Articulos Varios - “Dirección Activa” de BMW
por José Luis Rey
Nuevo sistema de “Dirección Activa” de BMW
La evolución tecnológica de los automóviles está cambiando también la manera de conducir, una de las más recientes innovaciones a este respecto es el nuevo sistema de dirección “Active Steering” de BMW que cambia el ángulo de las ruedas en función del giro de volante que haga el conductor, complementando así al sistema de control dinámico de la estabilidad (DSC). La información dada por BMW indica que con esta tecnología, ya sea en un desplazamiento a alta velocidad, en carreteras de curvas continuas, o bien en maniobras de estacionamiento, el conductor maneja con mayor confort y seguridad, aumentando su placer de conducir.
La diferencia en el “Active Steering”, respecto a la propuesta de otros fabricantes que proponen un sistema de dirección “steer-by-wire” puro, estriba en la presencia de una columna de dirección que establece una unión permanente entre el volante y las ruedas, garantizándose así el buen funcionamiento de la dirección, incluso si falla o se desconecta completamente el sistema de asistencia. A su vez el conductor sigue teniendo una sensación auténtica al maniobrar, lo cual no es posible con los sistemas «steer-by-wire» puros, pues su propia configuración lo impide.
El elemento central del sistema de dirección activa es la llamada dirección superpuesta. Se trata de un engranaje planetario, integrado en la columna de la dirección dividida. Un motor eléctrico interviene en los movimientos del engranaje planetario
mediante otro engranaje hipoide autobloqueante para aumentar o reducir el ángulo de la dirección en función de cada situación concreta. Adicionalmente, el sistema de dirección asistida regulable (similar al sistema Servotronic ya existente) se ocupa de controlar el momento de la fuerza que se aplica en el volante.
Estos dos componentes unidos permiten adaptar el ángulo de las ruedas delanteras y el momento de la fuerza en el volante en función de cualquier situación de conducción. En condiciones de manejo normal, es decir, a velocidades bajas o medianas, el sistema “Active Steering” modifica la relación de la dirección, maniobrándose más fácilmente. Al surgir situaciones críticas, el “Active Steering” es capaz de cambiar el ángulo de giro de las ruedas determinado por el conductor, estabilizando el automóvil más rápidamente que él, logrando ventajas dinámicas en la conducción. Hay situaciones en las que las ventajas de este sistema son más evidentes. Al conducir por una carretera, la dirección se torna más directa que en el caso de sistemas de
dirección convencionales, aumentando la agilidad del vehículo. Cuando se conduce con este tipo de dirección la sensación que se tiene al volante es muy parecida a la que se siente cuando se conduce un kart, pues el conductor percibe a su auto como aún más maniobrable. Si lo que se busca es estacionar, por ejemplo en un estrecho espacio de la ciudad, el volante gira con dos vueltas de tope a tope, haciendo más fáciles y agradables las maniobras pues se requiere menos esfuerzo para dejar el auto en un espacio reducido.
A velocidades más altas, por ejemplo conduciendo por autopistas, la dirección es cada vez más indirecta, llegando hasta el nivel de sistemas de dirección convencionales o, incluso, superándolo. Al mismo tiempo aumenta el momento de la fuerza necesaria para girar el volante, con lo que se evitan movimientos involuntarios. En esas condiciones, el conductor nota un claro aumento de la estabilidad de su auto. Al realizar maniobras necesarias a alta velocidad, la dirección asistida por el “Active Steering” reacciona más espontáneamente y el conductor puede controlar con mayor seguridad su vehículo. Si las condiciones imperantes limitan la estabilidad, por ejemplo conduciendo sobre pavimentos mojados o resbaladizos o si hay fuerte viento lateral, el sistema mejora considerablemente la estabilidad, requiriendo con menos frecuencia la acción del sistema de estabilización DSC. El sistema funciona del mismo modo al frenar sobre un pavimento con adherencia diferente en uno y otro lado (por ejemplo, con las cubiertas del lado izquierdo
sobre asfalto seco y de buen agarre y las de la derecha al borde del asfalto, cerca de la cuneta) o, también, al maniobrar abruptamente, por ejemplo para esquivar un animal, un pozo o cualquier otro obstáculo que repentinamente aparezca en el camino.
