Управляемая задняя подвеска Audi Q7 4M, Q8 , A6C8, A7C8 , A84N / PORSCHE CAYENNE E3 PANAMERA G2

Audi Q7 — первая модель Audi, для которой управляемая задняя подвеска предлагается в качестве опции. Перемещение поперечных тяг осуществляется динамически, то есть в зависимости от скорости автомобиля и дорожной ситуации, и имеет целью улучшение динамических характеристик и повышение ездового комфорта. Управляемая задняя подвеска может работать в одном из двух режимов: с поворотом колёс передней и задней осей в разные стороны или в одну и ту же сторону.

Поворот передних и задних колёс в разные стороны
Главное преимущество поворота передних и задних колёс в разные стороны заключается в улучшении манёвренности автомобиля при малых скоростях, а также в уменьшении коридора движения автомобиля. Для водителя это выражается в том, что он может поворачивать рулевое колесо на меньший угол при том же радиусе поворота и той же скорости. Автомобиль в движении воспринимается как намного более манёвренный и отзывчивый. Для полного использования преимуществ поворота колёс в разные стороны эта функция активируется только в нижнем диапазоне скоростей (до прим. 60 км/ч).
На рисунке преимущество управляемой задней подвески показано на примере разворота с минимальным радиусом. Хорошо видно, что радиус разворота R2, достигаемый при использовании управляемой задней подвески, заметно меньше, чем в обычном случае (R1).

Поворот колёс в одну сторону.

Иллюстрация 1:
Водитель инициирует поворот автомобиля — для изменения направления его движения — вращением рулевого колеса, поворачивая тем самым передние колёса автомобиля. Вследствие деформации пятна контакта шин (возникающей из-за поворота колёс), передние колёса начинают передавать на кузов боковые усилия.
Чтобы автомобиль мог начать поворачиваться относительно вертикальной оси, на колёсах задней оси должно возникнуть соответствующее противонаправленное боковое усилие реакции.

Иллюстрация 2:

Вслед за этим боковое усилие изменит своё направление под воздействием стремящейся к наружной стороне поворота массы автомобиля, и только после этого может начать создаваться поперечное ускорение.
Изменение направления движения автомобиля поворотом только передних колёс приводит к возникновению довольно большого момента рыскания (вращательного движения относительно вертикальной оси) до тех пор, пока автомобиль не перейдёт снова в стационарное состояние движения. Следствием этого может быть снижение уровня комфорта вплоть до возникновения нестабильных состояний. Например, резкий поворот водителем рулевого колеса для объезда неожиданно появившегося препятствия может привести к возникновению вращательных колебаний относительно вертикальной оси, которые могут негативно влиять на курсовую устойчивость автомобиля.

2. Изменение направления движения автомобиля с управляемой задней подвеской

Иллюстрация 1:
Водитель инициирует поворот автомобиля — для изменения направления его движения — вращением рулевого колеса, поворачивая тем самым передние колёса автомобиля. Система реагирует на действия водителя, одновременно поворачивая задние колёса в том же направлении. Вследствие деформации пятна контакта шин всех четырёх колёс, параллельно боковым усилиям со стороны передних колёс на кузов будут передаваться действующие в том же направлении боковые усилия со стороны задних колёс. В результате возникающий момент рыскания, то есть момент поворота относительно вертикальной оси, оказывается существенно меньше, чем на автомобиле с управляемыми передними колёсами. Так как боковые усилия одновременно действуют на колёса обеих осей, период перехода от поворота рулевого колеса к установлению стационарного состояния автомобиля ощутимо сокращается по сравнению с автомобилем, у которого управляются только передние колёса. Изменение направления движения выполняется намного более плавно и комфортно, а также уменьшается вероятность рыскания (возникновения вращательных колебаний относительно вертикальной оси)

В то время как поворот задних колёс в противоположном направлении используется при небольших скоростях движения, поворот задних колёс в том же направлении, что и передних, выполняется при более высоких скоростях.

Помимо уже названных преимуществ, такая схема ограничивает скорость поворота относительно вертикальной оси, возникающую при маневрировании для объезда внезапно появившегося препятствия. В таких ситуациях задние колёса поворачиваются в том же направлении, что и передние, в большей степени, чем обычно, для повышения курсовой устойчивости автомобиля.

