Грузовики
Старший инженер Стен Рагнхульт отвечал за разработку ряда ключевых функций системы динамического рулевого управления Volvo.
Способы и системы управления автомобилем менялись по мере развития автомобильной индустрии. В 19 веке рычаг управления был усовершенствован до рулевого колеса, принцип работы которого используется в наше время. Другой важнейшей технологией является рулевое управление с гидравлическим сервоприводом — вспомогательная система, с развитием грузовой техники ставшая важным элементом. Следующий шаг в этом направлении был сделан совсем недавно — речь идет о современной системе Volvo Dynamic Steering.
«На низких скоростях даже максимально загруженным автомобилем можно управлять одним пальцем, а на скоростных автострадах система динамического рулевого управления обеспечивает великолепную курсовую устойчивость», — объясняет Ян-Инге Свенссон, один из разработчиков программного обеспечения Volvo Dynamic Steering.
Технология сочетает классическую систему механического рулевого управления, где рулевая тяга проходит от рулевого колеса до механизма рулевого управления. Гидравлическая сервосистема создает тягу, позволяющую водителю спокойно поворачивать колеса. Принципиальным отличием Volvo Dynamic Steering от традиционного рулевого управления является встроенный в механизм рулевого управления электродвигатель с электронной регулировкой.
Электродвигатель тесно связан с механизмом рулевого управления. На низких скоростях электродвигатель обеспечивает дополнительное усиление, гарантируя исключительную легкость управления автомобилем. На высоких скоростях электродвигатель контролирует рулевое управление, автоматически нивелируя перебои во время руления.
Изначально я заявлял, что сделать что-то подобное невозможно, что мы ничего не добьемся, — но с помощью наших квалифицированных коллег из отдела по разработке кабин нам удалось решить эту проблему.
Ян-Инге Свенссон принимал участие в разработке программного обеспечения для системы динамического рулевого управления Volvo.
Электродвигатель регулируется с помощью сигналов от модуля управления, в котором установлен так называемый генератор углового опорного сигнала. Этот блок является мозгом системы Volvo Dynamic Steering. Через датчики, размещенные в различных частях грузового автомобиля, эта система управления собирает информацию о состоянии автомобиля.
«Эти датчики расположены в самых разных местах, и они отвечают за сбор данных, позволяющих создать полную картину происходящего в грузовике. Кроме того, они измеряют скорость автомобиля, определяют выбранную передачу — переднюю или заднюю», — объясняет Стен Рагнхульт, отвечающий за разработку оборудования для системы.
Важным компонентом системы является датчик, установленный в электродвигателе. Он встраивается в гибкий вал и измеряет усилие, которое производит водитель для поворота рулевого колеса, а также угол поворота. Впоследствии эти данные используются системами грузовика для создания высокой чувствительности рулевого управления.
Информация, которая попадает в модуль управления, анализируется с помощью программного обеспечения системы. Затем модуль посылает контрольные сигналы в электродвигатель, который помогает грузовику компенсировать установленные с помощью датчиков неполадки. Все эти процессы протекают менее, чем за миллисекунду, и обеспечивают оптимальную чувствительность рулевого управления.
Еще одной важной задачей модуля управления является функция сохранения прямолинейного движения. Прямолинейность движения постоянно контролируется, в результате чего практически исчезает необходимость корректировки курса при движении по неровным дорогам или при постоянном боковом ветре.
«Подобная ситуация может возникнуть при торможении и различном уровне сцепления с дорогой правого и левого колес. Грузовик начинает кренится в сторону, и рулевое колесо поворачивается в результате действия асимметричных сил между колесом и поверхностью дороги.
Другими словами, Volvo Dynamic Steering можно сравнить с фильтром, моментально оптимизирующим усилие, которое передается водителю через рулевое колесо. Несомненно, такая технология не могла появиться за ночь. Volvo Trucks начала разработку этой системы восемь лет назад.
