Общие сведения Volvo XC60 с 2008 года

1. Общие сведения

Рулевое управление оборудовано гидравлическим или гидроэлектронным усилителем.

Адаптивная рулевая колонка:

1. Фиксированный кронштейн.
2. Подвижный кронштейн.
3. Верхняя секция рулевой колонки.
4. Регулировочный рычаг.
5. Блокирующий механизм.
6. Верхний шарнир.
7. Нижний шарнир.
8. Рулевой вал.

Адаптивная рулевая колонка представляет собой единый узел.

Фиксированный кронштейн (1) крепится к балке приборной панели. Рулевая колонка может регулироваться по высоте и вылету. Она оборудована электрической блокировкой рулевого управления с функцией механической блокировки.

Рулевой вал состоит из двух частей. Нижняя часть рулевого вала (рулевой колонки) в свою очередь также складываемая, благодаря чему удается предотвратить интрузию рулевой колонки в салон автомобиля в случае столкновения, повышая таким образом травмобезопасность водителя. Два шарнира соединяют между собой верхнюю и нижнюю части рулевого вала, а также нижнюю часть рулевого вала с рулевым редуктором.

1. Фиксированный кронштейн.
2. Подвижный кронштейн.
3. Верхняя секция рулевой колонки.
4. Регулировочный рычаг.
5. Рулевая колонка.
6. Сцепная пластина.
7. Штифт (только версии для США/Канады).
8. Пиротехнический заряд (только версии для США/Канады).
9. Механизм блокировки рулевой колонки.

Для начала деформации рулевой колонки требуется удар с силой примерно 2 кН (200 кг). Деформация происходит в три этапа:

1. Верхняя секция рулевой колонки (3) смещается в подвижный кронштейн (2) в соответствии с остаточным положением регулировочного механизма (4).

2. Сцепная пластина (6) деформируется. Подвижный кронштейн (2) смещается в фиксированный кронштейн (1). Канавки подвижного кронштейна контролируют длину деформации.

3. Рулевой вал (5) телескопической конструкции складывается.

Максимальное перемещение (деформация) рулевой колонки составляет примерно 95 мм.

Адаптивная рулевая колонка обеспечивает относительно плавную последовательность деформации в случае столкновения автомобиля.

Механизм блокировки (9) крепится к рулевой колонке двумя болтами. Он состоит из:

• проушины на блокираторе рулевой колонки,
• трубки с блокирующими каналами на рулевой колонке,
• штифта для блокировки проушины.

Проушина перемещается в трубку с блокирующими каналами, блокируя рулевую колонку. Когда крышка механизма блокировки заействована, штифт запирает проушину в положении блокировки.

Версии с гидравлическим усилителем рулевого управления

В некоторых версиях степень усиления определяется торсионным клапаном рулевого редуктора и зависит от скорости движения автомобиля.

Рулевой редуктор:

1. Первичный вал.
2. Вал-шестерня с торсионом.
3. Пылезащитная крышка.
4. Сальник.
5. Катушечный клапан.
6. Сальник.
7. Подшипник опорной шейки.
8. Ведущая шестерня.
9. Роликовый подшипник.
10. Приводной поршень.
11. Картер рулевого редуктора.
12. Рейка.
13. Трубка цилиндра.
14. Рулевые тяги.
15. Пыльники.
16. Сальники.
17. Внутренняя трубка.

Рулевой редуктор типа "рейка-шестерня" объединяет в одном узле механические и гидравлические компоненты.

К механическим компонентам относятся ведущая шестерня (8), рулевая рейка (12) и рулевые тяги (14).

Ведущая шестерня установлена в картере рулевого редуктора посредством подшипника опорной шейки (7) и роликового подшипника (10).

Рулевая рейка установлена на опорном подшипнике в правой части и направляется в картере ведущей шестерней (8) и подпружиненным приводным поршнем (9).

Трубка цилиндра (13) крепится к картеру рулевого редуктора (11). Данная трубка выступает в качестве рабочего цилиндра для гидравлического поршня на рулевой рейке.

Регулировка подачи рабочей жидкости в гидравлический цилиндр осуществляется корпусом клапанов, который встроен в картер рулевого редуктора.

Ведущая шестерня приводится от первичного вала (1), который имеет наружные углубления. Между углублениями имеется радиальный зазор.

Торсион (2), соединяющий первичный вал с ведущей шестерней, удерживает углубления в таком положении, при котором зазор остается равномерным с обеих сторон, когда водитель не вращает рулевое колесо. Торсион запрессован в ведущую шестерню, которая крепится на первичном валу посредством прижатия к стопорному штифту.

Катушечный клапан (5), расположенный в корпусе клапанов, крепится к ведущей шестерне стопорным штифтом. Рабочим диапазоном клапана является радиальный зазор между четырьмя тонкими вертикальными канавками в катушечном клапане и четырьмя вырезами в первичном валу. Клапан сбалансирован как единый узел и не может перебалансироваться.

