Aktivní řízení v BMW E60: planetové soukolí mění převod mezi 10:1 a 20:1

Aktivní řízení nabídlo BMW jako příplatek poprvé k pětce E60, montovalo se ale i do šestky E63 a E64 a do trojky E90 a E91. Ve školicích materiálech se pro něj střídají tři zkratky, AFS, AS a AL, a všechny znamenají totéž.

Mění se převod, ne síla na volantu

Převod řízení říká, o kolik stupňů se musí otočit volant, aby se přední kola natočila o jeden stupeň. U obyčejného hřebenového řízení ho určuje ozubení a řidič ho nezmění. Vysoký poměr, třeba 18:1, je klidný na dálnici; nízký, kolem 10:1, se hodí do města a na zatáčky.

Podle školicího sešitu BMW se aktivní řízení pohybuje právě mezi těmito dvěma krajními hodnotami, od 10:1 po 20:1, a řídí se rychlostí vozu. Při stání a popojíždění stačí necelé dvě otáčky volantu od dorazu k dorazu, takže se ruce na věnci nemusí přehmatávat. S rostoucí rychlostí se převod prodlužuje a prudký pohyb volantem se tím tlumí.

Se silou, kterou řidič na volantu vyvine, to nesouvisí. Tu má na starost hydraulický posilovač se Servotronicem a obě soustavy pracují nezávisle, i když se navzájem doplňují.

Planetové soukolí u pastorku hřebene

Hřeben s pastorkem zůstává obyčejný. Mezi vstupní pastorek a hřeben je vložená akční jednotka a v ní planetové soukolí: vstupní centrální kolo od volantu, satelity, výstupní centrální kolo na pastorek řízení a kolem toho korunové kolo, které má ozubení i zvenčí. Dokud korunové kolo stojí, projde pohyb volantu soukolím v poměru 1:1 a vůz se řídí jako každý jiný.

Korunovým kolem otáčí přes šnek elektromotor. Je to třífázový synchronní motor bez kartáčů a převod ze šneku na korunové kolo je 20,5:1. Když se motor točí ve stejném smyslu jako volant, kola se natočí víc, než by odpovídalo pohybu rukou; při opačném smyslu naopak míň. Sílu na natočení kol motor nedodává, ta zůstává na řidiči a na posilovači.

Zámek, který drží bez proudu

Na tělese elektromotoru sedí elektromagnetický zámek. Pružina ho tlačí do záběru se šnekem a drží ho odjištěný jenom proud; jakmile klesne pod 1,8 A, tedy zhruba pod 3,16 V, zámek zaskočí. Bezpečný stav soustavy je tedy ten, ve kterém motor nemá napájení: korunové kolo se zastaví a řízení se chová jako obyčejné hřebenové s pevným převodem.

Zámek je přitom až poslední pojistka. Třífázové vinutí samo o sobě zajišťuje, že se motor při zkratu neotočí víc než o 120°, a zkratováním všech tří fází se dá aktivně přibrzdit.

Mechanické spojení mezi volantem a hřebenem se nepřeruší nikdy. BMW to zdůrazňovalo už v tiskové zprávě z 5. srpna 2002, kde soustavu představilo a odlišilo ji od tehdy zkoumaného řízení po drátě bez mechanické vazby. Školicí sešit říká totéž jinými slovy: při poruše se může změnit převod a volant může zůstat pootočený mimo střed, ale řidič má řízení pořád v rukou.

Co hlásí kontrolka a co ne

Závadu ukazuje vlastní kontrolka v přístrojové desce, kterou školicí sešit označuje za povinnou ze zákona, a k ní hlášení Check Control. Znění jsou dvě: buď porucha aktivního řízení, nebo že aktivní řízení není činné. Doprovodný text je v obou případech skoro stejný – chování řízení se změnilo, volant může být pootočený, v jízdě lze opatrně pokračovat a závadu nechat prohlédnout.

Porucha Servotronicu se hlásí jinak: jen textem Check Control, bez kontrolky. Posilovač se pak přestane přizpůsobovat rychlosti vozu. Do září 2005 budil ventil Servotronicu bezpečnostní a gateway modul SGM, od té doby ho řídí přímo jednotka aktivního řízení. Když jednotka přestane na sběrnici PT-CAN posílat platná hlášení, přejde SGM po 100 ms na náhradní charakteristiku podle rychlosti.

Proč se volant někdy hne sám

Soustava se rozběhne, až když je zapnutá svorka 15 a běží motor. Po zapnutí zapalování proběhne předjízdní kontrola, při které se elektromotor nebudí a prověřují se signály čidel. Jakmile motor naskočí, srovná se poloha volantu s polohou kol – a právě u toho se volantem nebo předními koly může znatelně pohnout. Za jízdy se srovnává taky, ale tak pomalu, že to řidič nepozná.

Jednotka kromě toho hlídá hodnověrnost čidel, sleduje akční člen a ověřuje vůz proti Car Access System porovnáním čísel podvozku. Když některá z těch kontrol selže, přepne se jednotka do chybového stavu a elektromotor už nebudí. Vstupní údaje bere z otáček kol a čidel DSC, ze snímače úhlu volantu, ze snímače celkového úhlu řízení a z polohového snímače vlastního motoru.

Geometrie se bez inicializace dělat nedá

Pro dílnu je tohle podle nás nejdůležitější oddíl celého sešitu. Před seřízením geometrie se musí v diagnostice DISplus nebo GT-1 spustit zkušební modul pro počáteční seřízení AFS a na dotaz ohledně geometrie odpovědět kladně. Jednotka pak odpojí napájení elektromagnetického zámku, ten zaskočí a podrží motor i korunové kolo a celkový úhel řízení se nastaví na nulu. Kdo geometrii udělá bez toho, skončí podle školicího sešitu s volantem výrazně mimo střed. Volant přitom drží ve střední poloze zvláštní nástroj s číslem 324150; u vozů řady E9X potřeba není.

Seřízení nuly snímače úhlu se dělá pokaždé, když se vymění modul přepínačů na sloupku řízení (SZL) nebo celý hřeben. Snímač celkového úhlu na hřebeni kalibruje na střed jeho výrobce. A jedna zdánlivě nesouvisející závada: rušený příjem rádia může mít na svědomí přerušené stínění tří fází mezi akční jednotkou a skříní řídicí jednotky.

Zdroje

• ST056 Chassis Dynamics: Active Steering (školicí materiály BMW, archive.org)
• Tisková zpráva BMW z 5. srpna 2002 „A revolution in driving pleasure – BMW reinvents steering“
• Active steering – anglická Wikipedie

Anglické podklady jsme přeložili a přeformulovali, čísla jsme ověřovali proti nim. Popsané postupy pocházejí z dokumentace, ne z vlastní práce na voze.