• Autó
Autószektor

Autotechnika-Autodiga és Automotive Hungary kiállítás 2017 Budapest 2. rész

Több autóipari beszállítói standot lehetett látni a kiállításon, mint az előző évben. Ezek közül veszünk sorra néhány érdekesebbet.

Villanymotoros szervokormányok

A kiállításon több vállalat mutatta be a legújabb szervokormány fejlesztéseit. Mielőtt rátérnénk a villanymotoros szervokormányok előnyeinek és működésének bemutatására, fontossága miatt egy kis összefoglalót adunk az ehhez vezető útról is.

Forrás: Autószektor

Forrás: Autószektor

EZT IS AJÁNLJUK:

    A gépkocsivezető kormánykerék elfordításával arányos első kerék elkormányzást végez, és ezzel irányítja a gépkocsit. A kormányberendezés áttétele akkora kell legyen, hogy a vezető ereje elegendő legyen a működtetéshez, ugyanakkor a szükséges elfordítás és annak gyorsasága feleljen meg az ember teljesítőképességének.

    A Hidraulikus szervokormányok (HPS = Hidraulic Power Steering)

    A kormánykeréken kifejtett nyomatékkal arányosan, a hidraulikus egység növeli a kormányzott kerekeket elfordító erőt. Eleinte a haszonjárműveknél alkalmazták, de hamarosan a személygépkocsikba is hidraulikus szervokormányokat szereltek. Az energia ellátást a szervo szivattyú biztosítja, amelyet a belsőégésű motor hajt ékszíj áttétellel. A hidraulikus szervokormány alkalmazásával hatékonyan növekedett a vezetési komfort. A VW 1994 óta sebességfüggő működésű servotronic változatot szerel be, melyet a többi autógyár is hamarosan alkalmazni kezdett. A szervokormány a gépkocsi menetidejének csupán kb.15%-ában aktív, de ennek ellenére a hidraulikus szervokormány folyamatos energia ellátást igényel a hidraulika folyadék cirkulációjához. Ez alól csak az újabb fejlesztésű elektromechanikus szervokormányok (EPS) jelentenek kivételt.

    Elektrohidraulikus szervokormány

    Angol rövidítése EPHS az elnevezése pedig Electrically Powered Hydraulic Steering. A kilencvenes évek végétől szerelik be a különböző gépkocsikba. Kezdetben kisebb városi autókban jelent meg, később aztán a nagyobb teljesítményű villanymotorral hajtott szivattyúk kifejlesztése után a felsőbb osztályban is alkalmazták. A hagyományos hidraulikus szervokormányok átlagosan 1 kW teljesítményt vesznek fel, mert a szivattyút akkor is hajtani kell, amikor nincs rásegítés. Ugyanakkor csupán 10 W teljesítményt adnak le a fogaslécen.

    Elektromechanikus szervokormány (EPS) Electic Power Steering

    Ez a három betűs rövidítés olvasható a műszerfalon elhelyezett ellenőrzőlámpáján is.

    Az első beépítés a Fiat Puntoba 1999 –ben volt.  Mivel a kormányzás az egyik fontos biztonságtechnikai eleme a gépkocsinak, az ISO26262 számú működésbiztonsági előírás vonatkozik az elektromechanikus szervokormányra. Az elektronika és az érzékelők tápfeszültsége 12 V. Hibrid és villany autóknál a rásegítő villanymotor a nagyfeszültségű hálózatról (48 V, 300 V, vagy 500 V) működik. Így kisebb és könnyebb lehet a villanymotor.

    A szervokormány elektronikus működtetéshez felhasznált alapadatok:

    • a kormánykeréken kifejtett kézi nyomaték
    • a kormánykerék szögelfordítása
    • a gépkocsi sebessége.  

