Το σύστημα διεύθυνσης ενός αυτοκινήτου έχει τόση ιστορία όση και το ίδιο το αυτοκίνητο. Είναι δεδομένο ότι ένα όχημα ιδανικά θα κινηθεί στην επιθυμητή κατεύθυνση σύμφωνα με την κίνηση του τιμονιού. Αλλά, οι τεχνολογίες πίσω από αυτό είναι περίπλοκες και έχουν εξελιχθεί όλο και περισσότερο τις τελευταίες δεκαετίες. Οι μηχανικοί και προγραμματιστές εργάζονται για τον τέλειο συνδυασμό δυναμικού χειρισμού και άνεσης.

Ταυτόχρονα, οι λειτουργίες υποβοήθησης διεύθυνσης προσφέρουν πρόσθετη ασφάλεια και υποστήριξη στην καθημερινή οδήγηση -για αλλαγή λωρίδας, κατεύθυνσης και διαδικασία στάθμευσης. Ως αποτέλεσμα, το τιμόνι ολοένα περισσότερο απομακρύνεται από τον αρχέτυπο ρόλο του και μετατρέπεται σε κέντρο διοίκησης υψηλής τεχνολογίας.

Ο Carsten Jablonowski, τεχνικός της Audi εξηγεί την περίπλοκη διαδικασία βελτίωσης του πλαισίου και του συστήματος διεύθυνσης.

Σε τι οφείλεται η χαρακτηριστική αίσθηση του συστήματος διεύθυνσης;

Η δύναμη που ασκεί ο οδηγός και το feedback, η πληροφόρηση που δέχεται είναι ζωτικής σημασίας για την αίσθηση του τιμονιού. Κάθε όχημα μπορεί να οδηγηθεί ομαλά και με ακρίβεια με ελάχιστη προσπάθεια κατά τη διάρκεια ελιγμών και στάθμευσης – το αυτοκίνητο οδηγείται αβίαστα. Από την άλλη, αυτή η απαιτούμενη δύναμη αυξάνεται σε υψηλότερες ταχύτητες.

Το αποτέλεσμα είναι ευέλικτος χειρισμός και βελτιστοποιημένη δυναμική οδήγηση – το όχημα μπορεί να κινηθεί σε καμπύλες με ακρίβεια. Ο σπορ χαρακτήρας του εκφράζεται από μια ελεγχόμενη, σταθερή αίσθηση στη μεσαία θέση του τιμονιού, στην ευθεία. Αυτό είναι αισθητό σε υψηλές ταχύτητες, με την οδήγηση να επηρεάζεται όχι μόνο από την ταχύτητα, αλλά και από τους πλευρικούς ανέμους και τις οδικές συνθήκες. Ο οδηγός πρέπει ακόμη να συμμετέχει, αλλά με πολύ λιγότερη δύναμη. Ένας αισθητήρας μετρά συνεχώς τη γωνία διεύθυνσης του τιμονιού.

Η αυτοευθυγράμμιση του τιμονιού είναι πάντοτε αισθητή και ενισχύεται από την υψηλή δύναμη επαναφοράς. Η βέλτιστη αίσθηση διεύθυνσης σημαίνει επίσης ότι ένα αυτοκίνητο ανταποκρίνεται στις εντολές, με ανεπαίσθητη χρονική καθυστέρηση. Ο λανθάνων χρόνος μεταξύ της κίνησης του τιμονιού και της εφαρμογής στους άξονες ανέρχεται σε λίγα μόλις χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν την αίσθηση διεύθυνσης;

Η ισορροπία του συστήματος διεύθυνσης επηρεάζεται ουσιαστικά από τα τρία στοιχεία της φυσικής οδήγησης: διαμήκη, πλευρική και κατακόρυφη δυναμική. Εκτός από την επιτάχυνση και την επιβράδυνση του οχήματος, οι πλευρικές δυνάμεις που προκύπτουν κατά την οδήγηση σε καμπύλη τροχιά, καθώς και οι διακυμάνσεις του φορτίου των τροχών και οι δονήσεις μάζας στο σασί έχουν επίσης αντίκτυπο.

