Kategoriat
Mekaanisesti välitetty ohjausakseli ja siihen liittyvä ohjauspylväs on ollut kiinteä osa autotekniikkaa autoilun alusta alkaen. Nyt näyttää siltä, että mekaanisesta yhteydestä voitaisiin luopua.
Steer-by-wire
Ajoneuvotekniikan kansainvälisessä termistössä edellä kuvailtu, elektroniikan ja sähkövoiman avulla toteutettu ohjauslaite tunnetaan varsin laajasti käsitteellä Steer-by-wire.
Siitä ja sen markkinoille tulosta on puhuttu jo varsin pitkään, mutta eri syistä johtuen tutkielmia eikä toteutuksia ole ainakaan suuremmassa mittakaavassa saateltu sarjatuotantoon saakka. Eräs näistä syistä on EU:n ajoneuvojen tyyppihyväksyntään liittyvä lainsäädäntö.
Matkan varrella on ollut hyviäkin yrityksiä, mutta aivan viime aikoina on alkanut tosissaan tapahtua.
Jo vuosia Nissaniin kuuluva premiumautovalmistaja Infiniti esittelimallissa Q50 oman näkemyksensä Steer-by-wire -ratkaisusta, joka toimii osittain ilman mekaanista yhteyttä ohjauspyörän ja kääntyvien pyörien välillä. Kyseinen malli oli tarkoitettu lähinnä Pohjois-Amerikan markkinoita varten, Eurooppaan kyseinen brändi aloitti maihinnousun vasta vuosia myöhemmin.
Toyota-konserniin kuuluva Lexus on tuomassa markkinoille RZ 550e-sähköauton, johon tulee lisävarusteena saatavana oleva edelleen kehitetty Steer-by-wire –ohjaus.
Erään ennusteen mukaan perinteinen ohjauspylväs tulee jollain aikataululla todennäköisesti katoamaan. Tämä muutos alkaisi ensin henkilöautoista. Lisäksi on arvioitu, että teknisesti ratkaisu olisi tulevaisuudessa ylivoimainen vaatien pientä hienosäätöä, mutta ollen turvallisuuden kannalta täysin hyväksyttävällä tasolla.
Teknisestä toteutuksesta
Perinteisellä ratkaisulla ohjaus toimii mekaanisella yhteydellä ohjauspyörästä ohjausakselin kautta ohjausvaihteeseen, ja siitä edelleen kääntyville pyörille eli käytännössä etupyörille.
Steer-by-wire –ratkaisussa tieto ohjauspyörän liikkeistä (kääntökulma, liikenopeus, ohjausvoima) välittyy tunnistimien kautta järjestelmän elektroniikalle, sen tekemän arvioinnin ja prosessoinnin sähkökäyttöisille servomoottoreille ja edelleen kääntyville pyörille.
Kiteytetysti ilmaistuna kuljettajan käsillään tekemä liike mitataan tunnistimilla ja antureilla, ja edelleen välitetään sähköisille toimilaitteille.
Koska mekaaninen yhteys puuttuu, korostetun turvallista toimintaa varten järjestelmä vaatii kaksoistunnistimet, ohjainyksiköiden kahdennuksen, varmennetun sähkövirran syötön ja useamman redundantin eli varmennetun käyttömoottorin.
Mikäli jokin järjestelmän komponenteista tai osajärjestelmistä lakkaa toimimasta, korvaavan osajärjestelmän tulee ottaa vastuu ajoneuvon ohjauslaitteen moitteettomasta toiminnasta. Ilman edellä kuvaillun mukaista kattavaa kokonaisvalvontaa ohjauslaitetta ei tultaisi sallimaan tieliikenteessä.
Miksi ohjauspylväästä halutaan päästä eroon?
Näkemysten mukaan ilman perinteistä ohjauspylvästä toteutettu ratkaisu tarjoaa paremman törmäysturvallisuuden mahdollistaen enemmän käyttökelpoista tilaa ohjaamossa.
Lisäksi on hyvä muistaa, että autoja rakennetaan sekä vasemman että oikeanpuoleisella ohjauksella varustettuna. Maailmassa on 35 valtiota, joissa on vasemmanpuoleinen liikenne ja sen mukaisesti oikeanpuoleinen ohjauslaite. Kiinteällä ohjausakselilla tämä tarkoittaa aina muutoksia auton tekniseen kokoonpanoon.
Muuttuva ohjaustuntuman avulla voidaan kaupunki- ja taajamaliikenteessä käyttää kevyeksi ja nopeaksi välitettyä ohjausta. Maantie- ja moottoritienopeuksissa ohjaus voi vastaavasti olla raskaampi ja vakaampi sekä mahdollisesti myös tunnokkaampi.
Ohjauspyörään ei välity värinöitä tien epätasaisuuksien mukaan, koska mekaaninen linkki puuttuu. Ohjauksen välityssuhdetta voidaan muuttaa tarvittaessa nopeastikin.
Lisäksi ratin pyörittely pysäköintitilanteissa vähenee, sillä ohjaavien pyörien maksimi kääntökulma on mahdollista saavuttaa esimerkiksi noin puolen kierroksen ohjauspyörän käännöllä. Yleensä tämä voidaan tehdä ilman käsien siirtämistä ohjauspyörän kehällä. Tämä puolestaan vapauttaa muotoilemaan ratista aikaisempaa kompaktimpi ja esimerkiksi sivuun siirrettävä.
Lopuksi on vielä arvioitu, että autonomiseen ajamiseen liittyvät aspektit tulevat helpottumaan sähköisesti toteutetun ohjauksen avulla.
Uusimmat toteutukset
Suurin kritiikki modernia ”sähköohjausta” kohtaan on kohdistunut keinotekoiseksi koettuun ohjaustuntumaan. Koska ajorata eikä tien pinta ole mekaanisessa yhteydessä, tuntuma tulee simuloida ohjelmallisesti. Arvioiden mukaan uusimmat järjestelmät ovat jo varsin vakuuttavia.
Kiinalainen sähköautovalmistaja NIO on jo kotvan aikaa sitten esitellyt kookkaassa ET9-mallissaan digitaalisen Steer-by-wire -järjestelmän, joka on saksalaistaustaisen ZF:n kehittämää ja hiljattain markkinoille tuotua teknologiaa. Yhtiöiden välinen strateginen kumppanuus käynnistyi vuonna 2022.
ZF:n mukaan sen kehittämä teknologia edustaa skaalautuvaa moduuli + ohjelmisto -teknologiaa, jonka muutkin autonvalmistajat voivat ottaa varsin vaivattomasti käyttöön.
Viimeisten tietojen mukaan Steer-by-wire –leiriin on liittynyt tai liittymässä myös eurooppalaisia autonvalmistajia jo kuluvana vuonna ja lisää vähän myöhemmin.
Juha Kiiskinen JK- Textservice
Kirjoittajan arkisto- juha@textservice.fi