Система активного рулевого управления

Для обеспечения комфортной езды, автомобили оснащают массой дополнительных опций. Компьютер помогает устранить недочеты водителя во всех отношениях – автоматическая коробка передач, электронная дроссельная заслонка, помощь при экстренном торможении. Следующий шаг - AFS (Active Front Steering), так называется система активного рулевого управления.

Назначение

Теперь водитель может забыть об огромном количестве поворотов руля при парковке. Нововведение позволяет ускорить реакцию автомобиля на поворот рулевого колеса. Таким образом, для того чтобы развернуть колеса с одного крайнего положения в противоположное, достаточно повернуть руль всего на 360 градусов. 

История возникновения

Разработкой системы занимались компании Bosh и ZF. В настоящее время такая система является фирменным атрибутом автомобилей BMW.

Разработка AFS заняла много времени и денежных вложений. Однако, такая система была бы невозможна без применения гидравлического усилителя руля. За нее следует сказать спасибо американцу Френсису Дейвису. В 1925 году он запатентовал прототип гидравлического усилителя. Позднее систему доработали, используя для регулирования гидравлического давления электродвигатель. Именно такой электрогидроусилитель руля реализует возможности системы активного рулевого управления.

Кроме гидроусилителя, важную роль играет система курсовой устойчивости или ESP. Данная система регистрирует данные с датчиков и позволяет автомобилю сохранять заданную траекторию движения в сложных дорожных ситуациях. Применяется с 1995 года.

Имея в арсенале ГУР и ESP, баварцы смогли спроектировать систему активного рулевого управления, которая устанавливается на автомобили BMW с 2003 года. Встречаются похожие системы и на других автомобилях, к примеру, на Honda S2000.

Устройство и принцип работы

AFS работает на базе классической системы рулевого управления, которая состоит из следующих деталей и узлов:

- руль;

Рулевое колесо заставляет вращаться балку, которая в свою очередь придает вращение рулевому механизму и колесо поворачивается. Но проблема в том, что разница в соотношении углов поворота руля и колес слишком большая. Для разворота колес из одного крайнего положения в другое, требуется совершить около 3 полных поворотов рулевого колеса. Соотношение между углом поворота руля и колес называется передаточным числом. Чем меньше это число, тем проще управлять автомобилем.

Система активного рулевого управления уменьшает передаточное число, тем самым сокращая количество оборотов руля. Небольшой поворот вправо или влево и колеса послушно принимают заданное направление.

Конструктивно, AFS является дополнением классической системы рулевого управления. Инженеры разрезали рулевой вал и добавили планетарный редуктор (механизм, который состоит из шестерней, плотно сцепленных друг с другом зубьями). Шестерни приходят в движение при помощи электродвигателя. Привод редуктора может двигать шестерни с большей скоростью, тем самым ускоряя поворот колеса. Получается такая цепочка: поворот руля – реакция электродвигателя –  шестерни запускают вращение рулевого вала – поворачиваются колеса.

Система, описанная выше, работает под управлением компьютера. Легкость вращения руля обеспечивает электрогидроусилитель. Передаточное число изменяется в зависимости от ситуации.  AFS получает данные с датчиков, установленных на автомобиле:

- датчик угла поворота рулевого колеса;

- датчик суммарного угла поворота;

- спидометр;

Для большей точности AFS использует данные с датчиков системы курсовой устойчивости, что позволяет изменять передаточное число в случае потери сцепления колес с дорогой.

На высоких скоростях передаточное число увеличивается. Дело в том, что при быстром вращении сила трения уменьшается, и колеса поворачиваются легче. На низкой скорости, например при парковке, крутить руль намного сложнее из-за возросшей силы трения. Система анализирует данные датчиков и выбирает нужное передаточное число для каждой ситуации. Изменение числа напрямую зависит от скорости вращения шестерни, а для этого достаточно регулировать мощность электродвигателя.

Вопросы эксплуатации

Механическая составляющая системы проста и обычно не дает сбоев. Сложности могут возникнуть только по части настройки системы после повреждения электроники. Если AFS перестала сигнализировать свою активность светодиодами на приборной панели, следует обратиться в сервис и провести диагностику. Самостоятельно восстановить работу системы очень сложно, поскольку требуются расширенные знания электроники и опыт работы с автомобилями BMW.