Układ kierowniczy steer-by-wire to rozwiązanie, w którym możliwe jest wyeliminowanie kolumny kierowniczej, a także przejęcie kontroli nad autem przez systemy bezpieczeństwa aktywnego, w razie konieczności. System steer-by-wire ma kilka zalet, ale jak nietrudno się domyślić, ma też szereg wad.
W standardowym, współczesnym samochodzie układ kierowniczy działa w następujący sposób: ruchy kierownicy są przekazywane za pomocą kolumny kierowniczej, do przekładni kierowniczej.
Kolumna kierownicza nie jest prosta, może być nawet dwukrotnie łamana, dzięki czemu można ja łatwiej zamontować w samochodzie. Ponadto taka łamana kolumna kierownicza jest bardziej bezpieczna w razie wypadku.
Przekładnia kierownicza przetwarza ruch obrotowy kolumny kierowniczej na ruch posuwisto – zwrotny. Następnie ruch posuwisty drążków kierowniczych powoduje obrót zwrotnic przednich kół.
W całym układzie jest jeszcze wspomaganie, elektryczne albo elektryczno – hydrauliczne, które sprawia, że kierowca może delikatnie kręcić kierownicą, bez używania siły.
Steer-by-wire, czyli układ kierowniczy bez kolumny kierownicy
W układzie tym wyeliminowana zostanie kolumna kierownicy, czyli mechaniczne połączenie kierownicy z przekładnią kierowniczą.
Jak to ma działać?
• Moment obrotowy i kąt skrętu kierownicy są mierzone za pomocą czujników. Następnie parametry te są zamieniane na sygnały elektryczne, przekazywane za pomocą przewodów sygnałowych do sterownika przekładni kierowniczej.
• Elektrycznie napędzana przekładnia kierownicza odbiera sygnały ze sterowników i wykonuje odpowiedni obrót silnika (najprawdopodobniej elektrycznego silnika krokowego) w prawo lub w lewo i z odpowiednią siłą.
Zalety steer-by-wire
• Możliwość łatwiejszego projektowania samochodów przez projektantów. Także aut z bardzo krótką maską, np. minivanów, albo elektrycznych wynalazków.
• Większe bezpieczeństwo jazdy – brak kolumny to brak jednego z elementów, które mogą zrobić krzywdę kierowcy w razie wypadku (kolumna przenosi siłę uderzenia).
• Mniej problemów z osobną produkcją aut do krajów z ruchem prawo i lewo stronnym. Wystarczy tylko zamontować kierownicę po innej stronie i zmienić oprogramowanie sterownika elektrycznej przekładni kierowniczej. Pedały też nie są problemem – one też mogą działać dzięki czujnikom (jak np. obecnie masowo stosowany czujnik położenia pedału gazu, który całkowicie wyeliminował konieczność stosowania linki).
• Możliwość przejęcia kontroli nad autem przez system antypoślizgowy ESP, aby łatwiej wyprowadzić auto z poślizgu. ESP ma już możliwość odebrania kierowcy możliwości sterowania mocą auta w razie poślizgu. Jeśli jest taka potrzeba, ESP steruje mocą silnika, a naciskanie przez kierowcę na pedał gazu nic nie daje (wskazania z czujnika położenia pedału gazu są ignorowane).
Paravan GmbH, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
Wady steer-by-wire
Cóż, nietrudno się domyślić, że awaria jednego z czujników, przekazujących informacje o położeniu kierownicy, może sprawić, że auto w ogóle nie pojedzie. Miejmy nadzieję, że taki system bezpieczeństwa będzie standardem.
Wszyscy doskonale wiemy, że czujniki się psują na skutek zwarć wewnętrznych, zanieczyszczeń, uszkodzeń mechanicznych, choć w tym przypadku może być zastosowany czujnik bezdotykowy, bez elementów mechanicznych, np. czujnik Halla albo indukcyjny.
Jeśli dojdzie do awarii czujnika i przekłamania jego wskazań, to lekki ruch kierownicą może zostać odczytany jako silny. Albo odwrotnie. Czym to się może skończyć? Wypadkiem.
Albo przywaleniem w inne auto na parkingu.
Uszkodzeniu może też ulec przewód, przekazujący sygnał z czujników do przekładni. Albo może się wysunąć z gniazdka, zaśniedzieć. To nie żadna fantazja – takie rzeczy dzieją się cały czas, ze wszystkimi czujnikami, stosowanymi w autach.
Inna sprawa to koszty. Przekładnia kierownicza ze wspomaganiem to podzespół drogi. W niektórych autach przekładnia kierownicza ze wspomaganiem elektrycznym kosztuje nawet 10.000 zł. W tym przypadku, w rozwiązaniu steer-by-wire, będzie ona jeszcze droższa. Bo dojdzie sterownik z oprogramowaniem, precyzyjny silnik elektryczny, czujniki, przewody.
Cały układ na pewno będzie trzeba co pewien czas kalibrować. A to na pewno nie będzie za darmo.
Nowy układ kierowniczy, układ kierowniczy przyszłości, steer by wire, steerbywire, układ kierowniczy bez kolumny kierowniczej,