Ο κύριος στόχος για τους μηχανικούς είναι η κατάλληλη ανατροφοδότηση από τις δυνάμεις του μπροστινού άξονα σε σχέση με τις συνθήκες οδήγησης, την ισορροπία, το επίπεδο πρόσφυσης και τις ανωμαλίες στον δρόμο. Το καλά βαθμονομημένο τιμόνι αποκρίνεται προβλέψιμα και γραμμικά ή προοδευτικά, ανάλογα με την κατάσταση. Και επικοινωνεί πάντα το πότε έχουν προσεγγιστεί τα όρια της φυσικής. Για παράδειγμα, η ροπή διεύθυνσης μειώνεται αισθητά όταν το αυτοκίνητο φτάσει στην υψηλότερη δυνατή δύναμη στροφής στον μπροστινό άξονα, δηλαδή όταν ξεκινά η υποστροφή. Για το λόγο αυτό, το τιμόνι συμβάλλει ουσιαστικά στην αίσθηση της ασφαλούς οδήγησης.

Πώς κερδίζει κάθε μοντέλο τον προσωπικό του χαρακτήρα διεύθυνσης;

Στην Audi, η δύναμη που πρέπει να ασκήσει ο οδηγός στο σύστημα διεύθυνσης για κάθε μοντέλο, καθορίζεται σε ένα συγκεκριμένο εύρος. Για παράδειγμα, ως compact σπορ αυτοκίνητα, τα μοντέλα S και RS απαιτούν υψηλότερη δύναμη από το A1 ή A3. Επιπλέον, ο λεπτός συντονισμός του συστήματος διεύθυνσης διαφέρει ανάλογα με τον κινητήρα ή το πλαίσιο. Ο στόχος των μηχανικών είναι πάντα βέλτιστα ισορροπημένα χαρακτηριστικά διεύθυνσης που προσφέρουν μια ισορροπία μεταξύ ασφάλειας, άνεσης και σπορ αίσθησης για κάθε μεμονωμένη σειρά. Οι πελάτες μπορούν να χρησιμοποιήσουν το drive select για να προσαρμόσουν τα χαρακτηριστικά διεύθυνσης σε διάφορες λειτουργίες. Στο «dynamic» προφίλ οδήγησης, για παράδειγμα, το τιμόνι βαραίνει και απαιτείται μεγαλύτερη δύναμη, από ότι στη ρύθμιση «comfort».

Γιατί όλοι χρησιμοποιούμε τιμόνια;

Το τιμόνι είναι το κυρίαρχο χαρακτηριστικό του αυτοκινήτου για πάνω από 120 χρόνια. Στην αρχή, υπήρχε ένας μοχλός ή μία ράβδος διεύθυνσης. Με αυτόν τον τρόπο ο οδηγός άλλαζε τη γωνία διεύθυνσης των τροχών. Ωστόσο, αυτό το τιμόνι ήταν οτιδήποτε άλλο από ακριβές ή ευέλικτο. Με το σχεδιασμό του τιμονιού, ο Γάλλος μηχανικός Alfred Vacheron ανέπτυξε μια τεχνική εναλλακτική λύση για πρώτη φορά, προκειμένου να βελτιστοποιήσει τον έλεγχο των εμπρός τροχών με το «volant» του. Το σημαντικό, ο κυκλικός ελεγκτής επέτρεψε τη μετάδοση της γωνίας διεύθυνσης σε πολλαπλές περιστροφές. Λίγο μετά την εισαγωγή του, το τιμόνι εξελίχθηκε ως παγκόσμιο πρότυπο.

