Сервотроник на бмв что это такое

В 1985 году концерн BMW представил систему Servotronic предназначенную для регулировки рулевого управления в зависимости от скорости. Данная система позволяет уменьшить усилия, необходимые для поворота рулевого колеса в зависимости от скорости движения или дорожных условий. Ввиду конструктивных особенностей Servotronic может быть установлен только на автомобили с гидравлическим или электрическим усилением руля. Наличие такой системы положительно сказывается на комфорте и точности управления транспортным средством.

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.

Плюсы и минусы Сервотроника

Servotronic – сравнительно новая и специфическая технология. У нее есть свои приверженцы и те, кто выражает антипатию. Определиться с собственным мнением поможет приведенный ниже список достоинств и недостатков.

Достоинства

Недостатки

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.

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.

В 1985 году концерн BMW представил систему Servotronic предназначенную для регулировки рулевого управления в зависимости от скорости. Данная система позволяет уменьшить усилия, необходимые для поворота рулевого колеса в зависимости от скорости движения или дорожных условий. Ввиду конструктивных особенностей Servotronic может быть установлен только на автомобили с гидравлическим или электрическим усилением руля. Наличие такой системы положительно сказывается на комфорте и точности управления транспортным средством.

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.

Плюсы и минусы Сервотроника

Servotronic – сравнительно новая и специфическая технология. У нее есть свои приверженцы и те, кто выражает антипатию. Определиться с собственным мнением поможет приведенный ниже список достоинств и недостатков.

Достоинства

Недостатки

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Сервотроник предлагается как дополнительное оборудование (SA 216).

Клапан сервотроника активизируется блоком управления SVT в соответствии с характеристикой.
[подробнее …]

— Распознавание пониженного и повышенного напряжения в бортовой сети.

Для возможно быстрого достижения при пуске двигателя характеристики для низких скоростей необходима короткая фаза инициализации сервотроника (меньше 1 секунды).
Во время фазы инициализации проводится проверка правдоподобности питания клапана сервотроника.

При большем ускорении блок управления сервотроника сам рассчитывает скорость движения. Скорость движения записывается в блоке управления сервотроника.

При записи в ЗУ неисправностей клапан сервотроника также обесточивается.

распознаются прерывания подачи питания при неисправности системы зажигания.

Если при пуске двигателя отсутствует сигнал скорости движения, сервотроник обеспечивает максимальное усиление момента поворота.
Если распознается правдоподобный сигнал скорости движения, клапан сервотроника активизируется в соответствии с характеристикой.
Если в течение 5 секунд после пуска двигателя все еще отсутствует (или имеет место неправдоподобный) сигнал скорости движения, устанавливается минимальное усиление момента поворота.

— Память автомобиля и ключа: —

Бережное отношение к рулю вырабатывают у водителя ещё в автошколе. К услугам различные приспособления для этого: гидроусилитель руля, например. Но при его использовании возникает серьёзный риск на трассе – одно неверное движение и автомобиль попадает в телепрограмму «Самое яркое». Хотя нет – сначала как минимум в отбойник. А максимум – в рай или ад… Чтобы снизить вероятность такого исхода на высоких скоростях, придумали сервотроник. Пора изучить его под микроскопом.

Первым автомобилем с новой технологией стал BMW M5 образца 1985 года. От своих собратьев он отличался мощным мотором и отличной управляемостью. Но специалисты, осмотрев испытательный образец на автосалоне в Амстердаме положительно оценили легкость реакции руля на касание одного пальца. Но примечательным было исчезновение главной проблемы ГУРа – потеря управления над авто на крейсерских скоростях. Теперь надо рассмотреть

Устройство и принцип работы механизма

Сервотроник – достаточно сложная система, в основе которой находится ряд важнейших элементов. Функцию внедрили в свои автомобили ведущие европейские бренды – Audi, BMW, Porshe. Остальные же предусматривают конструкцию гидроусилителя руля с режимами «Город» и «Трасса», увеличивая или уменьшая коэффициент усиления в каждом из режимов.

