Рулевое управление
Рулевое управление позволяющая уменьшить усилия водителя по переводу рулевого колеса автомобиля - это система , , используя источник питания для оказания помощи рулевому управлению . [ 1 ]
Гидравлические или электрические приводы добавляют контролируемую энергию к механизму рулевого управления, поэтому водитель может приложить меньше усилий, чтобы повернуть рулевые колеса при движении на типичных скоростях и значительно уменьшить физические усилия, необходимые для поворота колеса, когда транспортное средство останавливается или медленно движется. Рулевое управление также может быть разработано, чтобы обеспечить некоторую искусственную обратную связь с силами, действующими на рулевые колеса.
Гидравлические системы рулевого управления для автомобилей дополняют усилия по управлению рулевым управлением с помощью привода, гидравлического цилиндра, который является частью сервопривода . Эти системы имеют прямое механическое соединение между рулевым колесом и связью, которая управляет колесами. Это означает, что сбой системы силовой системы (для увеличения усилий) по-прежнему позволяет управлять транспортным средством с использованием только ручных усилий.
Системы электрического рулевого управления используют электродвигатели для обеспечения помощи вместо гидравлических систем. Как и в случае с гидравлическими типами, мощность привода (двигатель, в данном случае) контролируется остальной частью системы управления рулевым управлением.
Другие системы рулевого управления (например, в крупнейших внедорожных строительных транспортных средствах) не имеют прямого механического соединения с связью рулевого управления; Они требуют электрической мощности. Системы такого рода, без механического соединения, иногда называют « привод по проволоку » или «рулем по проволоку», по аналогии с авиационной « мухой ». В этом контексте «Провод» относится к электрическим кабелям , которые носят мощность и данные, а не на тонкопроволочные механические кабели управления.
Некоторые строительные машины имеют раму из двух частей с прочным шарниром посередине; Этот шарнир позволяет передней и задней оси стать непараллельными, чтобы управлять автомобилем. Противоположные гидравлические цилиндры перемещают половинки рамы относительно друг друга, чтобы управлять.
История
[ редактировать ]Первая система рулевого управления на транспортном средстве была, по -видимому, была установлена в 1876 году человеком с фамилией Фиттс, но о нем мало что известно. [ 2 ] Следующая система рулевого управления была поставлена на 5-тонный грузовик в Колумбии в 1903 году, где использовался отдельный электродвигатель , чтобы помочь водителю в повороте передних колес. [ 2 ] [ 3 ]
Роберт Э. Твифорд , житель Питтсбурга , штат Пенсильвания , включал механический механизм рулевого управления в рамках своего патента (патент США 646,477) [ 4 ] Выпущено 3 апреля 1900 года для первой четырехколесной системы. [ 5 ]
Фрэнсис У. Дэвис , инженер подразделения грузовика Пирса-Эрроу , начал изучать, как рулевое управление можно было облегчить, а в 1926 году изобрел и продемонстрировал первую практическую систему рулевого управления. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Дэвис перешел в General Motors и усовершенствовал гидравлическую систему рулевого управления, но автопроизводитель подсчитал, что для производства будет слишком дорого. [ 7 ] Затем Дэвис подписался с Bendix , производителем запчастей для автопроизводителей. Военные потребности во время Второй мировой войны для более легкого рулевого управления на тяжелых транспортных средствах повысили потребность в энергетической помощи на бронетанковых автомобилях и транспортных средствах для британских армий для британских и американских армий. [ 7 ]
Корпорация Chrysler представила первую коммерчески доступную систему рулевого управления пассажирским автомобилем на Imperial 1951 года Imperial под названием «Гидрагуид». [ 9 ] Система Chrysler была основана на некоторых истекших патентах Дэвиса. General Motors представила Cadillac 1952 года с системой управления рулевым управлением в 1952 году, использующей работу, которую Дэвис проделал для компании почти двадцать лет назад.