    A gépkocsi típustól és a menetciklustól függően 0,4 – 0,8 l/100 km a tüzelőanyag megtakarítás érhető el az elektromechanikus szervokormánnyal. A gyártás kezdetétől az első évben több mint 20 millió darab készült. Így kiszámítható, hogy évente 1,9 millió tonna széndioxiddal kevesebb jutott a környezetbe, ami az elektromechanikus szervokormánynak köszönhető. Nem volt elegendő a gyártó kapacitás ahhoz, hogy az autógyárak rendeléseit az első évben kielégítsék.

    Forrás: Autószektor

    Forrás: Autószektor

    Az EPS elektronika kivitelei

    Az olcsóbb városi kisautóknál:

    Egyszerűbb, kedvező áron gyártható, de továbbfejleszthető elektronika került beépítésre.

    Prémium kategória autóiba:

    Moduláris architektúra, sokoldalú működési lehetőségek, egymással kompatibilis modulok alkalmazása volt a jellemző. Opcionális lehetőségek, tovább bővíthető szoftver. Sokféle megrendelői igény és komfort elvárások kielégítése jellemezte ezt a változatot.

    Forrás: Autószektor

    Forrás: Autószektor

    A valósidejű ellenőrzés miatt jelentős kommunikációs kapacitással látják el az elektromechanikus szervokormányokat. Azért alkalmazzák egyre szélesebb körűen, mert CO2 emisszió és a tüzelőanyag fogyasztás jelentősen csökkenthető.  További előnye, hogy egyszerűbb a beszerelése, és lehetővé teszi a parkolási asszisztens megvalósítását.

    Több változatnál a rásegítést adó villanymotornál elektronikus kommutációt alkalmaznak, melyet a forgórész szöghelyzet érzékelő vezérel. Működés közben a fogaslécnél nagy erő szükséges, ami nagy áramfelvétellel (120 A) jár. Az alkalmazott nagy frekvencia és a motor közeli elektronika elhelyezés szigorú követelményeket támaszt az elektromágneses összeférhetőség (plausibilitás) vonatkozásában. A villanymotor tekercselésének rövidzárlattal szemben védettnek kell lennie.

    Nem széria villanymotort alkalmaznak, hanem a célnak megfelelően fejlesztik ki. A vezérlő elektronikával közös egységet alkot a villanymotor. Általában állandó mágneses szinkron motorokat alkalmaznak. A 12 V-os hálózat korlátozza az elérhető teljesítményt. A hálózat rövid időre max. 80 A-el terhelhető. Ez 1 kW teljesítménynek felel meg. A belsőégésű motortól függetlenül működhet, tehát hibrid és villanyautókban is alkalmazható.

    Forrás: Autószektor

    Forrás: Autószektor

    Az elektronika részei

    • Mikroprocesszoros vezérlés, mely védett a téves működésekkel szemben és ellenőrzi a teljes rendszer működését.
    • Interface beépítése az érzékelők és az elektronika között.
    • A teljesítmény végfokozat vezérli a villanymotort.

    A kommunikáció a részegységek között soros adatbuszon keresztül történik.

    A  nyomatékérzékelő a szervokormány legfontosabb egysége. 

    • Nagy pontossággal kell működnie.
    • Folyamatosan az öndiagnosztika felügyelete alatt áll.
    • Az elektronikának fel kell ismernie az esetleg bekövetkező hibát.
      • A hiba nem okozhatja a kormányzás megszűnését.
      • A torziós tengely merevsége általában 2,5 Nm/rad, mely alapján meghatározható a kormánykeréken kifejtett nyomaték.
    • Érintésmentes érzékelőt alkalmaznak.
    • Általában két komplementer jelet ad a biztonság miatt.

    Ez ad lehetőséget a folyamatos elfogadhatósági (plausibilitás) vizsgálatra. Ezen kívül a jelből a szöghelyzet értéke is meghatározható.

    A különböző kategóriájú gépkocsik más konstrukciójú szervokormányt igényelnek.

    Kompakt osztály: Kicsi a tengelyterhelés, ezért mérsékelt a rásegítő erő igény.  A kormányoszlopra építhető az elektromechanikus szervokormány (érzékelők, villanymotor, csigahajtás, elektronika). 