Πώς εξελίχθηκαν τα τιμόνια της Audi με την πάροδο του χρόνου;

Ακόμα και τα παλαιότερα οχήματα της μάρκας όπως τα Type Α και Type Β ήταν εξοπλισμένα με τιμόνια, τα οποία τότε ήταν ακόμη πολύ μεγάλα. Έχουν συμβεί πολλά από τότε -το τιμόνι έχει εξελιχθεί παράλληλα με το αυτοκίνητο. Χάρη στο υδραυλικό τιμόνι, το οποίο η γερμανική εταιρία παρουσίασε τη δεκαετία του 1980, έγινε μικρότερο και πιο εύχρηστο. Η δομή και η λειτουργία του έχουν επίσης αλλάξει. Μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 1980, ένα τιμόνι με σύνθετο πλαίσιο που ενσωμάτωνε μόνο τη λειτουργία κόρνας εξακολουθούσε να χρησιμοποιείται.

Το 1991, ο αερόσακος οδηγού έγινε στάνταρ. Εισήχθησαν επίσης τα πρώτα κουμπιά, όπως ο έλεγχος έντασης του ηχοσυστήματος. Σήμερα, η τελευταία γενιά τιμονιών αποτελείται από ένα πλαίσιο από ελαφρό μέταλλο που είναι σημαντικά ελαφρύτερο από χαλύβδινες κατασκευές και έχει άλλα πλεονεκτήματα σε σχέση με την αντοχή, τα χαρακτηριστικά απόσβεσης και τη δυνατότητα χύτευσης. Προσφέρει έως και 18 λειτουργίες και χωρητική αναγνώριση επαφής των χεριών, η οποία συνεργάζεται με τα συστήματα υποβοήθησης και υλοποιείται πλέον σε όλα τα τιμόνια της μάρκας.

Τι καθορίζει τον σχεδιασμό και την εργονομία ενός τιμονιού;

Σταθερά μεγέθη έχουν καθιερωθεί για σχεδιασμό και αίσθηση. Υπάρχει ένα κριτήριο σε εμάς: η γεωμετρία και το κέντρο της στεφάνης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν μικρότερα και συμπαγή. Ταυτόχρονα, τα τιμόνια πρέπει να έχουν σπορ σχεδιασμό. Η Audi καθόρισε τα 375 χιλιοστά ως την ιδανική διάμετρο της στεφάνης του τιμονιού και αυτό ισχύει σε όλες τις σειρές.

Ο οβάλ σχεδιασμός του προφίλ στεφάνης αντιστοιχεί σε ένα φυσικά κλειστό περίγραμμα παλάμης. Η διάμετρός του είναι περίπου 30 έως 36 χιλιοστά, το οποίο αντιπροσωπεύει ήδη το κατώτερο όριο του δυνατού, δεδομένης της χωρητικής αναγνώρισης επαφής των χεριών και της θέρμανσης του τιμονιού. Όλα αυτά τα τιμόνια έχουν διπλό αφρώδες υλικό και συνεπώς προσφέρουν πολύ καλή επιφανειακή ομοιογένεια και αίσθηση ολίσθησης.

Οι θέσεις των ακτίνων πρέπει να ταιριάζουν με τη βασική διάταξη της θέσης του οδηγού και να μην αποκρύπτουν τη θέαση των οργάνων ή των paddles. Σε σύγκριση με τον ανταγωνισμό, οι ακτίνες στα τιμόνια μας έχουν πραγματικά πολύ λεπτό σχεδιασμό – μια πρόκληση όσον αφορά την αντοχή και την ασφάλεια σύγκρουσης. Ένα άλλο δόγμα: όλα τα όργανα ελέγχου στο τιμόνι πρέπει να είναι προσβάσιμα με τους δύο αντίχειρες χωρίς να επηρεάζεται η οδήγηση.

Τι κάνει τη νέα γενιά τιμονιών στο Q4 e-tron τόσο ξεχωριστή;

Το τιμόνι των Q4 e-tron και Q4 Sportback e-tron θέτει νέα πρότυπα στη σχεδίαση, την εργονομία και τη λειτουργικότητα. Ενσωματώνει συνολικά 18 λειτουργίες, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για πρώτη φορά μέσω οθονών αφής με εμφάνιση black panel. Οι περιοχές λειτουργίας τους ανάβουν και δείχνουν ποια κουμπιά είναι ενεργά με αυτόν τον τρόπο. Όταν είναι ανενεργές, οι οθόνες αφής με γυαλιστερό μαύρο χρώμα είναι σχεδόν αόρατες. Τα τέσσερα δακτυλίδια του σήματος στον απορροφητή κρούσης έχουν ακόμα επίπεδη σχεδίαση, δηλαδή είναι δισδιάστατα.

