汽車主動轉(zhuǎn)向原理

【專家解說】：既能在直道上高速行使，又能在急彎上展現(xiàn)貓一般矯捷的身手，這是汽車工程師在設(shè)計轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時夢寐以求的境界。直到寶馬新5系的推出，這個夢想才真正地得到實現(xiàn)。這就是寶馬的主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并首先在寶馬5系中亮相，使得5系的駕駛樂趣達(dá)到了另一個巔峰。 這項天才設(shè)計的基本原理其實很簡單。方向盤系統(tǒng)中裝置了一套根據(jù)車速調(diào)整轉(zhuǎn)向傳動的變速箱。這個系統(tǒng)包含了一個拳頭般大小的行星齒輪，以及兩根輸入軸。其中一根輸入軸連接到方向盤，另一根則通過螺旋齒輪，由電動馬達(dá)進(jìn)行控制。負(fù)責(zé)寶馬主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的項目經(jīng)理菲利普?孔恩博士(Philip K?hn)解釋道："當(dāng)車速較低時，控制馬達(dá)與轉(zhuǎn)向管柱呈同方向轉(zhuǎn)動，以增加轉(zhuǎn)向角度；而當(dāng)高速行駛時，控制馬達(dá)呈反方向轉(zhuǎn)動，從而減少轉(zhuǎn)向角度。" 寶馬主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大大加強了行車安全性。新5系的駕駛者在連續(xù)過彎時仍能保持理想坐姿，且?guī)缀醪恍枰苿与p手，只要透過方向盤上觸手可及的多功能開關(guān)及SMG換檔手柄即可完成操控。這項設(shè)計同時還提供了停車的方便性，只要輕轉(zhuǎn)兩圈方向盤就可以將車子輕松地停進(jìn)停車格里。 主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)令寶馬新5系在高速公路上的行駛亦更加輕松。這是因為該系統(tǒng)能夠降低高速下的轉(zhuǎn)向靈敏度，而由外在因素所造成的方向盤震動，比如行駛在崎嶇路面上，對方向穩(wěn)定性的影響也更輕微?？锥鞑┦扛赋觯?在高速轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)向變得更簡單、更平順。"即使面對突發(fā)的轉(zhuǎn)向動作，例如躲避前方突然出現(xiàn)的障礙物，系統(tǒng)動作依然很平順自然。此外，搭配原有的轉(zhuǎn)向動力伺服系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向扭矩會配合車速提供更多的動力，以避免方向盤失控。 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不論車速快慢，都采用18：1的固定傳動比率，這表示方向盤轉(zhuǎn)向18度，車輪轉(zhuǎn)動1度。而寶馬主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的比率則在一定的范圍內(nèi)，從靜止?fàn)顟B(tài)的10：1到高速時的20：1。也就是說，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動半圈(180度)時，車速若低，車輪就轉(zhuǎn)動18度，車速若高，則車輪只轉(zhuǎn)動不足9度。 主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制組件與引擎的電子零件、動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)(DSC)和兩只偏航率傳感器相聯(lián)相通。依據(jù)這些系統(tǒng)提供的信息，它以平均每秒100次的運算速度，提供最實時、最理想的轉(zhuǎn)向角度。系統(tǒng)通過測量轉(zhuǎn)向角度，可以掌握駕駛者的意圖。動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)依據(jù)車輪轉(zhuǎn)動的圈數(shù)可以計算出車速，而偏航率傳感器則可隨時監(jiān)控車輛垂直軸的穩(wěn)定性。對于新5系是否行駛在理想線路上或是有偏離路線的趨勢，主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)始終都能明察秋毫。 當(dāng)發(fā)生特別緊急的情況時，例如閃避，所有的汽車都會自然地發(fā)生轉(zhuǎn)向過度的現(xiàn)象。主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在一開始就能察覺，并于毫秒之內(nèi)相應(yīng)地調(diào)整轉(zhuǎn)向角度。也就是說，系統(tǒng)能在駕乘者不知不覺中自動地反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來平衡車身，從而提高了行車安全性。而如果主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自身不足以讓車輛維持穩(wěn)定的先進(jìn)路線時，動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)將及時介入，降低引擎馬力或?qū)€別車輪施以剎車。 萬一控制軟件失效了，怎么辦？寶馬工程師早已料想到這點。在純粹的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向由電子信號控制，方向盤與車輪之間并沒有直接的機械結(jié)構(gòu)相聯(lián)。配備主動式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的新5系則與其不同，即使系統(tǒng)發(fā)生故障，仍然能進(jìn)行轉(zhuǎn)向動作，只不過其轉(zhuǎn)向角度無法增加或減少。因軟件障礙而造成嚴(yán)重的轉(zhuǎn)向失誤也是絕對不允許發(fā)生的，菲利普?孔恩博士解釋道："所有的信息分別在兩臺計算機中以不同方式進(jìn)行分析，只有兩臺的結(jié)果相同時指令才被接受，如果結(jié)果出現(xiàn)矛盾，系統(tǒng)就會自行關(guān)閉。" 機械與電子裝置的巧妙運用相得益彰，使得寶馬成為第一家融合彎道靈活性與直道穩(wěn)定性于一車的公司。