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转动方向盘背后的秘密

(2015-10-09 08:06:26)
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杂谈

转向系统对于车辆行驶起了决定性作用,转向系统可分为机械转向和动力转向系统。机械转向对驾驶员的臂力有着很高的要求,而动力转向系统为大家提供了更愉悦的驾驶。


转动方向盘背后的秘密


一辆“驾驶者之车”应该要有灵敏的方向盘(方向盘转向角度与转向轮转动角度之间的比例趋于更小的数值)。F1的转向比为5:1至1:1之间,方向盘单边转向最大135度,依靠车手习惯进行调整。家用车转向比则在16:1至18:1之间,当方向盘转动16度至18度之间,车轮发生1度偏转。


趋于人性化的转向助力技术


转动方向盘背后的秘密


转向助力技术可追溯到1902年,通过发动机提供动力给高压油泵,然后作用到转向机而形成的一种助力形式,简单、粗暴但非常稳定。但缺点也相当明显,传动效率只在30-40%之间,并且以消耗发动机动力为代价。

转动方向盘背后的秘密
机械助力转向系统


转动方向盘背后的秘密


后来工程师为液压助力HPS增添了一套电子管理系统,在高速和低速下拥有不同的转向角度,传动效率也提升到60-70%,也就是后来的EHPS电子液压助力转向,但结构上仍然是一套液压助力。不过,驾驶者仍然会遇到这样的情况:在低速下转向仍需很大力气,在高速下方向盘不好操控,解决这个问题的办法就是通过扭矩传感器和速度传感器对ECU输入一个信号,安装辅助电机来控制转向阻力,确保低速下轻松的转动方向盘,高速下让转向更平稳,也就是所谓的EPS系统。


抛弃机械结构的DAS线控主动转向技术


对于转向系统,英菲尼迪Q50有话说。他是第一款将飞机的电传操纵系统运用到汽车上的车型,英菲尼迪称之为DAS线控主动转向技术(后面简称DAS)。


转动方向盘背后的秘密


DAS线控主动转向系统会采集驾驶者转动方向盘的速度、角度数据,以及车辆的其他信息,动态调整转向。DAS可以完全抛弃机械结构,它只需要电信号,然后控制转向。DAS很先进,但是你无法通过方向盘感知路面状况,电子回馈给你的没有“人情味儿”。


终极解决方案是四个轮子一起转


早在液压助力研发后的第五年4WS四轮转向就已经出现了。二战期间,美国的一些军用车和工程车上采用一种前、后轮逆相位偏转的简单机械式4WS系统,以适应恶劣的路况。


转动方向盘背后的秘密


四轮转向的指向性更精确、响应更快,这有助于提升操控性和行驶稳定性,同时还减少汽车侧滑和转向过度的可能性,比如丰田Celica GT-R 4WS跑车就在后轮增加了一定的转向角度,以保证高速转向的稳定性。


转动方向盘背后的秘密

丰田Celica GT-R 4WS


听起来四轮转向一统江湖才对,但是一百年过去了也没人提这事儿。其实,四轮转向无法普及的主要原因是成本太高!你需要确认安装在四个轮子上的转向机构,足够稳定并且真正如你所愿的正常运转起来。


转动方向盘背后的秘密


在无人驾驶代替人脑之前,方向盘是最靠谱的操控方式,让车辆按照驾驶者的意图实现转向的过程更像是一门艺术,因为他要同时承担传递信息、情感沟通和取悦驾驶者的责任。

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