Анализ конструктивных схем активного рулевого управления | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 10 октября, печатный экземпляр отправим 14 октября.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Свечников, Д. А. Анализ конструктивных схем активного рулевого управления / Д. А. Свечников, В. И. Малий, Н. А. Кузьмин, А. А. Фень. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 49 (287). — С. 206-209. — URL: https://moluch.ru/archive/287/64783/ (дата обращения: 29.09.2020).



Статья раскрывает сущность активного рулевого управления, принцип работы, преимущества и недостатки его применения, проводиться анализ и сравнение рулевых управлений, работающих по разным принципам.Кроме того, описывается проблема, связанная с обеспечением безопасности дорожного движения и значение применения активного рулевого управления в отечественном автомобилестроении.

Ключевые слова: рулевое управление, безопасность дорожного движения.

Современный мир сложно представить без автомобилей. Как известно автомобиль является средством повышенной опасности и обеспечение безопасного управления им является важнейшей задачей в системе обеспечения безопасности дорожного движения. Одним из путей решения задачи обеспечения безопасного управления автомобилем является разработка рулевого управления автомобиля, которое будет способствовать облегчению управления транспортным средством и повысит управляемость автомобиля при его эксплуатации.

Большинство водителей, садясь за руль транспортного средства, не имеют представления о том, что такое рулевое управление. Рулевое управление — это система управления направлением движения транспортного средства с помощью рулевого колеса, оно состоит из механизмов, преобразующих положение руля в пропорциональное изменение положения управляемых колёс или аналогичных управляющих направлением движения элементов.

В большинстве транспортных средств используется обычное рулевое управление с постоянным передаточным числом, при этом значение передаточного числа достаточно велико. Такое управление имеет положительные и отрицательные стороны. К положительным можно отнести низкую склонность к передаче ударов от дорожных неровностей с управляемых колёс на рулевое колесо, возможность передачи больших усилий, безопасное вождение на повышенных скоростях. Недостатками являются трудности при парковке и вождении в стеснённых условиях, так как количество оборотов рулевого колеса от упора до упора достаточно велико.

В современном мире огромным прорывом в области управления транспортным средством является применение активного рулевого управления, особенность которого заключается в изменении передаточного числа рулевого механизма, в зависимости от скорости движения транспортного средства, и воздействия водителя на рулевое колесо, что облегчает и повышает безопасность управления транспортным средством.

Одним из таких рулевых управлений является разработка инженеров BMW, носящая название система активного рулевого управления AFS. Суть разработки состоит в том, чтобы изменять реакцию колёс на вращение руля в зависимости от скорости машины. Так, к примеру, если вы решили припарковаться в сложном для этого месте, вам не придётся крутить рулём по несколько оборотов, чтобы вывернуть колеса — электроника отследит скорость, и передаточное число рулевого механизма снизиться до минимума. На больших скоростях такая реакция, наоборот, вызывает дискомфорт и даже опасна, поэтому передаточное число увеличивается, и машина реагирует на руль более плавно. Можно подумать, что система активного рулевого управления очень сложна. На самом деле это не так, и принцип её работы довольно прост.

Ключевыми элементами AFS является: планетарный редуктор, блок управления, комплект датчиков [1].

Данная технология неразрывно связана с механизмом рулевого управления. В целом все выглядит так: в разрез рулевого вала вмонтирован блок с планетарным редуктором (рис. 1), внутри которого находится солнечная и эпициклическая шестерни, блок сателлитов и электродвигателей. Принцип работы данной системы заключается в следующем.

Рулевой механизм активного рулевого управления

Рис. 1. Разрез рулевого вала с планетарным редуктором система активного рулевого управления AFS

При движении автомобиля на поворотах при небольшой скорости, электродвигатель (рис. 2) подкручивает в одну сторону коронную шестерню, тем самым увеличивает передаточное число. При движении на больших скоростях электродвигатель подкручивает коронную шестерню в другую сторону, тем самым уменьшает передаточное число.

Исходя из такого принципа работы можно сделать вывод о том, что при воздействии на рулевое колесо управляемые колёса автомобиля будут поворачиваться на необходимый угол для обеспечения хорошей управляемости и безопасности движения.

