Producătorii de autovehicule de la nivel mondial se confruntă în permanenţă cu cerinţa de a reduce greutatea autovehiculului, costurile şi emisiile de hidrocarburi. La rândul său, acest aspect generează o presiune din ce în ce mai mare asupra producătorilor de piese şi de sisteme în ceea ce priveşte dezvoltarea de noi tehnologii de economisire a carburantului sau de îmbunătăţire a celor existente.

Un lider în acest domeniu este ZF Group, proprietarul mărcii TRW. Societatea investeşte aproximativ cinci procente din vânzările sale în cercetare şi dezvoltare (în prezent, 1,4 miliarde de euro). Acest lucru garantează tehnologii de ultimă generaţie pentru clienţii săi şi contribuie în mod decisiv la creşterea siguranţei rutiere în întreaga lume.

Un mod simplu de a reduce consumul de carburant în acest domeniu este de a decupla suportul convenţional al direcţiei de la motor atunci când acesta nu este necesar. Cu un sistem hidraulic de servodirecţie convenţional, pompa de servodirecţie este acţionată de motor prin intermediul unei curele trapezoidale sau cu nervuri. Această metodă asigură funcţionarea continuă a pompei, chiar şi atunci când şoferul nu virează, utilizând o cantitate inutilă de energie şi carburant.

Sisteme hidraulice de direcţie cu acţionare electrică (Electrically Power Hydraulic Steering - EPHS)

O etapă fundamentală în dezvoltarea sistemelor de direcţie a constat în înlocuirea revoluţionară a pompei de servodirecţie acţionată cu curea printr-una acţionată electric. Cunoscute în mod generic ca sisteme hidraulice de servodirecţie cu acţionare electrică (EPHS), anumite tipuri utilizează doar 25% din energia unui sistem convenţional.

EPHS este o soluţie de direcţie asistată electric propusă de ZF TRW, care combină avantajele sistemului de direcţie controlat electronic la cerere cu acţionarea hidraulică solidă. Sistemul EPHS de la ZF TRW constă într-o motopompă compactă conectată la un mecanism de acţionare cu pinion şi cremalieră.

Ca şi în cazul altor soluţii de direcţie electrice, sistemul EPHS este independent de motorul cu ardere internă. Sistemul necesită costuri relativ reduse în ceea ce priveşte dezvoltarea aplicaţiilor - o soluţie ideală pentru platformele de autovehicule electrice hibride.

Comparativ cu servodirecţia hidraulică tradiţională, sistemele EPHS asigură o economie de carburant de până la 0,3 l/100 km şi o reducere de aproximativ 7 g/km a emisiilor de dioxid de carbon.

ZF TRW oferă diferite niveluri de caracteristici şi putere ale sistemelor EPHS, care acoperă aplicaţiile din segmentul A/B (GenB) până la aplicaţii cu o forţă maximă a angrenajului cu pinion şi cremalieră de 18 kN (GenC) - extinzând beneficiile direcţiei electrice pentru autovehicule mai mari, inclusiv SUV-uri şi furgonete. În ceea ce priveşte nivelul de reglare a software-ului, EPHS oferă o serie de avantaje pentru sensibilitatea direcţiei, precum funcţionalitatea proporţională cu viteza şi proprietăţi generale particularizabile ale direcţiei.

Servodirecţia electrică (EPS)

Următorul pas în evoluţia dezvoltării direcţiei constă în sistemele electrice complete. Cunoscute în general sub denumirea de sisteme de servodirecţie electrică (Electric Power Steering - EPS), acestea oferă un potenţial chiar mai mare de economisire a carburantului. De asemenea, aceste sisteme joacă un rol important în ceea ce priveşte protecţia mediului, datorită absenţei oricărui fluid hidraulic.

Unul dintre produsele din gama EPS este sistemul de servodirecţie electrică acţionat prin intermediul coloanei de direcţie (EPS cu coloană de direcţie).

Conceput iniţial pentru segmentul autovehiculelor de mici dimensiuni, sistemul de servodirecţie electrică acţionat prin intermediul coloanei de direcţie de la ZF TRW a evoluat într-o gamă de soluţii modulare şi scalabile, care susţin o gamă de sarcini ale cremalierelor direcţiei de la 4,0 kN la 10 kN. Unul dintre avantajele majore ale sistemului cu coloană de direcţie este ambalajul său inteligent, care poate fi adaptat la o gamă largă de aplicaţii pentru autovehicule, reducând în acelaşi timp costurile ciclului de viaţă.

