Электромеханический усилитель рулевого управления с приводом, параллельным оси рулевой рейки (APA) Volkswagen (Часть 1)

Статья (21.03.2012)
Электромеханический усилитель
Электромеханический усилитель

Электромеханический усилитель рулевого управления имеет много преимуществ по сравнению с гидравлическим. Это устройство помогает водителю, снижая как физическое усилие, так и психологическую нагрузку, связанную с управлением автомобилем. При этом усилитель включается в работу при необходимости, т. е. только в том случае, когда водителю требуется помощь при повороте рулевого колеса. Поддерживающее усилие зависит от скорости движения авто, момента силы, приложенной к рулю, и угла поворота.

Так называемый рулевой привод типа АРА (Achs-Paralleler Antrieb — привод параллельный оси рулевой рейки) относится к новому поколению электромеханических усилителей рулевого управления. Этот рулевой механизм содержит как известные и проверенные элементы, так и ряд новшеств. В настоящее время это рулевое управление устанавливается только на авто с расположенной слева рулевой колонкой.

Электромеханический усилитель рулевого управления с приводом, параллельным оси рулевой рейки, является собственной разработкой брауншвейгской команды конструкторов VW, в этом же городе осуществляется его промышленное производство.

Электромеханический усилитель рулевого управления с приводом, параллельным оси рулевой рейки (APA) Volkswagen

 

Рулевое управление включает следующие узлы:

  • рулевое колесо;
  • блок подрулевых выключателей с датчиком угла поворота рулевого колеса G85;
  • рулевая колонка;
  • датчик момента поворота рулевого колеса G269;
  • рулевой механизм (гайка на шариках);
  • электродвигатель электроусилителя рулевого управления V187 (синхронный электродвигатель);
  • блок управления усилителя рулевого управления J500;
  • карданный вал.

 

Особенности электромеханического усилителя рулевого управления, о которых необходимо знать

При использовании электромеханического усилителя рулевого управления отпадает необходимость в гидравлической системе. Благодаря отсутствию гидравлической жидкости новая система рулевого управления вносит существенный вклад в защиту окружающей среды.

Электромеханический усилитель рулевого управления является приводом, параллельным оси рулевой рейки (APA). Он включает в себя новый разработанный рулевой механизм с ременным приводом гайки, который создает дополнительное усилие при повороте рулевого колеса.

Это дополнительное усилие, величина которого зависит от степени потребности в нем, создается управляемым электродвигателем. Эта система облегчает водителю управление авто в зависимости от дорожных условий (Servotronic).

Возврат рулевого управления в среднее положение поддерживается электромеханическим усилителем с помощью функции «активная обратная реакция». Это создает комфортные условия как для возврата руля в исходное положение после прохождения поворота, так и для удержания его при движении по прямой.

Во время прямолинейного движения при постоянном боковом ветре или наклоне дорожного полотна усилитель помогает водителю корректировать положение руля.

У авто с передним приводом и поперечным расположением двигателя приводные валы для левого и правого передних колес имеют различную длину. По этой причине при разгоне авто иногда ведет в сторону. Система распознает этот эффект и компенсирует его посредством подруливания.

Система поддержки подруливания создает усилия, направленные таким образом, что они помогают водителю подруливать (например, при торможении на дорожном полотне с неравномерным по поверхности сцеплением или при динамичном поперечном маневрировании).

 

Преимущества электромеханического рулевого управления

Одно из преимуществ электромеханического усилителя рулевого управления по сравнению с гидравлическим состоит прежде всего в том, что отпадает необходимость в гидравлической системе. Все детали усилителя управляются и приводятся в действие непосредственно от рулевого привода.

Помимо этого имеет место заметная экономия энергии. В отличие от гидравлического рулевого управления, которое требует поддержания постоянного давления в гидросистеме, электромеханический усилитель руля потребляет энергию только тогда, когда в нем действительно возникает потребность. Благодаря такому режиму подключения по требованию происходит экономия топлива.

Электромеханическое рулевое управление с приводом параллельно оси рулевой рейки и гайкой на шариках является в настоящее время одной из самых эффективных систем рулевого управления. Благодаря специальной конструкции рулевого механизма и низкой величине внутреннего трения он обеспечивает остроту рулевого управления при невысокой чувствительности к неровностям дорожного полотна.

