Требования по уменьшению веса автомобиля, его стоимости и выбросов углекислого газа, предъявляемые к производителям автомобилей по всему миру, относятся к числу наиболее насущных проблем. Это, в свою очередь, оказывает все большее и большее давление на производителей деталей и систем, так как требует от них разработки новых топливосберегающих технологий или улучшения уже имеющихся.

Лидером в этой сфере является ZF Group, владеющая брендом TRW. Около пяти процентов от объема своих продаж компания инвестирует в исследования и разработки (по последним данным, этот показатель достиг 1,4 миллиарда евро). Это позволяет клиентам получать самые современные технологии и одновременно имеет большое значение для обеспечения безопасности дорог в мире.

Простым способом уменьшения потребления топлива в этой области является отключение поддержки системы рулевого управления от двигателя, когда она не требуется. При использовании традиционной системы рулевого управления с гидравлическим сервоприводом насос гидроусилителя рулевого управления приводится в движение двигателем с помощью клинового или поликлинового ремня. Этот означает, что насос используется непрерывно, даже если водитель не управляет автомобилем, при этом происходит лишний расход энергии и топлива.

Системы с электрогидравлическим усилителем рулевого управления (EPHS)

Основополагающим моментом в разработке системы рулевого управления была революционная замена насоса гидроусилителя рулевого управления с ременным приводом на электрический. Хотя они известны под общим названием, как системы с электрогидравлическим усилителем рулевого управления (EPHS), в некоторых их типах используется лишь 25 процентов от объема энергии традиционной системы.

Система EPHS является системой рулевого управления с электроприводом производства ZF TRW, которая сочетает в себе преимущества рулевого управления с электронным управлением по требованию и надежного гидравлического привода. Система EPHS производства ZF TRW представляет собой компактный насосный узел (MPU), соединенный с традиционной рейкой и ведущей шестерней.

Как и в случае с другими типами электрического рулевого управления, система EPHS не зависит от двигателя внутреннего сгорания. Система требует сравнительно низких затрат на разработку приложений, являясь тем самым идеальным решением для гибридных электрических платформ автомобиля.

По сравнению с традиционным рулевым управлением с гидроусилением системы EPHS обеспечивают экономию топлива до 0,3 л /100 км и сокращение выбросов углекислого газа примерно в объеме 7 г/км.

ZF TRW предлагает системы EPHS разных уровней характеристик и мощности, охватывающие как автомобили сегмента класса A/B (комплект GenB), так и системы с максимальным усилием рейки 18 кН (комплект GenC), что позволяет расширить преимущества систем электрического рулевого управления на более крупные автомобили, включая внедорожники и фургоны для доставки грузов. Программное обеспечение системы EPHS обладает рядом преимуществ, чувство руля на разных скоростях движения.

Электрический усилитель рулевого управления (EPS)

Следующим шагом в эволюции развития рулевого управления являются комплексные электрические системы. Широко известные как системы с электрическим усилителем рулевого управлением (EPS), они предлагают еще больший потенциал экономии топлива. Кроме того, благодаря отсутствию какой-либо гидравлической жидкости, они играют важную роль в защите окружающей среды.

Одним из продуктов в ассортименте систем EPS является электрическая система с гидроусилителем руля с приводом рулевой колонки (EPS с приводом колонки).

Первоначально разработанная для сегмента малых автомобилей, система EPS с приводом колонки производства ZF TRW превратилась в семейство модульных и масштабируемых решений, поддерживающих нагрузки рулевой рейки в диапазоне от 4,0 до 10 кН. Одним из основных преимуществ системы с приводом колонки является ее интеллектуальная компоновка, которая может быть адаптирована для широкого спектра автомобилей при снижении стоимости жизненного цикла.

Ее модульная масштабируемая архитектура обеспечивает большую свободу компоновки и индивидуальной конструкции для широкого спектра автомобилей при снижении стоимости жизненного цикла. Благодаря расположению, в салоне автомобиля снижаются требования в отношении температуры и герметизации по сравнению с системами, расположенными под капотом. Используемая на более чем 26 млн легковых автомобилей во всех регионах мира, технология EPS с приводом колонки производства ZF TRW представляет собой экономичную систему рулевого управления с оптимальным и экономичным расходом топлива, которая полностью соответствует рейтингу «5 звезд» в краш-тестах Европейской программы оценки новых автомобилей (NCAP). Она обеспечивает лучшую в своем классе динамику системы рулевого управления и интеллектуальное включение быстро растущего сегмента систем содействия управлению автомобилем (DAS) и автоматизированного вождения.

Система EPS с реечным/ременным приводом

Для сегмента крупных автомобилей и автомобилей класса «люкс» система EPS с ременным приводом производства ZF TRW (также называемым реечным приводом) является решением, объединяющим в одном блоке бесщеточный двигатель, зубчатый ремень и узел шариковой гайки, а также шкив и подшипник. Результатом такой конструкции является уменьшение инерции и трения в мощных системах, а также очень чуткое ощущение рулевого управления и превосходная реакция системы. Как и в случае с технологией с приводом колонки, система EPS с ременным приводом производства ZF TRW была разработана как модульная и масштабируемая архитектура, обеспечивающая большую свободу компоновки и индивидуальной конструкции для широкого диапазона автомобилей. Ее блок электропитания (EPP), встроенный двигатель и электронный блок управления (ЭБУ), поставляется в виде осевого и радиального блоков. Каждый из них, в свою очередь, может быть выполнен в виде гибкого блока вокруг рулевого механизма в виде внутренней или наружной конфигурации.

Технология ременного привода особенно подходит для автомобилей европейского сегмента D (американского среднего размера) и более, а системы с ременным приводом производства ZF TRW работают непосредственно от 12 В при нагрузке на рейку до 18 кН. Система разделяет общее «мехатронное ядро» (конструкции системной архитектуры, системы безопасности, датчика, двигателя, электронного блока управления (ЭБУ) и программного обеспечения) со своей родственной системой с приводом колонки. При отсутствии сопротивления энергии в двигателе системы EPS обеспечивают экономию топлива до 0,33 л/100 км, при соответствующем сокращении выбросов углекислого газа в размере примерно 8 г/км.

ZF TRW продолжает показывать значительные успехи в этой области. Новый прототип, сочетающий в себе технологии ZF и TRW, мог бы помочь улучшить безопасность, а также производительность на частично и полностью автоматизированных автомобилях.

На экспериментальном автомобиле используется новая система EPS с двойной шестерней производства TRW на передней оси и система активного кинематического управления (AKC) производства ZF на задней оси, что позволяет улучшить управление автомобилем. Это показывает, как можно значительно увеличить безопасность и комфорт при вождении, если зарекомендовавшие себя и проверенные системы идеально настроить для выполнения совместной работы.

При низких скоростях система АКС вращает задние колеса в противоположном направлении относительно угла поворота передних колес. Это уменьшает радиус поворота автомобиля, повышая комфорт водителя.

На более высоких скоростях задние и передние колеса вращаются в одинаковом направлении, что увеличивает устойчивость автомобиля. Когда все колеса вращаются в одинаковом направлении, вращение автомобиля вокруг вертикальной оси уменьшается, что обеспечивает более безопасное вождение.

Даже во время маневров смены полосы движения на поверхностях с низким коэффициентом сцепления автомобиль сохраняет курсовую устойчивость. Подключение двух систем рулевого управления также можно было бы использовать для выполнения автоматизированных функций автомобиля. Прототип демонстрирует концепцию эффективного проводного управления рулевым механизмом. Это можно было бы использовать для более точного управления автономными обгоном и маневрами смены полосы движения.