Arhitectura sa modulară şi scalabilă permite o mare libertate de ambalare şi proiectare adaptată pentru o gamă largă de aplicaţii la autovehicule, reducând în acelaşi timp costurile ciclului de viaţă. Localizarea sa în compartimentul pentru pasageri permite îndeplinirea cerinţelor de temperatură redusă şi etanşare, comparativ cu sistemele aflate sub capotă. Utilizată la mai mult de 26 de milioane de autoturisme, în fiecare regiune a lumii, tehnologia sistemului EPS cu coloană de direcţie de la ZF TRW oferă o soluţie de direcţie rentabilă şi eficientă din punct de vedere al consumului de carburant, având un rezultat de 5* la testul de impact NCAP. Sistemul oferă o dinamică de vârf a direcţiei pentru clasa sa şi acţionare inteligentă pentru domeniul în creştere rapidă al sistemelor de asistenţă pentru şofer (DAS) şi de conducere automată.

Sistemul EPS acţionat cu cremalieră/curea

Pentru autovehiculele mai mari şi din segmentul premium, sistemul EPS acţionat cu cremalieră/curea de la ZF TRW (denumit şi acţionare cu curea) este o soluţie care integrează un motor fără perii, o curea dinţată şi un ansamblu piuliţă-şurub cu scripete şi rulment într-o singură unitate. Această configuraţie are ca rezultat reducerea inerţiei şi a frecării pentru aplicaţiile de mare putere, precum şi o sensibilitate ridicată a sistemului de direcţie şi o reacţie mai promptă. La fel ca în cazul tehnologiei cu coloană de direcţie, sistemul EPS acţionat cu curea de la ZF TRW a fost conceput ca o structură modulară şi scalabilă, care oferă o mare libertate de ambalare şi proiectare adaptată la o gamă largă de aplicaţii pentru autovehicule. Pachetul electric (Electric Power Pack - EPP), constând într-un motor integrat şi o unitate de control electronic, are atât o opţiune de ambalare axială, cât şi una radială. La rândul lor, fiecare dintre acestea poate fi flexibil ambalat în jurul mecanismului de direcţie, în configuraţii în cutie şi fără cutie.

Tehnologia de transmisie prin curea este deosebit de potrivită pentru autovehiculele din segmentul european D (de mărime medie, pentru America) şi din segmente superioare, iar sistemele de transmisie prin curea de la ZF TRW funcţionează în mod direct cu putere de la o sursă de 12 V la încărcături ale cremalierei de până la 18 kN. Sistemul împarte un „nucleu mecatronic” (arhitectură de sistem, siguranţă, senzor, motor, unitate electronică de control şi proiectare software) cu vărul său, coloana de direcţie. Fără a efectua un transfer de energie de la motor, sistemele EPS asigură o economie de carburant de până la 0,33 l/100 km, cu o reducere corespunzătoare de aproximativ 8 g/km a emisiilor de dioxid de carbon.

ZF TRW continuă să facă progrese majore în acest domeniu. Un nou prototip care combină tehnologii de la ZF şi TRW ar putea contribui la îmbunătăţirea siguranţei şi a performanţei la vehiculele parţial şi complet automatizate.

Autovehiculul de testare utilizează noul sistem EPS cu două pinioane de la TRW pe puntea faţă şi tehnologia Active Kinematics Control (AKC) (Control cinematic activ) de la ZF pe puntea spate, pentru a îmbunătăţi controlul autovehiculului. Aceasta ilustrează modul în care siguranţa şi confortul la conducere pot creşte în mod semnificativ atunci când sunt utilizate sisteme bine stabilite şi cu o eficienţă dovedită, fiind reglate perfect pentru a funcţiona împreună.

La viteze mici, tehnologia AKC deplasează roţile din spate în direcţia opusă unghiul de viraj al roţilor din faţă. Astfel, se reduce raza de bracaj a autovehiculului, fiind îmbunătăţit confortului şoferului.

La viteze mai mari, roţile din spate şi din faţă virează în aceeaşi direcţie, îmbunătăţind stabilitatea autovehiculului. Atunci când toate roţile virează în aceeaşi direcţie, rotirea autovehiculului în jurul axei verticale este redusă, permiţând conducerea în condiţii mai sigure.

Chiar şi în timpul manevrelor de schimbare a benzii de conducere, pe suprafeţe care au un coeficient de frecare redus, autovehiculul îşi menţine direcţia. De asemenea, conectarea celor două sisteme de direcţie ar putea fi valorificată pentru funcţiile automatizate ale autovehiculelor. Prototipul demonstrează un concept de control eficient al autovehiculului bazat pe direcţia comandată prin cablu. Acest lucru ar putea fi utilizat pentru creşterea preciziei manevrelor autonome de depăşire şi de schimbare a benzii de conducere.

Sursă  www.trwaftermarket.com