Суббота, 20.01.2018, 19:52
Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Статистика



Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0
Мини-чат
Ресурсы

Канал YOUTUBE autoscienceAiD

Профиль Google+ Autoscience

Группа Вконтакте Autoscience

Главная » 2017 » Декабрь » 11 » Подруливающие задние колеса
18:00
Подруливающие задние колеса

История появления подруливающих задних колес

Совершенствование такого важного параметра, как управляемость, остается одним из приоритетных направлений при разработке новых автомобилей. Современные системы рулевого управления неплохо справляются со своими функциями, и разработчики в погоне за управляемостью, чаще всего идут по пути создания дополнительных устройств, не имеющих отношения к рулевому управлению .

К этим устройствам можно отнести антипробуксовочные системы и другие автоматитческие системы управления курсовой устойчивостью.

Однако еще до массового внедрения микропроцессоров в системы управления автомобилем существовали разработки позволявшие улучшить управляемость. К ним относятся и подруливающие задние колеса.

Примеры оснащения подвижной техники подруливающими задними колесами можно найти еще вначале двадцатого века. Этот принцип давно используется в погрузчиках, работающих в замкнутых тесных пространствах складов, в заводских цехах и пр. Подруливающая задняя подвеска еще в довоенные времена применялась в тракторах и внедорожниках, к примеру, в довоенном внедорожнике Mercedes Kübelwagen G5.

Подруливающие задние колеса и теория прохождения поворота

Даже при наличии самой прогрессивной конструкции подвески, к примеру, многорычажной, при движении на высокой скорости серьезным фактором, влияющим на управляемость, становится инерция прямолинейного движения задних колес, сопротивляющихся повороту. При повороте рулевого колеса, когда передние колеса начинают двигаться влево или вправо в направлении поворота, задние неуправляемые колеса пытаются оставаться на прежней траектории.

В самых ранних системах — к примеру, на тракторах двадцатых годов прошлого века, угол подруливания был большим — до 15 градусов. С повышением максимальной скорости от таких больших углов пришлось отказаться. В современных автомобилях системы подруливающих колес обеспечивают поворот максимум на 5-8 градусов.

ВИДЫ ПОДРУЛИВАЮЩИХ ПОДВЕСОК

Подруливающая подвеска может быть активной, или пассивной. Если первая работает за счет электроники, то вторая при помощи рычагов и тяг, а также, законов физики. Рассмотрим каждую по отдельности.

  • ПАССИВНАЯ

Сама по себе тема достаточно большая и сложная. В общих чертах принцип работы пассивной подруливающей подвески можно описать следующим образом. В заднюю подвеску добавлены взаимно расположенные рычаги и специальным образом прикрепленные подушки и сайлент-блоки. Под воздействием на автомобиль боковых сил и при образовании крена в повороте, эти элементы обеспечивают эффект небольшого поворота колеса, даже показатель в несколько градусов значительно улучшает вхождение автомобиля в повороты (Рис. 1).

Рис. 1. Пассивная подруливающая подвеска

При прямолинейном движении транспортного средства, задние колеса принимают нейтральное положение, подвеска продолжает работать только в вертикальном направлении. Различные модификации пассивно подруливающей подвески присутствуют в таких автомобилях, как Ford, Peugeot, Toyota и ряде других.

  • АКТИВНАЯ

Более прогрессивной и дорогой является активная система подруливания. В ней за поворачиваемость задних колес отвечают актуаторы, за слаженностью и четкость работы которых следит электроника. Здесь все устроено таким образом, что на поворот руля реагируют сразу все 4 колеса. Угол поворота рассчитывается электронным блоком управления, который, в свою очередь, руководствуется показаниям всевозможных датчиков, и высчитывает оптимальный угол.

Рис. 2.  Автомобиль с активной подруливающей подвеской

Кроме того, такая подвеска имеет несколько режимов работы. На малых скоростях, когда водитель маневрирует на парковке и других ограниченных пространствах, задние колеса выворачиваются в противоположную сторону от передних (крутим руль вправо, задние подруливают влево (Рис. 2). Благодаря этому автомобиль становится значительно маневренней, радиус поворота сокращается на четверть.

На высоких скоростях все меняется, и система переключается на режим, когда задние колеса поворачивают в сторону поворота передних колес, обеспечивая оптимальные условия для вхождения в поворот.

Сегодня активными системами могут похвастаться Renault (Active Drive), BMW (Integral Active Steering), Nissan, Infiniti, AUDI (All Wheel Steering).

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ:

В завершение отметим плюсы и минусы подруливающих колес:

  • к положительным сторонам можно отнести увеличение маневренности за счет меньшего радиуса поворота, улучшение управляемости транспортного средства;
  • самым серьезным минусом можно считать усложнение конструкции подвески, что ведет к ее удорожанию, а также увеличивает расходы на ремонт.

BMW Integral Active Steering

Интегральное активное рулевое управление (Рис. 3) — следующий этап развития уже знакомой системы активного рулевого управления, известного по более ранним кузовам БМВ.