Рис. 2. Схема активного рулевого управления AFS: 1 — насос гидроусилителя руля; 2 — шланги; 3 — бачок для рабочей жидкости; 4 — электронный блок управления; 5 — шина обмена данными; 6 — электродвигатель; 7 — датчик угла поворота электродвигателя; клапан системы Servotronic; 9 — планетарный редуктор; 10 — аварийный фиксатор;

11 — датчик суммарного угла поворота; 12 — рулевой механизм

Положительной стороной данной системы является то, что есть возможность изменения передаточного числа в зависимости от скорости автомобиля. Недостатком данной системы является наличие червячной передачи, сложность технологии изготовления, а также необходимость применения высокомоментного двигателя.

В 2014 году произошёл «психологический прорыв» в проектировании рулевого управления транспортных средств, связанный с отказом от жёсткой связи между рулевым колесом и управляемыми колёсами. Ярким примером такого рулевого управления является рулевое управление автомобиля Infiniti, марки Q50. Суть указанного типа рулевого управления заключается в том, что рулевое колесо не имеет жёсткой связи с рулевым валом, а поворот колёс осуществляют два электродвигателя, которые перемещают рулевую рейку. Скорость вращения электродвигателей регулируют три независимых блока управления, которые подают соответствующие сигналы на двигатели в зависимости от скорости движения транспортного средства и поворота рулевого колеса. Силовое воздействие на рулевое колесо обеспечивает электродвигатель обратной связи, который в зависимости от условий езды, создаёт необходимое усилие для обеспечения «чувства дороги». Однако у указанного устройства, как и у любого есть свои плюсы и минусы. Положительным является то, что имеется возможность широкого изменения передаточного числа в зависимости от движения данного транспортного средства, за счёт этого повышается безопасность и удобство управления транспортным средством. В отрицательную сторону можно отметить то, что при любом существенном отказе элементов системы включается аварийный режим, обеспечивающий жёсткую связь между рулевым колесом и рулевой рейкой, при этом рулевое управление перестаёт быть активным. Кроме того, из отзывов водителей, обладающих автомобилем с данной системой выявлен ещё один недостаток, заключающийся в том, что при использовании автомобиля в холодных климатических условиях выходит из строя электроника, отказывают блоки управления и система приходит в негодность, из-за чего использовать данный автомобиль довольно критично или даже страшно, особенно на просторах территории Российской Федерации, ведь на первом месте стоит безопасность дорожного движения, а следовательно сохранение жизни и здоровья человека (водителя, пассажира, пешехода) [2].

Таким образом, можно сделать вывод о том, что указанная выше система решает ряд определённых задач, но требует доработок в электронике, чтобы минимизировать отказ системы в различных дорожных условиях. Кроме того, усложняется техническое обслуживание системы рулевого управления водителем, связанная со сложной компоновкой сочленённых узлов, а также непростой электроникой, установленной на этих системах, в которой не каждому водителю дано разобраться.

Несмотря на имеющиеся недостатки, будущее безусловно за системами активного рулевого управления и несомненно скоро мы увидим их новые конструкции.

Анализ аварийности на дорогах Российской Федерации показывает, что в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) ежегодно погибают 27000 человек, и причиной совершения многих ДТП является наличие неисправности одной из систем автомобиля. По сравнению с 2016 годом в 2018 году процент таких ДТП увеличился на 20 %, в том числе в эти 20 % входят проблемы, возникающие с рулевым управлением, порой для предотвращения ДТП не хватает небольшого поворота рулевого колеса.

Проблема обеспечения безопасности дорожного движения, приводит в том числе и к выводу о необходимости разработки в отечественной автомобильной промышленности конструкции активного рулевого управления, что в значительной мере должно привести к сокращению количества ДТП и обеспечить более высокий уровень безопасности дорожного движения на дорогах Российской Федерации.

Литература:

  1. Журнал «За рулём», № 10, 2002, «На пути к джойстику» А. Фомин стр. 68–72.
  2. Журнал «За рулём», № 1, 2014, «Драйв нерукотворный», В. Соловьёв, стр. 36–39.
Основные термины (генерируются автоматически): рулевое колесо, рулевое управление, активное рулевое управление, передаточное число, транспортное средство, AFS, дорожное движение, планетарный редуктор, система, Российская Федерация.


Похожие статьи

Общий анализ неисправностей рулевого управления...

Рулевое управление является одной из важнейших систем, влияющих на безотказность дорожного движения. Повышение показателей надежности рулевого управления является важной задачей.

Анализ повреждений рулевого управления современного...

Рулевое управление является одной из важнейших систем автомобиля, обеспечивающих его активную безопасность.

