Kā darbojas AFS — aktīvās stūres sistēmas

Automatizācija, kas bruņota ar pasaules labāko inženieru un testētāju algoritmiem, jau sen zina, kā vadīt automašīnas labāk nekā lielākā daļa to vadītāju. Taču cilvēki vēl nav gatavi tam pilnībā uzticēties, inovācijas tiek ieviestas pamazām, vienlaikus saglabājot manuālās vadības iespējas. Aptuveni pēc šāda principa ir veidota AFS aktīvās stūres piedziņas sistēma.

Sistēmas darbības algoritms

Galvenā AFS īpašība ir mainīga stūres pārnesuma attiecība. Organizēt šī parametra atkarību no ātruma un vēl jo vairāk no dažiem citiem ietekmējošiem faktoriem izrādījās ne tik vienkārši, kā varētu šķist automatizācijas speciālistiem. Bija jāsaglabā stingrā mehāniskā piedziņa no stūres uz vadāmajiem riteņiem; automobiļu pasaule drīz nepāriet uz vadības sistēmas pilnīgu ieviešanu tikai ar elektrības vadiem. Tāpēc Bosch iegādājās patentu no amerikāņu izgudrotāja, pēc kura kopā ar BMW tika izstrādāta oriģināla stūres sistēma ar nosaukumu AFS - Active Front Steering. Kāpēc tieši "Front" - ir aktīvā tipa sistēmas, kas ietver arī aizmugurējo riteņu rotāciju.

Princips ir vienkāršs, kā jau visiem ģeniālajiem. Tika izmantots parastais stūres pastiprinātājs. Bet stūres statņa vārpstas sekcijā tika iebūvēts planetārais pārnesums. Tā pārnesumskaitlis dinamiskajā režīmā būs atkarīgs no ārējā zobrata ar iekšējo sietu (vainagu) ātruma un griešanās virziena. Piedziņas vārpsta it kā panāk vai atpaliek no vadošās. Un to kontrolē elektromotors, kas caur zobrata ārējā pusē ar tārpu piedziņu liek tam griezties. Ar pietiekami lielu ātrumu un griezes momentu.

Jaunas īpašības, ko AFS ir ieguvis

Tiem, kas sēdās pie jauno AFS aprīkoto BMW stūres, pirmās sajūtas robežojās ar bailēm. Automašīna negaidīti spraigi reaģēja uz manevrēšanu, liekot aizmirst ieradumu stāvēšanas režīmos "tīties" uz stūres un manevrēt nelielā ātrumā. Mašīna uz ceļa tika pārkārtota kā sacīkšu kartings, un nelieli stūres pagriezieni, saglabājot vieglumu, lika no jauna paskatīties uz pagriezienu procesiem šaurajā telpā. Bailes par to, ka ar šādām reakcijām automašīnu nevarēs braukt lielā ātrumā, ātri tika kliedētas. Braucot ar ātrumu 150-200 km/h, automašīna ieguva negaidītu stingrību un gludumu, labi noturot stabilu stāvokli un necenšoties ielauzties izslīdēt. Varētu izdarīt šādus secinājumus:

• stūres mehānisma pārnesumskaitlis, mainoties apmēram uz pusi, palielinoties ātrumam, nodrošināja ērtu un drošu vadību visos režīmos;
• ekstremālos apstākļos, uz slīdēšanas robežas, automašīna uzrādīja negaidītu stabilitāti, kas acīmredzami nebija saistīta tikai ar stūres mehānisma mainīgo pārnesumu attiecību;
• stūre vienmēr tika uzturēta optimāli līdzsvarotā līmenī, automašīna nemēģināja izslīdēt aizmugurējo asi vai nojaukt priekšējo asi;
• maz kas bija atkarīgs no vadītāja prasmes, mašīnas palīdzība bija skaidri manāma;
• pat ja automašīna tīši slīdēja ar pieredzējuša autovadītāja apzināti agresīvu rīcību, tajā bija viegli iebraukt, un pati automašīna no tās izkāpa, tiklīdz provokācijas beidzās, turklāt absolūti precīzi un bez pretslīdēm.

Tagad daudzas stabilizācijas sistēmas spēj uz kaut ko līdzīgu, bet tas bija tikai gadsimta sākums, un tika iesaistīta tikai stūrēšana, bez bremzēšanas un vilces vektora momentiem.

Sakarā ar ko izveidojās aktīvās stūrēšanas efekts

Elektroniskais vadības bloks apkopo informāciju no sensoru komplekta, kas uzrauga stūri, automašīnas virzienu, leņķiskos paātrinājumus un daudzus citus parametrus. Saskaņā ar fiksēto režīmu tas ne tikai maina pārnesumu attiecību, jo tas tiek organizēts atkarībā no ātruma, bet gan organizē aktīvu stūrēšanu, traucējot vadītāja darbībām. Šis ir pirmais solis ceļā uz autonomu kontroli.

Šajā gadījumā savienojums starp stūri un riteņiem paliek nemainīgs. Kad elektronika tiek mākslīgi vai darbības traucējumu dēļ izslēgta, elektromotora vārpsta, kas rotē planētu mehānismu, apstājas un apstājas. Vadība pārvēršas par parasto zobratu un zobratu mehānismu ar pastiprinātāju. Nav stūrēšanas ar vadu, tas ir, vadība ar vadu. Tikai planetārais zobrats ar vadāmu gredzenveida zobratu.

Lielā ātrumā sistēma ļāva ļoti precīzi un vienmērīgi pārkārtot automašīnu no joslas uz joslu. Daļēji tika realizēts tāds pats efekts kā stūrējot aizmugurējo asi - tās riteņi precīzāk sekoja priekšējiem, neizraisot pārlieku pagriezienu un buksēšanu. Tas tika panākts, automātiski mainot rotācijas leņķi uz vadāmās ass.

Protams, sistēma izrādījās sarežģītāka nekā tradicionālā stūrēšana, bet ne daudz. Planētu pārnesumkārba un papildu elektriskā piedziņa nedaudz palielina izmaksas, un visas funkcijas tika piešķirtas datoram un programmatūrai. Tas ļāva ieviest sistēmu visās BMW automašīnu sērijās no pirmās līdz septītajai. Mehatronikas agregāts ir kompakts, izskatās kā parasts elektriskais stūres pastiprinātājs, sniedz vadītājam tādu pašu automašīnas sajūtu, sniedz atgriezenisko saiti un kļūst intuitīvs pēc tam, kad ātri pierod pie mainīgā stūres asuma.

Sistēmas uzticamība daudz neatšķiras no tradicionālā mehānisma. Ir tikai nedaudz intensīvāks stieņa un zobrata nodilums palielinātā sasaistes spēka dēļ. Taču tā ir niecīga cena, kas jāmaksā par pilnīgi jaunu automašīnas kvalitāti vadāmībā jebkurā ātrumā.