Функционирование рулевого редуктора:

1. Нейтральное положение.
2. Поворот рулевого колеса влево.
3. Поворот рулевого колеса вправо.
4. Самотек рабочей жидкости.
5. Высокое давление рабочей жидкости.
6. Низкое давление рабочей жидкости.
7. Воздух.

Схематически функционирование гидроусилителя рулевого управления показано на рисунке выше.

Рабочая жидкость под давлением нагнетается насосом гидроусилителя, воздействуя на поршень рулевой рейки. Корпус клапанов регулирует поток рабочей жидкости к левой или правой от поршня стороне (к каждой из сторон от корпуса клапанов идут наружные трубки). Напорный шланг насоса гидроусилителя подсоединен непосредственно к корпусу клапанов.

Катушечный клапан имеет три радиальные канавки – одну посредине, запитываемую насосом гидроусилителя, и по одной сверху и снизу, соединенные с рабочими цилиндрами через наружные трубки.

Корпус клапанов, нейтральное положение:

1. К правой стороне поршня.
2. К левой стороне поршня.
3. Подача рабочей жидкости.
4. Возврат рабочей жидкости.
5. Поток рабочей жидкости.

В нейтральном положении, когда рулевое колесо не повернуто ни в какую сторону, клапан открыт. При работающем двигателе рабочая жидкость свободно циркулирует через клапан, не попадая ни в один из рабочих цилиндров.

Корпус клапанов, поворот влево:

6. Низкое давление рабочей жидкости.
7. Высокое давление рабочей жидкости.

Когда рулевое колесо поворачивается влево, а сопротивление колес настолько велико, что превосходит силу скручивания торсиона, первичный вал рулевого редуктора смещается влево относительно червячного винта в пределах зазора между углублениями. Этим перемещением первичный вал останавливает свободную циркуляцию рабочей жидкости через клапан, направляя её через верхнюю подающую трубку к правой стороне поршня.

Пока торсион задействуется подаваемым от первичного вала усилием, давление рабочей жидкости продолжает толкать рулевую рейку влево. Как только входящее усилие снижается, торсион возвращается в исходное положение. Клапанная секция возвращается в центральное положение, благодаря чему рабочая жидкость снова свободно циркулирует через корпус клапанов.

Корпус клапанов, поворот вправо:

6. Низкое давление рабочей жидкости.
7. Высокое давление рабочей жидкости.

Функционирование усилителя при повороте рулевого колеса вправо по принципу действия аналогично повороту влево. Разница заключается лишь в том, что первичный вал рулевого редуктора перекрывает поток рабочей жидкости через возвратный канал и направляет через канавку внутри катушечного клапана и далее через трубопровод низкого давления (возврат рабочей жидкости) к левой стороне поршня.

Версии с гидроэлектронным усилителем рулевого управления

В гидравлическом усилителе рулевой системы используется электронное управление. Блок управления усилителем руля (PSCM) регулирует степень усиления, основываясь на входных сигналах различных датчиков. Это позволяет обеспечить оптимальную работу гидроусилителя в различных режимах работы (стоит ли автомобиль на месте с работающим двигателем или движется с высокой скоростью). Блок управления функционирует только при работающем двигателе.

Расположение блока управления усилителем рулевого управления

Блок управления находится под правой фарой головного освещения. И блок управления, и привод насоса гидроусилителя объединены в один заменяемый модуль.

Блок управления усилителем руля (PSCM) запитывается от аккумуляторной батареи через предохранитель, расположенный в блоке реле и предохранителей моторного отсека (питание 30). Дополнительно блок управления получает питание 15 через переключатель зажигания и через центральный электронный модуль (CEM). Соединение блока управления с массой происходит через переднюю боковую балку посредством шины массы.

Блок управления усилителем руля (PSCM) соединен с прочими блоками управления посредством шины данных CAN.

В следующей таблице приведены входные и выходные сигналы блока управления усилителем руля. Типы сигналов делятся на непосредственно подключенные и передаваемые через шину CAN.

1. Блок управления с силовыми каскадами.
2. Привод насоса.
3. Насос.
4. Разъем подачи питания (питание 30) и соединения с массой.
5. Разъем питания 15 и шины CAN.

Блок управления усилителем руля (PSCM) состоит из трех основных компонентов:

• блока управления;
• привода насоса;
• насоса.

В случае необходимости блок управления усилителем руля (PSCM) может заменяться только одним узлом. Ни блок управления, ни привод насоса, ни насос не могут заменяться по отдельности.

Блок управления встроен в корпус привода насоса. Все электрические разъемы расположены в верхней части блока управления. Блок управления оснащен логическим управлением для всех функций, что позволяет ему считывать, записывать и хранить программное обеспечение и диагностические коды неисправностей (DTC). Также блок управления управляет всеми коммуникациями с прочими блоками управления посредством шины данных CAN.

