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可变转向比有什么作用?本田、奥迪和宝马是如何实现的?

2025-09-19 15:31 发布

汽车转向系统是专门用来改变或者恢复汽车行驶方向的机构:

从汽车诞生之日起,转向系统经历了纯机械控制、液压助力、电控液压助力、电动助力等技术路线,它们都是基于最原始的无助力转向系统框架逐渐演化升级。这些技术的核心都是为了解决转向力度的问题,目标是帮助驾驶员更轻松地转动方向盘,但转向角度的控制始终是个难题。转向系统中有一个名词叫做“转向比”,它指的是方向盘的转向角度与车轮转动角度之间的比值。可变转向比是一种技术,通过它,汽车可以根据驾驶条件自动调整转向比,以提高驾驶体验。

在大多数普通汽车中,转向比是固定的,通常在12:1到20:1之间,这意味着方向盘每转过12-20度,前轮会相应偏转1度。然而,固定转向比虽然能满足日常驾驶需求,但在特定情况下可能不够灵活。例如,高速行驶时,转向装置需要更加平稳,而低速转弯时又需要更快的响应速度。高速行驶的稳定性和低速转弯的响应性形成了矛盾,因此一些汽车制造商开始研究“可变转向比系统”。

本田的VGR可变齿轮比率是1997年推出的,它是一种依靠纯机械设计实现的特殊转向系统。其核心机构是齿距间隙不相等的齿条,靠近中心位置的齿距更加密集,适用于小角度转向;靠近两侧位置的齿距更加稀疏,适用于大角度转向。本田通过这种特殊的设计实现了纯机械式的“可变转向比”。然而,这种设计也有局限性,转向比只能根据转向角度变化,无法根据车速来调整,可能会在高速紧急状态下带来安全隐患。

奥迪的ADS动态转向系统则采用了不同的方法。它不仅引入了电动助力机构,还在转向柱上集成了一套谐波齿轮机构。谐波齿轮的工作原理是利用柔轮、刚轮和波发生器的相对运动来传递运动和动力。当电机驱动中央转子旋转时,柔轮旋转,由于柔轮的齿数比刚轮的齿数少,刚轮的转动角度便会大于柔轮,使转向角度被放大。当转子反转时,转向角度则被缩小。奥迪的动态转向系统主要根据车速进行转向比的切换,低速时让转子和柔轮同向旋转,速度达到一定值再让转子反向旋转。

宝马的AFS主动转向系统被认为是真正意义上的“可变转向比”系统。在转向过程中,它可以根据车速和转向角度的变化随时改变转向比,并且进行主动干预,在转向不足或过度时进行系统补偿。与奥迪的谐波齿轮不同,宝马的AFS系统将一套双行星齿轮集成在转向柱上,通过控制电磁锁和电机转速来改变转向比的大小和转向力度的输出。

线控转向技术则是目前比较热门的技术之一,它彻底去除了转向柱,将方向盘的转向动作转化为电信号,通过数据计算得出转向角度和力度,再传递给转向电机进行执行。这项技术使方向盘可以安装在车内的任何位置,甚至不再是传统方向盘的样式。特斯拉和雷克萨斯等品牌已经在研究和应用这项技术。

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