Met de E92 wordt een elektromechanische servo stuurinrichting (EPS: Electronic Power Steering) in de BMW 3 Serie geïntroduceerd. Bovendien wordt de EPS met de dieselmotor M57TU2 in 09/2006 geïntroduceerd. Geleidelijk wordt de EPS als CO2-maatregel in alle overige modellen toegepast.
De elektromechanische stuurbekrachtiging (EPS) onderscheidt zich ten opzichte van de hydraulische stuurbekrachtiging door de manier van stuurbekrachtiging. De EPS ondersteunt de bestuurder door middel van een elektrische stelmotor in plaats van een hydraulische aandrijving.
De servomotor is alleen actief, wanneer wordt gestuurd. Daardoor neemt de servomotor bij rechtuit rijden geen vermogen op.
De elektromechanische stuurbekrachtiging biedt de volgende voordelen:
Bij de E92 ligt de aandrijving voor de EPS evenwijdig met de vooras. De evenwijdige plaatsing heeft voordelen voor de plaatsing van het rondsel of de stuurkolom. De evenwijdige plaatsing aan de as heeft voordelen voor de bereikbare spoorstangkrachten, de trillingen en de akoestiek.
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Tandheugel |
2 |
Stuurmomentsensor |
3 |
Regeleenheid |
4 |
Stelmotor |
5 |
Reductietandwielgroep |
|
|
De volgende componenten voor de elektromechanische stuurbekrachtiging worden beschreven:
De servo-eenheid bestaat uit de volgende componenten:
De EPS-regeleenheid is een onderdeel van de elektromechanische stuurbekrachtiging. De EPS-regeleenheid is met 2 stekkers op het boordnet aangesloten.
De stuurmomentsensor is via een andere stekker op de EPS-regeleenheid aangesloten.
In de EPS-regeleenheid zijn meerdere referentielijnen voor de stuurbekrachtiging, actieve stuurwielterugdraaiing en de dempingskarakteristiek opgeslagen. De uit de ingaande waarden berekende waarden geven samen met de betreffende referentielijn de vereiste stuurbekrachtiging.
De zekeringenhouder achter (bagageruimte) voorziet de servo-eenheid via klem 30 van spanning.
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Stelmotor |
2 |
EPS-regeleenheid |
3 |
Stekkerverbinding naar de stuurmomentsensor |
4 |
Stekkerverbinding naar boordnet |
De stelmotor is een collectorloze, synchrone gelijkstroommotor (met permanente magneten). De stelmotor drijft de reductietandwielgroep aan. Op deze wijze wordt de kracht van de stelmotor op de tandheugel overgebracht.
Op de printplaat van de regeleenheid bevinden zich 2 motorstandsensoren (redundant). Beide sensoren maken gebruik van het principe van het Hall effect (Hallsensor met magneetwiel). Het magneetwiel is op de motoras bevestigd.
De motorstandsensor 1 bepaalt de stand van de stelmotor. De sensor levert een sinussignaal en een cosinussignaal. Aan de hand van de signalen wordt de rotorstand van de stelmotor vastgesteld. De motorstandsensor 2 dient voor het bewaken (aannemelijkheid).
Beide sensoren worden door de EPS-regeleenheid van spanning voorzien.
De reductietandwielgroep brengt de kracht van de stelmotor op de tandheugel over. De overbrengingsverhouding tussen stelmotor en stuurwiel bedraagt ca. 21:1.
De reductietandwielgroep bestaan uit een riemaandrijving en een kogelkringloopsysteem. Het kogelkringloopsysteem heeft een stijging van 7 mm per omwenteling.
De stelmotor drijft de getande riem aan. De riemaandrijving heeft een overbrenging van 2,85:1. De getande riem drijft het kogelkringloopsysteem aan. Het kogelkringloopsysteem beschikt over een inwendige terugvoer van de kogels (5 omlopen). Het kogelkringloopsysteem is vrijwel geluidvrij.
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Aandrijfas stelmotor |
2 |
Getande riem |
3 |
Tandheugel |
4 |
Kogelketting |
De stuurmomentsensor registreert digitaal het door de bestuurder uitgeoefende stuurmoment. Het werkterrein bedraagt 4 stuurwielomwentelingen (komt overeen met 1440°).
