Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования 

«ТИХООКЕАНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт Транспорта и энергетики

Кафедра «ТЭРА» 
 
 

Реферат на тему: Система активного рулевого управления (Active Front Steering, AFS) 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы                               

  

     Проверил: преподаватель  
 

СОДЕРЖАНИЕ:

 

1.Введение

2. Назначение системы.

3. Устройство системы.

4. Схема системы.

5. Алгоритм работы или закон управления системы.

6.Заключение.

7. Список используемой литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение:

Современные автомобили балуют своих владельцев: услужливо  включают стеклоочистители в дождь, заботливо зажигают ближний свет в сумерках, помогают парковаться и, конечно, облегчают вращение руля. Однако некоторые автомобили в своем подхалимстве зашли еще дальше – они научились изменять передаточное отношение рулевого механизма, избавляя водителя от необходимости наматывать баранкой круги. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

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 является совместной разработкой фирм Bosch и ZF. В настоящее время система устанавливается на большинство моделей автомобилей BMW в качестве опции и является фирменным атрибутом данной марки. Конкурентными преимуществами данной системы являются повышение комфорта и безопасности при эксплуатации автомобиля.

Система активного  рулевого управления в своей работе взаимодействует с другими системами, в т.ч. с гидроусилителем руля Servotronic, системой динамической стабилизации DSC.

  Схема активного  рулевого управления

 

 

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
8. клапан системы Servotronic
9. планетарный редуктор
10. аварийный фиксатор
11. датчик суммарного угла поворота
12. рулевой механизм

 

Планетарный редуктор служит для изменения скорости вращения рулевого вала. Он устанавливается на рулевом валу. Планетарный редуктор включает солнечную шестерню, блок сателлитов и коронную (эпициклическую) шестерню. На входе рулевой вал соединен с солнечной шестерней, на выходе – с блоком сателлитов.

Эпициклическая шестерня имеет возможность вращения. При неподвижной шестерне передаточное число планетарного редуктора равно единице и рулевой вал передает вращение напрямую. Вращение эпициклической шестерни в одну или другую сторону позволяет увеличить или уменьшить передаточное число планетарной передачи, чем достигается изменение передаточного отношения рулевого механизма. Вращение шестерни обеспечивает электродвигатель, соединенный с ее внешней стороной посредством червячной передачи.

Для реализации функций системы активного рулевого управления создана система управления. Электронная система управления включает следующие элементы:

• входные датчики;
• электронный блок управления;
• исполнительные устройства.

Входные датчики предназначены для измерения параметров работы системы и преобразования их в электрические сигналы. Система AFS в своей работе использует следующие датчики:

• датчик положения электродвигателя;
• датчик суммарного угла поворота;
• датчик угла поворота рулевого колеса;
• датчики системы динамической стабилизации (скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси и вертикального ускорения).

Датчик суммарного угла поворота рулевого механизма может не устанавливаться, в этом случае угол рассчитывается виртуально на основании сигналов других датчиков.

Электронный блок управления принимает сигналы от датчиков, обрабатывает их и в соответствии с заложенным алгоритмом формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства. Электронный блок управления имеет соединение и осуществляет взаимодействие с блоками управления других систем автомобиля:

• системы Servotronic;
• системы динамической стабилизации DSC;
• системы управления двигателем;
• системы доступа в автомобиль.

Исполнительными механизмами системы AFS являются:

• электродвигатель;
• сигнальная лампа на панели приборов.

Электродвигатель обеспечивает вращение эпициклической шестерни планетарного редуктора. Электродвигатель оборудован аварийным электромагнитным фиксатором, блокирующим червячную передачу. В исходном положении передача заблокирована. При подаче тока на электродвигатель, срабатывает электромагнит, и фиксатор, преодолевая усилие пружины, освобождает ротор электродвигателя. При возникновении неисправности в системе AFS, прекращается подача тока на электродвигатель, фиксатор блокирует червячную передачу.

Возникновение неисправностей в системе сопровождается срабатыванием сигнальной лампы на панели приборов. При этом на информационном дисплее появляется сообщение системы самодиагностики.

Принцип работы системы активного  рулевого управления

Это обычный  механизм с гидроусилителем Servotronic. Но рулевой вал разрезан, и в него встроена планетарная передача, корпус которой может вращаться с помощью электромотора. Управляет всем, естественно, компьютер...  
Система активного рулевого управления AFS (Active Front Steering), над которой мюнхенские инженеры работают с 1997 года, действительно проста, как все гениальное. Электромотор с «планетаркой», пристроенные к обычному реечному рулевому механизму. И все!  
Но прежней неограниченной свободы водителю, тем не менее, уже не видать - планетарный механизм с электромотором все-таки может доворачивать управляемые колеса на 7—8 градусов по команде бортовой электроники. То есть автомобиль может подруливать самостоятельно!  

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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение:

Апологеты чистой механики, как среди покупателей, так автопроизводителей, настороженно восприняли появление систем изменения передаточного отношения руля. Их можно понять, ведь после электронной педали газа, автоматических трансмиссий и тормозных систем, подконтрольных АБС, рулевое управление единственное до сих пор оставалось беспрекословно подчиненным водителю механизмом управления, прямым каналом связи между автомобилем и человеком. Но прогресс не остановить, и активное рулевое управление – неизбежный шаг эволюции автомобиля на пути к беспилотному средству передвижения. Хотим мы этого или нет. 
 
 
 
 
 
 

Список  используемой литературы:

1. http://lancerx.ru/index.php?name=Pages&op=page&pid=14
2. http://systemsauto.ru/wheel/afs.html
3. http://cartest.omega.kz/system/afs.html
4. http://www.autotechnic.su/technology/active_steering/active_steering.html

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пионером в  этой области является BMW с его  системой активного рулевого управления Active Front Steering, появившейся вместе с нынешней пятой серией. Суть предложенного механизма в редукторе, вставленном в разрез рулевого вала и служащим для увеличения или уменьшения скорости его вращения.

Конструктивно редуктор представляет собой обычную  планетарную передачу: солнечная  шестерня, находящаяся в центре, вращающиеся вокруг неё планетарные  шестерни, оси которых жестко связаны  друг с другом, а так же внешнее  зубчатое колесо, имеющее внутреннее зацепление с планетарными шестерням – так называемая эпициклическая шестерня.

Входной вал  ( от руля до редутора) соединен с солнечной шестерней, а выходной, идущий к рейке, – с осями планетарных. Таким образом, если внешнее зубчатое кольцо неподвижно, то валы соединяются напрямую, если же его начать вращать, например с помощью электромотора, то в зависимости от направления его движения, валы будут проворачивать относительно друг друга в ту или иную сторону. Именно так незаметно для водителя автомобиль сам доварачивает колеса в медленном повороте, или наоборот препятствует их слишком резкому отклонению на большой скорости.