Μια άλλη καινοτομία είναι η στεφάνη του τιμονιού, η οποία είναι επίπεδη για πρώτη φορά τόσο στο πάνω όσο και στο κάτω μέρος. Αυτό δίνει στο εσωτερικό ένα πιο φουτουριστικό αποτέλεσμα, τονίζει την προοδευτικότητά του και διευκολύνει την είσοδο και έξοδο από το όχημα. Το τελευταίο επηρεάζεται επίσης από αυτό που είναι γνωστό ως αξονική μετατόπιση. Αυτό σημαίνει ότι το τιμόνι μετατοπίζεται ελάχιστα (κατά 7,5 χιλιοστά) πάνω από την πλήμνη του. Αυτό βελτιστοποιεί την άποψη του οδηγού για τα χειριστήρια, τον χώρο για είσοδο και έξοδο από το όχημα και τα χαρακτηριστικά περιστροφής του τιμονιού.

Μπορούν πραγματικά να λειτουργούν διαισθητικά οι οθόνες αφής;

Μικρά εξογκώματα σχηματίζουν ένα περίγραμμα μεταξύ των περιοχών στις οθόνες αφής και τα καθιστούν ευκολότερα στη χρήση. Όταν ένα άτομο αγγίζει την οθόνη με ένα δάχτυλο, δεν προκαλεί αμέσως μια «απάντηση». Το σύστημα καταγράφει μια ενέργεια και δίνει απτική ανάδραση μόνο όταν ο οδηγός πιέζει απαλά με μια συγκεκριμένη δύναμη. Αυτό περιλαμβάνει την ίδια τεχνολογία με το MMI touch στην κεντρική κονσόλα. Ένα πλαίσιο που ενεργοποιείται μέσω ενός σημείου πίεσης αναγνωρίζει τη θέση του δακτύλου.

Στη συνέχεια, υπάρχει ένας μηχανικός ήχος «κλικ» κατά την ενεργοποίηση. Με αυτόν τον τρόπο, ο οδηγός μπορεί να προσανατολιστεί διαισθητικά χρησιμοποιώντας την αίσθηση αφής. Με αυτή την φιλοσοφία λειτουργίας, ενσωματώνεται μια τεχνολογία στο τιμόνι που ήδη γνωρίζουμε από smartphone και tablet. Εκτός από την αφή, υπάρχουν επίσης κινήσεις σάρωσης, για παράδειγμα για κύλιση στις λίστες μενού πλοήγησης, πολυμέσων και λειτουργίας οχήματος.

Τι είναι η χωρητική αναγνώριση επαφής των χεριών;

Η χωρητική αναγνώριση επαφής των χεριών υποστηρίζει λειτουργίες υποβοήθησης οδήγησης με παρέμβαση διεύθυνσης και έτσι δημιουργεί πρόσθετη ασφάλεια –για παράδειγμα όταν αλλάζετε λωρίδα. Μία επιφάνεια αισθητήρα κάτω από το εξωτερικό στρώμα αφρώδους επένδυσης στη στεφάνη του τιμονιού μπορεί να επιβεβαιώσει εάν ο οδηγός έχει ή όχι τα χέρια του στο τιμόνι. Δεν απαιτεί δύναμη ή πίεση, μπορεί να αισθανθεί ακόμη και μια πολύ απαλή επαφή για να επιτρέπει τη χαλαρή οδήγηση.

