Но прежней неограниченной свободы водителю, тем не менее, уже не видать - планетарный механизм с электромотором все-таки может доворачивать управляемые колеса на 7—8 градусов по команде бортовой электроники. То есть автомобиль может подруливать самостоятельно! 

    Система AFS позволяет изменять передаточное отношение рулевого привода в очень широких пределах. Чувствительностью управляет компьютер, и можно заложить в него любую программу. С помощью системы AFS можно избавиться от извечного противоречия: или «острый» руль на малой скорости и слишком нервные реакции на высокой, или спокойное поведение на большом ходу, но «тупой» руль при парковке. На серийной «пятерке» передаточное отношение рулевого механизма составляет 1:18, и это компромиссный вариант. Благодаря помощи электромотора системы AFS эта цифра в низкоскоростных режимах снижается до 1:10 - это менее двух оборотов руля от упора до упора. Парковаться с таким «быстрым» рулем очень удобно! А чтобы с ростом скорости автомобиль не становился «нервным» в управлении, электроника по мере разгона постепенно снижает активность электродвигателя. На 180-200 км/ч он вообще отключается - передаточное отношение возвращается к стандартному. А на максимальных скоростях электромотор вновь вступает в действие, но начинает вращаться в противоположную сторону. Ведь система AFS способна не только увеличивать чувствительность рулевого управления, но и уменьшать ее, повышая передаточное отношение до 1:20 и более! 

    Кстати, подобными рулевыми механизмами с переменным передаточным отношением занимаются не только на BMW. Например, родстер Honda S2000 уже несколько лет серийно оснащается «коаксиальной» рейкой, которая увеличивает чувствительность при больших углах поворота колес для повышения маневренности. Но планетарный механизм системы AFS намного проще, чем хондовский. 

    Автор патента - американец. Рулевую «планетарку» запатентовал профессор Калифорнийского университета в Дэвисе Дин Карнопп. В 1990 году патент купила фирма Bosch. А в 1997 году по инициативе BMW систему стали готовить к серийному производству.

— Мы намеренно сохранили традиционную рулевую колонку, — замечают баварцы. — Вы, наверное, знаете, что другие автопроизводители вовсю экспериментируют с полностью «электронным» рулевым управлением, где руль механически вообще не связан с колесами (steer-by-wire). Мы тоже вели подобные эксперименты, но отказались от этой идеи. Пока никакая электроника не в состоянии обеспечить необходимый уровень обратной связи в системе и наделить руль той информативностью, которой славятся автомобили BMW!

Итак, еще не все потеряно. Но прежней неограниченной свободы водителю, тем не менее, уже не видать — планетарный механизм с электромотором все-таки может доворачивать управляемые колеса на 7—8 градусов по команде бортовой электроники. То есть автомобиль может подруливать самостоятельно!

Зачем?

Для демонстрации этого на действующем полигоне BMW под Мюнхеном подготовили несколько седанов BMW 530i с механическими коробками передач. Четыре стандартных 530-х, четыре экспериментальных — оснащенных рулевыми механизмами со встроенной системой AFS.

Все-таки классный автомобиль BMW 530i! Басовитый звук шестицилиндрового двигателя, прецизионная педаль сцепления, четко работающий механизм переключения передач. Руль «неострый» — чуть больше трех оборотов от упора до упора, и на повороты баранки «пятерка» реагирует плавно и неспешно. Чувствительность вполне адекватная для солидного автомобиля. Хотя я бы предпочел руль чуть «поострее»...

Желание было исполнено немедленно. Стоило мне пересесть в машину с табличкой Active Steering и тронуться с места, как в ответ на первое же небольшое отклонение руля «пятерка» резко, с креном, шарахнулась в сторону!

Эй, да я вовсе не это имел в виду: «поострее» — это чуть-чуть острее. А этот BMW реагирует на поворот руля, как гоночный карт!

Узкий изогнутый коридор из конусов, в котором обычная «пятерка» требовала более чем полуоборота руля и перехвата рук, экспериментальная машина прошла с баранкой, повернутой градусов на 120. Низкоскоростную «переставку» автомобиль с системой AFS преодолел явно на большей скорости — чтобы «запихнуть» в створы на таком же ходу обычную «пятерку», мне пришлось бы работать руками со скоростью вентилятора!

