Конструкция 

Magnasteer, или Ода реактивному действию

Да здравствуе реактивное действие рулевого управления! Славься, нарастание возвращающего усилия на руле, информирующее водителя об угле поворота передних колес! Ура «прозрачности» рулевого привода, позволяющей по падению усилия узнать, что потеряно надежное сцепление шин с дорогой!

Не волнуйтесь, мы не сошли с ума, а всего лишь радуемся тому, что важность реактивного усилия на руле осознают все больше и больше людей. Вот и специалисты фирмы Delphi Saginaw Steering Systems, которая является отделением корпорации General Motors, разработали систему магнитного контроля реактивного действия гидроусилителя, названную Magnasteer. Что это за система?

Известно, что гидроусилители созданы в помощь водителям: по крайней мере, им легче крутить руль при парковке. Но у медали есть обратная сторона — на ходу излишняя помощь гидроусилителя часто оказывает водителю медвежью услугу, лишая его связи с автомобилем. Вы входите в поворот, поворачиваете руль одним мизинцем… и судорожно дергаете баранку назад, потому что вдруг поняли, что автомобиль начал слишком круто поворачивать. Но по усилию на руке этого не чувствовалось, оно не нарастало. Потом вы привыкаете к своей машине, и кажется, что все отлично. Но когда на скользкой дороге вдруг начнется занос, то легкий руль вновь заявит о себе. Вы не можете понять, как стоят колеса — прямо, повернуты вправо, влево? Вы уже сбились со счета, вращая баранку и пытаясь погасить колебания машины… А когда автомобиль со льда вновь попал на асфальт, то оказалось, что колеса были вывернуты до упора вправо. Автомобиль резко бросает к обочине, удар, звон битых стекол, хруст металла…

Столь мрачная картина, увы, не плод нашего воображения. Реактивное усилие на руле действительно играет очень важную роль в формировании активной безопасности, и потому в наших тестах автомобилей мы всегда особое внимание уделяем тому, насколько эффективно реактивное действие. С другой стороны, руль со значительным возвращающим усилием тяжело вращать при парковке. Поэтому разработчикам рулевых приводов вообще и гидроусилителей в частности приходится идти на компромисс между легким рулем при парковке и упругим при движении автомобиля.

Создатели системы Magnasteer утверждают, что отныне проблема решена. Как же им удалось создать «идеальный» усилитель?

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ПРОТИВ ЗАКОНОВ МЕХАНИКИ

За основу системы Magnasteer американцы взяли обычный, так называемый интегральный гидроусилитель золотникового типа, широко распространенный на легковых автомобилях. Как работает такой усилитель, встроенный, например, в реечное рулевое управление? Он состоит из трех узлов: гидронасоса высокого давления, исполнительного механизма и распределителя, то есть золотника. Именно золотник должен реагировать на поворот руля, дозируя и направляя давление в гидросистеме, создающее дополнительное усилие в исполнительном механизме и толкающее рейку вправо или влево, слабее или сильнее. Сам золотник стоит на рулевом валу, причем вал выполнен в виде полой трубы. Внутри этого вала установлен торсион, то есть стержень с определенной упругостью на скручивание. Одним концом торсион жестко прикреплен к рулевому колесу, а к другому концу крепится шестерня реечного механизма и ответная часть золотника, так называемый стакан.

Когда автомобиль едет прямо или стоит на месте и руль не вращают, золотник и стакан находятся в «нейтрали», в нулевой позиции относительно друг друга, и отсекают гидросистему от исполнительного механизма. Теперь мы поворачиваем руль, и колеса, естественно, этому сопротивляются. Через рулевые тяги усилие сопротивления колес передается на рейку, шестерню и нижний конец торсиона. Пока шестерня и стакан золотника стоят на месте, руль начинает поворачиваться вместе с рулевым валом, золотником и верхним креплением торсиона. В результате торсион закручивается на некоторый угол, золотник и стакан проворачиваются относительно друг друга и открывают для прохода масла в гидроусилитель профилированные окна-канавки. Чем мягче будет торсион, тем на больший угол провернутся золотник и стакан, тем больше будет давление в исполнительном механизме гидроусилителя и тем легче будет крутить руль. Чем жестче торсион — тем меньше при том же усилии сопротивления будет угол открытия клапанов золотника и тем тяжелее руль. То есть «помощь» такого гидроусилителя и, соответственно, реактивное усилие на руле зависят от жесткости торсиона на скручивание.

