Jak działa AFS - Aktywne Systemy Sterowania

Automatyzacja, uzbrojona w algorytmy najlepszych inżynierów i testerów na świecie, od dawna wie, jak prowadzić samochody lepiej niż zdecydowana większość ich kierowców. Ale ludzie nie są jeszcze gotowi, aby w pełni mu zaufać, innowacje wprowadzane są stopniowo, przy zachowaniu możliwości ręcznego sterowania. W przybliżeniu zgodnie z tą zasadą zbudowany jest aktywny układ napędowy AFS.

Algorytm działania systemu

Główną cechą AFS jest zmienne przełożenie przekładni kierowniczej. Uporządkowanie zależności tego parametru od prędkości, a tym bardziej od innych czynników wpływających, okazało się nie tak proste, jak mogłoby się wydawać automatykom. Sztywny napęd mechaniczny od kierownicy do kół kierowanych musiał zostać zachowany, świat motoryzacyjny nie przejdzie szybko do pełnego wdrożenia systemu sterowania wyłącznie za pomocą przewodów elektrycznych. Dlatego Bosch uzyskał patent od amerykańskiego wynalazcy, po którym wraz z BMW opracowano oryginalny układ kierowniczy o nazwie AFS - Active Front Steering. Dlaczego dokładnie „Przód” - istnieją systemy typu aktywnego, które obejmują również tylne koła.

Zasada jest prosta, jak wszystkie genialne. Zastosowano konwencjonalne wspomaganie kierownicy. Ale w sekcji wału kolumny kierownicy wbudowano przekładnię planetarną. Jego przełożenie w trybie dynamicznym będzie zależeć od prędkości i kierunku obrotu zewnętrznego koła zębatego z uzębieniem wewnętrznym (koronki). Wał napędzany niejako dogania lub pozostaje w tyle za czołowym. A tym steruje silnik elektryczny, który poprzez wycięcie na zewnętrznej stronie przekładni z napędem ślimakowym wprawia ją w ruch obrotowy. Z wystarczająco dużą prędkością i momentem obrotowym.

Nowe cechy, które nabyła firma AFS

Dla tych, którzy zasiedli za kierownicą nowych BMW wyposażonych w system AFS, pierwsze doznania graniczyły ze strachem. Auto niespodziewanie żwawo reagowało na kołowanie, zmuszając do zapomnienia o zwyczaju „zakręcania” kierownicy w trybach parkowania i manewrowania przy niskich prędkościach. Auto przestawiano na drodze niczym wyścigowy gokart, a drobne skręty kierownicy, przy zachowaniu lekkości, zmusiły nas do świeżego spojrzenia na procesy skrętów w ciasnej przestrzeni. Obawy, że samochód o takich reakcjach będzie niemożliwy do jazdy z dużymi prędkościami, szybko zostały rozwiane. Podczas jazdy w tempie 150-200 km/h samochód nabrał nieoczekiwanej solidności i płynności, dobrze utrzymując stabilny stan i nie próbując włamać się w poślizg. Można wyciągnąć następujące wnioski:

• przełożenie przekładni kierowniczej, po zmianie o około połowę wraz ze wzrostem prędkości, zapewniało wygodną i bezpieczną kontrolę we wszystkich trybach;
• w ekstremalnych warunkach, na granicy poślizgu, auto wykazywało nieoczekiwaną stabilność, co ewidentnie wynikało nie tylko ze zmiennego przełożenia przekładni kierowniczej;
• podsterowność była zawsze utrzymywana na optymalnie wyważonym poziomie, samochód nie miał tendencji do ślizgania się tylnej osi ani do ślizgania się przedniej osi;
• niewiele zależało od umiejętności kierowcy, pomoc samochodu była wyraźnie zauważalna;
• nawet jeśli samochód celowo wjechał w poślizg celowo agresywnymi działaniami doświadczonego kierowcy, łatwo było nim wjechać, a samo auto wysiadało z niego, gdy tylko ustały prowokacje, i to absolutnie dokładnie i bez przeciwpoślizgów .

Teraz wiele systemów stabilizacji jest zdolnych do czegoś podobnego, ale był to dopiero początek wieku i w grę wchodziło tylko kierowanie, bez hamulców i momentów wektora trakcji.

W związku z czym powstał efekt aktywnego kołowania

Elektroniczna jednostka sterująca zbiera informacje z zestawu czujników monitorujących kierownicę, kierunek jazdy samochodu, przyspieszenia kątowe i wiele innych parametrów. Zgodnie z trybem stałym nie tylko zmienia przełożenie, ponieważ jest zorganizowane w zależności od prędkości, ale organizuje aktywne kierowanie, ingerując w działania kierowcy. To pierwszy krok w kierunku autonomicznej kontroli.

W takim przypadku połączenie między kierownicą a kołami pozostaje bez zmian. Gdy elektronika zostanie wyłączona, sztucznie lub z powodu awarii, wał silnika elektrycznego, który obraca mechanizm planetarny, zatrzymuje się i zatrzymuje. Zarządzanie zamienia się w konwencjonalny mechanizm zębatkowy ze wzmacniaczem. Żadnego sterowania za pomocą drutu, czyli sterowania za pomocą drutu. Tylko przekładnia planetarna z kontrolowanym kołem koronowym.

Przy dużych prędkościach system umożliwiał bardzo dokładne i płynne przestawianie samochodu z pasa na pas. Częściowo zrealizowano ten sam efekt, co przy sterowaniu tylną osią – jej koła dokładniej podążały za przednią, nie prowokując nadsterowności i poślizgów. Udało się to osiągnąć dzięki automatycznej zmianie kąta obrotu na sterowanej osi.

Oczywiście system okazał się bardziej skomplikowany niż tradycyjne sterowanie, ale niewiele. Przekładnia planetarna i dodatkowy napęd elektryczny nieznacznie podnoszą koszty, a wszystkie funkcje zostały przypisane do komputera i oprogramowania. Umożliwiło to wdrożenie systemu we wszystkich seriach samochodów BMW, od pierwszej do siódmej. Mechatronika jest kompaktowa, wygląda jak konwencjonalne elektryczne wspomaganie kierownicy, daje kierowcy takie samo wrażenie samochodu, zapewnia informację zwrotną i staje się intuicyjna po szybkim przyzwyczajeniu się do zmieniającej się ostrości kierownicy.

Niezawodność systemu niewiele różni się od tradycyjnego mechanizmu. Zębatka i zębnik zużywają się tylko nieco bardziej intensywnie ze względu na zwiększoną siłę sprzęgania. Ale to niewielka cena za zupełnie nową jakość auta w prowadzeniu przy każdej prędkości.