2. Нормативные документы по эм( отечественные и зарубежные)

Развитие разработок и повышенный интерес к эксплуатации ЭМ под­тверждается международным опытом по внедрению целого ряда международных и региональных стандартов, определяющих требования к ЭМ по полному жизненному циклу. К числу таких международных стандартов относятся: Правила ЕЭК ООН № 100 и № 101, Правила ИСО-6469 (части 1, 2 и 3), Правила МЭК, а также региональные стандарты (SAE, CENEK, CNCAR и др.), которые уже включают ряд базовых нормативных требований к ЭМ.

Работа по стандартизации этого экологического транспорта продолжа­ется. В частности, на последней сессии ГДОС КВТ ЕЭК ООН эксперты из Франции представляли дополнение к Правилу ЕЭК ООН № 10 по электромагнитной совместимости (ЭМС), касающееся требований к ЭМС электромобиля при зарядке его от внешнего источника. Разрабатываются также стандарты по унификации ряда компонентов по ЭМ (например, штекерный разъем для подключения к зарядному устройству и др.).

Некоторые типы зарубежных ЭМ уже эксплуатируются в Москве: например, автофургоны FIAT-Ducato полной массой 3,5 т (на базе ГУП «Мосавтохолод»), специальные ЭМ для гольф-клуба (Нахабино, Московская область). Есть основания считать, что эксплуатация ЭМ в ближайшей и среднесрочной перспективах будет расширяться, что предопределяет необходимость первоочередной разработки стандартов, определяющих требования по их безопасности в эксплуатации.

Этой цели соответствует разработка в соответствии с Техническим за­данием Государственного контракта № 8/3-480Н-09 по теме «Разработка комплекта нормативно-технических документов по электромобилям и автобусным средствам с комбинированными энергоустановками» − комплект научно-технической документации (НТД), включающий:

• СТП «Экологическая безопасность (шум) электромобилей. Допустимые уровни и методы определения»;

• СТП «Электромобили. Программа и методы сертификационных испытаний»;

• СТП «Электро-, пожаро- и взрывобезопасность электромобилей. Тех­нические требования и методы испытаний».

Билет 13

2. Применение углеволоконных материалов в конструкции АТС.

Углеродное волокно (углеволокно, УВ) — наноструктурированный органический материал, содержащий 92–99.99% углерода и обладающий высокими значениями прочности и модуля упругости. В настоящее время наибольшее распространение получили углеродные волокна, которые используются в качестве армирующих наполнителей композитов и являются наиболее перспективными конструкционными материалами для создания ответственных изделий.

Дорожная карта рассматривает четыре основных вида углеродных волокон, имеющих необходимые показатели для широкого практического освоения в долгосрочной перспективе:

- на основе полиакрилонитрильного (ПАН) волокна;

- на основе вискозного волокна;

- на основе пекового волокна;

волокно из газовой фазы.

Углеволокнистые композиты — многослойные структуры, образованные комбинацией углеродных волокон как армирующих элементов и связующего (матрицы). Механические и другие свойства композита определяются тремя основными параметрами: высокой прочностью углеродного волокна, жесткостью матрицы и прочностью связи на границе матрица–волокно.

Композиты на основе углеродных волокон отличаются высокими значениями трех основных показателей любой конструкции — прочностью, жесткостью и низким удельным весом. Углеродные волокна превосходят все известные волокнистые наполнители композитов по значениям прочности и модуля упругости. В результате упруго-прочностные характеристики композитов на их основе значительно превышают аналогичные показатели алюминия и стали. При этом удельный вес углеродных волокон не превышает 2 г/см , что позволяет получать конструкции вдвое легче алюминиевых и впятеро легче стальных.

В настоящее время углеродные волокна используют для термозащиты космических кораблей, самолетов, ракет, изготовления их носовых частей, деталей двигателей, теплопроводящих устройств, для энергетических установок и производства активированных углеродных волокон (например, в накопителях электроэнергии, аккумуляторах, батареях, устройствах-модулях по очистке газов, где требуются новые, в частности, токопроводящие углеродные волокна-сорбенты).

