主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制組件與引擎的電子零件、動(dòng)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(yùn)算速度，提供最實(shí)時(shí)、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(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)依據(jù)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)可以計(jì)算出車速，而偏航率傳感器則可隨時(shí)監(jiān)控車輛垂直軸的穩(wěn)定性。對(duì)于是否行駛在理想線路上或是有偏離路線的趨勢，主動(dòng)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(shí)，例如閃避，所有的汽車都會(huì)自然地發(fā)生轉(zhuǎn)向過度的現(xiàn)象。主動(dòng)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(dòng)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(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)自身不足以讓車輛維持穩(wěn)定的前進(jìn)路線時(shí)，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)將及時(shí)介入，降低引擎馬力或?qū)€(gè)別車輪施以剎車。

在純粹的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向由電子信號(hào)控制，方向盤與車輪之間并沒有直接的機(jī)械結(jié)構(gòu)相聯(lián)。配備了主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即使系統(tǒng)發(fā)生故障，仍然能進(jìn)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作，只不過其轉(zhuǎn)向角度無法增加或減少。"所有的信息分別在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中以不同方式進(jìn)行分析，只有兩臺(tái)的結(jié)果相同時(shí)指令才被接受，如果結(jié)果出現(xiàn)矛盾，系統(tǒng)就會(huì)自行關(guān)閉。"

在主動(dòng)或疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，可以將駕駛?cè)耸┘佑谵D(zhuǎn)向盤的角度增大或減小。

在這樣的系統(tǒng)中，首先需要一個(gè)液壓的或電動(dòng)的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)路線中，將轉(zhuǎn)向盤與伺服轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向齒輪之間的轉(zhuǎn)向柱斷開。在斷開位置，加入一個(gè)轉(zhuǎn)向角執(zhí)行器作為電子調(diào)節(jié)裝置，它由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成，按照車輛狀態(tài)與駕駛?cè)藷o關(guān)地對(duì)轉(zhuǎn)向進(jìn)行調(diào)節(jié)，使駕駛?cè)溯斎氲霓D(zhuǎn)向角增大或減小。由于這種疊加的轉(zhuǎn)向角，這種系統(tǒng)也稱為疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

如果當(dāng)前的狀態(tài)不需要轉(zhuǎn)角疊加，電動(dòng)機(jī)就會(huì)保持靜止，轉(zhuǎn)向柱斷開處的角差單元就會(huì)按照剛性連接工作，如同沒有斷開的轉(zhuǎn)向柱一樣。如果電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生故障或關(guān)閉，就會(huì)產(chǎn)生同樣的作用。

一個(gè)完全的基礎(chǔ)伺服轉(zhuǎn)向器的功能可以直接作用到車輪，也仍然是借助執(zhí)行器令人滿意的回歸到純機(jī)械層面的能力，而與基礎(chǔ)伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無關(guān)。由此人們就將其電子調(diào)節(jié)鏈的安全性稱為"失效-安全"或"失效-靜默"。

主動(dòng)轉(zhuǎn)向-角差單元的工業(yè)化可以通過不同方式實(shí)現(xiàn)。按照車輛結(jié)構(gòu)、構(gòu)造狀況、功能范圍和預(yù)算，可以將執(zhí)行器集成于基礎(chǔ)伺服轉(zhuǎn)向器中，也可以將其作為獨(dú)立的模塊安裝在儀表板之后的轉(zhuǎn)向柱區(qū)域內(nèi)。

在轉(zhuǎn)向器中集成的結(jié)構(gòu)形式經(jīng)常會(huì)引起確定的結(jié)構(gòu)難題，然而它可以提供明確的功能、重量以及碰撞時(shí)的安全性方面的優(yōu)點(diǎn)。在轉(zhuǎn)向柱區(qū)域內(nèi)安裝的獨(dú)立模塊不會(huì)在碰撞測試中得到高的分?jǐn)?shù)，相對(duì)來講采用相似的電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向器形式也更貴和更重，然而它可以為多樣性的車輛結(jié)構(gòu)系列提供更高的靈活性。

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(jì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)夢寐以求的境界。自從汽車發(fā)明以來，駕駛轉(zhuǎn)向的傳動(dòng)裝置通常都是固定的。換句話說，不論是在市區(qū)窄小的街道緩行或是高速公路上奔馳，方向盤與前輪的轉(zhuǎn)向角度比始終一成不變。因而這也是工程師們面臨的一個(gè)比較困難的選擇:如果采用直接轉(zhuǎn)向，駕駛者在過急彎時(shí)就不需要大幅轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，但是在高速行駛時(shí)，方向盤細(xì)微的動(dòng)作都將會(huì)影響到行駛穩(wěn)定性;反過來說，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)越是間接，車輛在高速公路上的行駛穩(wěn)定性就越高，但是必須犧牲過彎時(shí)的操控性。所以，傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都必須在安全性與舒適性之間做出權(quán)衡。

