сервотроник ауди что это
Сервотроник/Servotronic
В автошколе нас учат прежде всего умению обращаться с рулем – от этого будет зависеть безопасность движения и курсовая устойчивость автомобиля. Благодаря такому устройству, как гидроусилитель, вращать руль значительно проще.
Однако, возникают и определенные проблемы, например на малой скорости руль провернуть сложнее, чем на большой, а по идее должно было бы быть наоборот. Согласитесь, что когда вы двигаетесь по городу на небольшой скорости, то руль приходится проворачивать чаще: при парковке, при проезде кольцевых перекрестков, при разворотах и так далее. При этом мы прикладываем определенные усилия.
На прямой трассе картина совсем другая – водитель движется на скоростях 90 км/час и выше, но ГУР работает таким образом, что на такой скорости нужно прикладывать меньше усилий для поворота руля. Одно неверное движение, и автомобиль выезжает на встречную, идет в занос.
На высоких скоростях контролировать ситуацию гораздо сложнее. (Данная проблема решается отключением гидроусилителя на больших скоростях или переходом на другой режим).
Чтобы усилия на разных скоростях распределялись правильно, было создано такое устройство, как Сервотроник, он же Servotronic.
При движении по городу с Сервотроником нам нужно прикладывать меньше усилий, особенно при параллельной парковке или при въезде задним ходом в бокс, когда руль буквально приходится выворачивать из крайнего левого положения, в крайнее правое. Когда же мы мчимся по трассе, то коэффициент усиления уменьшается, то есть приходится прилагать больше усилий для поворота руля, благодаря чему обеспечивается курсовая устойчивость и плавность хода.
Устройство и принцип работы Сервотроника
Прежде, чем мы схематически опишем устройство системы Сервотроник, нужно сказать, что она применяется на автомобилях концернов Volkswagen, BMW, Volvo, Porsche. ногие другие производители устанавливают электрогидравлические усилители с режимами “Город” и “Трасса”, на трассе коэффициент усиления рулевого управления уменьшается, а в городе наоборот возрастает.
Сервотроник – это сложная система, которая состоит из нескольких ключевых элементов. Очень важную роль играет датчик усилителя руля или датчик угла поворота руля, а также датчик спидометра, который анализирует текущую скорость движения. Кроме того на блок управления сервотроником поступает информация от ЭБУ о скорости вращения и положении коленчатого вала.
Все эти датчики собирают информацию и передают ее на блок управления, а тот ее обрабатывает и подает команды либо на перепускной электромагнитный клапан (если стоит ГУР), либо на двигатель электронасоса (электрогидроусилитель). Соответственно, на малых скоростях клапан пропускает больше жидкости гидравлической в силовой цилиндр и усиление рулевого управления увеличивается – усилие передается от тяги и колеса поворачиваются. Если же стоит ЭГУР, то двигатель насоса начинает вращаться быстрее, увеличивая приток жидкости в бачок.
На высоких скоростях происходит прямо противоположное – клапан получает сигнал от блока управления Сервотроником уменьшить приток жидкости, усиление руля уменьшается и водителю приходится прикладывать больше усилий.
Чтобы до конца разобраться в принципе работы Сервотроника, нужно знать, как работают различные системы усиления рулевого управления: гидравлическая, электрогидравлическая или электрическая.
Сервотроник же только немного корректирует их работу, подстраивая коэффициент усиления рулевого управления под конкретные режимы езды. Главными исполнительными элементами в разных системах являются электромеханический клапан или двигатель электронасоса. Ведутся разработки и более совершенных систем, которые со временем значительно упростят и сделают процесс вождения более безопасным.
Зачем нужен сервотроник и какие функции он выполняет?
Движение автомобиля обеспечивается посредством поворота передних колёс. Это производится с помощью рулевой трапеции. Сначала руль выполнял лишь одну функцию, но сегодня он обзавёлся дополнительными возможностями, которые включат в себя гидравлику, электронику и сервотроник.
Зачем он нужен
Каждый водитель хочет получить от автомобиля как минимум комфортную поездку. Многие системы рулевого управления имеют существенные недостатки, за счёт которых усложняется манёвренность и плавность движения. Решают эту проблему специальные системы, которые берут на себя корректировку управления и поворотов, делая их более точными или плавными, что зависит от скорости движения и поведения машины.
Впервые Servotronic был представлен 25 лет назад. Производством занималась компания ZF, которая производила внедрение системы гидроусилителей. Главной задачей такого оборудования была оптимизация скорости движения.
