关键时刻一圈打死 可变转向比有多神奇

2017-02-27 09:59:00来源:搜狐汽车作者:

  开过E90款宝马3系的朋友一定会对方向盘的转向力度非常深刻,大部分人对它的评价会是“太沉了”;而如果你开过部分日系品牌的家用车,你又会感受到转向力度的另一种极端——太轻了,你甚至可以一只手毫不费力地随意转动方向盘。当然一辆车转向力度的轻重并不代表着操控性的好坏,但车辆在高速时方向盘更“沉”一些会带来更好的安全性,而在低速时更轻一些会让驾驶员省很多力气。

  我们都知道现在绝大部分车型都配备了转向助力系统,有没有一种转向助力系统可以既实现低速的轻便性又实现高速的稳定性呢?答案当然是肯定的,随速式转向助力系统就可以实现这一效果。

  如果你开过很多款不同的车,你会发现一个现象,那就是除了方向盘的转向力度有着明显区别以外,把方向向一个方向打死所需要转动方向盘的圈数也各不相同。假如不幸你开的是一辆转向非常沉重且方向盘转向比又非常小的车,那么估计每次停车入位的时候对你而言都是一种煎熬。

  既然转向力度的问题已经有了相应的解决方案,那么方向盘的转向比有没有一个好的解决方案呢?要知道在紧急情况下,如果方向盘转向比太小,你根本来不及把方向盘转到应该转的角度,这样一来我们行驶的安全性就会大打折扣。不过好在随着科技的进步,汽车工程师解决了低速和高速工况下所需要的转向比不同的难题,所采用的技术就是可变转向比技术。

  不同厂家对这类系统的叫法可谓五花八门,比如宝马称之为AFS主动转向系统(Active Front Steering),奥迪将其称之为动态转向系统(Audi Dynamic Steering),雷克萨斯/丰田使用的则是可变齿比转向系统VGRS(Variable Gear Ratio Steering),而奔驰的可变转向比系统是以“直接转向系统”命名。虽然功能类似,但是他们使用的技术却是截然不同的。

  可变齿比转向系统在技术层面上并不是一个水平的,目前主要有两种方式实现这种功能,一种方式是依靠特殊的齿条实现,原理简单,成本也相对较低,没有过高的技术含量,而另一种就比较复杂,是通过行星齿轮结构和电子系统实现的。

  机械式可变转向比系统主要是在“齿轮齿条机构”的“齿条”上做文章,通过特殊工艺加工齿距间隙不相等的齿条,这样方向盘转向时,齿轮与齿距不相等的齿条啮合,转向比就会发生变化,中间位置的左右两边齿距较密,齿条在这一范围内的位移较小,在小幅度转向时(例如变线、方向轻微调整时),车辆会显得沉稳,而齿条两侧远端的齿距较疏,在这个范围内,转动方向盘,齿条的相对位移会变大,所以在大幅度转向时(如泊车、掉头等),车轮会变得更加灵活。

  这种技术除了对齿条的加工工艺要求比较严格之外,并没有多少“高科技”在其中,缺点在于齿比变化范围有限,并且不能灵活变化,而优势也很明显--完全的机械结构,可靠性较高,耐用性好,结构也非常简单。

  相比机械式可变转向比系统,电子式可变转向比系统使用了更复杂的机械结构并且需要与电子系统结合使用。能够更好的实现“低速时轻盈灵敏,高速稳健厚重”的需求,其为车辆行驶带来的便利性和稳定性都是普通的可变助力转向系统和单纯的“机械式”可变齿比转向无法比拟的。

  动态转向系统的核心部件是一套以谐波齿轮”传动机构为核心的电控系统,“谐波齿轮”是利用柔轮、刚轮和波发生器的相对运动,特别是柔轮的可控弹性变形(形状改变)来实现运动和动力传递的。改变转向比的原理是“谐波传统”系统的错齿运动。连着方向盘的输入轴与柔轮(薄型环齿圈)相连,其内有柔性滚珠轴承,中心为电机驱动的椭圆转子,与输出轴相连的是外环面构成的刚轮,在转子被锁止时(电机未通电或发生故障),转向系统转向比保持恒定。电机驱动中央转子旋转时,会带动柔轮旋转,当转子与柔轮同向旋转时,由于柔轮的齿数比外环刚轮的齿数小,所以刚轮的转动角度便会大于柔轮,使转向角度被放大,而当转子反转时,就能够起到缩小转向角度的作用。

  相比行星齿轮系统,动态转向系统使用的“谐波齿轮”传动结构有诸多优点:首先是结构相对简单,没有过多复杂的齿轮结构,零件数少便于维修;其次是这种结构承载能力高,传动比大;再次,它的运转平顺,噪音较低,这点对于看重静音的豪华车型来说非常重要;最后,这种结构传动效率高,且响应速度快,运转精度高。

  随着汽车行业的高速发展,可变转向比系统已经不再是高端豪华车型专属,很多品牌的中端车型包括自主品牌的部分车型也开始装备这种系统,如果你选择的车型恰好有带有这种系统的车款,那么你还是非常有必要为这套系统买单的。

初审编辑:王涛

责任编辑:王洪亮

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