系統(tǒng)可以確保，車輛在任何速度下都能提供理想的轉(zhuǎn)向操控，并同時(shí)兼顧最大的駕駛樂趣、靈活性及安全性，這在汽車史上還是首次。

主動(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大大加強(qiáng)了行車安全性。駕駛者在連續(xù)過彎時(shí)仍能保持理想坐姿，且?guī)缀醪恍枰苿?dòng)雙手，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(xiàng)設(shè)計(jì)同時(shí)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(dòng)式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)令汽車在高速公路上的行駛亦更加輕松。這是因?yàn)樵撓到y(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(dòng)，比如行駛在崎嶇路面上，對(duì)方向穩(wěn)定性的影響也更輕微。"在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)向變得更簡單、更平順。"即使面對(duì)突發(fā)的轉(zhuǎn)向動(dòng)作，例如躲避前方突然出現(xiàn)的障礙物，系統(tǒng)動(dòng)作依然很平順自然。此外，搭配原有的轉(zhuǎn)向動(dòng)力伺服系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向扭矩會(huì)配合車速提供更多的動(dòng)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(dòng)比率，這表示方向盤轉(zhuǎn)向18度，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)1度。而主動(dòng)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(shí)的20:1。也就是說，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)半圈(180度)時(shí)，車速若低，車輪就轉(zhuǎn)動(dòng)18度，車速若高，則車輪只轉(zhuǎn)動(dòng)不足9度。

在整體主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，首先需要一個(gè)液壓的或電動(dòng)的伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在轉(zhuǎn)向傳動(dòng)路線中，將轉(zhuǎn)向盤與伺服轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向齒輪之間的轉(zhuǎn)向柱斷開。在斷開位置，加入一個(gè)轉(zhuǎn)向角執(zhí)行器作為電子調(diào)節(jié)裝置，它由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成，按照車輛狀態(tài)與駕駛員輸入的轉(zhuǎn)向角增大或減小。由于這種疊加的轉(zhuǎn)向角，這種系統(tǒng)也稱為疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。如圖1所示為整體主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理圖。

如果當(dāng)前的狀態(tài)不需要轉(zhuǎn)角疊加，電動(dòng)機(jī)就會(huì)保持靜止，轉(zhuǎn)向柱斷開處的角差單元就會(huì)按照剛性連接工作，如同沒有斷開的轉(zhuǎn)向柱一樣。如果電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)生故障或關(guān)閉，就會(huì)產(chǎn)生同樣的作用。一個(gè)完全的基礎(chǔ)伺服轉(zhuǎn)向器的功能可以直接作用到車輪，也仍然是借助執(zhí)行器令人滿意的回歸到純機(jī)械層面的能力，而與基礎(chǔ)伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無關(guān)。由此人們就將其電子調(diào)節(jié)鏈的安全性稱為"失效-安全"或"失效-靜默"。主動(dòng)轉(zhuǎn)向-角差單元的工業(yè)化可以通過不同方式實(shí)現(xiàn)。按照車輛結(jié)構(gòu)、構(gòu)造狀況、功能范圍和預(yù)算，可以將執(zhí)行器集成于基伺服轉(zhuǎn)向器中，也可以將其作為獨(dú)立的模塊安裝在儀表板之后的轉(zhuǎn)向柱區(qū)域內(nèi)。借助電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向角傳感器、轉(zhuǎn)向器以及與其他系統(tǒng)如ABS、ESP等的交聯(lián)接口，可以獲得豐富的數(shù)據(jù)和車輛狀況參數(shù)，以能通過對(duì)這些數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的精確控制。

目前的液壓伺服轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如Servotronic以及更新的電動(dòng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，正如所描述過的，可以單獨(dú)通過轉(zhuǎn)向力矩與轉(zhuǎn)向力的分配，對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作提供支持，滿足駕駛?cè)耸孢m性與安全性的需求。主動(dòng)轉(zhuǎn)向或疊加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)借助轉(zhuǎn)向角疊加，與駕駛?cè)藷o關(guān)地疊加轉(zhuǎn)向干預(yù)，提供了許多其他轉(zhuǎn)向輔助和穩(wěn)定性功能能的可能性。對(duì)于行駛穩(wěn)定性功能的確定和適配由車輛制造商完成，它決定了整車的行駛性能。主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有可能轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的變化不是同轉(zhuǎn)向輪的偏轉(zhuǎn)角聯(lián)系在一起，而是跟車輛的速度有關(guān)。如圖2所示為整體轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可變轉(zhuǎn)向傳動(dòng)比的原理圖。

對(duì)于大型豪華車來說，不斷加長的軸距為車內(nèi)帶來了良好舒適的乘坐空間，但是這也對(duì)車輛的操控性帶來了一定的負(fù)面影響。無論是低速時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑，還是高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性都會(huì)打折扣。通過加入后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則可以彌補(bǔ)軸距增加后對(duì)車輛行駛特性造成的影響，同時(shí)讓一款豪華車同樣具有很好的駕駛樂趣。

這套主動(dòng)式后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理也并不復(fù)雜，就是一套絲杠螺母機(jī)構(gòu)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母帶動(dòng)絲杠產(chǎn)生軸向移動(dòng)。這種軸向移動(dòng)會(huì)帶動(dòng)后輪產(chǎn)生小幅度的轉(zhuǎn)向，當(dāng)車速在60km/h以上時(shí)，后輪與前輪同向偏轉(zhuǎn)，提升高速過彎的穩(wěn)定性。在60km/h以下時(shí)則反向偏轉(zhuǎn)，增加車輛的靈活性。

這套主動(dòng)式后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的科技含量主要還是集中在控制系統(tǒng)上，工作時(shí)，它需要接受車輛各種的動(dòng)態(tài)行駛信號(hào)，然后綜合判斷輸出一個(gè)相適的轉(zhuǎn)向角度，任何計(jì)算的失誤都有可能導(dǎo)致車輛失去控制，特別是在車輛高速行駛時(shí)。