Volvo Dynamic Steering обрабатывает большое количество информации о состоянии грузовика, в частности об угле поворота рулевого колеса, скорости колес переднего моста и скорости автомобиля.
«В процессе работы мы столкнулись с рядом проблем. Специалистам, отвечающим за механические системы, чисто физически было очень трудно найти место в кабине для установки двигателя. Первоначально это казалось мне совершенно невыполнимо, но с помощью наших квалифицированных коллег из отдела по разработке кабин нам удалось решить эту проблему», — с улыбкой рассказывает Стен Рагнхульт.
И все же, основная деятельность была сконцентрирована на разработке программного обеспечения. Совместная работа команды разработчиков позволила получить данные, необходимые для корректного функционирования блока управления.
Это фантастическое ощущение, когда ты можешь управлять огромным грузовиком без особых усилий, лишь одним пальцем в таких ситуациях, когда ранее для руления приходилось задействовать обе руки.
Водитель-испытатель Хенрик Густафссон отметил исчезновение болевых ощущений в плече после поездки за рулем автомобиля с системой VDS.
В работе приняло участие большое количество водителей-испытателей, благодаря которым проект был успешно реализован. Они проводили экспериментальные выезды вместе с разработчиками, которые хотели узнать мнение водителей о технологии и определить оптимальную чувствительность рулевого управления.
«Наши водители провели целый ряд испытательных рейдов с различным уровнем чувствительности рулевого управления. Объединив собранную информацию, мы смогли воссоздать в программном обеспечении модуля управления оптимальную чувствительность рулевого колеса», — объясняет Ян-Инге Свенссон.
Одним из ведущих участников проекта является водитель лесовоза Хенрик Густафссон. Ежедневно он часами бороздит непроходимые шведские леса на своем новом Volvo FH. Узкие, преимущественно илистые дороги накладывают особые требования к грузовику и профессиональному уровню водителя.
«Я работаю на этом испытательном грузовике уже год. Участвовать в этой исследовательской работе очень интересно и увлекательно. Я знаю, что наши замечания и пожелания очень важны, ведь в итоге они помогают постоянно совершенствовать автомобиль».
Загруженный под завязку лесовоз Хенрика весит 60 тонн. Управление таким большегрузом на узкой и разбитой дороге — настоящее испытание. Любой камень или корень требует дополнительных усилий, кроме того приходится постоянно регулировать рулевое колесо, что вызывает болевые ощущения у водителя в области плеч, рук и шеи.
«Некоторые время назад я работал в Норвегии на узких, насквозь продуваемых дорогах. В итоге я повредил левое плечо и постоянно испытывал боль в области лопатки».
Как только Хенрик пересел за руль грузового автомобиля с системой динамического рулевого управления Volvo, по его словам, боль полностью исчезла.
«Сейчас я могу расслабиться и спокойно вести грузовик даже на плохих дорогах. Это фантастическое ощущение, когда ты можешь управлять огромным грузовиком без особых усилий, лишь одним пальцем в таких ситуациях, когда ранее для руления приходилось задействовать обе руки. Я перестал чувствовать выбоины на дорогах, ведь система нивелирует их так, как будто их нет совсем».
Однако узкая дорога — это не единственное место, где Хенрик может почувствовать все преимущества новой системы. Максимально загруженный автопоезд имеет высоко расположенный центр тяжести и поэтому особенно чувствителен к неровностям на дороге и боковому ветру. Однако поскольку система успешно справляется и с этими неприятностями, Хенрик может расслабиться и спокойно управлять автомобилем даже на широких автострадах.
«На лесных дорогах при движении на низкой скорости требуется минимально возможная сопротивляемость рулевого управления, а на скоростных автострадах напротив — нам нужно больше сопротивления. Система сама контролирует усилие на рулевом колесе в соответствии с моей скоростью движения, — объясняет Хенрик. — Я уже заявил, что следующий грузовой автомобиль, который мы купим, обязательно будет оснащен системой динамического рулевого управления!» — с улыбкой подытоживает он.