Толчки от неровностей по краям дороги полностью фильтруются благодаря массивности механизма винтового привода на шариках и электродвигателя. И напротив, низкое внутреннее трение механизма ходового винта позволяет водителю более остро ощущать изменение положения колес.

 

Электромеханический усилитель рулевого управления и его детали

Электромеханический усилитель рулевого управления и его детали

Экономия топлива по сравнениюс гидравлическим усилителем составляетдо 0,2 л на 100 км.

Привод гайки осуществляетсяс помощью приводного ремня отэлектродвигателя, установленногопараллельно с зубчатой рейкой.Так как в такой конструкции нетребуется изменять направления силыи крутящего момента, это рулевоеуправление называется управлениемс приводом, параллельным оси рулевойрейки.


 

Схема системы

Схема системы

 

 

Работа системы

 

Параметрическое поле и параметрические характеристики


Управление усилителем рулевого механизма происходит в зависимости от скорости по параметрическому полю в соответствии с программой, записанной в памяти блока управления. В зависимости от массы и оснащения  авто параметрическое поле программируется в памяти блока управления на заводе на последнем этапе производства автомобиля.

Однако параметрическое поле можно также установить, используя специальное ПО, после ремонта на сервисе (например, после замены деталей рулевого управления) с помощью тестера посредством «Ведомого поиска неисправностей» или «Ведомых функций». С помощью кода комплектации, приведенного на стикере с данными авто, на дилерском предприятии Volkswagen можно установить соответствующее параметрическое поле.

Параметрическое поле

 

Для примера приведено параметрическое поле для тяжелого (сплошная линия) и для легкого (пунктирная линия) авто из 5 имеющихся параметрических полей для Tiguan. Параметрическое поле содержит 5 различных характеристик, соответствующих различным скоростям авто (например, 0 км/ч, 15 км/ч, 50 км/ч, 100 км/ч и 250 км/ч.) Параметрическая характеристика для данной скорости показывает величину поддерживающего усилия со стороны электродвигателя при данном моменте усилия, приложенного к рулевому колесу. Кроме того, может быть запрограммировано параметрическое поле для случая буксировки.

 

Работа органов рулевого управления

Работа органов рулевого управления

1. Усилитель рулевого управления включается в работу сразу, как только водитель повернет рулевое колесо.

2. В результате усилия, приложенного к рулевому колесу, закручивается торсионный стержень, соединенный с валом-шестерней рулевой колонки. Датчик момента поворота рулевого колеса G269 измеряет это закручивание, определяет по нему величину момента и передает эту информацию блоку управления J500.

3. Датчик угла поворота G85 дает текущее значение угла поворота рулевого колеса.

4. Блок управления в зависимости от момента усилия, приложенного к рулевому колесу, скорости авто, числа оборотов двигателя и параметрической характеристики, заложенной в блоке управления, определяет величину необходимого поддерживающего усилия и включает электродвигатель. Данные об угле поворота рулевого колеса и скорости используются, например, для корректирования прямолинейного движения.

5. Поддержка усилия для привода рулевого управления осуществляется посредством гайки на шариках с приводом от зубчатого ремня. Привод данной гайки осуществляется от электродвигателя посредством зубчатого ремня.

6. Сумма усилия, прилагаемого к рулевому колесу, и силы поддержки от электродвигателя дает результирующее усилие, которое прилагается к зубчатой рейке.

 

Работа рулевого механизма при парковке

Работа рулевого механизма при парковке

1. При парковке водитель поворачивает рулевое колесо с большой силой.

2. Торсионный стержень закручивается. Датчик момента поворота рулевого колеса G269 обнаруживает это закручивание и сообщает блоку управления J500, что к рулевому колесу приложен большой крутящий момент.

3. Датчик угла поворота G85 сообщает о большом значении угла поворота рулевого колеса.

4. Блок управления в зависимости от величины момента поворота рулевого колеса, скорости авто 0 км/ч, числа оборотов двигателя (> 500об/мин), большого угла поворота рулевого колеса и скорости вращения, а также от параметрической характеристики, заложенной в блоке управления для v = 0 км/ч, определяет, что необходимо значительное поддерживающее усилие, и включает электродвигатель.

5. Таким образом, парковка происходит при наибольшем поддерживающем усилии со стороны усилителя рулевого управления.

