Рулевое управление Audi A8

Статья (31.01.2012)
Рулевое управление Audi A8
Рулевое управление Audi A8

Покупатель автомобиля Audi A8 может заказать механический или электрический привод регулировок рулевой колонки и сделать выбор между усилителем руля обычного типа и  усилителем Servotronic.

 

Наиболее существенные изменения по отношению к автомобилю A8 модели 2002 года:

  • Электрическая блокировка ключа в замке зажигания.
  • Регулировка наклона рулевой колонки посредством электропривода с винтовой передачей.
  • Нерегулируемые рулевые тяги.
  • Переменное передаточное число рулевого механизма.
  • Усилитель Servotronic II.
  • Увеличенный диаметр поршня усилителя.
  • Увеличенное число фиксированных положений рулевой колонки.


Компоненты системы

 

Насос усилителя руля

 

Насос усилителя руля

На все автомобили с бензиновыми двигателями устанавливается лопастной насос FP6. Подача насоса на оборот равна 15 куб см, а давление ограничено на уровне 125 бар. На авто с дизелями применяется лопастной насос FP4. Этот насос подает 11 куб см на оборот при таком же максимальном давлении 125 бар.

Рулевой механизм

 

Рулевой механизм

Основными деталями реечного рулевого механизма являются зубчатая рейка, шестерня с подшипниками, поршень усилителя и золотниковый распределитель.

угол поворота рулевого колеса
 

Наиболее существенные изменения по отношению к автомобилю A8 модели 2002 года:

  • В процессе нарезанья зубьев рейки производится изменение модуля и угла зацепления, благодаря чему достигается переменное передаточное число рулевого механизма. При этом большим углам поворота рулевого колеса соответствуют меньшие передаточные отношения.
  • Ввиду повышенной нагрузки на переднюю ось у авто в полной комплектации диаметр поршня усилителя был увеличен с 43 до 45 мм.
  • Число пазов поворотного золотника распределителя было увеличено с 6 до 10, соответственно возросло число управляющих кромок в его корпусе. Благодаря этому увеличились проходные сеченья для рабочей жидкости. В результате снижается шум, создаваемый жидкостью при проходе через узкие щели.

Расположенный внутри поворотного золотника торсион связан с рулевым валом через карданный шарнир. Верхняя часть торсиона соединена штифтом с золотником. Нижняя его часть соединена также штифтом с ведущей шестерней и с втулкой распределителя.

При вращении рулевого колеса создаваемый водителем крутящий момент передается на торсион. В результате торсион скручивается подобно стабилизатору при наезде одного из колес авто на неровность дороги.

Золотник поворачивается вместе с верхней частью торсиона относительно втулки распределителя. При этом изменяется относительное положение пазов золотника и перепускных отверстий втулки. По мере поворота золотника относительно втулки одни каналы открываются, а другие закрываются.

Торсион, штифт, золотник, втулка  распределителя, ведущая шестерня рулевого механизма
Торсион, штифт, золотник, втулка распределителя, ведущая шестерня рулевого механизма

 

Нейтральное положение

 

Нейтральное положение

Для лучшего восприятия здесь изображен золотник не с десятью, а с шестью пазами.

При отсутствии усилий на рулевом колесе обе полости силового цилиндра и нагнетательный трубопровод сообщаются с бачком для рабочей жидкости. При этом давление в системе отсуствует.


Поворот колес автомобиля влево

 

Поворот колес автомобиля влево

Если водитель поворачивает рулевое колесо влево, вместе с ним поворачиваются торсион и золотник. При этом торсион закручивается, так как шины и дорога противодействуют повороту рулевого колеса. В результате закрутки торсиона открывается канал, соединяющий нагнетательную магистраль с правой полостью силового цилиндра. При этом левая полость силового цилиндра сообщается со сливным трубопроводом, ведущим в бачок для рабочей жидкости. Таким образом на поршень усилителя действует сила, поддерживающая поворот колес авто влево. Поворот золотника относительно втулки распределителя сохраняется до тех пор, пока суммарное усилие с поршня и с рулевого колеса достаточно для преодоления сил сопротивления повороту колес.

При этом вращение ведущей шестерни приводит к повороту нижней части торсиона вместе с втулкой распределителя. Вращение шестерни продолжается до полной раскрутки торсиона и возвращения золотника в исходное (нейтральное) положение относительно втулки. При этом обе полости силового цилиндра и нагнетательная магистраль вновь сообщаются с сливным трубопроводом, а давление в системе практически доходит до нуля. При каждом возобновлении силового воздействия на рулевое колесо торсион вновь закручивается и описанный выше процесс повторяется.

При воздействии на рулевой механизм силы в противоположном направлении, например, в результате наезда на неровность, усилитель действует как демпфер. В этом случае торсион закручивается под действием усилия, передаваемого на него через рейку и ведущую шестерню.

При этом золотник поворачивается из нейтрального положения относительно втулки распределителя. В результате рабочая жидкость поступает под давлением в ту полость силового цилиндра, которая создает противодействие движению рейки.

