Електронне керування з використанням проводів

Керування з використанням проводів (steering by wire) без механічного зв’язку між рульовим колесом та колесами краще дублюється, надійніше (включає мало деталей), має меншу масу. Електронний датчик рульового колеса фіксує його кутову швидкість, бокові та вертикальні прискорення і відправляє сигнали на актуатори – електродвигуни, які повертають керовані колеса.

Рис. 38. Автомобіль Сітроен С5 з електронною системою керування «steer-by-wire» та електричним приводом по проводах гальм та керованих коліс

Між штурвалом та рейковим рульовим механізмом і гальмівними механізмами (рис.7.10) немає механічного або гідравлічного зв’язку. Системи працюють при напрузі 42 в від двох джерел енергії незалежно одна від другої.

Рис. 39. Автомобіль Сітроен С5 з електронними системами керування без звичних педалей керування

Принцип дії

У критичній ситуації система автоматично повертає керовані колеса на необхідний кут (рис.39). Наприклад, на слизькій дорозі не вдалося попередити занос автомобіля і виникло закручення. У цьому випадку швидко діюча електроніка, отримавши інформацію від датчиків дає команду на виконуючі пристрої, які повертають керовані колеса на необхідний кут і у потрібну сторону, та пригальмує одно або пару коліс. Це дає змогу робити паркування без водія. Якщо на автомобілі застосовані системи електронного спостереження, це дає змогу об’їздити перешкоди. Такі системи простіші за конструкцією. З точки зору пасивної безпеки така конструкція краща.

Технологія steering by wire застосовується в автомобілях з «електронною» педалею подачі палива.

Компанія BMW AG у моделі автомобіля Z2 цю технологію застосувала у рульовому керуванні та гальмівній системі. Рульове колесо без рульової колонки, вставлене на вісь електродвигуна постійного струму, який забезпечує зворотну дію рульового колеса. Датчики слідкують за кутом повороту рульового колеса та по їх сигналам електронний блок посилає сигнал до двох електродвигунів, які переміщують рейку рульового механізму. В залежності від кута повороту керованих коліс та від їх контакту з дорогою визначається зворотній зв’язом з водієм.

Компанія Siemens систему Connected Truck застосувала для сідельних тягачів. Керування агрегатами електронне, а у рульовому колесі відсутній прямий зв'язок з керованими колесами. По оцінці компанії Siemens, її система в десять раз скорочує кількість з’єднань між шасі і кабіною, що дає змогу економити площу, матеріали та час для ремонту або заміни несправних деталей, вузлів та систем.

Компанія Citroen запропонувала електронне рульове з електромеханічним підсилювачем, який безпосередньо діє на рульову рейку. Рульова колонка відсутня. Поворот рульового штурвала на незначний кут приводить до подачі струму до електропідсилювачів, які повертають керовані колеса.

Оцінка досконалості конструкції рульового керування

Мета оцінки досконалості конструкції рульового керування є визначення оптимального варіанту конструкції рульового керування для забезпечення заданого напряму руху автомобіля шляхом роздільного, узгодженого та пропорційного повороту керованих коліс на задані кути.

Під час оцінки конструкції рульового керування враховуються конструктивні параметри автомобіля, вимоги до рульового керування та результати розрахунків.

На більшості автомобілів керування здійснюється повертанням керованих коліс. Керування складенням несучої системи в горизонтальній площині здійснюється на транспортних засобах, які мають великі колеса і конструкція не дозволяє зробити колеса керованими.

Одними з основних вимог, які предявляються до рульового керування є комфортність, надійність керування та забезпечення безпеки руху.

Найкращі показники керованості та забезпечення безпеки руху має рульове керування з автоматичним керуванням робочими процесами та можливістю працювати параллельно в ручному та автоматичному режимах. Автоматизація робочих процесів рульового керування може здійснюватися тоді, коли застосовуються підсилювачі, локаційні, телематичні, навігаційні та інші електронні засоби керування рухом автомобіля. Наявність підсилювачів потребує додаткових витрат енергії. Застосування засобів автоматизації робочих процесів рульового керування значно підвищує собівартість автомобіля. Одним з факторів керованості являється мінімальний радіус поворота. Так легкові автомобілі з передніми керованими колесами мають мінімальний радіус поворота від 5.0 до 6.0 м, а вантажні автомобілі та автобуси від 8.5 до 13.0 м. Застосовання керованих коліс на двох і більше осях дозволяє значно зменьшити мінімальний радіус повороту і покращити маневреність, що особливо важливо для транспортних засобів, які мають велику довжину. Привід керованих коліс, при цьому ускладнюється. Меншу надійність та ресурс мають черв’ячні рульові механізми та привід коліс в порівнянні з рейковими.