6. Сумма силы от момента на рулевом колесе и максимальной силы поддержки от электродвигателя дает результирующее усилие, прилагаемое к рулевой рейке при парковке.

 

Работа рулевого управления в условиях города

Работа рулевого управления в условиях города

1. При движении по кривой траектории в условиях города водитель поворачивает рулевое колесо.

2. Торсионный стержень закручивается. Датчик момента поворота рулевого колеса G269 обнаруживает это закручивание и сообщает блоку управления J500, что к рулевому колесу приложен крутящий момент средней величины.

3. Датчик угла поворота G85 сообщает о среднем значении угла поворота рулевого колеса.

4. Блок управления определяет, исходя из среднего значения крутящего момента на рулевом колесе, скорости авто 50км/ч, среднего значения угла поворота, скорости вращения и заложенной в блоке управления характеристики для v = 50 км/ч, что требуется средняя величина поддержки усилия на руле, и включает электродвигатель на соответствующую мощность.

5. Таким образом, при движении по кривой траектории в городских условиях через ременную передачу на гайку передается среднее поддерживающее усилие.

6. Сумма силы от момента на рулевом колесе и силы от этой поддержки средней величины от электродвигателя дает результирующее усилие, прилагаемое к рулевой рейке при движении по кривой траектории в городских условиях.

 

Работа рулевого управления при движении по скоростной магистрали

Работа рулевого управления при движении по скоростной магистрали

1. Для изменения направления движения водитель поворачивает руль с небольшим усилием.

2. Торсионный стержень закручивается. Датчик момента поворота рулевого колеса G269 обнаруживает это закручивание и сообщает блоку управления J500, что к рулевому колесу приложен крутящий момент небольшой величины.

3. Датчик угла поворота G85 сообщает о небольшом значении угла поворота рулевого колеса.

4. Блок управления определяет, исходя из небольшого значения крутящего момента на рулевом колесе, скорости авто 100 км/ч, небольшого значения угла поворота, скорости вращения и заложенной в блоке управления характеристики для v = 100 км/ч, что для поддержки требуется небольшое усилие, и включает электродвигатель на соответствующую мощность.

5. Таким образом, при управлении автомобилем во время движения по скоростной магистрали через ременную передачу на гайку поступает небольшое поддерживающее усилие или это усилие вообще отсутствует.

6. Сумма силы от момента на рулевом колесе и силы от этой минимальной поддержки от электродвигателя дает результирующее усилие, прилагаемое к рулевой рейке при смене полосы движения.

 

Создание дополнительного реактивного усилия на рулевом колесе

Создание дополнительного реактивного усилия на рулевом колесе

1. Когда при движении по кривой траектории водитель ослабляет воздействие на рулевое колесо, торсионный стержень закручивается на меньший угол.

2. При снижении усилия на руле, а также при уменьшении угла поворота и скорости вращения производится расчет надлежащей скорости возврата рулевого колеса. Она сравнивается с фактической угловой скоростью вращения рулевого колеса. На основе этого сравнения определяется возвращающий момент.

3. Вследствие геометрии подвески при повороте управляемых колес возникают возвращающие силы. Из-за трения в рулевом механизме и в деталях подвески этих сил зачастую недостаточно, чтобы возвратить колеса в прямое положение.

4. На основе оценки крутящего момента на рулевом колесе, скорости автомобиля, числа оборотов двигателя, угла поворота, скорости вращения рулевого колеса и заложенной в блоке управления характеристики блок управления вычисляет требуемый для возврата в обратное положение крутящий момент электродвигателя.

5. Двигатель включается и создает дополнительное усилие, помогающее вернуть колеса в прямое положение.

 

Корректировка прямолинейного движения

Корректировка прямолинейного движения является функцией, вытекающей непосредственно из функции активной обратной реакции. При этом усилитель рулевого управления работает так, чтобы сохранить прямолинейное движение авто. В этом режиме имеются два алгоритма, рассчитанные на длительный или на короткий промежуток времени.

 

Алгоритм для длительного промежутка времени

Задача долговременного алгоритма состоит в том, чтобы выравнивать долговременные отклонения в условиях для поддержания прямолинейного движения, которые могут возникнуть, например, при замене летних шин на изношенные (бывшие в употреблении) зимние шины.