Дорожно-транспортное происшествие (ДТП) — это событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при...

Выбор оптимального метода диагностирования рулевого привода...

Суммарный люфт в рулевом управлении проверяют на неподвижном транспортном средстве количественно, с использованием приборов, фиксирующих угол поворота рулевого колеса и начало поворота управляемых колес совместно.

Переходные характеристики машины при скачкообразном...

Переходные характеристики рулевого управления при различных передаточных числах скорость движения 20 км/ч рулевого управления: 1–12,8; 2–16,2; 3–21,5; 4–31,0. При расчетах время, за которое рулевое колесо поворачивалось на угол 65°, принималось равным 0,265 с...

Исследование управляемости транспортного средства при...

В статье приводится схема подвески передних управляемых колес с дополнительным упругим элементом, введенным в рулевое управление, и обеспечивающим улучшенные показатели управляемости.

Принцип работы системы курсовой устойчивости автомобиля

ESP — активная система безопасности автомобиля, позволяющая предотвратить занос посредством управления компьютером момента силы колеса (одновременно одного или нескольких). Основной задачей системы электронной стабилизации ESP является...

Уголовно-правовая характеристика нарушений правил дорожного...

Правилами дорожного движения Российской Федерации

Правилами дорожного движения Российской Федерации, а именно разделом 5 под названием «Обязанности пассажиров» также.

дорожное движение, УК РФ, транспортное средство, нарушение правил, средство...

Планетарная передача | Статья в журнале «Молодой ученый»

Планетарная передача – механическая передача вращательного движения, имеющая зубчатое колесо с подвижными геометрическими осями. Подвижность оси обеспечивает компактность механизма и уменьшает массу (или габариты) передачи. Можно получить систему с двумя и...

Навигационные системы для систем автоматического...

Для обеспечения управления автомобилем без участия человека используются системы управления

Анализ систем управления беспилотных автомобилей выявил большое число проблем

Таким образом, движение автомобиля в плохую погоду (сильный дождь, туман...

Похожие статьи

Общий анализ неисправностей рулевого управления...

Рулевое управление является одной из важнейших систем, влияющих на безотказность дорожного движения. Повышение показателей надежности рулевого управления является важной задачей.

Анализ повреждений рулевого управления современного...

Рулевое управление является одной из важнейших систем автомобиля, обеспечивающих его активную безопасность.

Дорожно-транспортное происшествие (ДТП) — это событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при...

Выбор оптимального метода диагностирования рулевого привода...

Суммарный люфт в рулевом управлении проверяют на неподвижном транспортном средстве количественно, с использованием приборов, фиксирующих угол поворота рулевого колеса и начало поворота управляемых колес совместно.

Переходные характеристики машины при скачкообразном...

Переходные характеристики рулевого управления при различных передаточных числах скорость движения 20 км/ч рулевого управления: 1–12,8; 2–16,2; 3–21,5; 4–31,0. При расчетах время, за которое рулевое колесо поворачивалось на угол 65°, принималось равным 0,265 с...

Исследование управляемости транспортного средства при...

В статье приводится схема подвески передних управляемых колес с дополнительным упругим элементом, введенным в рулевое управление, и обеспечивающим улучшенные показатели управляемости.

Принцип работы системы курсовой устойчивости автомобиля

ESP — активная система безопасности автомобиля, позволяющая предотвратить занос посредством управления компьютером момента силы колеса (одновременно одного или нескольких). Основной задачей системы электронной стабилизации ESP является...

Уголовно-правовая характеристика нарушений правил дорожного...

Правилами дорожного движения Российской Федерации

Правилами дорожного движения Российской Федерации, а именно разделом 5 под названием «Обязанности пассажиров» также.

дорожное движение, УК РФ, транспортное средство, нарушение правил, средство...

Планетарная передача | Статья в журнале «Молодой ученый»

Планетарная передача – механическая передача вращательного движения, имеющая зубчатое колесо с подвижными геометрическими осями. Подвижность оси обеспечивает компактность механизма и уменьшает массу (или габариты) передачи. Можно получить систему с двумя и...

Навигационные системы для систем автоматического...

Для обеспечения управления автомобилем без участия человека используются системы управления

Анализ систем управления беспилотных автомобилей выявил большое число проблем

Таким образом, движение автомобиля в плохую погоду (сильный дождь, туман...

Задать вопрос