Active wheel — колесо с трансмиссией, подвеской и мотором

Всемирно известная организация Michelin ещё двадцать пять лет назад запустила проект по созданию электрического колеса будущего, которое вместило бы в себя практически весь автомобиль, за исключением кузова и пассажирских сидений: тормозную систему, подвеску, трансмиссию и двигатель.

Автомобили, построенные на базе двигателей с электрической тягой, значительно превосходят бензиновые и дизельные автомобили по нескольким аспектам: Во-первых, в электрических автомобилях полностью отсутствует усложнённая система различных механизмов, которые передают тягу от двигателя к колёсам, то есть сцепления, дифференциалов и трансмиссии. Во-вторых, у машин с электрическими двигателями превосходные показатели динамики: небольшие по размеру, но мощные моторы могут достигать крутящего момента с показателем в 700 Нм даже при самых низких оборотах. В-третьих, управляемая система, так называемого, мотор-колеса обеспечивает автомобиль удивительными показателями манёвренности, так как каждое колесо машины может вращаться со своей скоростью и по определённому направлению. Машина без каких-либо проблем может развернуться на 360 градусов, запарковаться в самых труднодоступных условиях, а также моментально адаптироваться к свойствам и качеству дорожной поверхности. В-четвёртых, значительно упрощается одна из самых важных систем в электромобилях, осуществляющая регенерацию необходимой для торможения энергии. В-пятых, никакая современная система по типу ABS, ESP и прочие не может сравниться с системой устройства мотор-колеса в плане обеспечения безопасности и комфорта при передвижении. Все электромеханические системы встраиваются в программу управления автомобилем в процессе его движения и воздействуют на каждое колесо по-отдельности.

Несмотря на обильное количество преимуществ, Active Wheel имеет некоторые серьёзные недостатки. Основным из недостатков является общий вес всех механизмов, помещённых внутрь устройства. Для электрических двигателей, работающих на высоких оборотах, необходим понижающий редуктор, который прибавляет несколько килограммов к общему весу колеса. Для обычных автомобилей дополнительный вес механизмов в области трансмиссии и подвески не играет особой роли, а для Active Wheel он весьма критичен. Тяжёлые колёса значительно снижают уровень комфорта движения и управляемость автомобиля, увеличивают износ подвески и передают все вибрации на кузов машины. Оптимальным весом колеса для автомобилей со средним весом является показатель от 10 до 30 килограммов без надетой шины. Соответствовать этому жёсткому условию мотор-колесу довольно сложно. Помимо этого, в случае поломки мотор-колеса, процесс его починки требует высокой квалификации и полном понимании устройства со стороны специалиста. Устранить неполадки в обычной шиномонтажной мастерской невозможно, так как работники не специализируются на таких колёсах. А что делать, если проблема возникнет далеко от центра обслуживания? Наличие запасного мотор-колеса в багажнике? Но его стоимость чрезмерно высока, поэтому необходимость приобретения дополнительного дорогостоящего колеса отобьёт у автолюбителей всякое желание приобретать автомобили с электрическими двигателями.

Инженеры из компании Michlein смогли решить две проблемы мотор-колеса – большие размеры и вес. По словам руководителя отдела компании в области перспективных разработок неподрессоренная масса колеса составляет 35 килограммов. Для сравнения можно взять эту же массу переднего колеса известного хетчбэка Renault Clio, которая составляет 38 килограммов. Специалисты компании достигли такого результата при помощи создания минимально возможных размеров всех элементов устройства – электрического двигателя, пружин, механизмов тормозной системы, системы охлаждения и так далее. Достаточно привести в пример родстер под названием Venturi Volage, у которого вес ведущего мотора составляет всего 7 килограммов с максимальной мощностью в 75 лошадиных сил. Остальные механизмы обеспечения движения встроены в Active Wheel, а их общий вес составляет не больше 11 килограммов. Основа устройства Active Wheel представлена в виде алюминиевой рамы, соединённой с подрамником кузова автомобиля при помощи обычного жёсткого рычага. Это соединение специально сделано в подвижном виде, чтобы колесо могло поворачиваться в любую сторону. К внутренней части рамы прикреплены все элементы мотор-колеса. Тормозной механизм включает в себя вращающийся диск и суппорта. Электрический двигатель в процессе торможения работает в виде генератора, вырабатывая электрическую энергию для питания аккумулятора автомобиля. Устройство подвески состоит из стальной пружины и амортизаторов электрического типа. Небольшой моторчик, который управляет этими амортизаторами, отвечает и за поворот колеса. Благодаря увеличенному углу поворота колёс электромобиль гораздо мобильнее стандартных автомобилей.

Работу сложной системы Active Wheel обеспечивает современная электроника. Как отмечают специалисты компании Michlein, отклик электрической подвески составляет 0,003 секунды. Это значительно быстрее отклика, который выдаёт стандартный амортизатор гидравлического типа. Подвеска, устройство которой может изменяться за доли секунды, совмещает в себе два принципа управления автомобилем – плавность движения и общая управляемость. Уникальная технология, изобретённая компанией, позволяет водителям быстро настраивать характер движения автомобиля. Хочется быстрой динамики и жжённой резины на трассе – без проблем, желаете комфортно прокатиться по живописным и узким улицам различных городов – пожалуйста.

Venturi Volage – уникальный концепт двухместного родстера с общей массой чуть больше одной тонны, который оснащён колёсами Active Wheel. Основу кузова автомобиля представляет лёгкая и жёсткая платформа из алюминиевых панелей, которые облицованы со всех сторон карбоном. Мотор-колёса Active Wheel крепятся к подвеске родстера с использованием авиационной стали. Передний подрамник автомобиля выполняет функцию обеспечения безопасности водителя при столкновении. На заднем подрамнике расположен аккумулятор, созданный французской организацией Zebra. Все кузовные панели созданы при помощи карбонового листа с большим количеством слоёв. Как отмечает в своём интервью создатель этого автомобиля – Саша Лакич, общий же дизайн родстера сформирован с учётом всех законов спортивной аэродинамики при движении и исключением лишних элементов из устройства машины, а именно двигателя под капотом, громоздкой подвески, трансмиссии и прочего ненужного металла, увеличивающего общую массу.

Вес автомобиля максимально продуман и распределён следующим образом: 45% общей массы приходится на переднюю ось, а 55% - на заднюю. Это очень важное условие для автомобиля с полным приводом и четырьмя полностью управляемыми колёсами. Мощность каждого колеса Active Wheel составляет 75 лошадиных сил, что по итогу складывается в целых 300 лошадиных сил. Разгон родстера до сотни составляет чуть меньше пяти секунд, а максимальная скорость составляет 150 километров в час. Продвинутая и современная электроника, обеспечивающая управление автомобилем, моментально реагирует на различные отклонения в работе всей системы машины и оперативно корректирует их, заставляя каждое из колёс вращаться с установленной для него скоростью. Неровности дорожного покрытия родстер преодолевает с максимальным комфортом и мягкостью движения для водителя.