Экономия горючего достигается путем снижения массы автомобиля, а также благодаря повышению эффективности работы двигателя, улучшению аэродинамических характеристик, применению системы турбо-наддува и т. д. Для повышения экономичности автомобиля на 0,0042 км/л необходимо снизить его массу приблизительно на 7 кг. Это означает, что для достижения контрольных цифр по расходу горючего только путем снижения массы автомобиля требовалось уменьшить ее за 7 лет приблизительно на 660 кг. Предполагается посредством замены деталей из стали и чугуна на детали из углепластиков, стеклопластиков, армированных углеродными или стеклянными волокнами термопластов, и других конструкционных полимерных материалов снизить массу автомобилей за 10 лет приблизительно на 320 кг. Такое снижение массы автомобилей соответствует приблизительно лишь 50% ее величины, необходимой для достижения контрольных цифр по расходу горючего. Поэтому наряду с использованием новых перспективных материалов следует уменьшать размеры автомобилей, увеличивать эффективность использования энергии и осуществлять другие меры по снижению расхода горючего.

В 1977 г. фирма "Форд" сообщила о плане разработки облегченного экспериментального автомобиля, в котором будут использованы в основном углепластики и гибридные армированные пластмассы на основе углеродных и стеклянных волокон. Первый опытный экземпляр такого автомобиля был создан в мае 1979 г. В опытной модели "Форд LTD" 1979 г. из углепластиков, гибридных и других композитов на основе углеродных и стеклянных волокон были изготовлены кузов, шасси, двери, бампера и другие детали автомобиля. В результате использования конструкционных полимерных материалов масса автомобиля снизилась с 1698 до 1137 кг, т. е. приблизительно на 33%, а экономичность повысилась с 7,2 до 9,7 км/л, т. е. на 35%.

Фирмы "Дженерал моторе" (США), "Крайслер" (США), "Мерседес Бенц" (ФРГ) и "Вольво" (Швеция) разрабатывают приводные (карданные) валы, рессоры и другие детали из углепластиков, а фирма "Плимут" (США) ведет работы по применению углепластиков в деталях двигателя. Например, значительное повышение экономичности двигателя достигается благодаря снижению массы поршневых пальцев, шатунов, штока толкателя клапана, клапанного коромысла и других деталей двигателя. По сравнению с другими материалами использование углепластиков, в том числе армированных волокнами термопластов, экономически целесообразно. Полимерная матрица должна выдерживать в условиях эксплуатации высокие температуры и нагрузки. Поэтому изучается возможность использования в качестве полимерных матриц термостойких эпоксидных смол, полиимидных смол, полиэфирсульфонов, полиэфиркетонов и других смол.

Рассмотрим вопрос об изготовлении листовых рессор. Жесткость одной стальной пластины рессоры, выдерживающей определенную нагрузку (пластина с определенной толщиной), оказывается очень высокой -постоянная пружины будет ниже необходимой. Поэтому до настоящего времени использовались рессоры, состоящие из нескольких пластин (в легковых автомобилях - из 2-4 пластин, а в грузовых автомобилях - из 10 и больше пластин). Если же использовать углепластики, обладающие к тому же очень высокими усталостными характеристиками, то можно существенно снизить массу листовых рессор. Используя гибридные композиционные полимерные материалы на основе стеклянных и углеродных волокон, можно получить еще более хорошие характеристики листовых рессор, чем при использовании углепластиков. Листовые рессоры из армированных пластиков можно изготавливать методом горячего прессования с высокой экономической эффективностью.

При использовании углепластиков для изготовления приводных (карданных) валов ожидается: 1) снижение их массы; 2) увеличение критической скорости вращения 3) увеличение длины приводного вала (возможность изготавливать не двухступенчатые, а одноступенчатые валы); 4) повышение вибрационных и снижение шумовых характеристик валов; 5) повышение их коррозионной стойкости.

1. Новые технологии в развитии базовых автокомпонентов (тормоза, подвеска, рулевой механизм).

Тормозная система предназначена для управляемого изменения скорости автомобиля, его остановки, а также удержания на месте длительное время за счет использования тормозной силы между колесом и дорогой. Тормозная сила может создаваться колесным тормозным механизмом, двигателем автомобиля (т.н. торможение двигателем), гидравлическим или электрическим тормозом-замедлителем в трансмиссии.

Для реализации указанных функций на автомобиле устанавливаются следующие виды тормозных систем: рабочая; запасная; стояночная. Рабочая тормозная система обеспечивает управляемое уменьшение скорости и остановку автомобиля. Запасная тормозная система используется при отказе и неисправности рабочей системы. Она выполняет аналогичные функции, что и рабочая система. Запасная тормозная система может быть реализована в виде специальной автономной системы или части рабочей тормозной системы (один из контуров тормозного привода). Стояночная тормозная система предназначена для удержания автомобиля на месте длительное время.

