Активне рульове керування

Рис. 10. Активне рульове керування автомобіля БМВ 5 з рейковим рульовим механізмом з гідропісилювачем, планетарним редуктором, електродвигуном у розрізному приводному валу:

1 – рульовий вал; 2 – епіциклічна шестірня; 3 – сателіт; 4 – черв’ячна шестірня електродвигуна; 5 – електродвигун; 6 – аварійний фіксатор;

7 – ведуча шестірня рульового механізму; 8 – рейка рульового механізму.

Активне рульове керування включає

Рульове колесо (рис.10). Вал приводу рульового механізму 1. Планетарний редуктор з електродвигуном. Рульовий механізм. Привод керованих коліс. Гідропідсилювач рульового керування 5. Автоматична електронна, система стабілізації руху та керування (Active Front Steering).

Принцип дії

При вимкненому електродвигуні, вал та планетарний редуктор обертаються як одно ціле. При роботі електродвигуна епіциклічна шестірня обертається з різною кутовою швидкістю за годинниковою стрілкою, або проти в залежності від напряму та швидкості обертання шестірні електродвигуна. Під час руху автомобіля з невеликими швидкостями, при незначному зусиллі та невеликому куту повороту рульового колеса, керовані колеса повертаються на великий кут. Під час руху автомобіля на великій швидкості для повороту керованих коліс необхідні значні зусилля на рульовому колесі та значно більший кут повороту рульового колеса. Це необхідно тому, що при повороту рульового колеса на заданий кут, на великих швидкостях керовані колеса повертаються на значно менший кут, ніж при невисоких швидкостях руху. Якщо рульове колесо повернути на заданий стабільний кут повороту, то при збільшенні швидкості руху кут повороту керованих коліс автоматично зменшиться.

Передаточне число рульового механізму на високошвидкісних режимах руху складає 1:18.

Під час руху автомобіля з малими швидкостями система (Active Front Steering) з допомогою електродвигуна передаточне число зменшується до 1:10, менше двох обертів руля від упору до упору.

Зі збільшенням швидкості руху автомобіля електронна система керування зменшує активність електродвигуна і при швидкості 180-200 км/год. передаточне число повертається до максимального. На максимальних швидкостях електродвигун починає обертатися у зворотну сторону збільшуючи передаточне число до 1:20 і більше.

Рис. 11. Конструкція електромеханічного рульового керування з автономними приводами рульових механізмів

Конструкцією (рис.11) вбудовано в корпусі рульового механізму дві шестеренчасті передачі від рульового колеса та від електродвигуна, які безпосередньо контактують з рейкою.

Для узгодженого керування роботою рульового керування передбачена електронна система керування підсилювачем, яка в залежності від крутного моменту на рульовому колесі створює ефективне зусилля на рейці.

Рис. 12. Схема роботи електромеханічного рульового керування з автономними приводами рульових механізмів

Рис. 13. Електронна система стабілізації траекторії руху.

ESP ( Electronic Stability Programm ):

1-блок керування АБС; 2- датчик швидкості обертання колеса; 3- датчик кута повороту руля; 4- датчик бокового прискорення та кутової швидкості;

5- електронний блок керування; 6- електропривод керування подачі палива; 7- датчик тиску в гальмівній системі.

На деяких автомобіля БМВ встановлюється активна система керування передніми колесами AFS ( Active Front Steering ). Планується застосування рульового керування Steer by wire, тобто без жорсткого механічного зв’язку між водієм та колесами, а на кожне колесо встановлюється свій електродвигун повороту колеса.

Рис. 14. Керування автомобілем в критичній ситуації на завороті дороги

а) - під час втрати зчеплення з поверхнею дороги передніх коліс електронна система стабілізації руху автоматично гальмує заднє ліве колесо і рульове колесо повертається у сторону занесення. б) - під час втрати зчеплення з поверхнею дороги задніх коліс гальмується переднє праве колесо і рульове колесо повертається у сторону занесення.

Рис. 15. Конструкція важеля рульового керування, що може змінювати своє положення до 20⁰ у різні сторони при зміні напряму руху

Рис. 16. Штурвалне керування зміною напряму руху, гальмами, двигуном, тощо компанії GM Hy-Wire, Citroen

Рис. 17. Електронне штурвальне керування напрямом руху, гальмами та двигуном компанії GM

Рис.18. Електронне керування штурвального типу зміною напряму руху, гальмами, двигуном, тощо автомобіля Мерседес