З кожним роком сучасні автомобілі стають все "розумнішими", допомагаючи водієві в управлінні, забезпечуючи безпеку і комфорт. «Автомати», електронні дросельні заслінки, системи стабілізації, електрогідравлічні гальма. Але рулити-то треба самому! Це святе. Однак не обійшли стороною ці тенденції і рульове управління.
Система активного рульового управління AFS (Active Front Steering), розроблена інженерами BMW, проста, як все геніальне (партнерами виступили Bosh і ZF). Головна частина AFS - планетарна передача, корпус якої може обертатися за допомогою електромотора. Вона вбудована в розрізаний рульовий вал і управляється командами комп'ютера.
Що це дає? Не будемо поспішати. Спочатку коротко окреслимо межі проблеми. Вона стосується керованості, яка в даному випадку залежить від передавального числа рульового механізму. Чим воно менше, тим швидше машина реагує на поворот керма. Вельми зручно, особливо при паркуванні: не потрібно незліченну кількість разів крутити баранку від краю до краю. Однак на великій швидкості гідності обертаються недоліками. Найменший рух руками - і машина вже метнулася в бік дуже твердого на вигляд відбійника на узбіччі шосе. Ось і шукають автовиробники компроміс між керованістю, безпекою і комфортабельністю, «усредняя» ці характеристики. Система AFS дозволяє змінювати передавальне відношення рульового приводу в дуже широких межах. Чутливістю керує комп'ютер, а в нього можна закласти будь-яку програму. А це означає, що за допомогою системи AFS можна позбутися одвічного протиріччя: чи «гострий» кермо на малій швидкості і занадто нервові реакції на високій, або спокійна поведінка на великому ходу, але «тупий» кермо при паркуванні. На серійної «п'ятірці» BMW передавальне відношення рульового механізму складає 1:18, і це компромісний варіант. Завдяки допомозі електромотора системи AFS ця цифра в низькошвидкісних режимах знижується до 1:10 - це менше двох обертів керма від упору до упору. Паркуватися з таким «швидким» кермом дуже зручно! А щоб з ростом швидкості автомобіль не ставав «нервовим» в управлінні, електроніка в міру розгону поступово знижує активність електродвигуна. На 180-200 км / ч він взагалі відключається - передавальне відношення повертається до стандартного. А на максимальних швидкостях електромотор знову вступає в дію, але починає обертатися в протилежну сторону. Адже система AFS здатна не тільки збільшувати чутливість рульового управління, а й зменшувати її, підвищуючи передавальне відношення до 1:20 і більше!
У розріз рульового вала вбудований планетарний механізм. Якщо електродвигун не працює, то сателіти з'єднують вал і шестерню рульового механізму безпосередньо. Якщо електродвигун обертається, він через черв'як повертає епіциклічних шестерню і в залежності від напрямку роботи або збільшує, або зменшує кутову швидкість вихідного вала. При відмові системи електромагніт аварійного фіксатора замикає черв'як, блокуючи механізм зміни передавального відношення.
Компоненти системи рульового управління Active Steering: гідропідсилювач керма (3) з планетарним механізмом і електромотором, електронний блок управління (1) і датчик визначення відхилення від заданого напрямку руху (2)
Суть роботи системи Active Steering в наступному: зі збільшенням швидкості кут повороту керованих коліс зменшується при незмінному куті повороту рульового колеса. При зниженні ж швидкості (особливо сильно це проявляється в режимі паркування) керовані колеса прагнуть відхилитися, навпаки, на більший кут. Зауважте, на малюнках кут повороту керма однаковий
Active Steering від BMW зберігає механічну рульову колонку, постійно сполучає кермо з передніми колесами автомобіля. Це не тільки гарантує повне збереження всіх функцій рульового управління в разі, якщо одна з допоміжних систем перестане працювати в заданому режимі або навіть повністю вийде з ладу, але забезпечує справжнє "почуття керма", яке так важливо для справжнього водія. Але колишньої необмеженої свободи водієві, проте, вже не бачити - планетарний механізм з електромотором все-таки може доворачивать керовані колеса на 7-8 градусів за командою бортової електроніки. Тобто автомобіль може підрулювати самостійно! Таким чином, система Active Steering поєднує в собі переваги чисто електронної системи "управління по проводах", в якій взагалі не передбачено механічне поєднання між кермом і передніми колесами, і сьогодення "почуття керма", яке на даний момент можна забезпечити лише з механічною системою рульового управління.
Управління по дротах
Концептів без традиційного управління вже чимало. Що прийшла з авіації технологія by-wire вже досить часто застосовується в автомобілях. головним чином - в «електронної» педалі газу.
BMW AG пішла далі: у Z22 ця технологія «впроваджена» в рульове управління і гальмівну систему. Рульове колесо - на звичному місці, але колонка ліквідована. Бублик «насаджена» на вісь електромотора постійного струму, який забезпечує зворотний дію на кермі. Датчики стежать за кутом повороту бублика, за їх сигналами, обробленим електронним блоком, два електромотора переміщують рейку рульового механізму. Залежно від кута повороту коліс і від того, як вони контактують з дорогою, визначається необхідна водієві ступінь зворотного зв'язку. Плюси очевидні - від додаткової свободи в розміщенні педального вузла (в зв'язку зі зникненням колонки) до легкої реалізації змінних характеристик рульового управління.
Компанія Siemens представила систему Connected Truck для сідельних тягачів. У ній управління агрегатами вантажівки зроблено електронним, а кермо більше не має прямого зв'язку з колесами, перетворившись на подобу маніпулятора для комп'ютерних ігор. На думку Siemens, її система в десять разів скорочує кількість з'єднань між шасі і кабіною, економлячи місце, матеріали і час для ремонту або заміни несправних вузлів.