Тормозная система имеет следующее устройство: тормозной механизм; тормозной привод. Тормозной механизм предназначен для создания тормозного момента, необходимого для замедления и остановки автомобиля. На автомобилях устанавливаются фрикционные тормозные механизмы, работа которых основана на использовании сил трения. Тормозные механизмы рабочей системы устанавливаются непосредственно в колесе. Тормозной механизм стояночной системы может располагаться за коробкой передач или раздаточной коробкой.

В зависмости от конструкции фрикционной части различают: барабанные тормозные механизмы; дисковые тормозные механизмы.

Тормозной механизм состоит из вращающейся и неподвижной частей. В качестве вращающейся части барабанного механизма используется тормозной барабан, неподвижной части –тормозные колодки или ленты.

Вращающаяся часть дискового механизма представлена тормозным диском, неподвижная – тормозными колодками. На передней и задней оси современных легковых автомобилей устанавливаются, как правило, дисковые тормозные механизмы.

Дисковый тормозной механизм состоит из вращающегося тормозного диска, двух неподвижнах колодок, установленных внутри суппорта с обеих сторон.

Суппорт закреплен на кронштейне. В пазах суппорта установлены рабочие цилиндры, которые при торможении прижимают тормозные колодки к диску.

Тормозной диск при томожении сильно нагреваются. Охлаждение тормозного диска осуществляется потоком воздуха. Для лучшего отвода тепла на поверхности диска выполняются отверстия. Такой диск называется вентилируемым. Для повышения эффективности торможения и обеспечения стойкости к перегреву на спортивных автомобилях применяются керамические тормозные диски.

Тормозные колодки прижимаются к суппорту пружинными элементами. К колодкам прикреплены фрикционные накладки. На современных автомобилях тормозные колодки оснащаютсядатчиком износа.

Тормозной привод обеспечивает управление тормозными механизмами. В тормозных системах автомобилей применяются следующие типы тормозных приводов: механический; гидравлический; пневматический; электрический; комбинированный.

Механический привод используется в стояночной тормозной системе. Механический привод представляет собой систему тяг, рычагов и тросов, соединяющую рычаг стояночного тормоза с тормозными механизмами задних колес.

На некоторых моделях автомобилей стояночная система приводится в действие от ножной педали, т.н. стояночный тормоз с ножным приводом. В последнее время в стояночной системе широко используется электропривод, а само устройство называется электромеханический стояночный тормоз.

Гидравлический привод является основным типом привода в рабочей тормозной системе. Конструкция гидравлического привода включает: тормозную педаль; усилитель тормозов; главный тормозной цилиндр; колесные цилиндры; шланги и трубопроводы.

Для реализации тормозных функций работа элементов гидропривода организована по независимым контурам. При выходе из строя одного контура, его функции выполняет другой контур. Рабочие контура могут дублировать друг-друга, выполнять часть функций друг-друга или выполнять только свои функции (осуществлять работу определенных тормозных механизмов). Наиболее востребованной является схема, в которой два контура функционируют диагонально.

Пневматический привод используется в тормозной системе грузовых автомобилей.

Комбинированный тормозной привод представляет собой комбинацию нескольких типов привода. Например,электропневматический привод.

Принцип работы тормозной системы рассмотрен на примере гидравлической рабочей системы.

При нажатии на педаль тормоза нагрузка передается к усилителю, который создает дополнительное усилие на главном тормозном цилиндре. Поршень главного тормозного цилиндра нагнетает жидкость через трубопроводы к колесным цилиндрам. При этом увеличивается давление жидкости в тормозном приводе. Поршни колесных цилиндров перемещают тормозные колодки к дискам (барабанам).

При дальнейшем нажатии на педаль увеличивается давление жидкости и происходит срабатывание тормозных механизмов, которое приводит к замедлению вращения колес и поялению тормозных сил в точке контакта шин с дорогой. Чем больше приложена сила к тормозной педали, тем быстрее и эффективнее осуществляется торможение колес. Давление жидкости при торможении может достигать 10-15 МПа.

При окончании торможения (отпускании тормозной педали), педаль под воздействием возвратной пружины перемещается в исходное положение. В исходное положение перемещается поршень главного тормозного цилиндра. Пружинные элементы отводят колодки от дисков (барабанов). Тормозная жидкость из колесных цилиндров по трубопроводам вытесняется в главный тормозной цилиндр. Давление в системе падает.