Чарльз Ф. Хаммонд из Детройта подал несколько патентов на улучшение рулевого управления в Канадском офисе интеллектуальной собственности в 1958 году. [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
Начиная с середины 1950-х годов, американские производители предложили эту технологию в качестве дополнительного или стандартного оборудования, в то время как она широко предлагается на международном уровне на современных транспортных средствах благодаря тенденциям в направлении переднего привода , большей массой транспортных средств, сниженных затрат на сборочную линию и более широких шин , шины , шины которые все увеличивают необходимые усилия по рулевым управлению. Более тяжелые транспортные средства, как и обычные в некоторых странах, было бы чрезвычайно трудно маневрировать на низких скоростях, в то время как транспортные средства с более легким весом, возможно, вообще не нуждаются в рулевом управлении с помощью электроэнергии.
Исследование, проведенное в 1999 году, о верности воспринимаемой обратной связи рулевого управления, показано, что обычные реальные водители грузовиков и автомобилей, естественно, ожидают увеличения крутящего момента обратной связи по мере увеличения скорости, и по этой причине ранние формы рулевого управления, которым не хватало такого эффекта, были встретился с неодобрением. [ 13 ] [ 14 ]
Гидравлические системы
[ редактировать ]
Гидравлические системы рулевого управления работают, используя гидравлическую систему для умножения силы, применяемой на входы рулевого колеса на рулевые (обычно передние) дорожные колеса транспортного средства. [ 15 ] Гидравлическое давление, как правило, происходит от насоса героторного или вращающегося лопата , приводимоющего в движение двигателем автомобиля. с двойным действием Гидравлический цилиндр применяет силу на рулевое снаряжение, которое, в свою очередь, управляет дорожными шварами. Рулевое колесо управляет клапанами для управления потоком к цилиндру. Чем больше крутящего момента, который водитель применяет к рулевому колесу и колонке, тем больше жидкость, которые клапаны позволяют до конца цилиндра, и поэтому применяется больше силы для управления колесами. [ 16 ]
Одна конструкция для измерения крутящего момента, приложенного к рулевому колесу, имеет датчик крутящего момента - стержень на нижнем конце рулевой колонны. Когда рулевое колесо вращается, так же как и рулевая колонна, а также верхняя часть крутящего стержня. Поскольку стерженьер относительно тонкий и гибкий, а нижний конец обычно противоречит, что стержень будет крутиться на количество пропорционально приложенному крутящему моменту. Разница в положении между противоположными концами ствола кручения управляет клапаном. Клапан позволяет жидкости течь в цилиндр, который обеспечивает помощь рулевого управления; Чем больше «поворот» шпильки, тем больше сила.
Поскольку гидравлические насосы являются типом положительного смещения, скорость потока, которую они доставляют, непосредственно пропорциональна скорости двигателя. Это означает, что на высоких скоростях двигателя рулевое управление будет естественным образом работать быстрее, чем на низких скоростях двигателя. Поскольку это было бы нежелательно, ограничивающий клапан управления потоком и управление потоком направляет некоторые выходные выводы на насос обратно в гидравлический резервуар на высоких скоростях двигателя. Клапан снятия давления предотвращает опасное наращивание давления, когда поршень гидравлического цилиндра достигает конца своего хода.
Университет рулевого управления расположена так, что если бустер не удается, рулевое управление будет продолжать работать (хотя колесо будет чувствовать себя тяжелее). Потеря рулевого управления может значительно повлиять на обработку транспортного средства. Руководство для каждого владельца автомобиля дает инструкции по проверке уровней жидкости и регулярному обслуживанию системы рулевого управления.
Рабочая жидкость, также называемая « гидравлической жидкостью » или «масло», является средой, с которой давление дается . Обычные рабочие жидкости основаны на минеральном масле .
Некоторые современные системы также включают электронный управляющий клапан, чтобы снизить давление гидравлического питания по мере увеличения скорости транспортного средства; Это переменное рулевое управление.
Рулиное управление с переменным сопровождением Diravi
[ редактировать ]Diravi внедрил ныне общее преимущество, чувствительное к скорости рулевого управления . [ 17 ]
В этой системе рулевого управления рулевым управлением силовая управление колесами поступает из гидравлической системы высокого давления автомобиля и всегда одинакова, независимо от скорости дороги. Поворот рулевого колеса перемещает колеса одновременно к соответствующему углу через гидравлический цилиндр. Чтобы придать некоторое искусственное ощущение рулевого управления, существует отдельная гидравлически управляемая система, которая пытается повернуть рулевое колесо обратно в центральное положение. Количество приложенного давления пропорционально скорости дороги, так что на низких скоростях рулевое управление очень легкое, и на высоких скоростях очень трудно переместить больше, чем небольшое количество от центра.
