Wie AFS - Aktive Lenksysteme funktionieren

Die Automatisierung, ausgestattet mit den Algorithmen der weltbesten Ingenieure und Tester, weiß seit langem, wie man Autos besser fährt als die große Mehrheit ihrer Fahrer. Aber die Menschen sind noch nicht bereit, ihm vollständig zu vertrauen, Innovationen werden schrittweise eingeführt, während die Möglichkeiten der manuellen Steuerung beibehalten werden. Etwa nach diesem Prinzip ist das AFS-Aktivlenkungs-Antriebssystem aufgebaut.

Systembetriebsalgorithmus

Das Hauptmerkmal von AFS ist die variable Lenkgetriebeübersetzung. Die Abhängigkeit dieses Parameters von der Geschwindigkeit und noch mehr von einigen anderen Einflussfaktoren zu organisieren, stellte sich als nicht so einfach heraus, wie es Automatisierungsspezialisten erscheinen mag. Der starre mechanische Antrieb vom Lenkrad zu den gelenkten Rädern musste erhalten bleiben, die Automobilwelt würde nicht so schnell zur vollständigen Umsetzung des Steuerungssystems rein durch elektrische Drähte übergehen. Daher erwarb Bosch ein Patent von einem amerikanischen Erfinder, woraufhin zusammen mit BMW ein originelles Lenksystem namens AFS - Active Front Steering - entwickelt wurde. Warum genau „vorne“ – es gibt aktive Systeme, die auch die Hinterräder mit einbeziehen.

Das Prinzip ist einfach, wie alle genial. Es wurde eine herkömmliche Servolenkung verwendet. In den Abschnitt der Lenksäulenwelle wurde jedoch ein Planetengetriebe eingebaut. Seine Übersetzung im dynamischen Modus hängt von der Geschwindigkeit und Drehrichtung des Außenzahnrads mit Innenverzahnung (Krone) ab. Die angetriebene Welle holt sozusagen die führende ein oder bleibt hinter ihr zurück. Und die wird von einem Elektromotor gesteuert, der über eine Kerbe an der Außenseite des Getriebes mit seinem Schneckenantrieb dieses in Rotation versetzt. Mit ausreichend hoher Drehzahl und Drehmoment.

Neue Qualitäten, die AFS erworben hat

Für diejenigen, die sich hinter das Steuer der neuen BMWs mit AFS-Ausstattung setzten, grenzten die ersten Empfindungen an Schrecken. Das Auto reagierte unerwartet lebhaft auf das Rollen und zwang dazu, die Gewohnheit zu vergessen, sich im Parkmodus am Lenkrad zu "wickeln" und bei niedrigen Geschwindigkeiten zu manövrieren. Das Auto wurde auf der Straße wie ein Rennkart neu angeordnet, und kleine Lenkraddrehungen zwangen uns, den Kurvenverlauf auf engstem Raum neu zu betrachten. Befürchtungen, dass ein Auto mit solchen Reaktionen unmöglich mit hohen Geschwindigkeiten fahren könnte, wurden schnell zerstreut. Beim Fahren mit einer Geschwindigkeit von 150-200 km / h erlangte das Auto eine unerwartete Solidität und Laufruhe, hielt einen stabilen Zustand gut und versuchte nicht, in einen Ausrutscher zu geraten. Folgende Schlussfolgerungen konnten gezogen werden:

• das Übersetzungsverhältnis des Lenkgetriebes, wenn es mit zunehmender Geschwindigkeit um etwa die Hälfte geändert wurde, ermöglichte eine bequeme und sichere Steuerung in allen Modi.
• Unter extremen Bedingungen zeigte das Auto am Rande des Rutschens eine unerwartete Stabilität, die eindeutig nicht nur auf die variable Übersetzung des Lenkgetriebes zurückzuführen war.
• das Untersteuern war stets optimal ausbalanciert, das Auto neigte weder zum Schleudern der Hinterachse noch zum Schleudern der Vorderachse;
• wenig hing vom Geschick des Fahrers ab, die Hilfe des Autos war deutlich spürbar;
• Selbst wenn das Auto durch absichtlich aggressive Aktionen eines erfahrenen Fahrers absichtlich ins Schleudern geriet, war es einfach, darin zu fahren, und das Auto selbst stieg aus, sobald die Provokationen aufhörten, und zwar absolut genau und ohne Gegenrutschen.

Heute können viele Stabilisierungssysteme etwas Ähnliches, aber es war erst Anfang des Jahrhunderts, und es ging nur um die Lenkung, ohne Brems- und Traktionsvektormomente.

Aufgrund dessen wurde die Wirkung des aktiven Rollens gebildet

Die elektronische Steuereinheit sammelt Informationen von einer Reihe von Sensoren, die das Lenkrad, die Richtung des Autos, Winkelbeschleunigungen und viele andere Parameter überwachen. Gemäß dem festen Modus ändert es nicht nur das Übersetzungsverhältnis, da es in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit organisiert ist, sondern organisiert die aktive Lenkung und greift in die Aktionen des Fahrers ein. Dies ist der erste Schritt zur autonomen Steuerung.

In diesem Fall bleibt die Verbindung zwischen dem Lenkrad und den Rädern unverändert. Wenn die Elektronik künstlich oder aufgrund von Fehlfunktionen ausgeschaltet wird, stoppt und stoppt die Welle des Elektromotors, die den Planetenmechanismus dreht. Das Management wird mit einem Verstärker zu einem herkömmlichen Zahnstangenmechanismus. Kein Steer by Wire, also Control by Wire. Nur Planetengetriebe mit geregeltem Hohlrad.

Bei hohen Geschwindigkeiten ermöglichte das System, das Auto sehr genau und reibungslos von Spur zu Spur zu wechseln. Teilweise wurde derselbe Effekt erzielt wie beim Lenken der Hinterachse – ihre Räder folgten genauer den Vorderrädern, ohne Übersteuern und Schleudern zu provozieren. Dies wurde durch eine automatische Änderung des Drehwinkels an der gesteuerten Achse erreicht.

Natürlich erwies sich das System als komplexer als die herkömmliche Lenkung, aber nicht viel. Ein Planetengetriebe und ein zusätzlicher Elektroantrieb erhöhen die Kosten geringfügig, und alle Funktionen wurden einem Computer und einer Software zugewiesen. Dadurch war es möglich, das System in allen Baureihen von BMW Fahrzeugen, von der ersten bis zur siebten, zu implementieren. Die Mechatronik ist kompakt, sieht aus wie eine herkömmliche elektrische Servolenkung, vermittelt dem Fahrer das gleiche Autogefühl, gibt Feedback und wird intuitiv, nachdem man sich schnell an die wechselnde Schärfe des Lenkrads gewöhnt hat.

Die Zuverlässigkeit des Systems unterscheidet sich nicht wesentlich von dem traditionellen Mechanismus. Durch die erhöhte Eingriffskraft kommt es nur zu einem geringfügig stärkeren Verschleiß der Zahnstange und des Ritzels. Aber das ist ein kleiner Preis für eine völlig neue Qualität des Autos im Handling bei jeder Geschwindigkeit.