В своей работе сервотроник полагается на данные нескольких датчиков. Учитываются текущая скорость с датчика скорости, угол поворота руля и датчик усилителя. Также главный электронный блок управления передаёт герою обзора информацию о вращении коленчатого вала. После обработки блоком управления соответствующих данных подключается либо перепускной клапан ГУР, либо электроусилитель.

На малых скоростях в цилиндр поступает больше гидравлической жидкости, усиливая руль. Возникшая тяга поворачивает колеса в нужном направлении. А электрический гидроусилитель быстрее накачивает жидкость в бачок. А при выходе на трассовые скорости происходит противоположный процесс. От шофёра требуется прикладывать большее усилие, чтобы на скорости вписаться в поворот.

Вариации электронного управления

На заре своего существования за работу системы отвечал роторный поршень. Но он имел ряд существенных недостатков – неудобная форма и практически полное отсутствие регуляции подачи жидкости, что сбивало эффективность работы системы и предсказуемость работы руля. Проблему реши переход на клапаны с затворкой в 1998 году. А вскоре разработчик технологии фирма ZF снабдила конструкцию электрическим усилителем с электронным блоком управления усилием.

Преимущества электронного блока, который заменил гидравлику, оправдались сразу. Система максимально точно подбирала необходимое значение усилия для конкретных условий. А гидравлика могла сбоить при избытке или недостаче жидкости в бачке. Для автомобиля с цифровым блоком нестрашны ни буря, ни плохие дороги – машина будет маневрировать одинаково успешно.

А есть ли перспективы

Постепенно роботизированные блоки управления заменят механику . Производители понимают, что иногда человек неспособен выйти самостоятельно из заноса без серьёзных последствий. Скорость реакции процессора намного выше. В дальнейшем сервотроник дополнят искусственным интеллектом, который будет взаимодействовать со штатной навигационной системой и регулировать автоматически рулевое усилие на привычном маршруте.

Дополнительный комфорт и безопасность привнесли системы, регулирующие усилие на руле в зависимости от скорости.

Пример — «Сервотроник»Представим, что водитель поворачивает направо. Золотник открывает путь жидкости к силовому цилиндру, помогающему рейке поворачивать колеса. Одновременно масло через электромагнитный клапан (им управляет электронный блок, получающий информацию от датчика скорости) начинает поступать в камеру обратного действия. Один из перепускных клапанов открывается, возникает разница давлений, и поршень, опускаясь, ограничивает ход золотника. Давление в силовом цилиндре гидроусилителя падает, а усилие на руле, напротив, возрастает. Когда водитель перестает крутить баранку — золотник и обратный клапан закрываются.

При повороте влево открывается другой перепускной клапан, а поршень поднимается, вновь корректируя передвижение золотника, давление стравливается в другой части силового цилиндра.

При парковке и движении черепашьим шагом (примерно до 20 км/ч) электромагнитный клапан, ограничивающий подачу жидкости в камеру обратного действия, закрыт — руль можно повернуть одним пальцем. С ростом скорости клапан постепенно открывается и усилие на штурвале возрастает.

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.

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

Большинство современных автомобилей оснащаются усилителями рулевого управления — ЭУР и ГУР. Усилители рулевого управления предназначены для комфортного управления автомобилем, а также чтобы уменьшить усилие на рулевом колесе и удержать автомобиль после резкого маневра. Сегодня даже в базовой комплектации автомобиль получает усилитель рулевого управления.

До недавнего времени существовали два варианта рулевых механизмов со встроенными гидроусилителями: реечные и «винт — шариковая гайка — сектор». Последние ставили на большие автомобили и внедорожники. Сегодня и на тяжелых машинах все чаще появляются компактные «рейки».
 