Это было изобретено Citroën из Франции.
Эта система была впервые введена в Citroën SM в 1970 году и была известна как «Varipower» в Великобритании и «Speedfeel» в США
Электрогидравлические системы
[ редактировать ]Электрогидравлические системы управления рулевым управлением, иногда сокращенные EHP, а также иногда называемые «гибридными» системами, используйте ту же технологию гидравлической помощи, что и стандартные системы, но гидравлическое давление происходит от насоса, вызванной электродвигателем, вместо приводного ремня в двигатель.
В 1965 году Форд экспериментировал с флотом «Мгновенного рулевого рулевого управления на запястье», оборудованных Меркурийским парком , которые заменили обычное крупное рулевое колесо двумя 5-дюймовыми (127 мм) кольцами, быстрое передаточное число 15: 1 и электрический гидравлический насос в случае застопорился двигатель. [ 18 ] [ 19 ]
В 1988 году Subaru XT6 был оснащен уникальной цибридной адаптивной электрогидравлической системой рулевого управления, которая изменила уровень помощи на основе скорости транспортного средства.
второго поколения В 1990 году Toyota представила свой MR2 с электрогидравлическим рулевым управлением. Это избегало запуска гидравлических линий от двигателя (который был позади водителя в MR2) до рулевой стойки.
В 1994 году Volkswagen произвел Ecomatic Golf MK3 с электрическим насосом. Это означало, что рулевое управление все равно будет работать, в то время как двигатель был остановлен компьютером, чтобы сэкономить топливо. [ 20 ] Электрогидравлические системы могут быть найдены в некоторых автомобилях от Ford , Volkswagen , Audi , Peugeot , Citroën , Seat , Skkoda , Suzuki , Opel , Mini , Toyota , Honda и Mazda .
Электрические системы
[ редактировать ]
Электрическое рулевое управление ( EPS ) или моторное рулевое управление ( MDP ) использует электродвигатель вместо гидравлической системы, чтобы помочь водителю транспортного средства . Датчики обнаруживают положение и крутящий момент , применяемый внутри рулевой колонны, а компьютерный модуль применяет вспомогательный крутящий момент через двигатель, который подключается либо к рулевой передаче или рулевой колонке. Это позволяет применять различные объемы помощи в зависимости от условий вождения. Поэтому инженеры могут адаптировать реакцию рулевого управления к системам подвески с переменной скоростью и с переменной, оптимизируя поездку, обработку и рулевое управление для каждого транспортного средства. [ 21 ] Эта новая технологическая функция также дала инженерам возможность добавлять новые функции помощи водителю. Это включает в себя такие функции, как помощь, коррекция дрейфа ветра и т. Д. [ 22 ] На автомобилях Fiat Group количество помощи можно регулировать с помощью кнопки «Город», которая переключается между двумя разными кривыми Assist, в то время как большинство других систем EPS имеют переменную помощь. Они оказывают большую помощь, поскольку автомобиль замедляется, и меньше на более высоких скоростях.