Принцип действия
Устройство сервотроник необходимо для обеспечения безопасного рулевого управления. Оно способно уберечь автомобиль от резких заносов на малой скорости и медленной реакции системы управления при быстром движении.
На сегодняшнее время производством сервотроников занимается компания ZF Lenksysteme, которая поставляет изделия более чем для 13 популярных автоконцернов. В общем количестве за 25 лет было создано и успешно внедрено 11 миллионов приборов.
Работа рулевой рейки
В первую очередь усиление рулевого управление рассчитывалось на габаритный транспорт, которому было тяжело проделывать манёвры на большой скорости. Система управления также проявляла большой недостаток при быстром движении — повороты руля создавали достаточно резкие движения, поэтому даже плавное управление могло произвести сильный занос.
Сервотроник решал эту проблему. Он позволял даже большому транспорту иметь точное и плавное управление. Правда, зачастую проблема с манёвренностью на быстром движении сохранялась — снижалось усиление и увеличивалась жёсткость руля.
Сегодня для предотвращения подобных ситуаций используют электрогидравлический преобразователь, клапаны отсечного и обратного действия, специальные поршни. На деле бортовой компьютер направлял сигналы в управляющий механизм, затрагивая элементы сервотроника, за счёт чего происходила корректировка скорости и качества движения. Отличную работу показывает сервотроник Ауди, который считается одним из лучших.
Вариации электронного управления
За время своего существования система сервотроник получала много модернизаций. В ней был заменён роторный поршень на клапан с затворкой, что в 1998 году дало начало запуску производства Servotronic 2. Само пропорциональное регулирование руля зависит от скорости движения автомобиля. Вскоре компания ZF внедрила в эту систему электрический усилитель, который бы контролировал прилагаемое усилие.
Поскольку раньше роль усилителя выполнял гидравлический элемент, он не всегда мог иметь нормальную работу. Электронный же вариант приводился в действие, когда рулевое усиление действительно требовалось. Такой сервотроник BMW уже использует не один год. Благодаря ему автомобили этого бренда способны показать отличные возможности манёвренности не только на высокой скорости, но и при экстремальных погодных условиях.
Принцип действия гидравлического и электрического управления очень похожий. При повороте руля закручивается торсион, который подаёт сигналы бортовому компьютеру. После этого команда передаётся электромотору, от которого производится подкручивание рулевого вала, что и уменьшает усилие. Датчик сервотроника является решающим звеном, ведь именно он отвечает за подачу гидравлической жидкости через клапаны, что и создаёт регулирование движения.
Перспективы развития
В дальнейшем производители планируют полноценно уйти от механических систем управления, перейдя на полный контроль электронными устройствами. Это необходимо не только для удобства, чтобы не совершать лишних движений, но и для большей безопасности, ведь такое устройство сможет самостоятельно остановить неконтролируемое движение. Это очень полезно при заносах, когда водитель не справляется с управлением — сервотроник зафиксирует проблемы, просканирует элементы руля и остановит движение, сделав это гораздо быстрее человека.
Среди перспектив можно отнести расширение возможностей этой системы. Планируется, что когда автомобили будут оборудованы большим количеством датчиков, станет возможным полная автоматизация движения, включая объезд препятствий или парковку в сложных местах.
Использование сервотроника сегодня очень востребовано. Не всегда водитель может профессионально управлять автомобилем, а иногда и машина способна не справиться с управлением. В этих случаях контроль усилия руля сможет скорректировать ход, исключив заносы. Эту систему внедряют во всё большее количество автомобилей.
У многих бывают трудности при управлении автомобилем. Чтобы обезопасить себя от них, люди стараются покупать машины с сервотроником. Это удобно и повышает безопасность, но покупать такую систему нужно только у проверенных брендов, ведь она несёт ответственность за безопасность водителя на дороге.
Статьи
Рулевое управление предназначено для изменения направления движения автомобиля посредством поворота передних колес. Автомобильное колесо появилось еще до нашей эры, но поворотные оси появились на конных экипажах лишь в начале XIX века. Эта конструкция перешла и на первые автомобили. Позднее родилась рулевая трапеция. В те далекие годы, конечно, никто не предполагал, что рулевое управление станет таким сложным: механика вступит в союз с гидравликой и даже электроникой.