Электромеханический стояночный тормоз (Electromechanical Parking Brake, EPB) является современной конструкций стояночной тормозной системы, в которой используется электромеханический привод тормозных механизмов.

Электромеханический стояночный тормоз выполняет следующие функции: удержание автомобиля на месте при стоянке; аварийное торможение при движении автомобиля; удержание автомобиля при трогании на подъеме.

Система EPB устанавливается на задние колеса автомобиля. Электромеханический стояночный тормоз имеет следующее общее устройство: тормозной механизм; тормозной привод; электронная система управления.

В системе используются штатные тормозные механизмы, конструктивные изменения внесены в рабочие цилиндры.

Тормозной привод устанавливается на суппорте тормозного механизма. Тормозной привод преобразует электрическую энергию бортовой сети в поступательное движение тормозных колодок. Для выполнения возложенных функций привод включает следующие конструктивные элементы: электродвигатель; ременная передача; планетарный редуктор; винтовой привод.

Все элементы находятся в одном корпусе. Вращательное движение электродвигателя через ременную передачу передается на планетарный редуктор. Применение планетарного редуктора обусловлено снижением уровня шума, массы привода, а также существенной экономией пространства. Редуктор осуществляет перемещение винтового привода, который в свою очередь обеспечивает поступательное движение поршня тормозного механизма.

Работа электромеханического стояночного тормоза носит циклический характер: включение – выключение.

В современных гибридных автомобилях (полных гибридах, умеренных гибридах, подключаемых гибридах, легких гибридах с системой стоп-старт) используется система рекуперативного торможения. В основу системы положен электрический способ рекуперации кинетической энергии.

Движение автомобиля сопровождается кинетической энергией. При торможении с использованием традиционной тормозной системы избыток кинетической энергии преобразуется в тепловую энергию трения тормозных колодок и тормозного диска и, соответственно, расходуется вхолостую.

В системе рекуперативного торможения для замедления используется электродвигатель, включенный в трансмиссию автомобиля. При торможении электродвигатель начинает работать в генераторном режиме, на валу двигателя создается тормозной момент и вырабатывается электрическая энергия, которая сохраняется в аккумуляторной батарее. Запасенная электрическая энергия используется в дальнейшем для движения автомобиля.

Вакуумный усилитель тормозов является самым распространенным видом усилителя, который применяется в тормозной системесовременного автомобиля. Он создает дополнительное усилие на педали тормоза за счет разряжения.

Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля имеет следующее общее устройство: направляющий элемент; упругий элемент; гасящее устройство; стабилизатор поперечной устойчивости; опора колеса; элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях.

Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание.

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим упругим элементам.

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность поддержания определенной величины дорожного просвета.

Гидропневматический упругий элемент представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей жидкостью, разделенных эластичной перегородкой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. Работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны). Различают следующие конструкции амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) и двухтрубные (два цилиндра). Двухтрубные амортизаторы короче однотрубных, имеют большую область применения, поэтому шире используются на автомобиле.

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на переднюю и заднюю ось.

Опора колеса (для передней оси - поворотный кулак) воспринимает усилия от колеса и распределяет их на другие элементы подвески (рычаги, амортизатор).

Элементы подвески соединяются между собой и с кузовом автомобиля с помощью элементов крепления. В подвеске используются, в основном, три вида креплений: жесткое болтовое соединение; соединение с помощью эластичных элементов (резино-металлические втулки, сайлент-блоки); шаровой шарнир (шаровая опора).

Эластичные элементы используются для присоединения элементов подвески к кузову и в отдельных случаях к опоре колеса. Соединение с кузовом осуществляется через подрамник. Эластичные элементы гасят вибрации определенной частоты и, тем самым, снижают уровень шума в подвеске.

Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, который за счет степени свободы обеспечивает правильную геометрию поворота ведущих колес. Шаровая опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также на конце тяги рулевого механизма. Для удобства эксплуатации шаровые опоры делают съемными.

В зависимости от конструкции направляющих элементов различают два типа подвески - независимая и зависимая.

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой, и образует так называемый мост автомобиля. Перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Зависимая подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надежность.