Механическая связь между рулевым колесом и рулевым механизмом сохраняется в EPS. В случае сбоя компонента или сбоя питания, который вызывает неспособность оказать помощь, механическая связь служит резервной копией. Если EPS не удается, водитель сталкивается с ситуацией, когда для управления требуются сильные усилия. Эти тяжелые усилия аналогичны усилиям неработающей гидравлической системы помощи рулевого управления [ Цитация необходима ] Полем В зависимости от ситуации вождения, навыка вождения и силы водителя, потери помощника могут привести к аварию. Сложность рулевого управления с неработающим рулевым управлением усугубляется выбором соотношений рулевого управления в вспомогательных рулевых механизмах и полностью ручной. NHTSA . помогает производителям автомобилей с напоминанием EPS Systems, подверженных отказам [ 23 ]
Электрические системы имеют преимущество в эффективности использования топлива, потому что не постоянно работает гидравлический насос, управляемый ремнями, независимо от того, требуется ли помощь или нет, и это является основной причиной их введения. Другим важным преимуществом является устранение аксессуаров двигателя, управляемого ремнями, и несколько гидравлических шлангов высокого давления между гидравлическим насосом, установленным на двигателе, и рулевым механизмом, установленным на шасси. Это значительно упрощает производство и техническое обслуживание. Благодаря включению электронных систем управления электронными устойчивости электрическое рулевое управление может мгновенно изменять уровни помощи за крутящим моментом, чтобы помочь водителю в корректирующих маневрах. [ 24 ]
В 1986 году NSK поместил первую в мире систему электрического рулевого управления для практического использования. [ 25 ] В 1988 году Koyo Seiko (в настоящее время JTEKT) и NSK совместно разработали систему колонок исключительно для мини-родов, продаваемых только на внутреннем рынке Японии. [ 26 ] Первая в мире система рулевого управления электроснабжением для массовых продуцированных автомобилей на пассажирских автомобилях появилась на Suzuki Cervo в 1988 году. [ 27 ] Однако этот простой метод не был широко принят другими автопроизводителями в первые годы из -за неестественного ощущения двигателя, вызванного инерцией во время быстрого рулевого управления для предотвращения опасности при более медленной скорости, а также во время времени Более быстрая скорость вождения, при которой электромагнитная сцепление делает силу рулевого управления меньше, возвращаясь в режим ручного управления. В 1990 году была вложена в Honda NSX, в Honda NSX была использована прямая система полного управления стойкой без сцепления (первоначально установленная только в автоматике). С тех пор произошел переход тенденции от прикрепленных к кистям к бесщеточным двигателям в типе стойки для обычных транспортных средств, и этот метод стал основным потоком.
Другие системы электрического рулевого управления (включая 4WS) позже появились на Honda NSX после 1990 года, Honda Prelude и Subaru SVX в 1991 году, Nissan 300ZX (Z32; после версии 3), Сильвия, Skyline и Laurel в 1993 году , Mg F, Fiat Punto MK2 в 1999 году, Honda S2000 в 1999 году, Toyota Prius in 2000, BMW Z4 в 2002 году и Mazda RX-8 в 2003 году.
Система использовалась различными производителями автомобилей и чаще всего применяется для небольших автомобилей для снижения расхода топлива и производственных затрат [ Цитация необходима ] .
Электрически переменные системы передач
[ редактировать ]В 2000 году в системе Honda S2000 Type V была первая система рулевого механизма электроэнергии электроэнергии (VGS). [ 28 ] В 2002 году Toyota представила систему «Управляемость с переменным механизмом передач» (VGRS) на Lexus LX 470 и Landcruiser Cygnus, а также включила электронную систему контроля устойчивости для изменения уровня рулевого механизма и уровней помощника рулевого управления. В 2003 году BMW представила « активного рулевого управления систему » в серии 5 . [ 29 ]
Эта система не должна путать с переменным вспомогательным рулевым управлением, что изменяет крутящий момент по управлению рулевым управлением, а не соотношение рулевого управления, а также с системами, где передаточное соотношение варьируется только в зависимости от угла угла рулевого управления. Эти последние более точно называются нелинейными типами (например, Direct-Steer, предлагаемые Mercedes-Benz ); График положения рулевого колеса в зависимости от угла рулевого управления оси постепенно изогнут (и симметрично).
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Что такое система рулевого управления в автомобилях? - изучить все факты» . 7 марта 2022 года.
- ^ Jump up to: а беременный Шульц, Морт (май 1985). «Рулевое управление: столетие прогресса» . Популярная механика . 162 (5): 59. ISSN 0032-4558 . Получено 8 ноября 2014 года .
- ^ Рен, Джеймс А.; Рен, Женевьева Дж. (1979). Моторные грузовики Америки . Университет Мичиганской прессы. п. 23. ISBN 9780472063130 Полем Получено 8 ноября 2015 года .
- ^ «Драйв с моторными карьерами» .
- ^ «Драйв-гир для моторных карьеров-патент США 646477 A» . Получено 29 мая 2015 года .
- ^ Нанни, Малкольм Джеймс (2006). Легкие и тяжелые автомобильные технологии . Elsevier Science. п. 521. ISBN 978-0-7506-8037-0 Полем Получено 18 июня 2010 года .
- ^ Jump up to: а беременный в Хоу, Хартли Э. (февраль 1956 г.). «Входит корабль мистера Пауэра» . Популярная наука . 168 (2): 161–164, 270 . Получено 28 мая 2015 года .
