主动转向系统简介

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。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。

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。

主动式转向系统大大加强了行车安全性。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。

主动式转向系统令汽车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。"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前进路线时，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。

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。配备了主动式转向系统，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。"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。"

在主动或叠加转向系统中，可以将驾驶人施加于转向盘的角度增大或减小。

在这样的系统中，首先需要一个液压的或电动的伺服转向系统作为基础，在转向传动路线中，将转向盘与伺服转向器转向齿轮之间的转向柱断开。在断开位置，加入一个转向角执行器作为电子调节装置，它由电动机和减速机构组成，按照车辆状态与驾驶人无关地对转向进行调节，使驾驶人输入的转向角增大或减小。由于这种叠加的转向角，这种系统也称为叠加转向系统。

如果当前的状态不需要转角叠加，电动机就会保持静止，转向柱断开处的角差单元就会按照刚性连接工作，如同没有断开的转向柱一样。如果电动驱动装置发生故障或关闭，就会产生同样的作用。

一个完全的基础伺服转向器的功能可以直接作用到车轮，也仍然是借助执行器令人满意的回归到纯机械层面的能力，而与基础伺服转向系统无关。由此人们就将其电子调节链的安全性称为"失效-安全"或"失效-静默"。

主动转向-角差单元的工业化可以通过不同方式实现。按照车辆结构、构造状况、功能范围和预算，可以将执行器集成于基础伺服转向器中，也可以将其作为独立的模块安装在仪表板之后的转向柱区域内。

在转向器中集成的结构形式经常会引起确定的结构难题，然而它可以提供明确的功能、重量以及碰撞时的安全性方面的优点。在转向柱区域内安装的独立模块不会在碰撞测试中得到高的分数，相对来讲采用相似的电动机与转向器形式也更贵和更重，然而它可以为多样性的车辆结构系列提供更高的灵活性。

在整体主动转向系统中，首先需要一个液压的或电动的伺服转向系统作为基础，在转向传动路线中，将转向盘与伺服转向器转向齿轮之间的转向柱断开。在断开位置，加入一个转向角执行器作为电子调节装置，它由电动机和减速机构组成，按照车辆状态与驾驶员输入的转向角增大或减小。由于这种叠加的转向角，这种系统也称为叠加转向系统。如图1所示为整体主动转向系统的原理图。

如果当前的状态不需要转角叠加，电动机就会保持静止，转向柱断开处的角差单元就会按照刚性连接工作，如同没有断开的转向柱一样。如果电动驱动装置发生故障或关闭，就会产生同样的作用。一个完全的基础伺服转向器的功能可以直接作用到车轮，也仍然是借助执行器令人满意的回归到纯机械层面的能力，而与基础伺服转向系统无关。由此人们就将其电子调节链的安全性称为"失效-安全"或"失效-静默"。主动转向-角差单元的工业化可以通过不同方式实现。按照车辆结构、构造状况、功能范围和预算，可以将执行器集成于基伺服转向器中，也可以将其作为独立的模块安装在仪表板之后的转向柱区域内。借助电动机转角传感器、转向角传感器、转向器以及与其他系统如ABS、ESP等的交联接口，可以获得丰富的数据和车辆状况参数，以能通过对这些数据的评价，实现电动机的精确控制。

目前的液压伺服转向系统如Servotronic以及更新的电动机械转向系统中，正如所描述过的，可以单独通过转向力矩与转向力的分配，对转向系统工作提供支持，满足驾驶人舒适性与安全性的需求。主动转向或叠加转向系统借助转向角叠加，与驾驶人无关地叠加转向干预，提供了许多其他转向辅助和稳定性功能能的可能性。对于行驶稳定性功能的确定和适配由车辆制造商完成，它决定了整车的行驶性能。主动转向系统具有可能转向传动比。转向传动比的变化不是同转向轮的偏转角联系在一起，而是跟车辆的速度有关。如图2所示为整体转向系统可变转向传动比的原理图。

对于大型豪华车来说，不断加长的轴距为车内带来了良好舒适的乘坐空间，但是这也对车辆的操控性带来了一定的负面影响。无论是低速时的转弯半径，还是高速行驶时的稳定性都会打折扣。通过加入后轮转向系统则可以弥补轴距增加后对车辆行驶特性造成的影响，同时让一款豪华车同样具有很好的驾驶乐趣。

这套主动式后轮转向系统的原理也并不复杂，就是一套丝杠螺母机构，电机驱动螺母带动丝杠产生轴向移动。这种轴向移动会带动后轮产生小幅度的转向，当车速在60km/h以上时，后轮与前轮同向偏转，提升高速过弯的稳定性。在60km/h以下时则反向偏转，增加车辆的灵活性。

这套主动式后轮转向系统的科技含量主要还是集中在控制系统上，工作时，它需要接受车辆各种的动态行驶信号，然后综合判断输出一个相适的转向角度，任何计算的失误都有可能导致车辆失去控制，特别是在车辆高速行驶时。