汽车主动转向系统是什么_java

资料来源：网络整理时间：2023/3/5 20:51:40 共计：3575 浏览

汽车主动转向系统是什么？

主动式转向并不是指汽车可以自动转向，而是指它可以根据车速变化而不断改变转向系统中的传动比，使你在低速行驶时可以以较小的转转向盘幅度而实现较大的转向，而在高速行驶时则相反。

主动转向系统让驾驶人在低速转向时感觉轻松，而在高速转向时感觉更加安全。因此，主动转向既可称为舒适性配置，也可称为安全配置。

在传统的转向系统中，转向盘和前轮之间的转向传动比是严格固定的，驾驶人的指令总是以相同的方式传递。如果转向很直接，那么在低速状态下非常理想，但不适合高速状态，因为在高速时，由于物理原因转向灵敏性会增加，此时就需要转向反应更为间接些，否则对安全行车不利。但在低速时，如果转向反应太间接，那么转向动作就会变得很费力，驾驶人要大幅度地转动转向盘。因此，传统的转向系统通常是对两种极端情况进行妥协的结果。

主动转向原理示意图

未配备主动转向系统的车辆，通常需要转动转向盘三圈或三圈半才能把车轮从一个锁死位置打到另一端；而配备主动式转向系统后，在低速时则可以把这个操作过程减少到一圈，在停车入位或掉头、转急弯时驾驶人会感到较为轻松省力。

在崎岖的山路上行驶时，驾驶人驾驶配备传统转向系统的车辆就不得不交叉双臂转动转向盘，而驾驶装备主动式转向系统的宝马车则只需要把手臂保持原有恰当的位置，轻打转向盘即可通过急弯，不仅提高了驾驶舒适性，而且还提高了行驶安全性。

结构：

主动转向系统构造示意图

宝马主动式转向系统的技术核心能够为转向执行机构提供叠加/减转向效果。这种效果来自一个行星齿轮，这个齿轮包括两个输入轴和一个固定在转向柱上的输出轴。其中一个输入轴连接到转向盘，另一个由电动机通过一个自锁式蜗轮蜗杆驱动，从而达到降低转向传动比的目的。最终从输出轴传出的整体转向角度，是由驾驶人转动的转向盘角度和电动机附加的角度共同叠加而成。

原理：

① 主动转向系统控制单元,它根据转向情况来控制伺服电动机动作

② 偏航传感器，它可以检测到汽车的转向和加速等信息

③ 液压助力系统，为转向提供助力

普通轿车的转向传动比是16:1 至18:1 之间，而宝马的主动转向系统的传动比可以在10:1 至20:1间不断变化。在低速时，例如50公里/小时时，转向盘转10°，前轮即可转动1°，而普通轿车需要转动16°~18°才能让前轮转动1°。反之，在高速时，例如，当车速达到200 公里/ 小时时，你转动转向盘20°才能让前轮转动1°，以增强其稳定性。

特点：

新一代宝马主动转向系统组合了Servotronic 随速助力转向系统。Servotronic 随速助力转向系统根据车速确定当前所需的转向力（转向助力与车速成反比），而主动转向系统根据车速确定当前所需的转向角度。这两个系统以理想的方式彼此配合、相互补充，不仅增强了车辆的驾驶动感，而且还提高了车辆安全性。

另外，主动式转向系统始终通过车载网络与动态稳定控制（DSC）单元联网。在紧急情况下，比如在公路上高速行驶时突然变线以超越另一辆车，然后再回到原来车道时，由于转弯半径更小，所有的车辆都易出现转向过度的情况，从而引起偏航等现象，驾驶人可能会失去对车辆的控制。对于这种情况，主动式转向在一开始就会进行干预以降低偏航情况的发生，很平顺和有效地稳定车辆，驾驶人和乘客几乎感觉不到该系统的存在。所以，在驾驶装备主动式转向系统的宝马时，DSC 不必像在其他车辆中那样总是干预驾驶。不同于DSC 通过干预制动过程而降低行车速度，主动式转向只通过修正转向角度，在不被察觉的情况下保证行驶的平稳性。因此，DSC 只在主动式转向系统无法控制车辆时进行干预，这说明这两个系统是一个完美的组合，主动式转向系统在理想状态下对DSC 进行补充。