Las maniobras correctas son más importantes cuando se conduce en una carretera con curvas que se van cerrando cada vez más o se repiten incesantemente, más circulando a alta velocidad. Estas son circunstancias cotidianas en las que lo más importante es maniobrar correctamente. Pero también son situaciones en las que el auto tiene que reaccionar de diversas formas. Las ruedas delanteras tienen que girar en función de los movimientos del volante del modo más directo posible si se conduce a mediana velocidad, pero a mayor velocidad tanto más indirecta debe ser la dirección. Por lo tanto, se trata de exigencias diametralmente opuestas.
El conductor siempre debe percibir las condiciones dinámicas de su auto a través de la dirección. El nuevo sistema de dirección dinámica de BMW es capaz de conjugar la agilidad con la estabilidad y el confort, metas aparentemente contradictorias que una dirección de tipo convencional no puede alcanzar a la vez.
Con un sistema de dirección convencional, las órdenes que da el
conductor moviendo el volante se transmiten siempre igual debido a la relación fija entre el volante y las ruedas delanteras. Una dirección directa (la solución ideal a baja velocidad) sigue siendo directa a alta velocidad, es decir, en circunstancias en las que sería deseable disponer de una dirección mucho más indirecta para compensar el aumento físico de la sensibilidad del volante al aumentar la velocidad.
Si, por lo contrario, la dirección tiene la relación ideal para conducir a alta velocidad, es incómodo maniobrar a baja velocidad, ya que hay que dar más vueltas al volante hasta que giren a tope las ruedas. Por lo tanto, los sistemas de dirección convencionales siempre son una solución intermedia entre ambos extremos.
Este innovador sistema de dirección es capaz de ofrecer una solución supuestamente imposible. Este sistema modifica concretamente el ángulo de giro de las ruedas que elige el conductor girando el volante. Al hacerlo, el sistema Active Steering combina las posibilidades del «steer-by-wire» puro, es decir sin una conexión directa entre el volante y las ruedas; únicamente se recurre al método de transmisión de señales electrónicas, con las ventajas que actualmente sólo ofrecen los sistemas de dirección mecánicos, especialmente en lo que se refiere a la información que sobre el estado dinámico de su auto
recibe el conductor a través del volante.
En términos técnicos, el funcionamiento del “Active Steering” se basa en el principio de la superposición de ángulos de la dirección. Un actuador electromecánico ubicado entre el volante y la caja de la dirección suma un ángulo al ángulo determinado por el conductor mediante la posición del volante.
El elemento principal del sistema “Active Steering” está constituido por la llamada dirección superpuesta, un engranaje planetario con dos árboles de entrada y uno de salida. Uno de los árboles de entrada está unido al volante, mientras que el otro es accionado por un motor eléctrico a través de un engranaje hipoide autoblocante a modo de reductor. El ángulo total que se obtiene en el árbol de salida está compuesto del ángulo del volante y del ángulo del motor eléctrico. Pero la aplicación de la fuerza necesaria para hacer girar las ruedas no proviene del motor eléctrico, sino de una unidad servo separada, igual a la que se utiliza en las direcciones convencionales. El sistema “Active Steering” incluye además una propia unidad de control y diversos sensores para captar la dinámica de la conducción y la
intención del conductor. El sistema también intercambia constantemente datos con la unidad de control del DSC a través de la red de abordo.
