EPS Ηλεκτρικά Συστήματα Διεύθυνσης

Το πρώτο άρθρο σε μια σειρά αφιερωμένη στα Ηλεκτρικά Συστήματα Διεύθυνσης (EPS): Θα ξεκινήσουμε με λίγη θεωρία σχετικά με το προϊόν και την αγορά και στη συνέχεια θα ξεκινήσουμε την ανακατασκευή ηλεκτρικών κολώνων, κρεμαγιέρων και αντλιών.

Μάρτιος 6, 2024 Τεχνικά

ΣΤΟΧΟΣ ΑΥΤΩΝ ΤΩΝ ΑΡΘΡΩΝ

Αυτό είναι το πρώτο άρθρο μιας σειράς αφιερωμένης στα EPS, στην ανακατασκευή τους και στη σχετική αγορά.

Θα ξεκινήσουμε με λίγη θεωρία, αλλά στη συνέχεια θα περάσουμε στα πρακτικά μαθήματα, και από μοντέλο σε μοντέλο, θα δούμε πώς μπορεί να γίνει η διάγνωση και η ανακατασκευή τους.

Για καθένα από τα παραδείγματα θα σας προταθούν τα καταλληλότερα εργαλεία, τα ανταλλακτικά και πού μπορείτε να τα βρείτε, θα σημειωθούν οι τρόποι με τους οποίους μπορείτε να εμβαθύνετε πάνω στο αντικείμενο, καθώς επίσης και οι επιχειρηματικές δυνατότητες της διαδικασίας ανακατασκευής ηλεκτρικών συστημάτων διεύθυνσης.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: αυτά τα άρθρα απευθύνονται σε όλους, ιδιαίτερα σε όσους ΔΕΝ εξειδικεύονται σε ηλεκτρικά συστήματα, γιατί ο στόχος είναι να δείξουμε ότι χρησιμοποιώντας τα σωστά εργαλεία και μεθοδολογία, όλοι μπορούν να ανακατασκευάσουν ένα EPS. Παρακαλούμε εμπιστευτείτε μας, ακολουθήστε αυτά τα άρθρα, κρατήστε τα, γιατί είναι επαγγελματικά εργαλεία, και θα το διαπιστώσετε και οι ίδιοι!

TΟ ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗΣ

Το παραδοσιακό υδραυλικό σύστημα διεύθυνσης αποτελείται από μια περιστροφική αντλία που κινείται από έναν ιμάντα ή γρανάζι, η οποία συμπιέζει το λάδι προς την κρεμαγιέρα (στα επιβατικά αυτοκίνητα) ή τον ατέρμονα (σε μεγάλα αυτοκίνητα, 4WD, φορτηγάκια, φορτηγά)

Αν και το υδραυλικό σύστημα διεύθυνσης λειτουργεί πολύ καλά, έχει ορισμένα ελαττώματα, ή τουλάχιστον ορισμένες πτυχές που μπορούν να βελτιωθούν:

1. Η αντλία λειτουργεί πάντα, δεν σταματάει ποτέ, ακόμη και όταν δεν χρειάζεται, επομένως υπάρχει σπατάλη ενέργειας.
2. Το υδραυλικό κύκλωμα είναι μεγάλο σε όγκο και δυσκολεύει την τοποθέτηση στον χώρο του κινητήρα.
3. Μπορεί να είναι αρκετά θορυβώδες.
4. Μπορεί να υποστεί ζημιά από το νερό και το αλάτι.

ΤΟ EHPS

Το πρώτο βήμα προς ένα ηλεκτρικά υποβοηθούμενο τιμόνι είναι το EHPS, ή ηλεκτρο-υδραυλικό σύστημα υποβοήθησης, όπου η κινούμενη από τον ιμάντα περιστροφική αντλία, έχει αντικατασταθεί με μια ηλεκτρική αντλία.

