Описание системы рулевого управления Land Rover Discovery Sport с 2014 года

1. Описание системы

Работа системы и описание ее составных частей

Усилитель рулевого управления с переменным коэффициентом усиления

На низкой скорости, при самом высоком сопротивлении шин повороту рулевого колеса, для снижения крутящего момента на рулевом колесе до комфортного уровня прилагается большее усилие. На высокой скорости, при меньшем сопротивлении шин повороту рулевого колеса, требуется меньшее усилие.

Компенсация увода /бокового смещения

Эта функция помогает водителю компенсировать суммарное воздействие различных факторов, влияющих на увод/боковое смещение автомобиля. Эта функция уменьшает угол поворота рулевого колеса, используя противодействующий крутящий момент, что ощущается водителем во время движения по прямой. Боковое смещение автомобиля уменьшится, если водитель уберет руки с рулевого колеса, а общее усилие на рулевом колесе снизится.

Снижение усилия в случае перегрева, повышения или понижения напряжения в системе

Эта функция обеспечивает сохранение функции усиления рулевого управления в различных экстремальных условиях, включая:

• критические перепады напряжения (повышенное и пониженное напряжение);
• экстремальную температуру;
• оптимизацию вибрации системы рулевого управления, обнаруженную, например, при движении по поверхности с низким коэффициентом трения.

Датчик температуры установлен в блоке управления усилителем рулевого управления для защиты от перегрузки электродвигателя. Блок управления усилителем рулевого управления снижает усиление рулевого управления при слишком высокой температуре электродвигателя, уменьшая тепловыделение.

Перегрев может произойти при высокой температуре окружающего воздуха и активном использовании рулевого управления, особенно когда автомобиль неподвижен. Перегрев также может произойти при многократных попытках повернуть передние колеса, соприкасающиеся с твердым объектом, например, с бордюром, которые блок управления усилителем рулевого управления обнаруживает, сравнивая сигналы управления, подаваемые на электродвигатель, с вращательным движением вала двигателя. Снижение усиления рулевого управления в данной ситуации предохраняет компоненты усилителя рулевого управления от чрезмерного механического напряжения и сигнализирует о том, что повороту колес препятствует твердый объект.

Снижение усиления рулевого управления начинается при температуре приблизительно 110°C (230°F) и уменьшается до нуля при температуре 125°C (257°F). При определенном уровне снижения усиления блок управления усилителем рулевого управления регистрирует DTC (диагностический код неисправности) и передает на щиток приборов сигнал с командой подачи предупреждения о снижении усиления.

Изменение усиления во время работы экономичного режима «стоп/старт»

Эта функция активно управляет сигналом обратной связи момента поворота колес во время работы экономичного режима двигателя «стоп/старт». Она объединяет в себе основную функцию усиления рулевого управления с действиями гибридного, микрогибридного или усовершенствованного стартера силовой установки, обеспечивая плавное, поступательное и своевременное уменьшение и увеличение усиления рулевого управления. Эта функция также предназначена для устранения нежелательного смещения рулевого колеса во время этих событий, которые не были непосредственно инициированы водителем.

Мягкое конечное ограничение хода

Функция ограничения хода кратковременно снижает уровень усиления перед достижением механических ограничителей. Несмотря на то, что водитель воспринимает это как возросшее сопротивление рулевого управления, в целом эта функция обеспечивает гораздо более плавный поворот колес до упора. Кроме того, эта функция снижает нагрузку на механические и электронные компоненты системы рулевого управления.

Система помощи при парковке (если установлена)

Если система помощи при парковке активна, запросы траектории рулевого движения от блока помощи при парковке обрабатываются блоком управления усилителем рулевого управления и передаются на электродвигатель. Данная функция помогает водителю во время маневрирования при параллельной парковке, избирательно передавая вращательные усилия на систему рулевого управления и обеспечивая автоматический поворот рулевого колеса.

Рулевой механизм

1. Шариковая гайка
2. Рулевая рейка
3. Вал шестерни
4. Датчик крутящего момента
5. Кожух (2 шт.)
6. Соединительная тяга (2 шт.)
7. Прилив с резьбовым отверстием для крепежного болта (2 шт.)
8. Провод сигнала и питания датчика крутящего момента
9. Блок управления усилителем рулевого управления
10. Электродвигатель
11. Сливной клапан: открыт
12. Сливной клапан: закрыт
13. Приводной ремень
14. Корпус редуктора

Рулевой механизм установлен на переднем подрамнике и закреплен двумя болтами. Первичный вал рулевого механизма соединен вилкой с нижней частью рулевой колонки. На первичный вал установлено резиновое уплотнение в сборе, проходящее сквозь нижнюю перегородку. Рулевые тяги с шаровыми шарнирами соединяют рулевую рейку с цапфами колес передней подвески. Концы рулевой рейки защищены гофрированными резиновыми чехлами, закрепленными с помощью хомутов. Тепловой экран, служащий для отражения тепловой энергии от выпускной системы, прикреплен к верхней части рулевого механизма.

Рулевая рейка установлена в корпусе рулевого механизма, в котором также находится вал ведущей шестерни и датчик крутящего момента. Вал ведущей шестерни и первичный вал соединены торсионом. В корпусе рулевого механизма также находится крепление для электродвигателя и два резьбовых прилива для болтов крепления рулевого механизма. В корпусе редуктора, расположенного на конце корпуса рулевого механизма, имеется шариковая гайка, установленная на резьбе рулевой рейки. Зубчатый ремень передает крутящий момент от электродвигателя на шариковую гайку, что обеспечивает усиление рулевого управления. Соотношение оборотов вала электродвигателя и оборотов рулевого колеса составляет приблизительно 20:1.

