● 可變轉(zhuǎn)向比(齒比)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)-主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
代表車型:寶馬5系(E60、F10),、雷克薩斯LS460L,、奧迪Q5、奧迪A6L(C7),、
奔馳新E級,、奔馳S級
前面提到的幾種“可變”轉(zhuǎn)向,能夠改變的僅僅是助力力度,,說白了只是能夠改變方向盤轉(zhuǎn)動時的阻力而已,,但是轉(zhuǎn)向比(可簡單理解為方向盤轉(zhuǎn)動的角度與對應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)動角度的比值)是不可變化的,我們接下來要說到的可變齒比(速比)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則要先進的多,,不僅能夠改變轉(zhuǎn)向的助力力度,,在不同情況下,,方向盤轉(zhuǎn)角對應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)動角度也是可以變化的,。
不同廠家對這類系統(tǒng)的叫法可謂五花八門,比如寶馬稱之為AFS主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Active Front Steering,,這個縮寫與我們熟悉的隨動轉(zhuǎn)向大燈縮寫是相同的),,奧迪將其稱之為動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Audi Dynamic Steering),,雷克薩斯/豐田使用的則是可變齒比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)VGRS(Variable Gear Ratio Steering),本田的這類系統(tǒng)名稱為VGR,與豐田命名類似,;而奔馳的可變轉(zhuǎn)向比系統(tǒng)則以“直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”(Direct-Steer)命名,。雖然功能類似,但是他們使用的技術(shù)卻是截然不同的,。
不同廠商的可變轉(zhuǎn)向比技術(shù) | |
奔馳 | 直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(Direct-Steer) |
寶馬 | AFS主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Active Front Steering) |
奧迪 | 動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) (Audi Dynamic Steering) |
豐田/雷克薩斯 | VGRS (Variable Gear Ratio Steering) |
本田 | VGR (Variable Gear Ratio) |
簡單地說,,可變齒比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在技術(shù)層面上并不是一個水平的,目前主要有兩種方式實現(xiàn)這種功能,,一種方式是依靠特殊的齒條實現(xiàn),,原理簡單,成本也相對較低,,沒有過高的技術(shù)含量,,而另一種就比較復(fù)雜,是通過行星齒輪結(jié)構(gòu)和電子系統(tǒng)實現(xiàn)的,。由于目前并沒有明確的分類,,所以我們姑且將它們分為機械式和電控式吧,。
--機械式可變轉(zhuǎn)向比系統(tǒng):奧秘在于齒條,,原理簡單
『奔馳的E級、S級都搭載了“直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”』
奔馳的直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是第一種方式的典型代表,,名字叫“直接轉(zhuǎn)向”,,解決方案也確實“直接”。它主要是在“齒輪齒條機構(gòu)”的“齒條”上做文章,,通過特殊工藝加工出齒距間隙不相等的齒條,,這樣方向盤轉(zhuǎn)向時,齒輪與齒距不相等的齒條嚙合,,轉(zhuǎn)向比就會發(fā)生變化,,中間位置的左右兩邊齒距較密,轉(zhuǎn)動方向盤,,齒條在這一范圍內(nèi)的位移相對較小,,在小幅度轉(zhuǎn)向時(例如變線、方向輕微調(diào)整時),,車輛會顯得沉穩(wěn),,而齒條兩側(cè)遠端的齒距較疏,在這個范圍內(nèi),,轉(zhuǎn)動方向盤,,齒條的相對位移會變大,所以在大幅度轉(zhuǎn)向時(如泊車,、掉頭等),,車輪會變得更加靈活。這種技術(shù)除了對齒條的加工工藝要求比較嚴格之外,并沒有多少“高科技”在其中,,缺點在于齒比變化范圍有限,,并且不能靈活變化,而它優(yōu)勢也很明顯--完全的機械結(jié)構(gòu),,可靠性較高,,耐用性好,結(jié)構(gòu)也非常簡單,。
本田的VGR技術(shù)與奔馳的“直接轉(zhuǎn)向技術(shù)”如出一轍,,同樣是在齒條的齒距變化上面做文章,依靠齒條上齒距的疏密設(shè)計來實現(xiàn)所謂的“可變轉(zhuǎn)向比”,。
--電控式:科技含量高,,可主動改變齒比