Эпициклическая шестерня имеет возможность вращения. При неподвижной шестерне передаточное число планетарного редуктора равно единице и рулевой вал передает вращение напрямую. Вращение эпициклической шестерни в одну или другую сторону позволяет увеличить или уменьшить передаточное число планетарной передачи, чем достигается изменение передаточного отношения рулевого механизма. Вращение шестерни обеспечивает электродвигатель, соединенный с ее внешней стороной посредством червячной передачи.

Для реализации функций системы активного рулевого управления создана система управления. Электронная система управления включает следующие элементы:

• входные датчики;
• электронный блок управления;
• исполнительные устройства.

Входные датчики предназначены для измерения параметров работы системы и преобразования их в электрические сигналы. Система AFS в своей работе использует следующие датчики:

• датчик положения электродвигателя;
• датчик суммарного угла поворота;
• датчик угла поворота рулевого колеса;
• датчики системы динамической стабилизации (скорости вращения автомобиля вокруг вертикальной оси и вертикального ускорения).

Датчик суммарного угла поворота рулевого механизма может не устанавливаться, в этом случае угол рассчитывается виртуально на основании сигналов других датчиков.

Электронный блок управления принимает сигналы от датчиков, обрабатывает их и в соответствии с заложенным алгоритмом формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства. Электронный блок управления имеет соединение и осуществляет взаимодействие с блоками управления других систем автомобиля:

• системы Servotronic;
• системы динамической стабилизации DSC;
• системы управления двигателем;
• системы доступа в автомобиль.

Исполнительными механизмами системы AFS являются:

• электродвигатель;
• сигнальная лампа на панели приборов.

Электродвигатель обеспечивает вращение эпициклической шестерни планетарного редуктора. Электродвигатель оборудован аварийным электромагнитным фиксатором, блокирующим червячную передачу. В исходном положении передача заблокирована. При подаче тока на электродвигатель, срабатывает электромагнит, и фиксатор, преодолевая усилие пружины, освобождает ротор электродвигателя. При возникновении неисправности в системе AFS, прекращается подача тока на электродвигатель, фиксатор блокирует червячную передачу.

Возникновение неисправностей в системе сопровождается срабатыванием сигнальной лампы на панели приборов. При этом на информационном дисплее появляется сообщение системы самодиагностики.
Принцип работы системы активного рулевого управления

Система AFS активируется при запуске двигателя. Работа системы заключается в изменении передаточного отношения рулевого механизма в зависимости от скорости и условий движения.

При совершении маневров на низкой скорости в соответствии с сигналом датчика угла поворота рулевого колеса включается электродвигатель. Электродвигатель через червячную пару передает вращение на эпициклическую шестерню планетарного редуктора. Вращение шестерни в определенном направлении с максимальной скоростью обеспечивает наименьшее передаточное отношение рулевого механизма, которое достигает значения 1:10. При этом руль становиться острым, уменьшается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, чем достигается высокий комфорт в управлении.

С ростом скорости движения выполнение поворотов сопровождается уменьшением частоты вращения электродвигателя, соответственно увеличивается передаточное отношение рулевого механизма. На скорости 180-200 км/ч передаточное отношение достигает оптимального значения 1:18. Электродвигатель при этом перестает вращаться, а усилие от рулевого колеса передается на рулевой механизм напрямую.

С дальнейшим ростом скорости электродвигатель снова включается, при этом вращение производится в противоположную сторону. Передаточное отношение рулевого механизма может достигать величины 1:20. При данном передаточном отношении рулевое управление обладает наименьшей остротой, увеличивается число оборотов рулевого колеса от упора до упора, тем самым обеспечивается безопасность маневрирования на высоких скоростях.

Если при прохождении поворота фиксируется избыточная поворачиваемость автомобиля (потеря сцепления задних колес с дорогой) система AFS на основании сигналов датчиков системы DSC самостоятельно корректирует угол поворота передних колес. В результате чего сохраняется курсовая устойчивость автомобиля. В случае, когда система активного рулевого управления не может полностью обеспечить устойчивость автомобиля, подключается система динамической стабилизации.

Аналогичным образом система активного рулевого управления стабилизирует движение автомобиля при торможении на скользком покрытии, чем достигается повышение эффективности антиблокировочной системы тормозов ABS и сокращение тормозного пути.