Kaip veikia AFS – aktyviosios vairavimo sistemos

Automatika, ginkluota geriausių pasaulio inžinierių ir bandytojų algoritmais, jau seniai žino, kaip vairuoti automobilius geriau nei dauguma jų vairuotojų. Tačiau žmonės dar nėra pasiruošę ja visiškai pasitikėti, naujovės diegiamos palaipsniui, išsaugant rankinio valdymo galimybes. Maždaug pagal šį principą sukurta AFS aktyvioji vairo pavaros sistema.

Sistemos veikimo algoritmas

Pagrindinė AFS savybė – kintamas vairo pavaros santykis. Sutvarkyti šio parametro priklausomybę nuo greičio, o juo labiau nuo kai kurių kitų įtaką darančių veiksnių pasirodė ne taip paprasta, kaip gali atrodyti automatikos specialistams. Reikėjo išsaugoti standžią mechaninę pavarą nuo vairo iki vairuojamų ratų, automobilių pasaulis netruks pereiti prie visiško valdymo sistemos įgyvendinimo vien elektros laidais. Todėl Bosch įsigijo patentą iš amerikiečių išradėjo, po kurio kartu su BMW buvo sukurta originali vairo sistema, pavadinta AFS – Active Front Steering. Kodėl būtent „Front“ – yra aktyvaus tipo sistemos, kurios taip pat apima galinių ratų sukimąsi.

Principas paprastas, kaip ir visų išradingų. Buvo naudojamas įprastas vairo stiprintuvas. Bet planetinė pavara buvo įmontuota į vairo kolonėlės veleno sekciją. Jo perdavimo skaičius dinaminiame režime priklausys nuo išorinės pavaros su vidiniu tinkleliu (karūna) greičio ir sukimosi krypties. Varomas velenas tarsi pasiveja arba atsilieka nuo pirmaujančio. O tai valdo elektros variklis, kuris per įpjovą išorinėje pavaros pusėje su sliekine pavara priverčia ją suktis. Su pakankamai dideliu greičiu ir sukimo momentu.

Naujos savybės, kurias įgijo AFS

Tiems, kurie sėdo prie naujųjų AFS aprūpintų BMW vairo, pirmieji pojūčiai ribojosi su išgąsčiu. Automobilis netikėtai žvaliai sureagavo į riedėjimą, priversdamas pamiršti įprotį „vynioti“ ant vairo parkavimo režimais ir manevruoti nedideliu greičiu. Automobilis kelyje buvo perstatomas kaip lenktyninis kartingas, o nedideli vairo apsisukimai, išlaikant lengvumą, privertė naujai pažvelgti į posūkių ankštoje erdvėje vykstančius procesus. Nuogąstavimai, kad su tokiomis reakcijomis automobilio bus neįmanoma važiuoti dideliu greičiu, greitai išsisklaidė. Važiuojant 150-200 km/h greičiu, automobilis įgavo netikėtą tvirtumą ir glotnumą, gerai išlaikė stabilią būseną ir nebandė įsilaužti į slydimą. Galima padaryti tokias išvadas:

• vairo pavaros santykis, kai didėjant greičiui pakeičiamas maždaug perpus, buvo patogus ir saugus valdymas visais režimais;
• ekstremaliomis sąlygomis, ant slydimo ribos, automobilis pademonstravo netikėtą stabilumą, kurį akivaizdžiai lėmė ne tik kintamas vairo pavaros perdavimo skaičius;
• vairavimas visada buvo optimaliai subalansuotas, automobilis nesiekė slysti galinės ašies ar nugriauti priekinės ašies;
• mažai kas priklausė nuo vairuotojo įgūdžių, automobilio pagalba buvo aiškiai pastebima;
• net jei automobilis tyčia slysdavo dėl tyčia agresyvių patyrusio vairuotojo veiksmų, juo buvo lengva važiuoti, o pats automobilis iš jo išlipo vos tik nutrūkus provokacijoms, ir absoliučiai tiksliai bei be kontraslydimų.

Dabar daugelis stabilizavimo sistemų gali kažką panašaus, tačiau tai buvo tik amžiaus pradžia ir buvo naudojamas tik vairavimas, be stabdymo ir traukos vektoriaus momentų.

Dėl ko susidarė aktyvaus vairavimo efektas

Elektroninis valdymo blokas renka informaciją iš jutiklių rinkinio, kuris stebi vairą, automobilio kryptį, kampinius pagreičius ir daugybę kitų parametrų. Pagal fiksuotą režimą jis ne tik keičia pavaros santykį, nes organizuojamas priklausomai nuo greičio, bet organizuoja aktyvų vairavimą, trukdydamas vairuotojo veiksmams. Tai pirmas žingsnis autonominio valdymo link.

Šiuo atveju ryšys tarp vairo ir ratų lieka nepakitęs. Dirbtinai ar dėl gedimų išjungus elektroniką, sustoja ir sustoja planetinį mechanizmą sukantis elektros variklio velenas. Valdymas virsta įprastu stelažo ir krumpliaračio mechanizmu su stiprintuvu. Jokio vairavimo laidu, tai yra valdymas laidu. Tik planetinė pavara su valdoma žiedine pavara.

Važiuojant dideliu greičiu, sistema leido labai tiksliai ir sklandžiai pertvarkyti automobilį iš eismo juostos į juostą. Iš dalies buvo įgyvendintas tas pats efektas, kaip ir vairuojant galinę ašį – jos ratai tiksliau sekė priekinius, neprovokuodami per didelio pasukimo ir slydimo. Tai buvo pasiekta automatiškai keičiant valdomos ašies sukimosi kampą.

Žinoma, sistema pasirodė sudėtingesnė nei tradicinis vairavimas, bet ne daug. Planetinė pavarų dėžė ir papildoma elektrinė pavara šiek tiek brangina, o visos funkcijos buvo priskirtos kompiuteriui ir programinei įrangai. Tai leido įdiegti sistemą visose BMW automobilių serijose, nuo pirmos iki septintos. Mechatronikos blokas yra kompaktiškas, atrodo kaip įprastas elektrinis vairo stiprintuvas, suteikia vairuotojui tą patį automobilio pojūtį, suteikia grįžtamąjį ryšį ir tampa intuityvus greitai priprantantis prie besikeičiančio vairo aštrumo.

Sistemos patikimumas nedaug skiriasi nuo tradicinio mechanizmo. Yra tik šiek tiek intensyvesnis krumpliastiebo ir krumpliaračio susidėvėjimas dėl padidėjusios įjungimo jėgos. Tačiau tai nedidelė kaina už visiškai naują automobilio kokybę valdant bet kokiu greičiu.