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词条 主动转向系统
释义

主动转向系统是在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。"

简介

研制背景

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。

自从汽车发明以来,驾驶转向的传动装置通常都是固定的。换句话说,不论是在市区窄小的街道缓行或是高速公路上奔驰,方向盘与前轮的转向角度比始终一成不变。因而这也是工程师们面临的一个比较困难的选择:如果采用直接转向,驾驶者在过急弯时就不需要大幅转动方向盘,但是在高速行驶时,方向盘细微的动作都将会影响到行驶稳定性;反过来说,转向系统越是间接,车辆在高速公路上的行驶稳定性就越高,但是必须牺牲过弯时的操控性。所以,传统的转向系统都必须在安全性与舒适性之间做出权衡。

研制成功

宝马工程师通过数年的研发努力,研制出了革命性的主动式转向系统,并首先在宝马新5系中亮相。该系统可以确保,车辆在任何速度下都能提供理想的转向操控,并同时兼顾最大的驾驶乐趣、灵活性及安全性,这在汽车史上还是首次。

对汽车性能的影响

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。

详细介绍

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。

传统的主动转向系统原理

当驾驶者将转向盘转过一个角度,那转向轮必然就会偏转一个固定的角度。驾驶者在转弯过程中,需要根据路面弯度变化、车速变化等因素,不断通过转动转向盘来调整转向轮的角度,维持驾驶者希望达到的转向轨迹。传统的转向系统有它自身的优点,如转向可靠、故障率低等,同时也存在一定的弊病,那就是转向传动比如果较大,则车辆在低速下转向比较轻便,但在高速状态下转向则显得过于灵敏,转向稳定性变差。相反,如果转向传动比较小,车辆在高速时转向会显得稳重,但在低速状态下,转向会比较吃力。 主动转向系统最大的特点,就是依据驾驶条件,自动调节车辆转向传动比,从而增加或减小前轮的转向角度。在低速时,电动机的作用与驾驶者转动转向盘的方向一致,转向传动比增大,可以减少驾驶者对转向力的需求。在高速时,电动机的运转方向与驾驶者转动转向盘方向相反,这减少了前轮的转向角度,转向传动比减小,转向稳定性提高。 除了更舒适、更灵活之外,主动转向系统还有很重要的一点就是更安全,这一点主要体现在车辆高速行驶中的突然转向。例如在公路上高速行驶时突然变线以超越另一辆车然后回到车道时,或者高速行驶中突然发现前方有障碍物需要急转弯时,很容易出现转向不足或者转向过度,车辆将偏离自己预定的方向,可能失去控制。在这种情况下,通常宝马车系的DSC系统通过干预制动过程控制车辆的稳定,行车速度将大幅度降低,增加能量的损耗。而主动式转向系统从转向一开始就会判断转向后出现的情况,通过电子控制的机械调控器自动修正转向角度,干预降低偏航情况的发生。而DSC系统不必像在其他车辆中那样干预驾驶,保证车辆行驶的平稳性。不过,当主动转向系统无法完成对车辆的控制时,DSC系统将参与到工作中来。因此,主动转向系统需要与DSC系统配合使用。

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更新时间:2024/12/24 1:40:15