奥迪动态转向系统

对于一辆汽车来说，既要拥有较强的运动性和驾驶乐趣，同时还要保证拥有较高水准的行驶安全性，这往往是对汽车设计师的较大挑战，尤其是对于驾驶人一直把持的转向盘来说，其性能更是与运动性、安全性、舒适性等息息相关，个中性能调校很难拿捏。奥迪率先在奥迪A4L上率先采用的奥迪动态转向系统，则将鱼和熊掌很好地做成了一道菜。

奥迪动态转向系统原理示意图

动态转向系统有什么优势？

奥迪A4车型动态转向机构

奥迪动态转向系统可根据车速改变转向比，因而避免了传统机械转向系统选定恒定转向比时需做出的妥协。汽车高速行驶时，间接的转向比使汽车操控更沉稳，并保持更好的直线行驶能力。反之，当汽车以低速或中速行驶在蜿蜒路面上时，该系统将提供一个更直接的转向比以提高转向精准度和灵活性。泊车时，直接的转向比使泊车更加方便。servotronic 随速助力转向系统可以大大节省转向力。在主动安全领域，动态转向系统与ESP 电子稳定系统紧密协作，为车辆提供了更为安全的主动保护，在车辆接近运动极限时，同时对转向和制动的主动调节可以使车辆更安全地行驶。

为什么要调节汽车的转向比？

泊车时我们希望降低所需的转向角度使操控更加便利，最好以最少的双手换位次数就能把转向盘从一侧转到另一侧。也就是说，在泊车时转向比必须极为直接才更符合驾驶人的需求。

行驶在城镇或乡间道路上、转弯或在山路上行驶时，我们希望尽可能避免双手换位。这意味着在中低速范围时需要极为直接的转向比。但是，有利于泊车时极为直接的转向比在车速提高时往往会使汽车的反应过于灵敏。对于中高速和弯道较少的驾驶，所选择的转向比必须使驾驶人能够精准而沉稳地驾驶汽车。这就需要一个比低速时明显低的转向比。

也就是说，在低速时我们希望转向直接，而在高速时，则希望转向间接。汽车的转向比最好是能根据行驶状况自动调节，才能最符合人性化和安全性的需求。

动态转向系统是怎样调节转向比的？

整合于转向柱中的传动装置由一个配有位置感应器的电子交流电动机、叠式齿轮和一个互锁设备构成。该互锁设备可以在无电源时防止电动机转动，从而在转向盘和转向系统之间重新建立直接联系。

动态转向系统转向角度叠合原理示意图

动态转向系统的核心机构之一是采用一个谐波齿轮机构来实现角度叠合传动作用。谐波齿轮主要由三个部件组成，一是最里面的波发生器（Wave Generator，简称WG），也就是最里面带轴承的那个内转子，它是椭圆形的；二是椭圆形内转子上可以产生变形的薄壁柔轮（Flex Spline,简称FS）；三是最外侧的刚轮（Circular Spline，简称CS），它连接于转向轴的输出端，驱动转向机构。

叠合齿轮构造和原理示意图

动态转向与ESP

在配备了动态转向系统的汽车上，ESP 电子稳定系统在紧急情况下不仅仅通过某一或某几个车轮的制动来稳定汽车，更加重要的是还将调整前轮的转向比。这有两个优点，一是同时激活制动和转向系统可以提高汽车的总体稳定性，也就是说，主动安全性能将得到明显提高，在高速行驶时（大于100 公里/ 小时）尤为如此，因为动态转向系统反应迅速的优势可以充分体现。转向系统可以立即发挥作用，没有制动系统产生液压所需的延迟。二是在非紧急情况下，调节性的制动干预可以部分或全部舍弃，从而使汽车的稳定过程更和谐舒适，不会因此而减速。降低对制动干预的需求意味着全新奥迪A4L 在抓地力较低的路面，如雪地上，也能保持同样的直线行驶方向，但明显比仅采用制动干预进行稳定的汽车更为敏捷。

ESP 电子稳定系统在汽车处于转向过度或转向不足，以及在抓地力水平不同的地面（非均质路面）上制动时，会与动态转向系统协作并提供主动转向调节。

动态转向+ESP电子稳定系统的优势：只有ESP电子稳定系统的车辆：仅通过制动干预来稳定车身；配备了动态转向的ESP电子稳定系统的车辆：通过转向和制动共同干预来稳定车身。