Техническая реализация

Поворот колёс задней оси (изменение угла их схождения) осуществляется активным исполнительным механизмом. Направляющие тяги крепятся к корпусам колёсных подшипников через резинометаллические сайлент‑блоки, как и на обычной задней подвеске. Но, в отличие от обычной задней подвески, направляющие тяги другими своими концами крепятся (также через резинометаллические сайлент-блоки) с обеих сторон не к подрамнику, а к исполнительному механизму.

Весь узел, состоящий из исполнительного механизма, привода и электронного блока управления, установлен на подрамнике и синхронно поворачивает оба колеса на один и тот же угол. Поскольку угол поворота не превышает прим. 5°, специальные поворотные кулаки, как в подвеске передних колёс, не требуются. Изменение углов поворота колёс обеспечивается за счёт эластичности сайлент-блоков в соединениях рычагов подвески с подрамником.

Компоненты системы

Электродвигатель приводит во вращение гайку ходового винта через ремённую передачу. Вращение гайки преобразуется в прямолинейное движение ходового винта. Закреплённые на нём направляющие тяги передают это движение на корпуса ступичных подшипников, приводя к одновременному повороту колёс в одну и ту же сторону: вправо или влево (в зависимости от направления вращения электродвигателя). Благодаря шагу и трапециевидному типу резьбы гайки/ходового винта, механизм является самостопорящимся.

Напряжение на электродвигатель подаётся только непосредственно во время поворота колёс, в остальное время электродвигатель не приводится в действие. Удерживающие усилия возникают исключительно за счёт самостопорящихся свойств винтовой передачи.
Максимальный ход винта (из среднего положения) составляет прим. 9 мм, что соответствует максимальному углу поворота колёс прим. 5°.

Датчик нулевого положения рулевого механизма
Датчик нулевого положения рулевого механизма регистрирует нулевое, «среднее» положение ходового винта, то есть такое, при котором поворот колёс отсутствует. Датчик работает на основе эффекта Холла. Для этого на ходовом винте имеется штырь с закреплённым на нём постоянным магнитом. Распознавание положения ходового винта происходит в узком угловом диапазоне в области нулевого положения. Перед собственно датчиком Холла на плате датчиков расположены также ещё два выключателя Холла. Эти выключатели служат для определения направления движения ходового винта.

Электродвигатель
Для привода механизма используется трёхфазный бесщёточный синхронный электродвигатель. Трёхфазный ток для него создаётся в преобразователе AC/DC в силовом выходном каскаде блока управления.
В электродвигателе имеется датчик положения ротора. Этот датчик регистрирует положение ротора с очень высокой точностью.

Блок управления управляемой задней подвески 
Блок управления и выходной каскад представляют собой единый компактный узел, защищённый от брызг и влаги и привинчиваемый к электродвигателю. Блок управления подключён к шине FlexRay как низкоомное оконечное устройство. На основе поступающих в него определённых команд он рассчитывает необходимые значения тока для активации электродвигателя. Преобразователь AC/DC обеспечивает соответствующие значения напряжения, подаваемого на электродвигатель.

Принцип действия системы в целом

Для выполнения своих функций задней подвеске всегда требуются следующие измеряемые величины/данные:
• Угловые скорости вращения колёс
Значения угловых скоростей вращения колёс в виде сообщений отправляются блоком управления ABS J104 на шину FlexRay. Блок управления управляемой задней подвески J1019 рассчитывает на их основе эталонную скорость автомобиля, которая в порядке резервирования сравнивается с эталонной скоростью автомобиля, определённой системой ESC.
• Угол поворота рулевого колеса
Этот угол поворота регистрируется датчиком угла поворота рулевого колеса G85 и также передаётся в виде сообщения по шине FlexRay.
На основе двух главных параметров: скорости автомобиля и угла поворота колёс передней оси — блок управления рассчитывает требуемый угол поворота колёс задней оси.