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Rondsel met torsiestaaf |
2 |
Stuurmomentsensor |
In de stuurmomentsensor bevinden zich 2 sensoren (redundantie). Beide sensoren maken gebruik van het principe van het Hall effect (Hallsensor met magneetwiel).
Door het stuurmoment wordt de torsiestaaf verdraaid. Daarbij draagt de torsiestaaf het stuurmoment op het rondsel over.
Beide sensoren leveren elk een sinussignaal en een cosinussignaal. Uit de signalen wordt het uitgeoefende stuurmoment van de bestuurder vastgesteld. Beide sensoren werken onafhankelijk van elkaar. De 2e sensor is in verband met de betere verkrijgbaarheid van het systeem aangebracht (redundantie).
De sensoren digitaliseren de ontvangen gegevens. De signalen worden via een redundante twee aderige verbinding overgebracht.
Beide sensoren worden door de EPS-regeleenheid van spanning voorzien.
De volgende regeleenheden communiceren met de elektromechanische servo stuurinrichting
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Stuurmomentsensor |
2 |
EPS-regeleenheid |
3 |
Digitale Motor Elektronica (DME) of Digitale Diesel Elektronica (DDE) |
4 |
Dynamische stabiliteitscontrole (DSC) |
5 |
Junction-Box-elektronica (JBE) |
6 |
Schakelcentrum stuurkolom (SZL) |
7 |
Instrumentengroep (KOMBI) |
8 |
Car Access System (CAS) |
F-CAN |
Onderstel-CAN |
K-CAN |
Carrosserie-CAN |
Kl. 15 WUP |
Klem 15 wekdraad (Wake-up) |
PT-CAN |
Powertrain-CAN |
Het rijstabiliteitsregelysteem levert de rijsnelheid als bussignaal. Daartoe is de overeenkomstige regeleenheid door de PT-CAN (Powertrain-CAN) met de EPS verbonden.
In het schakelcentrum stuurkolom (SZL) is de stuurhoeksensor geïntegreerd. De stuurhoeksensor levert een signaal voor de stuurhoek. Het stuurhoeksensorsignaal wordt vergeleken met het signaal van de motorstandsensor. Bij een te grote afwijking wordt de stuurbekrachtiging met storingsinvoer uitgeschakeld.
De stuurhoek en de stuurhoeksnelheid berekent de EPS uit het signaal van de motorstandsensor. Het signaal van de stuurhoeksensor wordt alleen voor het initialiseren en de aannemelijkheidscontrole gebruikt.
Het schakelcentrum stuurkolom is via het PT-CAN aangesloten.
Het motormanagement geeft het signaal ”motor draait” op het PT-CAN. Voor bepaalde omstandigheden (bijv. het starten van de motor) wordt als signaal het motortoerental gebruikt.
Bij uitval van de elektromechanische stuurbekrachtiging (EPS) verschijnt op het LC-display een geel Check-Control-symbool. Tegelijkertijd gaat de controlelamp in de instrumentengroep branden.
Het Check-Control-symbool heeft de volgende betekenis:
”EPS werkt niet
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Instrumentenpaneel |
2 |
Controlelamp en Check-Control-symbool |
Mogelijke oorzaken voor het oplichten van het Check-Control-bericht kunnen zijn:
De volgende systeemfuncties worden voor de elektromechanische stuurbekrachtiging (EPS) beschreven:
In het systeem is de Servotronic, de elektronische regeling van de snelheidsafhankelijke stuurbekrachtiging, geïntegreerd. De EPS-regeleenheid bepaalt de benodigde stuurbekrachtiging uit verschillende ingaande waarden.
Index |
Verklaring |
Index |
Verklaring |
|---|---|---|---|
1 |
Moment van de stuurbekrachtiging |
2 |
Rijsnelheid |
3 |
door de bestuurder uitgeoefend stuurmoment |
|
|
In de regeleenheid zijn referentievelden voor de bekrachtigings- en dempingskarakteristieken opgeslagen. De uit de ingaande waarden berekende waarden geven samen met de referentielijn de vereiste stuurbekrachtiging. Door de stelmotor en de tandwielkast wordt het bekrachtigingsmoment tot stand gebracht.
Belangrijke ingaande waarden voor de stuurbekrachtiging zijn:
Het EPS past de afwijking van de signalen van de motorstandsensor en de stuurhoeksensor aan (bijv. gebogen weg bij rechtuitrijden).