 

Алгоритм для короткого промежутка времени

Алгоритм для короткого промежутка времени

Алгоритм для коротких промежутков времени предназначен для корректировки кратковременных отклонений. Благодаря этому алгоритму водитель будет избавлен, например, от постоянной необходимости подруливания при боковом ветре.

1. Например, на авто постоянно воздействует боковое усилие, вызываемое боковым ветром.

2. Водитель должен постоянно подруливать, чтобы сохранять прямолинейное движение авто.

3. На основе оценки крутящего момента на рулевом колесе, скорости автомобиля, числа оборотов двигателя, угла поворота, скорости вращения рулевого колеса и заложенной в блоке управления характеристики блок управления вычисляет требуемый для корректировки прямолинейного движения крутящий момент электродвигателя.

4. Двигатель включается, и авто возвращается к прямолинейному движению. Водителю не нужно больше подруливать.

 

Система выравнивания перекоса

Система выравнивания перекоса

Система компенсации увода (называемая также системой компенсации управляющего момента (Torque Steer)) является новой функцией электромеханического рулевого управления для переднеприводных авто. Эта система препятствует уводу в сторону при разгоне авто с мощным двигателем и различной длиной приводных валов.

1. При поперечном расположении двигателя у переднеприводных автомобилей приводные валы заметно различаются по длине и имеют различные углы наклона, в результате чего при ускорении вращения колес моменты вокруг вертикальных осей могут заметно различаться. Эти моменты могут привести к уводу авто.

2. В результате возникает сила, приложенная в направлении действия большего момента вокруг вертикальной оси. Система компенсации увода (называемая также системой компенсации управляющего момента (Torque Steer)) является новой функцией электромеханического рулевого управления для переднеприводных авто. Эта система препятствует уводу в сторону при разгоне авто с мощным двигателем и различной длиной приводных валов.

3. Блок управления усилителя рулевого управления рассчитывает поддерживающее усилие, необходимое для компенсации увода, и включает электродвигатель.

4. Таким образом, необходимое поддерживающее усилие через ременную передачу передается на гайку, установленную на зубчатой рулевой рейке.

5. Действующее на рулевой механизм усилие создается исключительно усилителем рулевого управления.

 

Обратное подруливание при заносе

Обратное подруливание при заносе

Обратное подруливание при заносе является дополнительной функцией обеспечения безопасности в системе ESP. Эта система помогает водителю стабилизировать положение авто в критических ситуациях (например, при торможении на дорожном полотне с неоднородным сцеплением или при поперечном динамическом маневрировании).

1. При неоднородном сцеплении с дорожным полотном во время торможения возникают поперечные силы и заносы, которым нужно противодействовать поворотом рулевого колеса. Водитель осуществляет подруливание для компенсации этих сил.

2. Датчик угла поворота измеряет, насколько водитель повернул рулевое колесо.

3. Через шину CAN эти сигналы передаются на блок управления системы ESP, который с помощью своих датчиков распознает критическую ситуацию. Затем он рассчитывает необходимое поддерживающее усилие для того, чтобы помочь водителю поворачивать рулевое колесо, и передает его значение в блок управления усилителя рулевого управления.

4. Блок управления усилителя рулевого управления включает электродвигатель.

5. Таким образом, необходимое поддерживающее усилие для рулевого управления передается через ременную передачу на гайку, установленную на зубчатой рулевой рейке.

6. Действующая на рулевую рейку сила состоит из суммы силы от момента на рулевом колесе и поддерживающей силы со стороны усилителя руля.

 

Парковочный автопилот

Парковочный автопилот

Парковочный автопилот — это функция, помогающая при парковке задним ходом.


1. Когда водитель запускает автоматизированный процесс парковки, включая на стоящем авто заднюю передачу, нажимая на педаль акселератора и отпуская педаль тормоза, он не должен прилагать усилия к рулевому колесу.

2. Через шину CAN блок управления парковочного ассистента, который распознает с помощью своих датчиков, что включен режим парковки, передает данные о необходимом воздействии на рулевое управление блоку управления усилителя руля.

3. Блок управления усилителя рулевого управления включает электродвигатель.

4. Таким образом в создается необходимое усилие, которое передается системе рулевого управления через ременную передачу на гайку, установленную на зубчатой рулевой рейке.


Теги: Детали, Инструкция, Рулевое управление, Ходовая часть, 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