Клапан слива воды, состоящий из пружины и плунжера, установлен на креплении для электродвигателя. Сливной клапан удерживается в закрытом состоянии соляной таблеткой. Если на соляную таблетку попадает вода из внутренней полости рейки, она растворяется, что позволяет пружине перемещать плунжер в открытое положение для слива воды. Визуальную проверку клапана для слива воды следует проводить регулярно. Если клапан открыт, необходимо заменить рулевой механизм.

Электродвигатель

Электродвигатель представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока (DC (постоянный ток)). Электроника, преобразующая питание постоянного тока в фазное напряжение, установлена в блоке управления усилителем рулевого управления.

Датчики положения электропривода

Положение электропривода определяется двумя датчиками Холла, установленными в блоке управления усилителем рулевого управления рядом с вращающимися магнитами на валу электродвигателя. Эти два датчика имеют разную разрешающую способность, что позволяет блоку управления усилителем рулевого управления эффективно контролировать быстрое и медленное вращение. На основе положения электропривода блок управления усилителем рулевого управления может определить положение колес автомобиля и угол поворота рулевого колеса.

После первой калибровки положения «колеса прямо», выполненной с помощью датчика угла поворота рулевого колеса, блок управления усилителем рулевого управления в последствии использует входные сигналы с датчиков положения для управления усилением рулевого управления, поскольку они более точны.

Редуктор

1. Корпус редуктора
2. Приводная шестерня с шариковой гайкой
3. Шариковая группа
4. Канал возврата шариков
5. Шариковая гайка
6. Канал шариков рулевой рейки
7. Приводной ремень
8. Приводная шестерня двигателя

Шариковая гайка в корпусе редуктора удерживается в кольце подшипника, что позволяет ей вращаться, но предотвращает осевое смещение. По мере вращения гайки электроприводом шарики проходят вдоль каналов гайки и рулевой рейки, передавая осевое усилие на рулевую рейку. Канал в гайке и механизмы на каждом крае кольца подшипника перемещают шарики с одной стороны гайки на другую.

Датчик крутящего момента

1. Торсион
2. Электронный блок датчика
3. Магнит
4. Разъем датчика
5. Входной вал

Датчик крутящего момента передает на блок управления усилителем рулевого управления сигналы момента рулевого управления, инициированного водителем. Датчик крутящего момента установлен на перемычке между первичным валом и валом ведущей шестерни в корпусе рулевого механизма.

Крутящий момент, воздействующий на первичный вал, передается на вал ведущей шестерни через торсион, который скручивается под нагрузкой. Датчик крутящего момента вычисляет степень скручивания торсиона, используя два датчика Холла для контроля углового положения первичного вала относительно вала ведущей шестерни, а затем передает результат в виде цифрового сигнала в блок управления усилителем рулевого управления.

Блок управления усилителем рулевого управления

1. Разъем блока управления усилителем рулевого управления
2. Разъем питания электродвигателя
3. Разъем датчика крутящего момента
4. Мембрана
5. Крышка блока управления усилителем рулевого управления

Блок управления усилителем рулевого управления установлен на конце электропривода под герметичной крышкой. Мембрана в крышке, изготовленная из влагозащищенной воздухопроницаемой ткани, поддерживает давление воздуха окружающей среды под крышкой, позволяя не открывать клапан.

Как и цепь управления, блок управления усилителем рулевого управления также содержит силовую электронику для управления электроприводом.

Усиление обеспечивается при соблюдении следующих условий:

• имеется питание зажигания от реле зажигания в CJB;
• сигнал режима питания по шине CAN подается в режиме работы двигателя.

Постоянное питание электропривода подается с EJB. Для обеспечения 100% номинального усиления рулевого управления напряжение питания должно составлять от 10,5 до 18 В. Если напряжение питания находится за пределами указанного диапазона, усиление рулевого управления снижается или прекращается.

Блок управления усилителем рулевого управления получает цифровые сигналы по проводному соединению от датчика крутящего момента, а также сигналы по высокоскоростной шине CAN:

• сигнал угла поворота рулевого колеса от датчика угла поворота рулевого колеса;
• сигнал оборотов двигателя от ECM;
• сигнал скорости движения и величины поворота вокруг вертикальной оси от блока ABS;
• запросы на автоматическое рулевое управление от блока системы помощи при парковке (если система помощи при парковке установлена);
• сигнал включения задней передачи от CJB (только на автомобилях с механической коробкой передач);
• сигнал скорости движения с TCM (только на автомобилях с автоматической коробкой передач);
• запрос режима Terrain Response™ с блока выключателей и блока управления Terrain Response™;
• сигнал режима питания с CJB;
• запрос выключения экономичного режима «Стоп/Старт» с CJB.

Блок управления усилителем рулевого управления использует данные входных сигналов и программные алгоритмы для управления работой электропривода. В случае необходимости блок управления усилителем рулевого управления также может передавать следующие сигналы по высокоскоростной шине CAN:

• состояние сигнализаторов на щиток приборов;
• состояние рулевого управления на блок системы помощи при парковке (если система помощи при парковке установлена), а также на блок выключателей и блок управления Terrain Response™;
• запросы блокировки экономичного режима «Стоп/Старт» на ECM;
• сигналы усилия нагрузки рулевых тяг.

Предупредительный сигнализатор снижения усиления

В случае значительного снижения усиления рулевого управления загорается желтый общий предупредительный сигнализатор, а на информационной панели отображается предупреждающее сообщение. При первом появлении предупреждающего сообщения щиток приборов подает один предупреждающий звуковой сигнал.