Вспомним принцип действия реечного механизма с гидроусилителем. В корпусе — распределительный клапан с чувствительным элементом — торсионом, связанным с рулевым валом. Водитель поворачивает баранку, торсион, закручиваясь, перемещает золотник. Тот приоткрывает отверстия масляных каналов, идущих к силовому цилиндру гидроусилителя. Последний подталкивает рейку, снижая усилие на руле. Едва водитель перестает крутить штурвал, торсион возвращается в исходное положение, а жидкость перепускается обратно в бачок.

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.

Сделать управление комфортным как при парковках, так и на скоростной трассе, помогают рулевые механизмы с переменным передаточным отношением: в центре рейки зубья нарезаны с маленьким шагом, на концах — шаг больше. При незначительных углах поворота машина не так остро реагирует на действия рулем, что очень важно на больших скоростях, зато, разворачиваясь, крутить баранку приходится меньше.

Сервотроник

Дополнительный комфорт и безопасность привнесли системы, регулирующие усилие на руле в зависимости от скорости. Пример — «Сервотроник», устанавливаемый на «Ауди».

В верхней части распределителя находится так называемая камера обратного действия. В ней двигается поршень, связанный с золотником.
 
Представим, что водитель поворачивает направо. Золотник открывает путь жидкости к силовому цилиндру, помогающему рейке поворачивать колеса. Одновременно масло через электромагнитный клапан (им управляет электронный блок, получающий информацию от датчика скорости) начинает поступать в камеру обратного действия. Один из перепускных клапанов открывается, возникает разница давлений, и поршень, опускаясь, ограничивает ход золотника. Давление в силовом цилиндре гидроусилителя падает, а усилие на руле, напротив, возрастает. Когда водитель перестает крутить баранку — золотник и обратный клапан закрываются.

При повороте влево открывается другой перепускной клапан, а поршень поднимается, вновь корректируя передвижение золотника, давление стравливается в другой части силового цилиндра.

При парковке и движении черепашьим шагом (примерно до 20 км/ч) электромагнитный клапан, ограничивающий подачу жидкости в камеру обратного действия, закрыт — руль можно повернуть одним пальцем. С ростом скорости клапан постепенно открывается и усилие на штурвале возрастает.

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.

Следующий шаг — так называемое активное управление (Active Steering). Главное преимущество — возможность изменять передаточное отношение между рулем и колесами. На пути от баранки к рулевому механизму с гидроусилителем встроена планетарная передача с электромотором.

Когда вы отъезжаете от тротуара, передаточное отношение минимально, а количество полных оборотов руля не более двух. С ростом скорости машины управление становится менее чувствительным, а стоит вырваться на загородную трассу — электромотор, подкручивая водило планетарного редуктора, увеличит передаточное отношение.

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.

Принцип действия электро- и гидроусилителя во многом схож. Поворачивая штурвал, водитель закручивает торсион — чувствительный элемент, посылающий сигнал компьютеру. Тот отдает команду электромотору, который подкручивает рулевой вал, снижая усилие на руле.

Широкое распространение электро- и гидроусилителей сдерживает нынешний 12-вольтовый стандарт электрооборудования автомобиля. Поэтому пока они встречаются лишь на небольших автомобилях.

Управление по проводам

И все-таки будущее, видимо, не за хитрой механикой или гидравликой, усложненными электроникой. Гранды автомобилестроения вовсю работают над системами без механической связи между рулем и колесами — так называемым управлением по проводам (steering by wire).

Вращение руля отслеживает специальный датчик. Электронный блок, получая информацию о скорости, боковых и вертикальных ускорениях, посылает сигнал на актуаторы — электромоторы, поворачивающие колеса.
 
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.

Такие системы выгодны и технологически: протянуть провода куда проще, чем вал с шарнирами. Рулевая трапеция получает отставку — разные углы поворота колес задают сами электромоторы. Кстати, и с точки зрения пассивной безопасности такая конструкция лучше.

Концептов без традиционного управления уже немало. Видимо, серийные автомобили появятся в обозримом будущем. А потом, глядишь, привычный руль заменит многофункциональный джойстик — им водитель будет корректировать не только направление, но и скорость.

Добавить комментарий