Обычно жесткость торсиона рассчитывают исходя из некоего компромисса между крайними случаями Первый — это парковка, когда нужен легкий руль. Второй случай — это движение по прямой с высокой скоростью, когда усилие на руле при отклонении от нулевой позиции должно заметно возрастать, предупреждая водителя об изменении направления движения. Можно ли избежать этого компромисса? Можно. Но для этого нужно сделать торсион с переменной жесткостью, чтобы он был «распущен» при парковке и «зажат» на ходу.

Создатели системы Magnasteer были не первыми, кто попытался изменять жесткость торсиона. Но они пошли плодотворным путем и довели удачную идею до успешного воплощения. Оба конца торсиона они соединили с концентрически расположенными статором и ротором магнитной системы с мощными неодимовыми постоянными магнитами, а рядом поместили обмотку электромагнита. Когда система отключена, Magnasteer работает как обычный золотниковый гидроусилитель. Но когда система задействована, то в зависимости от скорости автомобиля электронный блок управления изменяет направление и величину тока в обмотках электромагнита, а он в свою очередь создает усилие, «докручивающее» или «раскручивающее» торсион. Причем электронный блок можно запрограммировать как угодно, подключив к нему портативный компьютер и задав любую характеристику зависимости эквивалентной жесткости торсиона от скорости. И «играть» усилием на руле можно в широких пределах и как угодно — если изначально в реактивном действии рулевого механизма есть какие-нибудь «провалы», то с помощью системы Magnasteer ничего не стоит их исправить. Сажай за баранку водителя-испытателя, клади рядом компьютер с соответствующей программой, подключай его к блоку управления системы — и настраивай реактивное усилие прямо на ходу. Здорово!

Но неужели проблема создания информативного рулевого управления решена раз и навсегда? Не все так просто. Да, система Magnasteer позволяет создать оптимальное реактивное усилие во всем диапазоне скоростей, а если к блоку управления подключить еще и датчик углового положения руля, то и во всем диапазоне углов его поворота. Причем со временем Magnasteer можно будет «увязать» в единую сеть со всяческими АБС, ПБС и системами поддержания динамической стабильности типа Stabilitrac. Но для обеспечения хорошей «прозрачности» рулевого управления по-прежнему остаются важны и параметры клапанов золотника, и геометрия рулевой трапеции, и еще масса инженерных тонкостей, а главное — их соотношение, настройка всей системы. А тут все, как и прежде, зависит от инженеров и водителей-испытателей — именно они должны «учить» рулевое управление «разговаривать» с водителем или хорошо поставленным голосом, или едва слышным шепотом.

***

Пока системой Magnasteer оснащаются только автомобили Oldsmobile Aurora. Но, безусловно, усилия разработчиков не останутся невостребованными. В первую очередь Magnasteer наверняка появится на машинах концерна General Motors. Возможно, обратят на него внимание и другие автопроизводители — особенно те из них, кто особенно печется об активной безопасности и имидже своих машин как «автомобилей для водителя». С другой стороны, можно предположить, что область применения этой системы контроля реактивного усилия на руле в обозримом будущем ограничится автомобилями большого класса, причем американскими. Ведь те из европейцев, кто традиционно уделяет внимание информативности рулевого управления, до сих пор неплохо обходятся без электроники. И достаточно сесть, например, за руль BMW или Peugeot, чтобы вновь воскликнуть: «Да здравствует реактивное действие рулевого управления!»

Л. ГОЛОВАНОВ

Авторевю, № 3, 1997

Метки: Delphi General Motors Magnasteer Stabilitrac

Похожие

Яндекс.Метрика