Прынцып працы AFS – сістэмы актыўнага рулявога кіравання

Аўтаматыка, узброеная алгарытмамі лепшых інжынераў і выпрабавальнікаў свету, ужо даўно ведае, як правільна кіраваць аўтамабілямі лепш пераважнай большасці іх кіроўцаў. Але поўнасцю даверыцца ёй людзі пакуль не гатовы, новаўвядзенні ўкараняюцца паступова, з захаваннем магчымасцей ручнога кіравання. Прыкладна па такім прынцыпе і пабудавана сістэма актыўнага прывада рулявога кіравання AFS.

Алгарытм працы сістэмы

Асноўная асаблівасць AFS – гэты пераменны перадаткавы лік рулявога рэдуктара. Арганізаваць залежнасць дадзенага параметру ад хуткасці, а тым больш ад некаторых іншых якія ўплываюць фактараў, апынулася не так і проста, як можа здацца адмыслоўцам па аўтаматыцы. Цвёрды механічны прывад ад руля на кіраваныя колы неабходна было захаваць, да поўнага ўкаранення сістэмы кіравання чыста па электрычных правадах аўтамабільны мір яшчэ не хутка пяройдзе. Таму кампаніяй Bosch быў набыты патэнт у амерыканскага вынаходніка, пасля чаго сумесна з BMW распрацавана арыгінальная сістэма рулявога кіравання, якая атрымала назву AFS - Active Front Steering. Чаму менавіта Front - існуюць сістэмы актыўнага тыпу, якія задзейнічаюць доворот яшчэ і задніх колаў.

Прынцып просты, як усё геніяльнае. Выкарыстоўвалася звычайнае рэечнае рулявое кіраванне з гідраўзмацняльнікам. Але ў разрэз вала рулявой калонкі ўбудоўвалася планетарная перадача. Яе перадаткавы лік у дынамічным рэжыме будзе залежаць ад хуткасці і кірункі кручэння вонкавай шасцярні з унутраным зачапленнем (кароннай). Вядзёны вал як бы даганяе або адстае ад вядучага. А кіруе гэтым электраматор, які праз насяканне на вонкавым боку шасцярні сваім чарвячным прывадам прыводзіць яе ў кручэнне. Пры досыць высокай хуткадзейнасці і крутоўным моманце.

Новыя якасці, якія набыла AFS

У тых, хто садзіўся за руль новых BMW, абсталяваных AFS, першыя адчуванні межавалі са спалохам. Аўтамабіль нечакана жвава рэагаваў на руленне, прымушаючы забываць звычкі намотвацца на руль у паркавальных рэжымах і манеўраванні на малых хуткасцях. Машыну перастаўляла на дарозе падобна гоначнай карту, а невялікія павароты руля пры захаванасці лёгкасці прымушалі па-новаму зірнуць на працэсы разваротаў у сціснутым прасторы. Асцярогі, што аўтамабілем з такімі рэакцыямі будзе немагчыма кіраваць на вялікіх хуткасцях, хутка развеяліся. Пры руху ў тэмпе 150-200 км/ч машына набывала нечаканую самавітасць і плыўнасць, добра ўтрымліваючы стабільны стан і не спрабуючы сарвацца ў слізгаценне. Можна было зрабіць наступныя высновы:

• перадаткавы лік рулявога рэдуктара пры змене прыкладна ўдвая з ростам хуткасці забяспечвала зручнае і бяспечнае кіраванне ва ўсіх рэжымах;
• у экстрэмальных рэжымах на грані слізгацення аўтамабіль выяўляў нечаканую ўстойлівасць, што відавочна не было звязана толькі з пераменным перадаткавым лікам рулявога рэдуктара;
• паварочвальнасць заўсёды захоўвалася на аптымальна збалансаваным узроўні, машына не імкнулася ні да намеці задняй восі, ні да зносу перадпакоя;
• ад майстэрства кіроўцы мала што залежала, дапамога аўтамабіля была відавочна прыкметная;
• нават калі аўтамабіль загадзя агрэсіўнымі дзеяннямі дасведчанага кіроўцы мае намер уводзіўся ў намець, кіраваць у ім было лёгка, а машына сама з яго выходзіла, як толькі спыняліся правакацыі, прычым абсалютна сапраўды і без контрзаносаў.

Цяпер на нешта падобнае здольныя шматлікія сістэмы стабілізацыі, але гэта было толькі пачатак стагоддзя, ды і задзейнічалася толькі рулявое кіраванне, без тармазнога і цягавага вектарных момантаў.

За кошт чаго ўтвараўся эфект актыўнага рулення

Электронны блок кіравання збірае інфармацыю ад набору датчыкаў, якія будуць сачыць за паваротам руля, напрамкам руху аўтамабіля, кутнімі паскарэннямі і многімі іншымі параметрамі. У адпаведнасці з зафіксаваным рэжымам ён не проста змяняе перадаткавы лік, як гэта арганізавана ў залежнасці ад хуткасці, а арганізоўвае актыўнае падрульванне, умешваючыся ў дзеянні кіроўцы. Гэта першы крок да аўтаномнага кіравання.

Пры гэтым сувязь паміж рулём і коламі застаецца без змен. Пры адключэнні электронікі, штучным або з прычыны няспраўнасцяў, вал электрарухавіка, які круціць планетарны механізм, спыняецца і стопарыцца. Кіраванне ператвараецца ў звычайны рэечны механізм з узмацняльнікам. Ніякіх steer by wire, гэта значыць упраўленні па правадах. Толькі планетарны рэдуктар з кіраванай кароннай шасцярняй.

На вялікіх хуткасцях сістэма дазваляла вельмі сапраўды і плыўна перастаўляць аўтамабіль з паласы ў паласу. Часткова рэалізоўваўся той жа эфект, што і пры подруливании задняй восі яе колы дакладней ішлі за пярэднімі, не правакуючы залішняй паварочвальнасці і намець. Дасягалася гэта аўтаматычнай зменай кута павароту на кіраванай восі.

Вядома, сістэма атрымалася больш складанай, чым традыцыйнае рулявое кіраванне, але ненашмат. Планетарны рэдуктар і дадатковы электрапрывад нязначна павялічвае кошт, а ўсе функцыі ўскладаліся на кампутар і праграмнае забеспячэнне. Гэта дазволіла ўкараніць сістэму на ўсе серыі машын BMW, ад першай да сёмай. Блок механатроніка кампактны, вонкава падобны на звычайны электраўзмацняльнік руля, прыкладна гэтак жа пакідае ў кіроўцы пачуццё аўтамабіля, забяспечвае зваротную сувязь і становіцца інтуітыўна зразумелы пасля хуткага прывыкання да зменлівай вастрыні руля.

Надзейнасць сістэмы не моцна адрозніваецца ад традыцыйнага механізма. Назіраецца толькі крыху больш інтэнсіўны знос зубчастай рэйкі і прывадны шасцярні за кошт павялічанага намаганні ў зачапленні. Але гэта невялікая плата за зусім новую якасць аўтамабіля ва ўпраўленні на любой хуткасці.