Τα κύρια πλεονεκτήματα είναι:

1. Η αντλία μπορεί να τοποθετηθεί οπουδήποτε στον χώρο του κινητήρα, και μάλιστα ορισμένοι κατασκευαστές την τοποθετούν πίσω από τον προφυλακτήρα, όπου καταστρέφεται στην πρώτη πρόσκρουση!
2. Η αντλία μπορεί να ενεργοποιείται και να απενεργοποιείται ώστε να λειτουργεί μόνο όταν είναι απολύτως απαραίτητο, μειώνοντας έτσι την κατανάλωση ενέργειας.

Το EHPS (εικόνες 1 και 2), αποτελείται από έναν ECU (ένα είδος μικρού PC), που λαμβάνει δεδομένα όπως:

1. Τις στροφές ανά λεπτό (rpm) του κινητήρα
2. Την ταχύτητα του οχήματος
3. Την ταχύτητα περιστροφής του τροχού (που προέρχεται από συγκεκριμένο αισθητήρα).

Τα δεδομένα επεξεργάζονται βάσει ενός συγκεκριμένου σχεδίου που έχει καθορίσει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου, και ανάλογα με τον συνδυασμό των παραμέτρων, η αντλία χρησιμοποιεί περισσότερη ή λιγότερη ενέργεια, και έτσι βοηθάει περισσότερο ή λιγότερο το τιμόνι. Εάν, για παράδειγμα, η ταχύτητα του οχήματος και οι στροφές του κινητήρα είναι χαμηλές, και η τιμή της περιστροφής του τιμονιού είναι υψηλή, σημαίνει ότι ο οδηγός παρκάρει το αυτοκίνητο, επομένως η αντλία πρέπει να προσφέρει τη μέγιστη δύναμη/υποβοήθηση στο τιμόνι. Εάν οι τιμές της ταχύτητας του αυτοκινήτου και του κινητήρα αυξηθούν, και η ταχύτητα περιστροφής του τιμονιού παραμένει υψηλή, πιθανότατα επειδή το αυτοκίνητο κινείται κατά μήκος των στροφών ενός βουνού, επομένως η υποστήριξη που προσφέρει η αντλία στο τιμόνι πρέπει να είναι σημαντική αλλά όχι τόσο υψηλή όσο κατά το παρκάρισμα. Εάν η ταχύτητα του αυτοκινήτου και του κινητήρα είναι υψηλή ενώ η περιστροφική ταχύτητα του τιμονιού είναι σχεδόν μηδενική, αυτό σημαίνει ότι το αυτοκίνητο κινείται σε αυτοκινητόδρομο, επομένως η αντλία μπορεί να παραμείνει σε αναμονή. Φυσικά, εκτός από το σύστημα ρύθμισης, χρειάζεται και ένα σύστημα ελέγχου, που εγγυάται ότι το αυτοκίνητο θα λειτουργεί όπως αναμένεται, και αυτό εξασφαλίζεται από τον ηλεκτρονικό επεξεργαστή (εικόνα 3), που επιτρέπει στο σύστημα να ελέγχει τη συμμόρφωση με τις παραμέτρους και να επικοινωνεί με το υπόλοιπο αυτοκίνητο.

 

Επομένως, ανάλογα με τις καταστάσεις, η αντλία ωθεί περισσότερο ή λιγότερο λάδι με περισσότερη ή λιγότερη πίεση στην κρεμαγιέρα, αλλά από εκείνο το σημείο και μετά, όλα λειτουργούν όπως σε ένα παραδοσιακό υδραυλικό σύστημα υποβοήθησης. Το «σύμπλεγμα» της  αντλίας, συνεπώς,  αποτελείται από ένα ηλεκτρικό μοτέρ, έναν ηλεκτρονικό εγκέφαλο (ECU), την υδραυλική αντλία, το δοχείο λαδιού, την είσοδο και έξοδο του λαδιού (εικόνα 4).

