方向盘下的玄机(2):详解可变转向系统

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可变转向比(齿比)转向系统-主动转向系统

代表车型:宝马5系(E60、F10)、丰田新皇冠、雷克萨斯LS460L、
         
奥迪Q5、奔驰新E级

前面提到的几种“可变”转向,能够改变的仅仅是助力力度,说白了只是能够改变方向盘转动时的阻力而已,但是转向比(可简单理解为方向盘转动的角度与对应的车轮转动角度的比值)是不可变化的,我们接下来要说到的可变齿比(速比)的转向系统则要先进的多,不仅能够改变转向的助力力度,在不同情况下,方向盘转角对应的车轮转动角度也是可以变化的。

不同厂家对这类系统的叫法可谓五花八门,比如宝马称之为AFS主动转向系统(Active Front Steering,这个缩写与我们熟悉的随动转向大灯缩写是相同的),奥迪将其称之为动态转向系统(Audi Dynamic Steering),雷克萨斯/丰田使用的则是可变齿比转向系统VGRS(Variable Gear Ratio Steering),本田的这类系统名称为VGR,与丰田命名类似,而奔驰的可变转向比系统则以“直接转向系统”命名。虽然功能类似,但是他们使用的技术却是截然不同的。

简单地说,可变齿比转向系统在技术层面上并不是一个水平的,目前主要有两种方式实现这种功能,一种方式是依靠特殊的齿条实现,原理简单,成本也相对较低,没有过高的技术含量,而另一种就比较复杂,是通过行星齿轮结构和电子系统实现的。由于目前并没有明确的分类,所以我们姑且将它们分为新葡亰496net式和电子式吧。

新葡亰496net式可变转向比系统:奥秘在于齿条,原理简单

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 奔驰的E级、S级都搭载了“直接转向系统”

奔驰的直接转向系统就是第一种方式的典型代表,它主要是在“齿轮齿条机构”的“齿条”上做文章,通过特殊工艺加工齿距间隙不相等的齿条,这样方向盘转向时,齿轮与齿距不相等的齿条啮合,转向比就会发生变化,中间位置的左右两边齿距较密,齿条在这一范围内的位移较小,在小幅度转向时(例如变线、方向轻微调整时),车辆会显得沉稳,而齿条两侧远端的齿距较疏,在这个范围内,转动方向盘,齿条的相对位移会变大,所以在大幅度转向时(如泊车、掉头等),车轮会变得更加灵活。这种技术除了对齿条的加工工艺要求比较严格之外,并没有多少“高科技”在其中,缺点在于齿比变化范围有限,并且不能灵活变化,而优势也很明显--完全的新葡亰496net结构,可靠性较高,耐用性好,结构也非常简单。

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电子式:科技含量高,仍在进化

与上面的方式相比,宝马、丰田所使用的可变齿比转向系统明显要先进许多,使用了更复杂的新葡亰496net结构并且需要与电子系统结合使用。能够更好的实现“低速时轻盈灵敏,高速稳健厚重”的需求,其为车辆行驶带来的便利性和稳定性都是普通的可变助力转向系统和单纯的“新葡亰496net式”可变齿比转向无法比拟的。

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以雷克萨斯的VGRS为例,我们可以看到,在不同车速下车轮转动角度相同,
但是对应的方向盘转动角度却是不同的

接下来,我们就从国内的现款宝马5系(E60)使用的AFS主动转向系统入手,来深入了解一下“可变转向比”实现的过程。从结构上看,这是一套我们前面提到过的servotronic伺服式助力转向机构,其助力力度的变化是依靠图中与液压泵紧连的ECO阀(电控阀)实现,而改变转向比的玄机,就藏在转向器及执行单元的外壳之下。

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