騰訊數碼 劉琦
判斷一輛車好不好開,除了「油門」和「刹車」的配合外,轉向系統佔了一半的分數。而所謂的汽車操控性,主要就是看方向盤是不是達到了「人車合一」的水準。從方向盤到前輪,轉向的過程需要一套系統的翻譯和傳遞。
本文,我們將解讀汽車的轉向系統,來探究為何這類技術能對汽車的駕駛感,帶來如此大的影響,甚至直接決定了一個品牌的屬性。
要瞭解轉向,先要瞭解一個基本常識,那就是轉向助力。轉向系統的反應速度、精準性以及力度,跟轉向助力系統有直接的關聯。不難理解,由於前輪兩個輪胎與地面之間存在巨大摩擦力,人的胳膊要克服這種力完成轉向,將非常的累,影響駕駛感受,更不利於緊急避險等安全情境的處置。
所以,助力的存在十分有必要。一般來說,轉向助力的能量來源,是發動機皮帶。根據具體實現形式的不同,轉向助力分為液壓助力和電動助力。再細分,液壓助力又分為機械液壓助力和電動液壓助力;而電動助力則表示轉向拉杆的拉動和助力來源,都由電機執行,沒有液壓原理的應用。
電動液壓助力是機械液壓助力的一個升級版,它使得助力的力度更大,方向盤更輕,並且可以調整助力的力度。但相比電動助力,電動液壓助力依然是依賴液壓原理來實現能量的傳遞。電動助力則放棄了液壓原理,直接由電機來負責轉向拉動和提供助力。
相比前者,電動助力的轉向更加精準,沒有液壓助力那樣的誤差;同時,由於整個轉向系統實現了電子化和數位化,轉向力度的調節也更加精準。在冬季和夏季,轉向系統的靈活性和反應速度,精準性,不會收到液壓油的物理特性的影響。
這是助力。從方向盤到前輪的轉向拉杆機構,還需要一跟轉向軸。這個零件負責將方向與力度,傳達給拉杆和助力機構。各家汽車品牌在操控性上的區別,主要就在於方向盤對於轉向的「翻譯」上。
談起操控,大家對於寶馬的評價都很高。實際上,在我所試駕過的車型中,寶馬的轉向系統是最有「人車一體」感覺的。換句話說,寶馬的轉向一向調校很「賊」,對於方向盤的轉動比較敏感,曠量較小。加之電動助力的輔助,方向盤對前輪的控制非常精准和迅速。
此外,由於堅持後驅,寶馬車型的前後配重比一般都在50:50。這使得車身具有很好的隨動性。這也是為何人們對於寶馬的操控津津樂道。說實話,如果單從「油門」和「刹車」兩個角度去講,我個人認為富豪都要優於寶馬。
短期看來,轉向助力似乎沒有大的改進點。於是車企把注意力放到了轉向軸上。這方面最突出的變革,當屬線控轉向,即Drive
by wire。英菲尼迪Q50是第一款將該技術應用於量產車的車型。
線控轉向取消了方向盤與前輪轉向機構之間的機械連接,取而代之的是一套數位化的轉向系統。下面我們以Q50的DAS轉向系統為例,瞭解一下線控轉向的原理。
從上圖中可以看出,Q50依然保留了傳統的機械轉向總成,但在中間部分有一個離合器(銀色柱體)。這個部件的作用,是當線控轉向失靈時,機械轉向可以連接,確保轉向系統依然可用。
左側的三個銀色盒子,是三組處理轉向信號的ECU(電子控制單元),每一個ECU都可以單獨「翻譯」方向盤的指令。與ECU下端相連的,是三組執行轉向任務的電機。其中兩組電機負責轉向,第三組電機負責模擬路感。
在駕駛體驗中,Q50的DAS系統指向性非常精准,對於路感的模擬也非常到位。如果不是特別聲明,開起來跟一輛普通的機械轉向車型沒有太大區別。但是,當你打開自我調整續航和車道保持系統後,在行駛過帶有一定弧度的道路時,前輪發生小角度便宜,但方向盤依然保持不動。
線控轉向,是在電動助力轉向基礎上的一項重大技術升級,它的意義之重大,相當於是從類比信號到數位信號的技術反覆運算。DAS的問世,也意味著這項應用在戰鬥機上的軍用技術,正式移植到了民用汽車上。
不僅是轉向,線控技術還可以應用到車輛的其他傳動裝置上,比如後驅和四驅車的傳動軸。利用感測器檢測前橋的扭矩分配,並由車載電腦決定向後橋分配多大比例的扭矩,然後由ECU負責通知後橋的電機完成扭力分配。這樣,後排座椅的中間就不會有高高的凸起了。
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