Born this way

Otáčení na pětníku i jízda bokem

14 srpna 2015   Video

Aut, jimž se natáčejí i zadní kola, už tu byla řada. Co když se ale v jednu chvíli zadní kola natáčejí proti směru natočení těch předních – a chvíli souhlasně? Jedno takové mají na pardubické univerzitě.

Tento automobil vzniknul zhruba před šesti lety ve spolupráci s Technickou univerzitou v Liberci v rámci grantového projektu, jenž se zabýval jízdní stabilitou automobilů. Hlavním bodem přitom byl výzkum vlivu natáčení kol zadní nápravy na jízdní vlastnosti a stabilitu, vysvětluje Miroslav Tesař z Oddělení silničních vozidel z Dopravní fakulty Jana Pernera Univerzity Pardubice.

„Tento systém není nic nového, natáčecí zadní kola poprvé použila Mazda někdy v sedmdesátých letech minulého století. Myšlenka je taková, že ve vyšších rychlostech se natočí zadní kola, čímž se zvýší stabilita například při vyhýbání či při náhlé změně směru. My jsme to samozřejmě řešili hlavně pomocí matematických modelů a počítačových simulací, ale dospěli jsme k tomu, že výsledky je nutné ověřit experimentálně,“ vysvětluje Tesař.

Použít nějaké existující auto by bylo příliš nákladné a složité, a tak se v Pardubicích rozhodli postavit si svůj vlastní experimentální vůz. Na základě bakalářských a diplomových prací studentů vzniknul celý konstrukční koncept, který pak ve spolupráci se Střední automobilní školou v Holicích přetavili v realitu.

Bugina s motorem z Fabie

„Naše buginka, jak jí říkáme, má prostorový rám svařený z ocelových trubek a o pohon se stará motor 1.2 HTP z Fabie, který jsme z Mladé Boleslavi dostali darem. Vpředu je klasická přední náprava z Fabie a tutéž přední nápravu jsme použili i vzadu, čímž je tedy umožněno řízení zadní nápravy,“ popisuje Tesař.

Natáčení zadních kol obstarává servomotor, který se zatím ovládá ručně pomocí joysticku, ale do budoucna se počítá s automatickým ovládáním v závislosti na natočení kol předních. To bude zajišťovat programovatelná řídicí jednotka.

Souhlasně nebo proti

Natočení zadních kol může být dvojí. Buď ve stejném směru jako přední, což zlepšuje jízdní stabilitu (pokud jsou všechna čtyři kola natočena ve stejném úhlu, auto se vlastně pohybuje bokem, nestáčí se), nebo se zadní kola mohou natočit ‚do protisměru‘, čímž se výrazně zlepší manévrovací schopnosti auta. „Radikálně se zmenší poloměr otáčení a automobil je schopen se otočit prakticky na místě. Výhody při parkování nebo městském provozu jsou zřejmé,“ říká Tesař.

Experimentální vůz univerzita využívá při dnech otevřených dveří či během propagačních akcí, kde budí vždy velkou pozornost – aby ne, auto, které jezdí bokem, aniž by driftovalo, se hned tak nevidí. Kromě propagace fakulty a katedry se dá říct, že slouží i jako lákadlo pro nové studenty technických oborů. Například na veletrhu Gaudeamus v Brně byl vždy středem zájmu (viz foto).

Na všechna čtyři trochu jinak

Vedle možnosti natáčení zadních kol má auto další zajímavou věc: je to plnohodnotná čtyřkolka. To proto, že poháněné a volně se točící kolo má rozdílné vlastnosti z hlediska odvalování. A kvůli výzkumu bylo žádoucí, aby všechna čtyři kola měla totožné podmínky. Kdyby totiž byla poháněná jenom jedna náprava, kola té nepoháněné by měla jiné podmínky, co se přenosu sil týká. „Abychom mohli porovnávat výsledky ‚přiřizování‘ zadních kol, potřebovali jsme trvalý pohon 4×4,“ odhaluje Tesař a vysvětluje poměrně netradiční řešení náhonu na všechna čtyři: „Motor není uložen napříč, jak to běžně bývá, ale podélně, zhruba uprostřed vozu, hned za sedačkami. Tím pádem z převodovky nevedou hnací hřídele k levému a k pravému kolu, nýbrž k přední a zadní nápravě. Tam máme speciální rozvodovky s diferenciálem, které pro nás vyrobila společnost TOS ze Znojma. Specifické jsou tyto přídavné rozvodovky v tom, že mají převod 1:1, protože konečný převod už je v diferenciálu, který je běžně na převodovce Fabie a my jsme celkový převodový poměr chtěli zachovat.“