Η μονάδα ελέγχου που είναι ενσωματωμένη στο τιμόνι αξιολογεί συνεχώς αυτήν την επαφή και αναγνωρίζει εάν ο οδηγός είναι έτοιμος να ασχοληθεί με την κυκλοφορία. Το τιμόνι δεν μπορεί να παραμείνει περισσότερο από 15 δευτερόλεπτα χωρίς να το αγγίξει ο οδηγός. Μετά από αυτό, θα εμφανιστεί μια σειρά οπτικών και ακουστικών προειδοποιήσεων. Ως αποτέλεσμα, η νέα γενιά τιμονιών αυξάνει την άνεση σε σύγκριση με τις λύσεις με βάση τη ροπή που εφαρμόζεται στο τιμόνι. Αυτό συμβαίνει επειδή οι οδηγοί έπρεπε προηγουμένως να μετακινήσουν ενεργά το τιμόνι για να σηματοδοτήσουν στα συστήματα υποβοήθησης ότι είχαν τον έλεγχο του αυτοκινήτου, ακόμη και σε ευθεία.

Υπό ποιες συνθήκες υποβοηθείται το τιμόνι;

Ορισμένα συστήματα υποβοήθησης υποστηρίζουν τον οδηγό σε κρίσιμες καταστάσεις με διορθωτικές παρεμβάσεις διεύθυνσης. Το Adaptive Cruise Assist (ACA) με το ενσωματωμένο ενεργό Lane Assist κρατά το αυτοκίνητο σταθερά στη μέση της λωρίδας. Εάν πλησιάσει στις ενδείξεις λωρίδας χωρίς ενεργοποιημένο φλας, το σύστημα βοηθά τον οδηγό να επιστρέψει στη λωρίδα μέσω ήπιων αλλά αισθητών παρεμβάσεων διεύθυνσης. Κατά την οδήγηση πάνω σε όρια λωρίδας, ο οδηγός μπορεί να προειδοποιηθεί μέσω απτικής ανατροφοδότησης.

Traffic jam assist (το οποίο είναι επίσης ένα υποσύστημα ACC) βοηθά σε εύρος ταχύτητας έως και 65 χλμ./ώρα σε οχήματα με αυτόματο κιβώτιο. Ο βοηθός καθοδηγεί το αυτοκίνητο κάνοντας απαλές μικροδιορθώσεις διεύθυνσης και προσανατολίζεται ανάλογα με όρια λωρίδας κυκλοφορίας, όρια στην άκρη του δρόμου και άλλα οχήματα.

Collision avoidance assist- μπορεί να βοηθήσει τον οδηγό σε μια κατάσταση που αναγνωρίζει ως κρίσιμη για να οδηγήσει το όχημα γύρω από ένα εμπόδιο. Εάν ο οδηγός αποφύγει ενεργά το εμπόδιο μετά τη λήψη της επείγουσας προειδοποίησης, η βοήθεια αποφυγής σύγκρουσης βοηθά εφαρμόζοντας στοχευμένο φρενάρισμα στους τροχούς και αυξάνοντας ή μειώνοντας τη ροπή διεύθυνσης. Έτσι, εάν ο οδηγός οδηγεί πολύ μακριά, το σύστημα μειώνει τη ροπή διεύθυνσης και εάν ο οδηγός δεν οδηγεί αρκετά μακριά, αυξάνει τη ροπή διεύθυνσης. Το ίδιο γίνεται με τον αντίστοιχο τρόπο όταν επιστρέφει στη λωρίδα.

Το Park assist- αφού εντοπίσει έναν κατάλληλο κάθετο ή παράλληλο χώρο στάθμευσης μέσω αισθητήρων υπερήχων, οδηγεί αυτόματα το όχημα. Ο οδηγός πρέπει να επιταχύνει, να αλλάξει ταχύτητα, να φρενάρει και να επιβλέπει τη διαδικασία στάθμευσης.

Ηλεκτρομηχανικό τιμόνι

Το ηλεκτρομηχανικό υποβοηθούμενο τιμόνι είναι η σύγχρονη κατάσταση και μπορεί να βρεθεί σε κάθε σύγχρονο premium αυτοκίνητο. Το σύστημα λειτουργεί χωρίς υδραυλικά εξαρτήματα και έτσι εξοικονομεί σημαντική ποσότητα ενέργειας. Κάνει επίσης τεχνικά δυνατά όλα τα συστήματα υποβοήθησης με επέμβαση διεύθυνσης. Το τιμόνι προσφέρει ρυθμιζόμενη ταχύτητα διεύθυνσης και συμβάλλει στην σταθερότητα της κατεύθυνσης. Με αυτόν τον τρόπο, ο οδηγός έχει μια σπορ αίσθηση τιμονιού και παίρνει εξαιρετικά ακριβή, διαφοροποιημένα μηνύματα από το δρόμο.