Работа гидроусилителя
Производительность насоса, приводимого ремнем от коленвала, должна быть такова, чтобы при работе мотора на холостом ходу водитель мог крутить руль без «закусываний» со скоростью не меньше 1,5 оборота в секунду. Избыточное давление стравливает перепускной клапан.
Сервотроник
В верхней части распределителя находится так называемая камера обратного действия. В ней двигается поршень, связанный с золотником.
При повороте влево открывается другой перепускной клапан, а поршень поднимается, вновь корректируя передвижение золотника, давление стравливается в другой части силового цилиндра.
Устройство работает эффективно и надежно. Но гидравлический насос забирает силы у двигателя, а значит, тот съедает лишнее топливо, вредит экологии. Особенно нежелателен такой «нахлебник» маломощным моторам. Конструкторы нашли иное решение: давление рабочей жидкости нагнетает электрический насос. Блок управления получает информацию от датчиков вращения руля и скорости автомобиля.
Производители скрупулезно подсчитали, что благодаря электрогидравлическим усилителям автомобиль экономит около 0,2 л/100 км. Немаловажно, что инженерам проще подбирать характеристики, настраивать устройство для конкретной модели.
Активное рулевое управление. Руль с коробкой передач.
Активное рулевое управление, сотрудничая с другими системами, способно помочь и в сложных ситуациях. Например, машину занесло. Компьютер, опросив датчики угла поворота руля и скорости вращения колес, включит электромотор. Тот уменьшит передаточное отношение, чтобы водителю было легче удержать автомобиль на нужной траектории. Активный руль полезен и при экстренном торможении с АBS: если остановиться вовремя не удается, шоферу проще уйти от столкновения.
Первыми из серийных моделей подобное устройство примерили автомобили BMW пятой серии. Вероятно, вскоре такие системы пропишутся на многих автомобилях, пока им на смену не придет так называемое управление по проводам.
Электромеханические усилители
Успешные попытки вытеснить гидравлику из рулевого управления предприняли в конце прошлого века. Сегодня на некоторых автомобилях уже работают электромеханические усилители.
Широкое распространение электро- и гидроусилителей сдерживает нынешний 12-вольтовый стандарт электрооборудования автомобиля. Поэтому пока они встречаются лишь на небольших автомобилях.
Управление по проводам
Преимущества такой системы очевидны. В критической ситуации автомобиль сможет самостоятельно (причем быстрее человека!) повернуть колеса на нужный угол. Допустим, системе стабилизации не удалось предотвратить занос, и машина, как волчок, закрутилась на обледеневшем шоссе. Быстродействующая электроника, опросив датчики, повернет руль, куда и на сколько нужно, и притормозит одно или пару колес.
Самостоятельность автомобиля намного упростит жизнь водителю: например, компьютер ловко припаркуется. А когда машины научат хорошо «видеть», они смогут даже объезжать препятствия.
ЭГУР Servotronic: что это такое и как он работает?
Электрогидравлический усилитель руля Servotronic – элемент рулевого управления автомобиля, который создает дополнительное усилие при вращении рулевого колеса водителем. По сути, электрогидроусилитель руля (ЭГУР) – это усовершенствованный гидроусилитель. Электрогидроусилитель отличается улучшенной конструкцией, а также более высоким уровнем комфорта при управлении автомобилем на любой скорости. Рассмотрим принцип действия, основные составляющие, а также преимущества данного элемента рулевого управления.
Устройство и принцип работы Servotronic
Система Servotronic делится на три основных сегмента: информирующий, вычислительный и исполнительный. Каждый из них состоит из определенных узлов и компонентов. Сегмент сбора данных состоит из ряда датчиков:
Датчики Сервотроника собирают информацию о скорости движения авто, угле поворота руля относительно колес и других параметров авто. Собранные данные поступают в вычислительный блок, где интерпретируются в инструкции для исполнительных механизмов.
Сегмент исполнительных механизмов включает в себя камеру с обратным поршнем. В камере размещен электромагнитный клапан, управляемый сигналами вычислительного блока. Клапан и поршень, соединенный с золотником гидроусилителя и выполняют основные функции системы.
Во время поворота рулевого колеса золотник открывается, пропуская гидравлическое масло в цилиндр гидроусилителя. Одновременно с этим электромагнитный клапан получает данные, интерпретированные вычислительным блоком, и наполняет камеру обратного хода.
Так давление в цилиндре ГУР снижается, поршень в камере обратного хода, в свою очередь, блокирует золотник. Усилие на руль возрастает вместе с ростом комфорта управления.