动态转向+ESP电子稳定系统稳定车身的原理：

非紧急驾驶情况：制动干预少；车身更敏捷。

紧急驾驶情况：通过转向和制动联合稳定车身；尤其是在车速较高时（超过130公里/小时）时提高车身稳定性。

在抓地力不同的地面上动态转向系统是怎样工作的？

非均质路面是指在汽车一侧抓地力高（如柏油马路）而另一侧抓地力低（如冰面）的情况。例如冰面部分溶化或干燥的路面部分覆盖了潮湿的树叶就会出现这种情况。如果在这样的路面上制动，摩擦力大的一侧的制动力也大，汽车就会向该侧转动。要想回到直线车道，没有动态转向系统的汽车驾驶人就必须转动转向盘以抵消这一影响，而这种意料之外的情况对于普通驾驶人来说很难掌握。

在配备了动态转向系统的全新奥迪A4L 上，ESP 电子稳定系统一般自动选择所需的转向角，由于主动转向介入可以抵消由于制动力不同导致的侧滑力，驾驶人不需调整转向盘。在没有超过物理极限的情况下，汽车会如同在两侧摩擦力相同的路面上一样行驶。在遇到这种紧急情况时，动态转向功能可以保持汽车在既定轨道上行驶，大大减轻了驾驶人的负担，使其得以完全将精力集中在交通状况上。

另外，由于ESP 电子稳定系统一般可以比驾驶人更快更准地选择所需的转向角，因此在上述行驶环境下，动态转向系统可以缩短汽车的安全制动距离。下图显示了上述配备和未配备动态转向系统的情况下在非均质路面上的操作比较。

在抓地力不同的地面上动态转向系统的表现

转向不足时动态转向系统是如何工作的？

若出现转向不足，ESP 电子稳定系统会将动态转向比重新设置为一个间接值，使驾驶人不会很快将转向盘打到极限，从而提高了汽车的灵活性。该功能是奥迪的一项最新开发成果，首次运用在配备了动态转向系统的A4L 车型中。

如下图显示了动态转向功能的操作原理。

在转向不足时动态转向系统的表现

在没有动态转向功能的汽车上，若转向角度太大，就会超过前轴的最大转向极限，因而即使前轮已经转动，汽车还是会偏离轨道。在配备了动态转向功能的汽车上，系统会监测转向不足情况，并改变转向比以防止驾驶人过度转动转向盘。转向干预的程度不会被驾驶人察觉。由于不会出现如噪声和延迟等伴随现象，采用转向干预比其他如减少发动机转矩或制动干预等方式更不易被察觉，且稳定效果依然显著。若已进行转向干预，ESP电子稳定系统的发动机干预和制动干预程度就会降低，或完全没有必要再进行干预。

动态转向系统带来的好处

低速驾驶时所需转向力（转向角）降低，高速转向时不会出现甩尾；精准转向感觉，最佳道路反馈；在紧急情况下不再仅仅通过发动机和制动稳定车身，而是先只通过更迅速的转向调节；由于减少了制动系统的使用，提高了汽车灵活性的同时增强了驾驶稳定性；高速范围内实现对汽车的高度控制和有效稳定；在抓地力不同的地面制动时提供支持。

过度转向时动态转向系统是如何工作的？

若汽车转向过度，ESP 电子稳定系统将适当反打转向盘以防止车尾偏离预定行驶轨迹。全新奥迪A4L 中采用的经过进一步开发的ESP 电子稳定系统控制单元完全整合了主动制动和主动转向介入。汽车转向过度时，第一步要计算稳定汽车所需的横摆力矩。第二步，一种复杂的权衡方法根据所监测的不稳定程度把所需的稳定力矩分配给制动和转向装置。若仅有轻微不稳定，优先选择转向系统，随着偏离角度增加也会更多使用制动装置。

一种可能出现过度转向的情况是快速避让操作（如图）。当驾驶人转动转向盘将汽车开离原先车道时，作用在车身上的反向动力很容易使尾部失去抓地力而偏离，高速行驶时尤为明显。普通驾驶人往往对转向过度调节过晚，或根本不调节。因此，必须由ESP 电子稳定系统来进行有力的制动。

若安装了动态转向系统，该系统会在驾驶人毫不觉察的情况下自动反打转向盘以稳定车身。这样就大大降低了转向力，而在很多情况下，由于动态转向系统的补偿作用，驾驶人根本不需要大幅度反打转向盘，而只需根据类似汽车平稳时所需的转向幅度进行控制。由于仅需在减少汽车侧滑时发挥作用，ESP电子稳定系统的制动干预大大减少。由于提高了突然变道的稳定性，驾驶人可以比以往以更高的速度继续享受旅程。

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