Пример

Поворот колес автомобиля влево
 

При переезде неровности на колесо авто действует сила FA, которая стремится его повернуть вокруг точки D (по часовой стрелке). При этом на рейку передается сила FZ, которая поворачивает шестерню и закручивает торсион. В результате открывается проход рабочей жидкости под давлением в правую полость силового цилиндра, а левая полость сообщается со сливом. Действующая на поршень и рейку реактивная сила FR уравновешивает силу FZ и противодействует таким образом повороту колес авто.


Электромагнитный клапан системы Servotronic N119

 

Электромагнитный клапан системы Servotronic N119

Электромагнитный клапан служит в качестве электрогидравлического преобразователя системы Servotronic. Это пропорционально действующий клапан. В обесточенном состоянии он открыт. Его проходное сеченье уменьшается по мере увеличения управляющего тока.

Принцип работы системы Servotronic

 

Принцип работы системы Servotronic

Чем выше скорость авто, тем меньшие усилия должен прилагать водитель к рулевому колесу, чтобы изменить направление движения. Эта принципиальная закономерность действует для всех систем рулевого управления (с постоянным и переменным передаточным отношением). Поэтому приходится принимать компромиссные решения при разработке рулевого управления. Необходимо сделать так, чтобы рулевое управление не казалось слишком легким при высоких скоростях движения.

В данном случае помогает система Servotronic. Эта система регулирует усилия на рулевом колесе в зависимости от скорости авто. При этом максимальная поддержка усилителя имеет место при неподвижном авто или при движении с малой скоростью (например, при парковании).

Принцип работы системы Servotronic

На автомобиле Audi A8 модели 2003 года применена улучшенная модификация системы регулирования усилителя руля, а именно, Servotronic II. Эта система работает также по принципу активного гидравлического противодействия. Выше втулки распределителя расположен реактивный поршень. Он соединен с золотником и, следовательно, с торсионом и опирается через шарики на связанный с втулкой распределителя центрирующий диск.

При отсутствии усилий на рулевом колесе и свободном состоянии торсиона шарики находятся в углублениях центрирующего диска. Полость над реактивным поршнем заполнена рабочей жидкостью под давлением. В зависимости от величины этого давления изменяется усилие,  передаваемое поршнем на шарики и далее на втулку распределителя.

Чем выше давление рабочей жидкости, тем большие усилия создаются усилителем и тем большие усилия должен прилагать водитель к рулевому колесу. При этом система Servotronic дополнительно регулирует давление посредством электромагнитного клапана N119.

Управление этим клапаном производится блоком управления 2 бортовой сетью J520 по сигналам скорости авто, поступающим с блока управления системой ESP J104. Чем больше проходное сечение клапана, тем меньше перепад давления на нем и тем больше давление, действующее в полости над реактивным поршнем.

Таким образом при различных скоростях авто действуют различные зависимости давления в усилителе от крутящего момента на рулевом колесе.

Помимо выполнения собственных функций принцип действия системы Servotronic II позволяет реализовать дополнительно два положительных качества:

  • Установка шариков в углублениях центрирующего диска способствует его установке в среднее положение. Это прежде всего способствует стабилизации рулевого управления в среднем положении при больших скоростях авто.
  • Так как давление рабочей жидкости и ее расход поддерживаются не ограничиваются, всегда имеются резервы для обеспечения функций усилителя при чрезвычайных обстоятельствах (например, при выполнении непредвидимых заранее резких маневров).

 

Рулевая колонка

Рулевая колонка

Принципиальная конструкция основных деталей рулевой колонки не зависит от того, оснащена ли она механическим или электрическим устройством для регулировки положения. В обеих случаях применяется электрическая блокировка рулевого вала.

Число зубьев шлицевого соединения рулевого вала с рулевым колесом увеличено с 6 до 72.

Рулевая колонка с механическим устройством для регулировки ее положения

Рулевая колонка с механическим устройством для регулировки ее положения

Рулевая колонка фиксируется посредством двух пакетов стальных пластин, по 8 штук в каждом. Четыре пластины в каждом пакете могут перемещаться вдоль оси рулевой колонки. Для этого в них предусмотрены продольные выемки.

Остальные четыре пластины расположены с каждой стороны колонки вертикально и обеспечивают ее регулировку по высоте. При фиксации колонки пластины сжимаются двумя роликами, которые набегают на выступ кулачковой шайбы. Рычаг фиксатора удерживается в конечном положении пружиной, проводимой через мертвую точку.

Рулевая колонка, регулируемая по длине посредством электропривода

Рулевая колонка, регулируемая по длине посредством электропривода

Электродвигатель с редуктором и ходовым винтом установлены на качающемся корпусе. Направляющий корпус с рулевым валом жестко соединен с бегунком. Ходовой винт ввернут в резьбовое отверстие бегунка.

Вращение ходового винта преобразуется в продольное перемещение бегунка вместе с направляющим корпусом и рулевым валом. При этом встроенный в электродвигатель датчик Холла измеряет число оборотов его ротора. Сигнал этого датчика используется в блоке управления для определения мгновенного положения рулевой колонки.