В случае с электрическим усилением руля сигналы вычислительного блока поступают на сервопривод, который связан с рулевой стойкой через планетарный блок. Механическое соединение рулевой стойки и рейки в таком случае сохраняется. В случае выхода из строя сервопривод блокируется, и возможность управления транспортным средством сохраняется.
Во время движения автомобиля по прямой гидравлическое масло циркулирует в основной магистрали между насосом ГУР и накопительной емкостью. Поворот руля служит сигналом для изменения путей циркуляции. В зависимости от стороны поворота, жидкость поступает в одну из камер силового цилиндра. Из противоположной камеры она отправляется в накопитель. В результате получается разность давлений, которая передает усилие на рулевую рейку. Та, в свою очередь, давит на рулевые тяги и происходит поворот.
Наибольшая эффективность гидравлического усилителя руля отмечается при работе на небольших скоростях, к примеру, во время маневрирования по городу или парковки. Так происходит из-за обратной зависимости скорости работы гидравлического насоса и скорости движения автомобиля. Чем ниже вторая, тем выше первая.
БЕЗОПАСНОСТЬ
Даже в случае выхода из строя электросети автомобиля или отказа отдельных ее элементов, рулевой привод остается полностью работоспособным. В условиях аварийной ситуации Servotronic 2 функционирует за сет принудительного механического открытия клапана преобразователя с максимальным гидравлическим противодействием (характеристика на высокой скорости движения).
В случае неожиданного отсутствия сигналов во время движения, например, при разрыве контакта или выходе из строя тахометра, высокопроизводительный микропроцессор в электронном блоке управления способен рассчитать величину потока на основании последних поступивших сигналов. Поэтому до момента выключения двигателя обеспечивается безошибочная работа рулевого управления. При следующем запуске двигателя в соответствии с характеристикой на высокой скорости движения обеспечивается максимальное гидравлическое противодействие.
СПЕЦИАЛЬНОЕ ОСНАЩЕНИЕ
В целях оптимальной работы системы управления и адаптации ее к различным условиям кинематики и различным силовым агрегатам, Servotronic 2 может иметь целый ряд вариантов дополнительного оснащения.
ПЕРЕМЕННОЕ ПЕРЕДАТОЧНОЕ ОТНОШЕНИЕ
Помимо постоянного передаточного отношения, Servotronic 2 может иметь переменное передаточное отношение. При этом зубья зубчатой рейки могут различаться по форме и углу зацепления. За счет этого, с одной стороны, реакция рулевого колеса при прямолинейном движении остается прежней. А с другой стороны, передаточное отношение при повороте рулевого колеса на значительный угол (вправо и влево) уменьшается, а управление становится более активным. Различие между максимальным и минимальным передаточным отношением не должно превышать 35%. При этом возникает крайне низкое соотношение поворота руля (до двух полных оборотов) и перемещения зацепления зубчатой рейки.
Servotronic 2 с переменным передаточным отношением используется для оснащения автомобилей среднего класса, легких грузовиков, а также спортивных автомобилей. Система обеспечивает точную, быструю работу рулевого управления при движении на большой скорости, исключение опасности «перекрутить» руль, а также оптимальное управление при парковке и развороте на узких участках дороги и безопасное прохождение крутых поворотов.
ДЕМПФИРОВАНИЕ В КОНЦЕ ХОДА
Если производители автомобиля сочтут необходимым, то система Servotronic 2 в составе ограничителей хода может иметь полимерные элементы. Работа демпфера перед концом хода ощущается в виде шумов при максимальном развороте колес.
Преимущества и недостатки
Сначала о преимуществах ЭГУР: компактность конструкции; комфорт управления автомобилем; функционирование при отключенном/неработающем двигателе; легкость маневрирования на малых скоростях; точное управление на больших скоростях; экономичность, снижение расхода топлива (включается в нужный момент).
Недостатки: риск выхода ЭГУР из строя из-за задержки колес в крайнем положении в течение длительного времени (перегрев масла); пониженная информативность руля на больших скоростях; более высокая стоимость. Servotronic – это торговая марка AM General Corp. ЭГУР Servotronic можно встретить на автомобилях таких компаний, как: BMW, Audi, Volkswagen, Volvo, Seat, Porsche. Электрогидравлический усилитель руля Servotronic, несомненно, облегчает жизнь водителю, делая поездки на автомобиле более комфортными и безопасными.