Het actief terugdraaien van het stuurwiel zorgt ervoor dat de stuurinrichting na een bocht weer in de rechtuitstand terugkeert, zodra de bestuurder geen stuurmoment meer uitoefent. Daartoe benut de EPS-regeleenheid de stuurhoek van de stuurhoeksensor. De actieve terugstelling van de stuurinrichting zorgt over het gehele temperatuurgebied voor het harmonisch terugkeren in de middenstand van de stuurinrichting. Vooral bij lage temperaturen een actieve terugstelling van de stuurinrichting in de rechtuitstand uit de eindpositie belangrijk. Daardoor wordt het bedieningscomfort verhoogd.
In de actieve terugstelling van de stuurinrichting is een slingerdemper geïntegreerd.
Informatie over de rijbaan zijn bijv. bij weerstandveranderingen of toestand. De EPS stelt deze informatie vast door een verandering van het stuurmoment.
Uit de volgende eenheden wordt de versnelling bij de vooras berekend:
Daaruit berekent de EPS weer een aandeel van het stuurmoment voor de actieve rijbaanmelding.
Bij te hoge spanning (boven 17 volt schakelt de stuurbekrachtiging uit. De EPS-regeleenheid slaat dan een storing op. Er gaat een Check-Control-melding op het instrumentenpaneel branden. Als de spanning weer daalt tot onder 16 V, treedt de stuurbekrachtiging terug in werking met de op dat moment gevraagde waarde. Het Check-Control-symbool dooft, wanneer 100 % van de gevraagde stuurbekrachtiging wordt bereikt.
Bij een te lage spanning van minder dan 10,5 volt wordt het motorvermogen lineair tot 9 volt gereduceerd. Onder 9 volt vindt geen stuurbekrachtiging meer plaats. Het Check-Control-bericht wordt bij 40 % van de stuurbekrachtiging geactiveerd (met storingsinvoer). Als de spanning weer stijgt tot boven 10 V, treedt de stuurbekrachtiging terug in werking met de op dat moment gevraagde waarde. Het Check-Control-symbool dooft, wanneer 100 % van de gevraagde stuurbekrachtiging wordt bereikt.
Als beveiliging tegen te hoge temperaturen reduceert de EPS de richtwaarde van het motorkoppel afhankelijk van de temperatuur van de eindtrap met tussen 0 en 100 %. Daarbij voert de EPS-regeleenheid de reductie in de volgende stappen uit:
De EPS herkent overbelasting wanneer de wielen tegen een trottoirband aandrukken. Daarbij worden de volgende signalen voor de herkenning gebruikt:
De EPS heeft als softwarefunctie links en rechts een eindaanslag. Daardoor worden de mechanische eindaanslagen (buffers) tegen vroegtijdige slijtage beschermd. De softwarefunctie maakt gebruik van de volgende signalen voor het berekenen van de eindaanslagen:
Attentie! Eindaanslagen leren.
Na het vervangen van de stuurinrichting moeten de eindaanslagen door het stuurhuis worden geleerd.
Gebrekkig geleerde eindaanslagen kunnen het plotseling wegvallen van de stuurbekrachtiging tot gevolg hebben.
Aan de volgende voorwaarden moet bij het leren van de eindaanslagen zijn voldaan:
Bij het leren van de eindaanslagen moet het stuurwiel langzaam eenmaal geheel naar links en rechts worden gedraaid. De stuurwielsnelheid moet lager zijn dan 1 stuurwielomwenteling per seconde. In de eindaanslagen stuurkracht langzaam verhogen, tot het stuurwiel niet meer verder draait.
Na ca. 5 seconden gaan de controlelamp en het Check-Control-symbool op het instrumentenpaneel uit.
In het BMW-diagnosesysteem staat de volgende servicefunctie ter beschikking:
Met deze servicefunctie worden de waarden voor de eindaanslagen gewist (bijv. na het gebrekkig leren). Tegelijkertijd wordt de afwijking van t.o.v. de stuurhoek gewist.
Na vervanging moet de EPS regeleenheid worden gecodeerd.
Onder de volgende omstandigheden wordt de stuurbekrachtiging geactiveerd:
Wanneer de motor draait en de rijsnelheid 0 is, wordt de stuurbekrachtiging uitgeschakeld.
Drukfouten, vergissingen en technische wijzigingen voorbehouden.