與上面的方式相比,寶馬,、豐田,、奧迪等品牌所使用的可變齒比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)明顯要先進許多,它們使用了更復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)并且需要與電子系統(tǒng)結(jié)合使用,。這些系統(tǒng)能夠更好的實現(xiàn)“低速時輕盈靈敏,,高速穩(wěn)健厚重”的需求,其為車輛行駛帶來的便利性和穩(wěn)定性都是普通的可變助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和單純的“機械式”可變齒比轉(zhuǎn)向無法比擬的,。
寶馬AFS主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
『新老5系都搭載了主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng),,寶馬在這一領(lǐng)域算得上是先行者』
寶馬和ZF(采埃孚)聯(lián)合開發(fā)AFS主動前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正是要找到一種靈活性和高速穩(wěn)定性兼得的解決方案,事實證明他們做到了,。下面我們就來深入了解一下“可變轉(zhuǎn)向比”實現(xiàn)的過程,。
首先需要明確的一點是,寶馬的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全是兩個獨立的系統(tǒng),,千萬不要因為它有個“主動”的名字,,就以為“車道保持”“自動泊車”之類的功能全是它的杰作,那其實是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功勞,,和“主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”一點關(guān)系都沒有,。當(dāng)然,也有一些廠商出于集成化和模塊化的考慮,,將電動助力轉(zhuǎn)向與可變齒比機構(gòu)整合在了一起,。
下面是一輛老款寶馬5系(E60)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成圖,其中的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一套我們前面提到過的servotronic伺服式助力轉(zhuǎn)向機構(gòu),,其助力力度的變化是依靠圖中與液壓泵緊連的ECO閥(電控閥)實現(xiàn),,而改變轉(zhuǎn)向比的機構(gòu),則是位于在轉(zhuǎn)向柱底部的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行單元,。
我們來看主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)執(zhí)行單元的剖視圖,,這里就是AFS的秘密所在,。轉(zhuǎn)向柱被從當(dāng)中打斷,我們將連接方向盤的轉(zhuǎn)向柱一端稱為輸入軸,,將直接連接轉(zhuǎn)向齒輪的一端稱為輸出軸,,二者間通過行星齒輪連接,行星齒輪組的殼體是一個可旋轉(zhuǎn)的蝸輪,,能夠由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn),。這套系統(tǒng)有獨立的電子控制單元,根據(jù)轉(zhuǎn)向角傳感器,、左右車輪轉(zhuǎn)速傳感器,、橫向加速度傳感器的信號控制電動機的開關(guān)及運轉(zhuǎn)方向。
當(dāng)系統(tǒng)未通電或者系統(tǒng)發(fā)生故障時,,電磁鎖會在彈簧的作用下卡在蝸桿的鎖槽內(nèi),,鎖止蝸桿,殼體不可旋轉(zhuǎn),,此時輸入軸與輸出軸的轉(zhuǎn)速是相同的,,傳動比不會發(fā)生任何變化。而當(dāng)系統(tǒng)通入電流,,電磁鎖打開,,電動機開始旋轉(zhuǎn)時,變化就發(fā)生了,。當(dāng)車輛低速行駛時,,電動機驅(qū)動蝸輪與輸入軸同向運轉(zhuǎn),蝸輪殼體與輸入軸的旋轉(zhuǎn)角度相疊加,,輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度便大于輸入軸,車輪便能轉(zhuǎn)動更大的角度,,我們的轉(zhuǎn)向動作被“放大”,,使車輛變得非常靈活,而當(dāng)車速較高時,,我們需要更大的轉(zhuǎn)向比來提供精準沉穩(wěn)的指向,,輔助電機會驅(qū)動蝸輪反向旋轉(zhuǎn),與輸入軸的部分旋轉(zhuǎn)角度相抵,,最終輸出軸的旋轉(zhuǎn)角度會低于輸入軸,,我們的轉(zhuǎn)向動作被“縮小”。這套AFS系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向比可在10:1到18:1之間連續(xù)調(diào)節(jié),。
豐田在雷克薩斯的諸多車型所使用的VGRS系統(tǒng)也是依靠行星齒輪結(jié)構(gòu)對方向盤的轉(zhuǎn)向動作進行放大或縮小,,原理與寶馬的AFS系統(tǒng)一致,只是在電機的布置位置和結(jié)構(gòu)的設(shè)計上有所差異,。我們在這里就不做詳盡的介紹了,。
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