Ηλεκτρομηχανικό προοδευτικό σύστημα διεύθυνσης

«Προοδευτικό» σημαίνει ότι το σύστημα διεύθυνσης συμπεριφέρεται διαφορετικά ανάλογα με τη γωνία του τιμονιού. Το τιμόνι και τα γρανάζια είναι ειδικά σχεδιασμένα για τον σκοπό αυτό. Σε μια απότομη γωνία διεύθυνσης, η σχέση μετάδοσης είναι μικρότερη και η οδήγηση πολύ άμεση. Όταν ο οδηγός πρέπει να κάνει ελιγμούς ή να σταθμεύσει, το μόνο που χρειάζεται είναι δυόμισι περιστροφές του τιμονιού απ’ άκρη σε άκρη. Ο οδηγός θα βιώσει μια πιο δυναμική οδήγηση σε αυτοκινητόδρομους με στροφές λόγω της πιο άμεσης μετάδοσης. Η υποβοήθηση προσαρμόζεται στην ταχύτητα οδήγησης. Σε χαμηλές ταχύτητες, βρίσκεται σε υψηλό επίπεδο για ευελιξία και μειώνεται καθώς αυξάνεται η ταχύτητα.

Τετραδιεύθυνση

Το σύστημα τετραδιεύθυνσης μπορεί να ρυθμίσει τις γωνίες διεύθυνσης στον μπροστινό και στον πίσω άξονα ανεξάρτητα τον ένα από τον άλλο. Το σήμα στροφής μεταδίδεται ηλεκτρικά στον σύνδεσμο του τιμονιού και στους ενεργοποιητές στο πίσω μέρος του αυτοκινήτου μέσω ενός συστήματος drive-by-wire. Σε χαμηλές ταχύτητες, οι πίσω τροχοί περιστρέφονται έως και πέντε μοίρες στην αντίθετη κατεύθυνση των εμπρός τροχών. Αυτό μειώνει την ακτίνα στροφής κατά περίπου ένα μέτρο και είναι ιδιαίτερα ωφέλιμο κατά τον ελιγμό και τη στάθμευση. Ξεκινώντας με ταχύτητες περίπου 60 χλμ./ώρα, ωστόσο, οι πίσω τροχοί ακολουθούν την κίνηση των εμπρός τροχών. Η περιστροφή έως και δύο μοίρες στην ίδια κατεύθυνση καθιστά τη συμπεριφορά οδήγησης στον αυτοκινητόδρομο και τις ταχύτητες ταχείας κυκλοφορίας πιο ήρεμες συνολικά και αυξάνει τη σταθερότητα σε συνεχείς στροφές.

Δυναμικό τιμόνι τετραδιεύθυνσης

Μια πρόοδος στα συστήματα διεύθυνσης, είναι το Dynamic All-wheel Steering. Αυτή τη στιγμή είναι η κορυφαία τεχνολογία μεταξύ των συστημάτων διεύθυνσης της Audi και συνδυάζει δυναμικό σύστημα διεύθυνσης στον μπροστινό άξονα με σύστημα διεύθυνσης πίσω άξονα. Με αυτό το σύστημα, η μάρκα διερευνά τα όρια του φυσικού δυνατού. Το σύστημα προσφέρει σημαντικά οφέλη, ειδικά στο όριο. Συνδυάζει άμεση, σπορ απόκριση διεύθυνσης με σταθερότητα οδήγησης ή, εν συντομία: διαχείριση με εξαιρετικά υψηλή ακρίβεια. Ο λόγος του τιμονιού αλλάζει σε εύρος από 9,5 έως 17,0 – άμεσο σε χαμηλές ταχύτητες και σταθερό σε υψηλές ταχύτητες.

Νίκος Τσάδαρης