Το συγκεκριμένο σύστημα μπορούμε να το βρούμε στα:

• Audi A2, A3
• Διάφορα μοντέλα BMW
• Citroen Saxo, C4, C5, C8, Picasso and Jumpy
• Dacia Logan
• FIAT Scudo, Ulysse και Croma
• Ford Fiesta, Fusion, Focus, C-Max, S-Max, Galaxy
• Lancia Phaedra
• Mercedes Benz: Classe A
• Mini Cooper
• Nissan Kubistar
• Opel Astra G,H, Vectra, Signum
• Peugeot 106, 205, 206, 307, 308, 407, 807, Partner, Expert
• Renault Clio, Kangoo
• Volvo C30, S40, V50, S70

και πολλά άλλα.

ΤΟ EPS

Ο πρώτος τύπος καθαρά ηλεκτρικής υποβοήθησης τιμονιού, και άρα χωρίς καμία μορφή αντλίας και κυκλώματος λαδιού, ήταν το EPS-C ή ηλεκτρική κολώνα τιμονιού, όπως αυτό που υιοθετήθηκε (για να αναφέρουμε μόνο λίγα παραδείγματα) σε:

• Daihatsu Cuore
• FIAT 500, 600, Panda, Idea, Punto 188, Grande Punto, Stilo, Bravo
• Lancia Y, Musa
• Nissan Micra k12
• Opel Meriva
• Renault Modus I, Modus II, Modus III, Megane II, Megane III, Scenic, Clìo II
• Toyota Yaris, Corolla, Prius

και πολλά άλλα.

Η ηλεκτρική κολώνα προήλθε από την μετατροπή της μηχανικής κολώνας τιμονιού μέσω της προσθήκης των  ηλεκτρονικών στοιχείων όπως αυτών που φαίνονται στην εικόνα 5.

Η λογική λειτουργίας (εικόνα 6) είναι παρόμοια με εκείνη του EHPS, η μόνη διαφορά είναι ότι η ταχύτητα περιστροφής του τιμονιού αντικαθίσταται από τα δεδομένα που δίνει ο αισθητήρας θέσης-γωνίας που είναι η θέση (γωνία) του τιμονιού και η ροπή που εφαρμόζεται σε αυτό. Φυσικά, η ενέργεια στέλνεται σε έναν ηλεκτρικό κινητήρα (αντί για μια αντλία), που με την χρήση πλαστικού γραναζιού και ατέρμονος κοχλία κινεί το τιμόνι.

Τα κύρια πλεονεκτήματα του EPS είναι:

1. Το βάρος του αυτοκινήτου μειώνεται κατά περίπου 35Kg.
2. Η ενέργεια που σπαταλάται από το τιμόνι μειώνεται κατά περίπου 90%.
3. Οι σωληνώσεις λαδιού εξαφανίζονται, απλοποιώντας την διάταξη στον χώρο του κινητήρα.
4. Η εγκατάσταση στις γραμμές παραγωγής των οχημάτων γίνεται πιο απλή και γρήγορη.
5. Όλο το σύστημα είναι εντός της καμπίνας του οχήματος, επομένως είναι πολύ πιο προστατευμένα από νερό, χιόνι και αλάτι.

Το R&P EPS

Το Rack & Pinion EPS ή ηλεκτρικά υποβοηθούμενη κρεμαγιέρα (EPS-R), είναι μια δεύτερη έκδοση του EPS, η οποία διαφέρει από την προηγούμενη, λόγω του ότι το ηλεκτρικό μοτέρ και ο αισθητήρας βρίσκονται στην κρεμαγιέρα. Η διαφοροποίηση μεταξύ των τύπων ηλεκτρικών κρεμαγιέρων γίνεται μέσω του κεντρικού άξονα της κρεμαγιέρας, εάν αυτός έχει μία σειρά δόντια ή/και κοχλία (εικόνα 7) ή δύο σειρές από δόντια (εικόνα 8).

Το πλεονέκτημα του EPS-R είναι ότι μετακινώντας το ηλεκτρικό μοτέρ στην κρεμαγιέρα, η κολώνα του τιμονιού επιβαρύνεται μόνο από τη ροπή που ασκεί ο οδηγός και όχι από αυτή του ηλεκτρικού μοτέρ, μειώνοντας την φθορά της. Από την άλλη, χρειάζεται πιο ισχυρό μοτέρ για να προσφέρει τα ίδια επίπεδα υποβοήθησης, αλλά και όλα τα ηλεκτρικά υποσυστήματα είναι στο εξωτερικό του οχήματος, όπου είναι εκτεθειμένα στους φυσικούς παράγοντες.