Рис. 3. Компоненты интегрального активного рулевого управления

Основные функции системы:

  1. Расширение активного рулевого управления (AL) функцией подруливания задними колесами HSR;
  2. Переменное передаточное отношение (перекрывание угла поворота колес);
  3. Свободный выбор угла поворота задних колес (steer by wire);
  4. Сервотроник;
  5. Функции стабилизации движения;
  6. Сокращение тормозного пути при торможении на покрытиях с различными коэффициентами сцепления.

Блок управления ICM (Система Integrated Chassis Management (ICM) или система интегрального управления ходовой частью предназначена для объединения и согласования работ всех систем привода и ходовой части) считывает следующие внешние сигналы, необходимые для интегрального активного рулевого управления:

  • Угловые скорости колес (4 сигнала), поступают по шине FlexRay от DSC;
  • Угол поворота рулевого колеса, поступает по шине FlexRay от блока SZL;
  • Состояние исполнительных устройств AL и HSR, передача через Flexray.

Функциональные диапазоны интегрального рулевого управления

  • Диапазон низких скоростей

Переменное передаточное отношение активного рулевого управления уменьшает количество оборотов рулевого колеса, необходимых для перемещения передних колес из одного крайнего положения в другое, примерно до двух. В диапазоне низких скоростей (до 60 км/ч) к переменному передаточному отношению на переднем мосту добавляется подруливание задними колесами с поворотом в противоположную сторону. Это улучшает манёвренность автомобиля (Рис. 4).

Рис. 4.  Подруливание задних колес на малых скоростях

При прохождении поворота автомобиль поворачивается вокруг так называемого мгновенного центра вращения „M“. У обычных автомобилей он находится на продолжении заднего моста. При подруливании задними колесами на скорости до 60 км/ч они поворачиваются в направлении, противоположном повороту (Рис. 5).

Рис. 5. Смещение точки вращения

Результатом подруливания задними колесами становится смещение точки вращения к центральной оси автомобиля при тех же затрачиваемых водителем усилиях. В плане маневренности и динамики эта картина соответствует автомобилю с более короткой колесной базой.

  • Диапазон высоких скоростей

С увеличением скорости движения вмешательство активного рулевого управления, а именно передаточное отношение рулевого управления, уменьшается. При этом изменяется стратегия интегрального активного рулевого управления. В то время как на низких скоростях задние колеса поворачиваются в сторону, противоположную направлению поворота, на высоких скоростях они поворачиваются в одном направлении с передними колесами (Рис. 6).

Рис. 6. Подруливание задних колес на высоких скоростях

Мгновенный центр вращения уходит назад, что соответствует автомобилю с более длинной колесной базой и обеспечивает стабилизацию при прямолинейном движении. Радиус поворота становится больше. За счет соединения с активным рулевым управлением на переднем мосту образуется дополнительный угол поворота, и радиус поворота, а также необходимый поворот руля остаются на привычном уровне.

В итоге, благодаря координации вмешательств активного рулевого управления на переднем и заднем мостах перестроение происходит увереннее без ущерба для маневренности.

Объединение активного рулевого управления с подруливанием задними колесами дает преимущество во всех скоростных режимах.

Стабилизация с помощью интегрального активного рулевого управления при недостаточной поворачиваемости.

При быстром перестроении все автомобили „грешат“ рысканьем и рискуют попасть в траекторию с избыточной поворачиваемость. Если регулятор динамики ICM распознает отклонение режима движения от задаваемого водителем значения, то он инициирует определенную коррекцию управления передними и задними колесами. Быстрая стабилизирующая коррекция динамики практически незаметна для водителя. Можно с легкостью отказаться от притормаживания с помощью DSC.
Результат – автомобиль становится более управляемым и меньше кренится.

Если водитель на высокой скорости слишком поздно войдет в поворот, то из-за недостаточной поворачиваемости он рискует не вписаться в него (Рис. 7).

Рис. 7. Недостаточная поворачиваемость

Интегральное активное рулевое управление с подруливающими задними колесами может теперь корректировать динамику и при недостаточной поворачиваемости, что дополнительно повышает активную безопасность.

Стабилизация с помощью интегрального активного рулевого управления при µ-раздельном торможении (торможение на покрытиях с различным коэффициентом трения)

При резком торможении на дороге, одна половина которой скользкая, автомобиль начинает рыскать, уклоняясь от курса в сторону с менее скользким покрытием. При экстренном торможении водитель обычного автомобиля должен принять соответствующие контрмеры. При таком, так называемом, раздельном торможении регулятор динамики создает стабилизирующий момент вращения автомобиля вокруг вертикальной оси за счет поворота задних колес в сторону, противоположную направлению поворота передних колес.

AUDI All Wheel Steering

Источники:

http://znanieavto.ru/hodovaya/podrulivayushhie-zadnie-kolesa.html

https://www.drive2.ru/b/451833309392013121/

https://www.drive2.ru/l/8982234/

Просмотров: 46 | Добавил: Allozavr | Теги: подруливающая подвеска, Рулевое управление, подвеска | Рейтинг: 4.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]