主動轉向系統

主動轉向系統

主動轉向系統是主動轉向系統既能在直道上高速行使,又能在急彎上展現貓一般矯捷的身手,是汽車工程師在設計轉向系統時夢寐以求的境界,基本原理其實很簡單是方向盤系統中裝置了一套根據車速調整轉向傳動的變速箱

簡介


主動轉向系統
主動轉向系統
既能在直道上高速行使,又能在急彎上展現貓一般矯捷的身手,這是汽車工程師在設計轉向系統時夢寐以求的境界。直到寶馬新5系的推出,這個夢想才真正地得到實現。

發展


自從汽車發明以來,駕駛轉向的傳動裝置通常都是固定的。換句話說,不論是在市區窄小的街道緩行或是高速公路上賓士,方向盤與前輪的轉向角度比始終一成不變。因而這也是工程師們面臨的一個比較困難的選擇:如果採用直接轉向,駕駛者在過急彎時就不需要大幅轉動方向盤,但是在高速行駛時,方向盤細微的動作都將會影響到行駛穩定性;反過來說,轉向系統越是間接,車輛在高速公路上的行駛穩定性就越高,但是必須犧牲過彎時的操控性。所以,傳統的轉向系統都必須在安全性與舒適性之間做出權衡。
寶馬工程師通過數年的研發努力,研製出了革命性的主動式轉向系統,並首先在寶馬新5系中亮相。該系統可以確保,車輛在任何速度下都能提供理想的轉向操控,並同時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。
這項天才設計的基本原理其實很簡單。方向盤系統中裝置了一套根據車速調整轉向傳動的變速箱。這個系統包含了一個拳頭般大小的行星齒輪,以及兩根輸入軸。其中一根輸入軸連接到方向盤,另一根則通過螺旋齒輪,由電動馬達進行控制。負責寶馬主動式轉向系統的項目經理菲利普•孔恩博士(Philip Köhn)解釋道:"當車速較低時,控制馬達與轉向管柱呈同方向轉動,以增加轉向角度;而當高速行駛時,控制馬達呈反方向轉動,從而減少轉向角度。"
寶馬主動式轉向系統大大加強了行車安全性。新5系的駕駛者在連續過彎時仍能保持理想坐姿,且幾乎不需要移動雙手,只要透過方向盤上觸手可及的多功能開關及SMG換檔手柄即可完成操控。這項設計同時還提供了停車的方便性,只要輕轉兩圈方向盤就可以將車子輕鬆地停進停車格里。
主動式轉向系統令寶馬新5系在高速公路上的行駛亦更加輕鬆。這是因為該系統能夠降低高速下的轉向靈敏度,而由外在因素所造成的方向盤震動,比如行駛在崎嶇路面上,對方向穩定性的影響也更輕微。孔恩博士更指出:"在高速轉彎時,轉向變得更簡單、更平順。"即使面對突發的轉向動作,例如躲避前方突然出現的障礙物,系統動作依然很平順自然。此外,搭配原有的轉向動力伺服系統,轉向扭矩會配合車速提供更多的動力,以避免方向盤失控。
傳統的轉向系統不論車速快慢,都採用18:1的固定傳動比率,這表示方向盤轉向18度,車輪轉動1度。而寶馬主動式轉向系統的比率則在一定的範圍內,從靜止狀態的10:1到高速時的20:1。也就是說,當方向盤轉動半圈(180度)時,車速若低,車輪就轉動18度,車速若高,則車輪只轉動不足9度。

特點


主動式轉向系統的控制組件與引擎的電子零件、動態穩定控制系統(DSC)和兩隻偏航率感測器相聯相通。依據這些系統提供的信息,它以平均每秒100次的運算速度,提供最實時、最理想的轉向角度。系統通過測量轉向角度,可以掌握駕駛者的意圖。動態穩定控制系統依據車輪轉動的圈數可以計算出車速,而偏航率感測器則可隨時監控車輛垂直軸的穩定性。對於新5系是否行駛在理想線路上或是有偏離路線的趨勢,主動式轉向系統始終都能明察秋毫。
當發生特別緊急的情況時,例如閃避,所有的汽車都會自然地發生轉向過度的現象。主動式轉向系統在一開始就能察覺,並於毫秒之內相應地調整轉向角度。也就是說,系統能在駕乘者不知不覺中自動地反轉轉向系統來平衡車身,從而提高了行車安全性。而如果主動式轉向系統自身不足以讓車輛維持穩定的先進路線時,動態穩定控制系統將及時介入,降低引擎馬力或對個別車輪施以剎車。
萬一控制軟體失效了,怎麼辦?寶馬工程師早已料想到這點。在純粹的線控轉向系統中,轉向由電子信號控制,方向盤與車輪之間並沒有直接的機械結構相聯。配備主動式轉向系統的新5系則與其不同,即使系統發生故障,仍然能進行轉向動作,只不過其轉向角度無法增加或減少。因軟體障礙而造成嚴重的轉向失誤也是絕對不允許發生的,菲利普•孔恩博士解釋道:"所有的信息分別在兩台計算機中以不同方式進行分析,只有兩台的結果相同時指令才被接受,如果結果出現矛盾,系統就會自行關閉。"
機械與電子裝置的巧妙運用相得益彰,使得寶馬成為第一家融合彎道靈活性與直道穩定性於一車的公司。