В независимой подвеске связь между колесами отсутствует. Колеса перемещаются в поперечной плоскости независимо друг от друга, чем достигается значительное снижение неподрессоренных масс и повышение плавности хода. На современных легковых автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.

В настоящее время многие автопроизводители оборудуют свои автомобили активной подвеской (другое наименование -адаптивная подвеска). Ряд моделей пневматической и гидропневматической подвесок являются адаптивными.

Адаптивная подвеска (другое наименование активная подвеска) – подвеска, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя. Адаптивная подвеска включает следующие конструктивные элементы: регулируемые амортизаторы; система управления.

Регулируемые амортизаторы служат для изменения степени демпфирования подвески. Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс.

Регулирование осуществляется с помощью электромагнитного регулировочного клапана, в котором проходное сечение изменяется в зависимости от величины воздействующего тока. Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жесткая подвеска). С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска). Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор. Конструктивно он может располагаться внутри или снаружи амортизатора.

Система управления обеспечивает электронное регулирование степени демпфирования амортизаторов. Она включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.

Рулевое управление предназначено для обеспечения движения автомобиля в заданном водителем направлении. Рулевое управление современного автомобиля имеет следующее устройство: рулевое колесо с рулевой колонкой; рулевой механизм; рулевой привод.

Рулевое колесо воспринимает от водителя усилия, необходимые для изменения направления движения, и передает их через рулевую колонку рулевому механизму. Диаметр рулевого колеса легковых автомобилей находится в пределе 380 - 425 мм, грузовых автомобилей – 440 – 550 мм. Рулевое колесо спортивных автомобилей имеет меньший диаметр.

Рулевая колонка обеспечивает соединение рулевого колеса с рулевым механизмом. Рулевая колонка представлена рулевым валом, имеющим несколько шарнирных соединений. На современных автомобилях предусмотрено механическое или электрическое регулирование положения рулевой колонки. регулировка может производиться по вертикали, по длине или в обоих направлениях. В целях защиты от угона осуществляется механическая или электрическая блокировка рулевой колонки.

Рулевой механизм предназначен для увеличения, приложенного к рулевому колесу усилия, и передачи его рулевому приводу. В качестве рулевого механизма используются различные типы редукторов. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили реечные рулевые механизмы.

Реечный рулевой механизм включает шестерню, установленную на валу рулевого колеса и связанную с зубчатой рейкой. При вращении рулевого колеса рейка перемещается в одну или другую сторону и через рулевые тяги поворачивает колеса. Реечный рулевой механизм располагается, как правило, в подрамнике подвески автомобиля.

Рулевой привод предназначен для передачи усилия, необходимого для поворота, от рулевого механизма к колесам. Он обеспечивает оптимальное соотношение углов поворота управляемых колес, а также препятствует их повороту при работе подвески.

Наибольшее распространение получил механический рулевой привод, состоящий из рулевых тяг и рулевых шарниров. Рулевой шарнир выполняется шаровым. Шаровый шарнир состоит из корпуса, вкладышей, шарового пальца и защитного чехла. Для удобства эксплуатации шаровый шарнир выполнен в виде съемного наконечника рулевой тяги. По своей сути рулевая тяга с шаровой опорой выступает дополнительным рычагом подвескию

Для уменьшения усилий, необходимых для поворота рулевого колеса, в рулевом приводе применяется усилитель рулевого управления. Применение усилителя обеспечивает точность и быстродействие рулевого управления, а также снижает общую физическую нагрузку на водителя.

В зависимости от типа привода различают следующие виды усилителей рулевого управления: гидравлический; электрический; пневматический.

Большинство современных автомобилей имеют гидравлический усилитель рулевого управления(другое название –гидроусилитель руля). Разновидностью гидроусилителя являетсяь электрогидравлический усилитель рулевого управления.

В последние годы на автомобилях все шире применяется электрический усилитель рулевого управления(другое название –электроусилитель руля).

Усилитель рулевого управления, в котором усилие, необходимое для поворота рулевого колеса, изменяется в зависимости от скорости автомобиля называется адаптивным усилителем рулевого управления. Известной конструкцией адаптивного усилителя рулевого управления является система Servotronic.

Инновационной является система активного рулевого управления, устанавливаемая на автомобилиBMW, система динамического рулевого управления, устанавливаемая на автомобили Audi. В данных системах передаточное число рулевого механизма изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля.