- ^ «Зал музея Уолтема» . Музей Уолтема. Архивировано из оригинала 19 июля 2010 года . Получено 8 ноября 2015 года .
- ^ Ламм, Майкл (март 1999 г.). «75 лет хриллеров» . Популярная механика . 176 (3): 75 . Получено 28 мая 2015 года .
- ^ «Ручное и мощное управляемое механизм для автомобилей» . Канадское офис интеллектуальной собственности. 15 июня 2015 года. Архивировано с оригинала 2021-07-26.
- ^ «Ручное и мощное рулевое снаряжение» . Канадское офис интеллектуальной собственности. 15 июня 2015 года. Архивировано с оригинала 2016-03-04.
- ^ «Ручное и мощное управляемое механизм для автомобилей» . Канадское офис интеллектуальной собственности. 15 июня 2015 года.
- ^ Альфред Т. Ли (2017) Моделирование транспортного средства: восприятие верности в проектировании виртуальных средств
- ^ Bertollini, GP, & Hogan, RM (1999). Применение моделирования вождения для количественной оценки предпочтения усилий по управлению в зависимости от скорости транспортного средства (№ 1999-01-0394). SAE Техническая статья.
- ^ Хорошо, Карим (31 мая 2001 г.). «Рулевое управление стойкой-как работает автомобильное рулевое управление» . Auto.howstuffworks.com. п. 2 Получено 28 мая 2015 года .
- ^ Хорошо, Карим (31 мая 2001 г.). «Рулевое управление - как работает автомобильное рулевое управление» . Auto.howstuffworks.com. п. 4 Получено 28 мая 2015 года .
- ^ «Топ -5: Инновации Citroen SM, которые увидели будущее (видео)» . CNET. 5 августа 2014 года . Получено 28 мая 2015 года .
- ^ "Будет ли поворот на запястье направить вашу следующую машину?" Полем Популярная наука . 186 (4): 83. Февраль 1984 г. Получено 8 сентября 2015 года .
- ^ Маркович, Алекс (апрель 1965 г.). "Слушай, Ма-нет Колесо!" Полем Популярная механика . 123 (4): 91–93 . Получено 8 сентября 2015 года .
- ^ "Экоматическая страница гольфа" . Deylan.co.uk. Архивировано из оригинала 10 августа 2011 года . Получено 8 ноября 2015 года .
- ^ Киблер, Джек (май 1986). «Должно, гидравлика - электронная революция в рулевом управлении» . Популярная наука . 228 (5): 50–56 . Получено 8 сентября 2015 года .
- ^ «Электрическое рулевое управление» .
- ^ «Готовы к другому отзыву? NHTSA, исследуя Ford для большего количества проблем с рулевым управлением» . Newsome Melton Law Firm . 7 января 2015 года. Архивировано с оригинала 20 мая 2017 года . Получено 28 мая 2015 года .
- ^ «Электрическое рулевое управление: один хороший поворот заслуживает другого» . incedded.com. 30 июня 2005 г. Получено 2011-09-07 .
- ^ ”NSK Technical Journal 647 Внедрение продукта« Электро -рулевое управление », сентябрь 1987 г.
- ^ Окамото, Кенджиро; Чикума, Исаму; Сайто, Наоки; Миядзаки, Хироя (1 апреля 1989 г.). «Улучшение ощущения водителя к электрическому рулевому управлению» . Техническая бумага SAE 890079 . SAE Технические бумаги серии. 1 SAE Техническая статья. doi : 10.4271/890079 . Получено 4 октября 2019 года .
- ^ Накаяма, Т.; Суда, Э. (1994). «Настоящее и будущее электрического руля» . Международный журнал дизайна автомобилей . 15 : 243 . Получено 8 ноября 2015 года .
- ^ «Honda для запуска S2000 Type V, оснащенной первой в мире системой рулевого управления (VGS) с переменным передачами» (пресс -релиз). Honda News. 7 июля 2000 года. Архивировано с оригинала 6 сентября 2015 года . Получено 8 сентября 2015 года .
- ^ «BMW» Первый драйв: 2004 BMW 5-й серии » . Canadiandriver. 2003-06-02. Архивировано из оригинала 16 октября 2009 года . Получено 2009-12-08 .
Автомобиль интерьер |
|---|
| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|