    Közép osztály: Nagyobb tengelyterhelés, a fogaslécen nagyobb erők ébrednek. A szervo hatás a fogasléchez kapcsolódó fogaskeréken érvényesül. A mechanikus rész is nagyobb szilárdságú kell legyen.  

    Felső osztály: Nagyobb a gépkocsi tömege és a tengelyterhelés is. Nagyobb a gépkocsi sebessége, és nagyobb rásegítő erő szükséges. A villanymotor jó hatásfokú golyósoros csavarhajtáson keresztül közvetlenül a fogaslécen fejti ki a rásegítő erőt. 

    Az elektromechanikus szervokormányok fontosabb elvárásai

    • Kicsi legyen a szükséges kormányzási nyomaték parkoláskor.
    • Egyenletes rásegítő nyomaték felépülés zavaró rásegítés kimaradás nélkül.
    • Határozott egyenes meneti helyzet.
    • Jó visszacsatolás az útról.
    • Gyors rásegítési reakció.
    • Minimális energiafelhasználás.

    Ezek közül ellentétes elvárások a határozott egyenes meneti helyzet és a kis elkormányzási nyomaték parkoláskor. Ez úgy oldható fel, ha a rásegítést sebességfüggővé teszik, ami a hidraulikus szervokormányoknál jelentősen növeli a költségeket. Az elektromechanikus szervokormányok általában tizenötszörösére növelik a kézi erőt. Az EPS az elektrohidraulikus szervokormányhoz viszonyítva 0,4 l/100 km hajtóanyag megtakarítást tesz lehetővé.

    Az elektromechanikus szervokormány együttműködik a gépkocsi ESP rendszerével és a fék rendszerével. A vezető a kormánykerékkel csak kanyarodási igényt állít be. Ha a bal és a jobb kerekek között eltérő a tapadási tényező fékezés közben, a gépkocsi félrehúz, ezt felismeri az ESP rendszer és utasítást ad az automatikus kormánykorrekcióra. Nem válik szükségessé a fékező nyomás csökkentés, mint a hagyományos ESP rendszernél. Ez egyébként a kisebb tapadási tényezőjű oldalon válik szükségessé, ami növeli a fékutat. A gépkocsi elektronikus rendszeri integrációjának egyre nagyobb a jelentősége. A kormányzási nyomaték és az elkormányzási szög egy bizonyos mértékig egymástól függetlenül is befolyásolható.

    Az aktív biztonság növelésének lehetőségei az EPS rendszerrel

    • Veszélyes menethelyzetben, amit az ESP rendszer ismer fel, a vezető figyelmeztethető pl. kormánykerékbe szerelt vibrátor működtetésével.
    • Asszisztens rendszerek alkalmazása. Például intelligens stabilizáció oldalszélben az ESP rendszer segítségével. A hagyományos kormányműnél nincs adatátviteli kapcsolat az ESP és a szervokormány között.
    • Vezetési hibák korrigálása például: sávtartás, szomszédos sávok figyelése előzéskor.

    Az elektromechanikus szervokormány előnyei

    • egyszerűbb a beszerelése, mert nem szükséges szervo-szivattyú és csövek.
    • lehetővé teszi a parkolási asszisztens megvalósítását.
    • az energia megtakarítás jó lehetőségét kínálja,
    • nagyobb biztonságot és komfortot képvisel,
    • jól együttműködik a különböző asszisztens rendszerekkel, mint például (Parklenkassistent, Lane Departure Warning).

    Az elektromechanikus szervokormányok csoportosítása

    • EPS c – column                    a villanymotor és az elektronika a kormányoszlopon
    • EPS p – pinion                      villanymotor a kis fogaskeréknél (pinion)
    • EPS dp – dual pinion            két kis fogaskerekes változat.
    • EPS apa – axis paralell         fogasléccel párhuzamos villanymotor

    A kiállításról szóló további cikkekért látogasson el az Autószektor oldalára

    Kommentek:

    Top 16