Электроусилителем рулевого управления (обиходное название –элетроусилитель руля) называется конструктивный элемент рулевого управления автомобиля, в котором дополнительное усилие при повороте рулевого колеса создается с помощью электрического привода. В конструкции современного автомобиля электроусилитель рулевого управления постепенно заменяет гидроусилитель руля.

Различают две схемы компоновки электроусилителя рулевого управления:

• усилие электродвигателя передается на вал рулевого колеса;

• усилие электродвигателя передается на рейку рулевого механизма.

Наиболее совершенным с точки зрения конструкции является электромеханический усилитель рулевого управления. Известными конструкциями такого усилителя являются:

• электромеханический усилитель руля с двумя шестернями;

• электромеханический усилитель руля с параллельным приводом.

Электромеханический усилитель рулевого управления имеет следующее устройство:

• электродвигатель усилителя;

• механическая передача;

• система управления.

Электроусилитель руля объединен с рулевым механизмом в одном блоке. В конструкции усилителя устанавливается, как правило, асинхронный электродвигатель.

Механическая передача обеспечивает передачу крутящего момента от электродвигателя к рейке рулевого механизма. В электроусилителе с двумя шестернями одна шестерня передает крутящий момент на рейку рулевого механизма от рулевого колеса, другая – от электродвигателя усилителя. Для этого на рейке предусмотрены два участка зубьев, один из которых служит приводом усилителя.

В электроусилителе с параллельным приводом усилие от электродвигателя передается на рейку рулевого механизма с помощью ременной передачи и специального шариковинтового механизма.

Поворот автомобиля осуществляется поворотом рулевого колеса. Крутящий момент от рулевого колеса передается через торсион на рулевой механизм. Закрутка торсиона измеряется датчиком крутящего момента, угол поворота рулевого колеса – датчиком угла поворота рулевого колеса. Информация от датчиков, а также информация о скорости автомобиля, частоте вращения коленчатого вала двигателя, передаются в электронный блок управления. Блок управления рассчитывает необходимую величину крутящего момента электродвигателя усилителя и путем изменения величины силы тока обеспечивает ее на электродвигателе. Крутящий момент от электродвигателя передается на рейку рулевого механизма и далее, через рулевые тяги, на ведущие колеса.

Система активного рулевого управления (Active Front Steering, AFS) предназначена для:

• изменения передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости движения;

• корректирования угла поворота передних колес при прохождении поворотов и торможении на скользком покрытии.

Система AFS имеет следующее общее устройство: планетарный редуктор; система управления.

Система AFS активируется при запуске двигателя. Работа системы заключается в изменении передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости и условий движения.

При совершении маневров на низкой скорости в соответствии с сигналом датчика угла поворота рулевого колеса включается электродвигатель. Электродвигатель через червячную пару передает вращение на эпициклическую шестерню планетарного редуктора. Вращение шестерни в определенном направлении с максимальной скоростью обеспечивает наименьшее передаточное отношение рулевого механизма, которое достигает значения 1:10. При этом руль становиться острым, уменьшается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, чем достигается высокий комфорт в управлении.

С ростом скорости движения выполнение поворотов сопровождается уменьшением частоты вращения электродвигателя, соответственно увеличивается передаточное отношение рулевого механизма. На скорости 180-200 км/ч передаточное отношение достигает оптимального значения 1:18. Электродвигатель при этом перестает вращаться, а усилие от рулевого колеса передается на рулевой механизм напрямую.

С дальнейшим ростом скорости электродвигатель снова включается, при этом вращение производится в противоположную сторону. Передаточное отношение рулевого механизма может достигать величины 1:20. При данном передаточном отношении рулевое управление обладает наименьшей остротой, увеличивается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, тем самым обеспечивается безопасность маневрирования на высоких скоростях.

Если при прохождении поворота фиксируется избыточная поворачиваемость автомобиля (потеря сцепления задних колес с дорогой) система AFS на основании сигналов датчиков системы DSC самостоятельно корректирует угол поворота передних колес. В результате чего сохраняется курсовая устойчивость автомобиля. В случае, когда система активного рулевого управления не может полностью обеспечить устойчивость автомобиля, подключается система динамической стабилизации.

Аналогичным образом система активного рулевого управления стабилизирует движение автомобиля при торможении на скользком покрытии, чем достигается повышение эффективности антиблокировочной системы тормозов ABS и сокращение тормозного пути.

Система активного рулевого управления постоянно включена и не имеет возможности отключения.

Билет 14