汽车主动转向原理

【专家解说】：既能在直道上高速行使，又能在急弯上展现猫一般矫捷的身手，这是汽车工程师在设计转向系统时梦寐以求的境界。直到宝马新5系的推出，这个梦想才真正地得到实现。这就是宝马的主动转向系统，并首先在宝马5系中亮相，使得5系的驾驶乐趣达到了另一个巅峰。 这项天才设计的基本原理其实很简单。方向盘系统中装置了一套根据车速调整转向传动的变速箱。这个系统包含了一个拳头般大小的行星齿轮，以及两根输入轴。其中一根输入轴连接到方向盘，另一根则通过螺旋齿轮，由电动马达进行控制。负责宝马主动式转向系统的项目经理菲利普•孔恩博士(Philip Köhn)解释道："当车速较低时，控制马达与转向管柱呈同方向转动，以增加转向角度；而当高速行驶时，控制马达呈反方向转动，从而减少转向角度。" 宝马主动式转向系统大大加强了行车安全性。新5系的驾驶者在连续过弯时仍能保持理想坐姿，且几乎不需要移动双手，只要透过方向盘上触手可及的多功能开关及SMG换档手柄即可完成操控。这项设计同时还提供了停车的方便性，只要轻转两圈方向盘就可以将车子轻松地停进停车格里。 主动式转向系统令宝马新5系在高速公路上的行驶亦更加轻松。这是因为该系统能够降低高速下的转向灵敏度，而由外在因素所造成的方向盘震动，比如行驶在崎岖路面上，对方向稳定性的影响也更轻微。孔恩博士更指出："在高速转弯时，转向变得更简单、更平顺。"即使面对突发的转向动作，例如躲避前方突然出现的障碍物，系统动作依然很平顺自然。此外，搭配原有的转向动力伺服系统，转向扭矩会配合车速提供更多的动力，以避免方向盘失控。 传统的转向系统不论车速快慢，都采用18：1的固定传动比率，这表示方向盘转向18度，车轮转动1度。而宝马主动式转向系统的比率则在一定的范围内，从静止状态的10：1到高速时的20：1。也就是说，当方向盘转动半圈(180度)时，车速若低，车轮就转动18度，车速若高，则车轮只转动不足9度。 主动式转向系统的控制组件与引擎的电子零件、动态稳定控制系统(DSC)和两只偏航率传感器相联相通。依据这些系统提供的信息，它以平均每秒100次的运算速度，提供最实时、最理想的转向角度。系统通过测量转向角度，可以掌握驾驶者的意图。动态稳定控制系统依据车轮转动的圈数可以计算出车速，而偏航率传感器则可随时监控车辆垂直轴的稳定性。对于新5系是否行驶在理想线路上或是有偏离路线的趋势，主动式转向系统始终都能明察秋毫。 当发生特别紧急的情况时，例如闪避，所有的汽车都会自然地发生转向过度的现象。主动式转向系统在一开始就能察觉，并于毫秒之内相应地调整转向角度。也就是说，系统能在驾乘者不知不觉中自动地反转转向系统来平衡车身，从而提高了行车安全性。而如果主动式转向系统自身不足以让车辆维持稳定的先进路线时，动态稳定控制系统将及时介入，降低引擎马力或对个别车轮施以刹车。 万一控制软件失效了，怎么办？宝马工程师早已料想到这点。在纯粹的线控转向系统中，转向由电子信号控制，方向盘与车轮之间并没有直接的机械结构相联。配备主动式转向系统的新5系则与其不同，即使系统发生故障，仍然能进行转向动作，只不过其转向角度无法增加或减少。因软件障碍而造成严重的转向失误也是绝对不允许发生的，菲利普•孔恩博士解释道："所有的信息分别在两台计算机中以不同方式进行分析，只有两台的结果相同时指令才被接受，如果结果出现矛盾，系统就会自行关闭。" 机械与电子装置的巧妙运用相得益彰，使得宝马成为第一家融合弯道灵活性与直道稳定性于一车的公司。