El sistema aumenta o reduce el ángulo de giro de las ruedas delanteras en función de la situación de la conducción. Al conducir a baja velocidad, el servomotor gira en el mismo sentido que el volante. De esta manera las ruedas giran más y es más fácil maniobrar al volante. Así se obtiene una dirección más directa que en los autos convencionales hasta velocidades medianas. En estas circunstancias, la fuerza que el conductor aplica en el volante es menor y, por lo tanto, la conducción es más confortable (el funcionamiento del sistema en esta fase es comparable al del Servotronic).
Al conducir a alta velocidad, el servomotor gira en el sentido contrario al volante. De esta manera se reduce el ángulo de giro de las ruedas delanteras, haciendo la dirección más indirecta, al tiempo que ésta corresponde al alto estándar que ofrece la dirección de tipo convencional de BMW al conducir, por ejemplo, a alta velocidad por carretera. Al mismo tiempo aumenta la fuerza que debe aplicarse para girar el volante, con lo que se evitan movimientos involuntarios.
En situaciones dinámicas críticas, el sistema Active Steering modifica concretamente el ángulo de giro de las ruedas determinado por la posición del volante elegida por el conductor. Ello significa que el sistema es capaz de recuperar la estabilidad del automóvil mucho más rápido que el conductor.
Con la adopción del “Active Steering” se evita en gran medida
que tengan que cruzarse las manos al girar el volante conduciendo por carreteras estrechas, en zonas montañosas o de curvas continuas. Mientras que los sistemas convencionales invitan a cruzar los brazos sobre el volante al tomar las curvas, con el Active Steering las manos siempre se mantienen allí donde tienen que estar, es decir, en la posición óptima sin soltar el volante. Ello significa que en cualquier situación siempre es posible accionar las teclas de funciones múltiples y las teclas de la caja de cambios secuencial SMG.
La mayor agilidad y dinamismo de la dirección resultan evidentes en las pruebas de eslalon en un tramo marcado con conos, poniéndose a prueba la capacidad de esquivar obstáculos a bajas y medianas velocidades. Con el “Active Steering”, el conductor controla mucho mejor su auto, la precisión de la dirección es mayor y la fuerza que se tiene que aplicar para girar el volante es inferior en comparación con aquella que es necesaria utilizando sistemas de dirección convencionales.
Este sistema atenúa los errores que con frecuencia se cometen a alta velocidad, como por ejemplo efectuar un giro exagerado y abrupto del volante al sufrir un susto. Este sistema de dirección de características más indirectas a alta velocidad es, además, una premisa para la obtención de un excelente comportamiento de marcha en recta.
Esta dirección permite manejar de modo más ágil y confortable,
pero también contribuye a aumentar la seguridad, porque es el complemento ideal para el sistema de control dinámico de la estabilidad (DSC) desarrollado por BMW. En situaciones criticas, por ejemplo al cambiar de carril rápidamente para adelantar a otro auto en la ruta, se puede sobregirar (el auto traza un radio más pequeño que aquél que determina la posición del volante).
Esta situación puede provocar un fuerte giro a lo largo del eje vertical, pudiéndose perder el control. En esas situaciones, el “Active Steering” interviene corrigiendo, ya que atenúa el movimiento de giro a lo largo del eje vertical desde el principio, logrando estabilizar el automóvil casi sin que lo noten el conductor y sus acompañantes. Ello significa que el sofisticado sistema de control dinámico de la estabilidad (DSC) de BMW tiene que intervenir menos enérgicamente. A diferencia del DSC que activa los frenos (de modo más o menos perceptible), el “Active Steering” sólo modifica el ángulo de la dirección y la medida correctiva casi no se percibe. Sólo cuando éste no es suficiente para estabilizar el auto es que interviene el DSC.
Este sistema es capaz de solucionar el conflicto existente entre agilidad, estabilidad y confort que se pone de manifiesto en cualquier dirección convencional. Gracias al sistema “Active Steering”, los futuros conductores de un BMW podrán maniobrar de modo mucho más confortable y seguro en cualquier situación y, al mismo tiempo, disfrutar aún más del placer de conducir.
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