Η λογική λειτουργίας είναι η ίδια με εκείνη του EPS-c της εικόνας 5.

Αυτοκίνητα που εξοπλίζονται με αυτό το σύστημα είναι:

• Citroen C2, C3 και C3 Picasso
• Honda Civic VII
• Mitsubishi Colt
• Peugeot 207 and 207 II
• Smart ForFour
• Volkswagen Golf VI, VII, VIII

και πολλά άλλα.

Στην εικόνα 9 εμφανίζονται τα τρία συστήματα μαζί.

Η Ανακατασκευή

Τα συστήματα που έχουν αναπτυχθεί μέχρι τώρα, ακόμη κι αν λειτουργούν καλά, αντιμετώπισαν ορισμένα προβλήματα λόγω ελαττωματικού σχεδιασμού ή κατασκευαστικών ατελειών, τα οποία οδήγησαν σε εγγυήσεις, αντικαταστάσεις, επισκευές και τελικά στη δημιουργία μιας αγοράς ανακατασκευασμένων προϊόντων τροφοδοτούμενη και υποστηριζόμενη από εταιρείες που εξειδικεύονται σε προσομοιωτές, ανταλλακτικά (πρώτες ύλες) και ανακατασκευές, και τελικά έναν τεράστιο επιχειρηματικό τομέα που κανείς δεν περίμενε.

Κοιτάζοντας μπροστά, η αγοραστική ανάλυση (εικόνα 10) προβλέπει ότι:

• Λόγω της μείωσης των αυτοκινήτων με υδραυλικό τιμόνι, η αγορά ανακατασκευής αυτού του στοιχείου θα μειωθεί λίγο, αλλά δεν θα εξαφανιστεί ποτέ (Μπλε καμπύλη, Εικόνα 10) γιατί τα αυτοκίνητα υψηλής κατηγορίας, τα SUV, τα off-road, τα βαν, τα pick-ups και τα φορτηγά, θα συνεχίσουν να το χρησιμοποιούν, εάν και τα τελευταία χρόνια βλέπουμε και σε αυτού του τύπου τα οχήματα να χρησιμοποιούνται ηλεκτρικά συστήματα διεύθυνσης.
• Λόγω της αύξησης των αυτοκινήτων που είναι εξοπλισμένα με EPS (Πορτοκαλί καμπύλη, Εικόνα 10), η αγορά της ανακατασκευής συστημάτων διεύθυνσης γενικότερα θα συνεχίσει να αυξάνεται (Μαύρη καμπύλη, Εικόνα 10).

Δεδομένου της μεγαλύτερης κατά μέσω όρο ηλικίας του ελληνικού στόλου αυτοκινήτων σε σχέση με την υπόλοιπη ευρωπαϊκή ένωση (πηγή) δεν χρειάζεται παρά να δούμε στην Ιταλική αγορά, όπου ο τύπος οχημάτων που κυκλοφορούν είναι παρόμοιος με αυτών της Ελλάδας (μικρά αυτοκίνητα πόλης) και όπου η ανακατασκευή ηλεκτρικών συστημάτων διεύθυνσης έχει πάρει διαστάσεις που δεν φαντάζονταν ποτέ, για να προβλέψουμε κατά μία έννοια που θα κυμανθεί και η ελληνική αγορά

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με πάγκους δοκιμών, εργαλεία, αναλώσιμα, ανταλλακτικά και δωρεάν τεχνικές εκπαιδεύσεις, επισκεφτείτε το www.emmetec.com.

Για τεχνικές ερωτήσεις, ανταλλακτικά καθώς και ετοιμοπαράδοτα ανακατασκευασμένα τεμάχια επικοινωνήστε με την εταιρία Bi-Mors μέσω του www.bimors.gr