Статья раскрывает сущность активного рулевого управления Infiniti Q50, а также высвечивается проблема, которая может возникнуть в ходе управления данным транспортным средством

Ключевые слова: активное рулевое управление, Infiniti Q50, BMW

Известно активное рулевое управление BMW (рис.1), имеющее в качестве редуктора планетарный редуктор, водило которого перемещается электродвигателем через червячную передачу, регулированием оборотов которого достигается управление передаточным числом редуктора. Недостатком его является наличие червячной передачи, сложность технологии изготовления, а также необходимость применения мощного высоко моментного двигателя [1].

Рис. 1. Активное рулевое управление

Прототипом модели является механическое рулевое управление Infiniti Q50 (рис.2), включающее в себя: рулевое колесо, рулевой вал, соединенный с ним электродвигатель обратной связи, датчик угла поворота рулевого колеса, три электронных блока управления, два электродвигателя, соединенных с рейкой рулевого привода, электромагнитную муфту, установленную между рулевым колесом и рейкой рулевого привода. Недостатком его является то, что при любом отказе включается аварийный режим, обеспечивающий жесткую связь между рулевым колесом и рулевой рейкой. Следует отметить, что блоки управления имеют тройное резервирование, силовые электродвигатели — двойное, что практически делает отказ невозможным событием. Однако отказ электродвигателя обратной связи вполне возможен [2].

Рис. 2. Механическое рулевое управление Infiniti Q50

Данный недостаток можно устранить, что обеспечит штатную работу блоков управления и силовых электродвигателей, при отказе электродвигателя обратной связи с одновременным сохранением силового следящего действия на рулевом колесе.

Устраняется данный недостаток таким образом: в активном рулевом управлении механического транспортного средства между рулевым валом будет установлена электромагнитная муфта, которая в случае отказа элементов обеспечит жесткую связь рулевого колеса с рулевой рейкой.

Рис. 3. Модернизированное рулевое управление Infiniti Q50

На рисунке 3 изображено рулевое управление, где: 1 — рулевое колесо, 2 — электродвигатель обратной связи, 3 — три блока управления, 4 — два электродвигателя, 5 — устройство блокировки стакана в положении для движения транспортного средства прямо, 6 — электромагнитная муфта, 7 — рулевой вал, 8 — датчик угла поворота рулевого колеса, 9 — рейка рулевого привода.

Рис. 4. Детализированное изображение, с размещением новых узлов в рулевом управлении Infiniti Q50

На рисунке 4 изображены стакан, устройство блокировки стакана в положении для движения транспортного средства прямо, торсион и электродвигатель обратной связи, где: 1 — рулевое колесо, 2 — электродвигатель обратной связи, 3 — стакан, 4 — торсион, 5 — устройство блокировки стакана в положении для движения транспортного средства прямо, 6 — электромагнитная муфта, 7 — рулевой вал.

Активное рулевое управление механического транспортного средства, содержит рулевое колесо 1, рулевой вал 7, соединенный с ним электродвигатель обратной связи 2, датчик угла поворота рулевого колеса 8, три электронных блока управления 3 (рис.3), два электродвигателя 4 (рис.3), соединенных с рейкой рулевого привода 9 (рис.3), электромагнитную муфту 6, установленную между рулевым колесом 1 и рейкой рулевого привода 9 (рис.3), при этом рулевое колесо 1 не имеет связи с рулевым валом 7, а соединено с одним концом дополнительно введенного торсионного вала 4 (рис.4), установленного внутри корпуса электромагнитной муфты 6, находящейся между рулевым колесом 1 и стаканом 3 (рис.4), который жестко соединен с корпусом электромагнитной муфты 6, второй конец торсионного вала 4 (рис.4) установлен в шлицы стакана 3 (рис.4), внешняя поверхность которого выполнена в виде шестерни соединенной с шестерней электродвигателя обратной связи 2, дополнительно введено устройство блокировки стакана в положении для движения транспортного средства прямо 5, состоящее из соленоида и штыря, входящего в отверстие стакана 3 (рис.4), при этом электромагнитная муфта 6, установленная между рулевым колесом 1 и рейкой рулевого привода 9 (рис.3) дополнительно жестко соединяет рулевой вал 7, стакан 3 (рис.4) и рулевое колесо 1.

Активное рулевое управление работает следующим образом: при повороте рулевого колеса 1 перемещение рейки рулевого привода 9 (рис.3) в нужную сторону обеспечивают два электродвигателя 4 (рис.3), скорость вращения этих двигателей зависит от сигналов приходящих с трех независимых блоков управления 3 (рис.3), которые в свою очередь получают сигналы с датчика угла поворота рулевого колеса 8 (рис.3) и датчика скорости движения транспортного средства. Силовое следящее действие на рулевом колесе обеспечивает торсион 4 (рис.4), вставленный в шлицы стакана 3 (рис.4) и электродвигатель обратной связи 2, воздействующий на шестерню стакана 3 (рис.4), подкручивая его в противоположную сторону. Таким образом, усилие на рулевом колесе изменяется пропорционально углу его поворота и скорости движения транспортного средства.

В случае поломки электродвигателя обратной связи 2, срабатывает устройство блокировки стакана в положении для движения транспортного средства прямо 5, штырь которого блокирует стакан 3 (рис.4) при положении рулевого колеса соответствующего прямолинейному движению, при этом усилие на рулевом колесе будет обеспечивать только торсион 4 (рис.4) пропорционально углу его поворота, но работоспособность трех блоков управления 3 (рис.3) и двух электродвигателей 4 (рис.3) будет прежней, т. е. рулевое управление по прежнему остается активным.

В случае критической поломки других элементов системы управления, срабатывает электромагнитная муфта 6, которая осуществляет жесткую связь между стаканом 3 (рис.4), рулевым валом 7 и рулевым колесом 1. При этом рулевое управление из активного превращается в обычное (с постоянным передаточным числом), а силовое следящее действие на рулевом колесе обеспечивается весовой и скоростной стабилизациями.

Достоинством данной модели по сравнению с прототипом является повышение надежности рулевого управления, так как при отказе электродвигателя обратной связи рулевое управление остается активным с одновременным обеспечением силового следящего действия на рулевом колесе.

Литература:

1. Журнал «За рулем», № 10, 2002, «На пути к джойстику» А. Фомин стр. 68,70,72 (Дата обращения 21.07.2020)
2. Системы современного автомобиля. URL http://systemsauto.ru/wheel/direct-adaptive-steering.html (Дата обращения 21.07.2020)