Повышение управляемости автомобиля при различных скоростных режимах

Размещено на http://www.allbest.ru/

КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана

Повышение управляемости автомобиля при различных скоростных режимах

С.А. Селькин

С.А. Плахов

Системы поворота задних колес (4 WS - Four Wheel Steering) автомобилей были созданы еще в конце 20 века и продолжают развиваться по настоящее время. Подобные системы получили распространение основном на автомобилях премиум - класса. Впервые данная система управления задними колесами появилась в 1987 году на автомобиле Honda Prelude, затем подобные системы начали устанавливаться и на других японских марках автомобилей: Mitsubishi Galant и Sigma, Mazda 626, Toyota Celica, Nissan Skyline. На первых этапах 4 WS имела механическую систему привода поворота колес, но вскоре на смену механическому пришел гидравлический, а затем и электропривод.

Установка системы подруливания задних колес на автомобили преследует несколько целей:

- во-вервых, увеличивается чувствительность автомобиля к повороту рулевого колеса;

- во-вторых, повышается маневренность при парковке, развороте, обгоне и перестроении;

- в-третьих, значительно увеличивается курсовая устойчивость при высоких скоростях. подруливание колесо автомобиль маневренность

При передних и задних управляемых колесах существенно улучшается маневренность и проходимость по сравнению с использованием только передних управляемых колес. Это обеспечивается уменьшением радиуса поворота, сокращением ширины коридора поворота и уменьшением затрат мощности при повороте на грунте.

При схеме поворота с передними и задними управляемыми колесами автомобиль при больших скоростях движения имеет низкую курсовую устойчивость, при выходе из поворота кратковременно увеличивается боковая реакция. Устраняются эти недостатки введением запаздывания начала поворота задних колес примерно на 6° относительно передних.

Увеличить безопасные скорости прохождения крутых поворотов позволяет рулевое управление, обеспечивающее поворот задних колес двухосного автомобиля в ту же сторону, что и передних, но на меньшие углы (до 1,5° при 8° у передних). При меньших скоростях движения задние колеса возвращаются в нейтральное положение, а при углах поворота передних колес более 12° - поворачиваются в противоположную сторону, но на меньшие углы, чем передние колеса (до 5° у задних колес при 30° у передних) [1].

На сегодняшний день самой поздней версией 4 WS является система HICAS (High Capacity Active Steering) с электроприводом на заднем реечном механизме (рисунок 1):

Рисунок 1 - Задний реечный механизм с электроприводом:

1-электромотор; 2- рулевая тяга; 3- рулевой наконечник; 4- разъем питания электромотора; 5- разъем для датчика; 6- картер реечного механизма

Основное назначение системы HICAS -- обеспечить устойчивое прохождение автомобилем поворотов на высокой скорости за счет изменения поворачиваемости с нейтральной на избыточную при входе в поворот и на недостаточную при выходе. Это обеспечивает более стабильную курсовую устойчивость в динамическом режиме и облегчает прохождение поворота.

Основной недостаток HICAS, кроме стоимости ее обслуживания и дополнительного веса, жесткая корреляция с размерностью колес, которая в «гражданском» варианте фиксирована, а в «гоночном» требует настройки в зависимости от вылета и ширины шины [2].

Данная система включает в себя датчик угла поворота рулевого колеса, датчик скорости автомобиля, электронный блок управления (ЭБУ), задние датчики угла поворота рулевого колеса и реечный механизм с электроприводом (рисунок 2):

Рисунок 2 - Схема системы подруливания:

1-датчик угла поворота рулевого колеса; 2- датчик скорости автомобиля;

3-электронный блок управления; 4,5 - задние датчики поворота рулевого колеса (основной и дополнительный); 6- электромотор

Принцип работы HICAS основан на обработке данных, поступающих от датчика угла поворота рулевого колеса и датчика скорости автомобиля, электронным блоком управления, который, в свою очередь, управляет поворотом задних колес при помощи рулевого механизма, оснащенного электроприводом и встроенного в заднюю подвеску автомобиля.

Система работает в двух режимах: при малых скоростях и высоких. Автомобиль, двигаясь по дороге, не поворачивает, а переходит в другой ряд параллельно полосам разметки, таким образом, получается движение по дуге большего радиуса и меньшей кривизны, уменьшается риск потери устойчивости курса [3].

При движении на малых скоростях (до 40 км/ч) задние колёса поворачиваются в противоположную сторону передним, но если автомобиль едет с высокой скоростью (больше 40 км/ч) и при этом появляется необходимость резкого обгона, то все четыре колеса поворачиваются в одну сторону, что обеспечивает значительное увеличение радиуса поворота, следствием чего является снижение сил инерции и лучшая курсовая устойчивость, снижается степень риска заноса. Но для того, чтобы автомобиль не был сильно чувствителен к действиям водителя, угол подруливания ограничивают 10 градусами (рисунок 3):

Рисунок 3 - Диаграмма поворота колес

Если система выходит из строя, она переводится в состояние высокой скорости. То есть задние колёса подруливают в ту же сторону, что и передние.

На данный момент система поворота задних колес HICAS наиболее современная, при резких маневрах на высокой скорости увеличивает курсовую устойчивость, улучшает маневренность при парковке или развороте, обеспечивает чувствительность машины к повороту руля.

Список использованных источников

1 Нарбут А.Н. Автомобили: Рабочие процессы и расчет механизмов и систем: учебник для студ. высш. учеб. заведений. Москва, Издательский центр «Академия», 2007, 256 с.

Размещено на Allbest.ru