為何轉向系統對汽車(chē)駕駛感帶來(lái)如此大的影響?
判斷一輛車(chē)好不好開(kāi),除了“油門(mén)”和“剎車(chē)”的配合外,轉向系統占了一半的分數。而所謂的汽車(chē)操控性,主要就是看方向盤(pán)是不是達到了“人車(chē)合一”的水平。從方向盤(pán)到前輪,轉向的過(guò)程需要一套系統的翻譯和傳遞。
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本文,我們將解讀汽車(chē)的轉向系統,來(lái)探究為何這類(lèi)技術(shù)能對汽車(chē)的駕駛感帶來(lái)如此大的影響,甚至直接決定了一個(gè)品牌的屬性。
要了解轉向,先要了解一個(gè)基本常識,那就是轉向助力。轉向系統的反應速度、精準性以及力度,跟轉向助力系統有直接的關(guān)聯(lián)。不難理解,由于前輪兩個(gè)輪胎與地面之間存在巨大摩擦力,人的胳膊要克服這種力完成轉向,將非常的累,影響駕駛感受,更不利于緊急避險等安全情境的處置。
所以,助力的存在十分有必要。一般來(lái)說(shuō),轉向助力的能量來(lái)源,是發(fā)動(dòng)機皮帶。根據具體實(shí)現形式的不同,轉向助力分為液壓助力和電動(dòng)助力。再細分,液壓助力又分為機械液壓助力和電動(dòng)液壓助力;而電動(dòng)助力則表示轉向拉桿的拉動(dòng)和助力來(lái)源,都由電機執行,沒(méi)有液壓原理的應用。

電動(dòng)液壓助力是機械液壓助力的一個(gè)升級版,它使得助力的力度更大,方向盤(pán)更輕,并且可以調整助力的力度。但相比電動(dòng)助力,電動(dòng)液壓助力依然是依賴(lài)液壓原理來(lái)實(shí)現能量的傳遞。電動(dòng)助力則放棄了液壓原理,直接由電機來(lái)負責轉向拉動(dòng)和提供助力。
相比前者,電動(dòng)助力的轉向更加精準,沒(méi)有液壓助力那樣的誤差;同時(shí),由于整個(gè)轉向系統實(shí)現了電子化和數字化,轉向力度的調節也更加精準。在冬季和夏季,轉向系統的靈活性和反應速度,精準性,不會(huì )收到液壓油的物理特性的影響。
這是助力。從方向盤(pán)到前輪的轉向拉桿機構,還需要一跟轉向軸。這個(gè)零件負責將方向與力度傳達給拉桿和助力機構。各家汽車(chē)品牌在操控性上的區別,主要就在于方向盤(pán)對于轉向的“翻譯”上。

談起操控,大家對于寶馬的評價(jià)都很高。實(shí)際上,在我所試駕過(guò)的車(chē)型中,寶馬的轉向系統是最有“人車(chē)一體”感覺(jué)的。換句話(huà)說(shuō),寶馬的轉向一向調教很“賊”,對于方向盤(pán)的轉動(dòng)比較敏感,曠量較小。加之電動(dòng)助力的輔助,方向盤(pán)對前輪的控制非常精準和迅速。
此外,由于堅持后驅?zhuān)瑢汃R車(chē)型的前后配重比一般都在50:50。這使得車(chē)身具有很好的隨動(dòng)性。這也是為何人們對于寶馬的操控津津樂(lè )道。說(shuō)實(shí)話(huà),如果單從“油門(mén)”和“剎車(chē)”兩個(gè)角度去講,我個(gè)人認為沃爾沃都要優(yōu)于寶馬。
短期看來(lái),轉向助力似乎沒(méi)有大的改進(jìn)點(diǎn)。于是車(chē)企把注意力放到了轉向軸上。這方面最突出的變革,當屬線(xiàn)控轉向,即Drive by wire。英菲尼迪Q50是第一款將該技術(shù)應用于量產(chǎn)車(chē)的車(chē)型。
線(xiàn)控轉向取消了方向盤(pán)與前輪轉向機構之間的機械連接,取而代之的是一套數字化的轉向系統。下面我們以Q50的DAS轉向系統為例,了解一下線(xiàn)控轉向的原理。
從上圖中可以看出,Q50依然保留了傳統的機械轉向總成,但在中間部分有一個(gè)離合器(銀色柱體)。這個(gè)部件的作用,是當線(xiàn)控轉向失靈時(shí),機械轉向可以連接,確保轉向系統依然可用。
左側的三個(gè)銀色盒子,是三組處理轉向信號的ECU(電子控制單元),每一個(gè)ECU都可以單獨“翻譯”方向盤(pán)的指令。與ECU下端相連的,是三組執行轉向任務(wù)的電機。其中兩組電機負責轉向,第三組電機負責模擬路感。
在駕駛體驗中,Q50的DAS系統指向性非常精準,對于路感的模擬也非常到位。如果不是特別聲明,開(kāi)起來(lái)跟一輛普通的機械轉向車(chē)型沒(méi)有太大區別。但是,當你打開(kāi)自適應續航和車(chē)道保持系統后,在行駛過(guò)帶有一定弧度的道路時(shí),前輪發(fā)生小角度便宜,但方向盤(pán)依然保持不動(dòng)。
線(xiàn)控轉向是在電動(dòng)助力轉向基礎上的一項重大技術(shù)升級,它的意義之重大相當于是從模擬信號到數字信號的技術(shù)迭代。DAS的問(wèn)世,也意味著(zhù)這項應用在戰斗機上的軍用技術(shù),正式移植到了民用汽車(chē)上。
不僅是轉向,線(xiàn)控技術(shù)還可以應用到車(chē)輛的其他傳動(dòng)裝置上,比如后驅和四驅車(chē)的傳動(dòng)軸。利用傳感器檢測前橋的扭矩分配,并由車(chē)載電腦決定向后橋分配多大比例的扭矩,然后由ECU負責通知后橋的電機完成扭力分配。這樣,后排座椅的中間就不會(huì )有高高的凸起了。
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