Регулировка рулевой колонки по вертикали

Регулировка рулевой колонки по вертикали

Качающийся корпус вместе с направляющим корпусом и рулевым валом может поворачиваться относительно консоли. Электродвигатель с гибким валом, ходовым винтом и редуктором жестко соединены с качающимся корпусом. В консоли установлена гайка, в которую ввернут ходовой винт.

Вращение ходового винта преобразуется в вертикальное перемещение гайки. При этом качающийся корпус вместе с направляющим корпусом и рулевым валом поворачиваются вокруг совместной оси.

На другом конце ходового винта закреплен зубчатый шкив. Зубчатый ремень передает вращение на шпиндель, расположенный по другую сторону рулевой колонки. На другой стороне колонки производится таким образом регулировка ее положения посредством идентичных деталей. Двухсторонняя опора рулевой колонки способствует увеличению жесткости механизма регулировки. Встроенный в электродвигатель датчик Холла измеряет число оборотов его ротора. Сигнал этого датчика используется в блоке управления для определения мгновенного положения рулевой колонки.

Регулировка рулевой колонки: схема системы управления

Регулировка рулевой колонки: схема системы управления

После первичной установки рулевой колонки производится ее перемещение в крайние положения по вертикали Z и в продольном направлении X. При этом ее позиции фиксируются в памяти блока управления J519.

При каждой регулировке датчики Холла считают числа оборотов соответствующего электродвигателя. Блок управления J519 определяет по этим значениям и сохраняемых в памяти значениям конечных позиций мгновенное положение рулевой колонки.


Электроблокировка рулевого вала с электроприводом (ELV)

Электроблокировка рулевого вала с электроприводом (ELV)

На автомобиле A8 модели 2003 года впервые применена электроблокировка рулевого вала. Раздельная установка органов управления и механизма блокировки позволила получить явный выигрыш в отношении:

  • пассивной безопасности благодаря освобождению места для надколенной подушки безопасности;
  • защиты от угона благодаря снижению доступности к компонентам;
  • стоимости в результате расположения блока управления, электродвигателя и редуктора в одном блоке.

Устройство

На трубчатом рулевом вале установлена посредством ограничительной муфты коническая шестерня блокиратора. Эта шестерня взаимодействует с внутренним коническим венцом движка блокиратора, перемещаемым вдоль направляющего корпуса.

Электродвигатель передает крутящий момент через червячную передачу на кулачковый привод рычага блокиратора. Рычаг перемещается вдоль направляющего корпуса блокиратора и увлекает за собой движок, с которым он соединен посредством штанги.

Принцип действия

При включении электродвигателя начинает вращаться червячное колесо с торцевым кулачком. Рычаг блокиратора перемещается вдоль направляющего корпуса в результате взаимодействия кулачка с его толкателем.

Вместе с рычагом перемещается движок блокиратора. Блокировка рулевого вала осуществляется в результате ввода в зацепление зубьев движка с шестерней блокиратора.

Блок электроблокировки рулевого вала соединен с корпусом рулевой колонки посредством болтов со срезными головками, поэтому его можно заменить только в сборе с колонкой.

Техническое обслуживание

Работа электроблокировки рулевого вала проверяется в процессе тестирования исполнительных устройств посредством диагностического прибора VAS 5051. Адаптация производится при этом в режиме "Согласование".


Теги: Детали, Инструкция, Легковой автомобиль, Рулевое управление, Седан, Сервис, Техобслуживание, Электроника,





Acura
ALF
Alfa_Romeo
Alpina
Aston_Martin
Audi
BAW
BelAZ
Bentley_
Berliet_
BMW
Bugatti
Buick
BYD
Cadillac
Caterpillar
Chery
Chevrolet
Chrysler
Citroen
Dacia
Daewoo
DAF
Datsun
Dodge
FAW
Ferrari
Fiat
Ford
GAZ
Geely
Goldhofer
Great_Wall
Honda
Hyundai
IG
Infiniti
Isuzu
Iveco
Jaguar
Jeep
Kamaz
Kawei
Kia
Lamborghini
Lancia
Land_Rover
Lexus
Lifan
Lincoln
Magirus
Mahindra
MAN
Maserati
Maybach
MAZ
Mazda
Mercedes-Benz
Mini
Mitsubishi
Moscwich
Nissan
Opel
Packard
Peugeot
Porsche
Renault
Rolls-Royce
SAAB
Scania
Scheuerle
SEAT_
Simba_
Skoda
Smart
SsangYong
Subaru
Suzuki
Tata
Tatra
Tesla_
Toyota
UAZ
Ural
VAZ
Vema
Volkswagen
Volvo
Youxia
ZAZ
ZIL



 

 





Наши баннеры

© 2008-2018autoholding.net



Яндекс.Метрика
Автомобиль Спецавтомобиль Зеленый автомобиль Устройство автомобиля Автохимия Тюнинг Темы Архив Контакты