Блок управления содержит ряд силовых каскадов и полевых транзисторов (FET). Полевые транзисторы управляют выходными характеристиками привода насоса по запросу от блока управления. Кроме того, блок управления имеет встроенный датчик температуры с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) (понижение температуры приводит к повышению сопротивления, а повышение температуры – к понижению сопротивления). Это позволяет блоку управления диагностировать, ограничивать или полностью отключать гидроусилитель рулевого управления в случае обнаружения перегрева или других неисправностей блока управления.

Насос гидроусилителя состоит из насоса и его привода. Насос представляет собой резервуар с рабочей жидкостью. Привод насоса, расположенный под резервуаром, представляет собой бесщеточный мотор постоянного тока, оборудованный датчиками Холла. Датчики Холла обеспечивают блок управления информацией о скорости вращения мотора, и, следовательно, преобладающего гидравлического давления (которое косвенно зависит от скорости вращения). Таким образом обеспечивается обратная связь блока управления с приводом насоса.

1. Рабочая жидкость, напорная сторона.
2. Рабочая жидкость, возвратная сторона.

Блок управления усилителем руля (PSCM) активируется после получения питания 15 через переключатель зажигания. Благодаря этому осуществляется диагностика определенных функций и в то же время происходит подготовка к запуску привода насоса. Когда после этого происходит запуск двигателя автомобиля, блок управления также активирует привод насоса, а следовательно и всего гидроусилителя рулевого управления.

При повороте рулевого колеса водителем производятся следующие измерения:

• скорость вращения рулевого колеса,
• скорость движения автомобиля,
• статус двигателя (работа двигателя),
• режим подачи питания.

Данные входные сигналы вместе с внутренними сигналами (скорость мотора насоса, температура в блоке управления, потребление питания приводом насоса и т.п.) используются блоком управления для контроля и диагностики электрогидравлического усилителя рулевого управления. Благодаря этому достигается оптимальная адаптация усилителя рулевого управления.

Блок управления контролирует потребление питания мотором насоса, используя внутренние силовые каскады. Для эффективного управления мотором насоса используется широтно-импульсная модуляция питания. Регулируя соотношение импульса, блок управления может влиять на выходные характеристики мотора насоса, а значит, косвенно управлять гидравлическим давлением в системе гидроусилителя. В принципе блок управления постоянно контролирует следующие параметры:

• потребление питания мотором насоса,
• скорость (частоту вращения) мотора насоса,
• температуру в блоке управления.

Это означает, что система непрерывно регулируется для поддержания требуемого давления в гидравлической системе, а также обеспечивается эффективная диагностика функционирования системы.

1. Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) встроен в модуль рулевого колеса (SWM).
2. Контактный диск.
3. Датчик угла поворота рулевого колеса.

Датчик угла поворота рулевого колеса (SAS) (4/68) информирует блок управления усилителем руля (PSCM) (6/164) о текущей скорости поворота рулевого колеса посредством шины данных CAN. Благодаря этому блок управления вычисляет оптимальное требуемое значение скорости мотора насоса для обеспечения оптимального усиления рулевого управления независимости от скорости вращения рулевого колеса.

В процессе движения блок управления тормозами (BCM) (4/16) регистрирует ускорение и замедление вращения колес. Четыре колесных датчика (7/31-32 и 7/56-57) (по одному на каждое колесо) обеспечивают блок управления тормозами (BCM) информацей о частоте вращения каждого колеса. По результатам этих сигналов блок управления тормозами вычисляет действительную скорость движения автомобиля и передает эту информацию через шину данных CAN. Сигнал скорости автомобиля используется блоком управления усилителем руля (PSCM) (6/164) в сочетании с прочими параметрами для вычисления оптимального требуемого значения скорости мотора насоса. С повышением скорости движения автомобиля система снижает скорость мотора насоса (следовательно, снижается давление в гидравлическом контуре), и наоборот – с понижением скорости движения скорость мотора насоса увеличивается (следовательно, увеличивается и давление в гидравлическом контуре). Таким образом достигается оптимальное усиление рулевого управления в зависимости от скорости движения автомобиля.

Блок управления двигателем (ECM) (4/46) поставляет информацию относительно статуса двигателя и частоты вращения коленчатого вала посредством шины данных CAN. Данные сигналы используются для активации мотора насоса гидроусилителя при запуске двигателя автомобиля.

В случае обнаружения неисправности (только некоторые диагностические коды неисправности DTC) блок управления усилителем руля (PSCM) (6/164) информирует центральный электронный модуль (CEM) (4/56) об этой неисправности через шину данных CAN. Центральный электронный модуль (CEM) после этого передает запрос через шину данных CAN на информационный водительский модуль (DIM) (5/1) для включения информационного индикатора и вывода текстового сообщения на дисплей. Текстовое сообщение информирует водителя о наличии неисправности в системе гидроусилителя рулевого управления. После устранения неисправности аналогичным образом передается соответствующий запрос для выключения информационного индикатора и текстового сообщения.