Diferenciál, který je na Fabii normálně na přední nápravě, teď tedy slouží vlastně jako mezinápravový. Protože vzdálenost k přední nápravě je větší než dozadu, jiná je i hnací hřídel: je přes metr dlouhá a vyrobená z uhlíkových vláken. Ocelová by totiž byla příliš těžká a kvůli kmitání nevhodná.

Netradiční řidičské zkušenosti

Asi vás napadne, že ovládat natáčení zadních kol chvíli souhlasně a chvíli proti natočení těch předních, musí být celkem náročné a pro běžného řidiče chaotické. „Je to tak, jednou rukou ovládáte volant a druhou zadní kola. Jsme ale teprve v první fázi, kdy všechny ty různé manévry předvádíme v nízkých rychlostech, na jedničku, na dvojku. Po chvíli cviku to není nic těžkého,“ popisuje Tesař.

Experimentální auto je zpřevodované stejně jako běžná Fabie, takže je schopné dosahovat i podobných rychlostí: „Sto šedesát jsme s tím ještě nejeli, ale při zkouškách na letišti běžně dosahujeme devadesátky. Jezdí to krásně – auto je navíc velmi lehké, nemá ani devět set kilo. Je to mnohem svižnější než Fabie.“

Jaké asi jsou pocity posádky, když namísto normálně vykrouženého oblouku se po zatočení vlastně sunete bokem, napadne asi každého. „Musím říct, že pocit je to opravdu zvláštní a zajímavý. I pro spolujezdce. Je to úplně jiné, než když jedete po oblouku. Ale o to právě jde, protože stabilita auta je nejhorší právě v oblouku, když na něj působí odstředivá síla. Ale jakmile zadní kola natočíme a auto se pohybuje částečně bokem, jede po mnohem větším poloměru. Zmenšuje se i dostředivé zrychlení, což má příznivý vliv na výslednou stabilitu.

Natáčení místo ESP?

Je tohle budoucnost aut? Podle Miroslava Tesaře se jedná o variantu ESP – stabilizační systém při kritické situaci přibrzďuje jednotlivá kola tak, aby auto srovnal. Stejného efektu lze dosáhnout pomocí správně dávkovaného natočení zadních kol – v praxi se samozřejmě  jedná o daleko menší úhly, než během ukázek studenti předvádějí, maximálně o jednotky stupňů.

Právě na tom pracovníci katedry společně se studenty pracují: na vytvoření algoritmů, pomocí nichž bude řídicí jednotka správně natáčet kola sama. Je to zapeklitý úkol: za jakých podmínek se kola mají začít natáčet, kdy točit „proti“ a kdy souhlasně, o jaký úhel, kdy nenatáčet vůbec a tak dále. Počítač musí umět podle rychlosti a natočení volantu rozhodnout, zda a jak natočit zadní nápravu – typicky v malých rychlostech bude žádoucí zvyšovat manévrovatelnost, ve vyšších naopak souhlasným natočením zlepšovat stabilitu. „Experimentální automobil nám umožňuje zatraktivnit studium a zapojit studenty našeho oboru do řešení zajímavých praktických úkolů,“ uzavírá naše povídání Tesař.

, , ,



Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Anti SPAM *

Buďme v kontaktu

Sledujte VVAutomotive na síti LinkedIn a na Facebooku – buďte v kontaktu s profesionály z oboru. Odebírejte aktuální informace a rozšiřte komunitu odborníků.

LinkedIn Facebook