Характер работы при включённой клемме 15
При включении зажигания (сообщение кл. 15 по FlexRay) блок управления проверяет, соблюдаются ли следующие условия для работы управляемой задней подвески:
• Коэффициент усиления электромеханического усилителя рулевого управления передней оси превышает 20 % от максимального значения.
• АКБ автомобиля (кл. 30) подключена и исправна.
• Блок управления/рулевой механизм не был переставлен на другой автомобиль (сравнение сохранённого в блоке управления номера VIN с передаваемым по шине FlexRay номером VIN текущего автомобиля).
• Управляемая задняя подвеска была надлежащим образом запрограммирована/кодирована.

Характер работы при вращении рулевого колеса водителем
При кодировке блока управления в нём сохраняются характеристики, задающие угол поворота задних колёс в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота передних колёс (угла поворота рулевого колеса). Разные характеристики соответствуют разному характеру работы рулевого управления/динамическому поведению автомобиля (желание водителя). Характеристики активируются в зависимости от выбранной водителем настройки drive select и обеспечивают различные варианты поведения рулевого управления: от ориентированного на комфорт до спортивного.
Если поворот водителем рулевого колеса происходит на невысоких скоростях (до прим. 60 км/ч 1)), задние колёса отклоняются в противоположную передним сторону на угол около 5° 1).

При этом угол поворота задних колёс тем больше, чем больше угол поворота передних колёс (поворота рулевого колеса водителем), учитывается также скорость движения автомобиля.
При более высоких скоростях (начиная прим. с 70 км/ч1)) задние колёса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, но на заметно меньший угол.
1) Указанные числовые значения могут различаться для разных моделей/комплектаций (в зависимости от применения) и приводятся только для лучшего понимания принципа действия системы.

Основная функция

Характер работы на неподвижном автомобиле
При неподвижном автомобиле задние колёса всегда находятся в нейтральном положении (исходное положение). Точное положение определяется исходя из анализа измеряемых величин датчика нулевого положения и датчика положения ротора.
В исключительных случаях полный возврат задних колёс в нейтральное положение может оказаться невозможным вследствие недостаточности возвратного усилия.

Такое может происходить в основном из-за загрузки автомобиля (большой вес, приходящийся на ось), а также из-за свойств дорожного покрытия (высокий коэффициент трения). В этом случае возврат колёс в точное нейтральное положение происходит, только когда автомобиль снова начинает движение. Система соответствующей индикацией предупреждает водителя, что колёса не находятся в нейтральном положении (см. разд. «Управление и индикация»).

Дополнительные функции/особые режимы

Запросы от других систем автомобиля
Парковочный автопилот (PLA) и ассистент маневрирования с прицепом (ARA) могут «запрашивать» определённый угол поворота колёс задней оси. При этом названные блоки управления передают точные значения угла поворота колёс, которые затем обеспечиваются блоком управления управляемой задней подвески J1019.

Система ESC также может оказывать определённое влияние на функционирование управляемой задней подвески. В тех случаях, когда это требуется для поддержания курсовой устойчивости автомобиля, ESC может блокировать поворот задних колёс.

Управление и индикация

Водитель также может оказывать непосредственное влияние на работу управляемой задней подвески выбором соответствующего типа поведения автомобиля в Audi drive select. В зависимости от выбранной настройки система будет поддерживать спортивную, сбалансированную или комфортную характеристику управления поворотом колёс.
Профиль individual позволяет водителю выбрать одну из трёх характеристик, при выборе efficiency и allroad активируется характеристика для профиля auto (сбалансированная).

При активации offroad/lift используется характеристика для профиля comfort (ориентированная на плавность хода).
То есть при выборе различных профилей выбирается та же характеристика управления задними колёсами, что и для электромеханического усилителя рулевого управления (EPS) передних колёс.

Индикация управляемой задней подвески выводится для водителя только в случае неисправностей или сбоев в работе системы. В зависимости от степени значительности сбоя зажигается жёлтая или красная предупреждающая пиктограмма. При этом используется та же предупреждающая пиктограмма, что и для электромеханического усилителя рулевого управления. Новыми являются сопровождающие тексты «Внимание при управлении а/м. Увеличился радиус разворота» и «Поставьте а/м на стоянку. Следите за соблюдением боковой дистанции». Эти сообщения вводятся только в связи со сбоями в работе управляемой задней подвески.

Комментарии

Нет комментариев.

Для того, чтобы добавлять комментарии, необходимо зарегистрироваться