汽車主動轉向系統是什么？

主動式轉向并不是指汽車可以自動轉向，而是指它可以根據車速變化而不斷改變轉向系統中的傳動比，使你在低速行駛時可以以較小的轉轉向盤幅度而實現較大的轉向，而在高速行駛時則相反。

主動轉向系統讓駕駛人在低速轉向時感覺輕松，而在高速轉向時感覺更加安全。因此，主動轉向既可稱為舒適性配置，也可稱為安全配置。

在傳統的轉向系統中，轉向盤和前輪之間的轉向傳動比是嚴格固定的，駕駛人的指令總是以相同的方式傳遞。如果轉向很直接，那么在低速狀態下非常理想，但不適合高速狀態，因為在高速時，由于物理原因轉向靈敏性會增加，此時就需要轉向反應更為間接些，否則對安全行車不利。但在低速時，如果轉向反應太間接，那么轉向動作就會變得很費力，駕駛人要大幅度地轉動轉向盤。因此，傳統的轉向系統通常是對兩種極端情況進行妥協的結果。

主動轉向原理示意圖

未配備主動轉向系統的車輛，通常需要轉動轉向盤三圈或三圈半才能把車輪從一個鎖死位置打到另一端；而配備主動式轉向系統后，在低速時則可以把這個操作過程減少到一圈，在停車入位或掉頭、轉急彎時駕駛人會感到較為輕松省力。

在崎嶇的山路上行駛時，駕駛人駕駛配備傳統轉向系統的車輛就不得不交叉雙臂轉動轉向盤，而駕駛裝備主動式轉向系統的寶馬車則只需要把手臂保持原有恰當的位置，輕打轉向盤即可通過急彎，不僅提高了駕駛舒適性，而且還提高了行駛安全性。

結構：

主動轉向系統構造示意圖

寶馬主動式轉向系統的技術核心能夠為轉向執行機構提供疊加/減轉向效果。這種效果來自一個行星齒輪，這個齒輪包括兩個輸入軸和一個固定在轉向柱上的輸出軸。其中一個輸入軸連接到轉向盤，另一個由電動機通過一個自鎖式蝸輪蝸桿驅動，從而達到降低轉向傳動比的目的。最終從輸出軸傳出的整體轉向角度，是由駕駛人轉動的轉向盤角度和電動機附加的角度共同疊加而成。

原理：

① 主動轉向系統控制單元,它根據轉向情況來控制伺服電動機動作

② 偏航傳感器，它可以檢測到汽車的轉向和加速等信息

③ 液壓助力系統，為轉向提供助力

普通轎車的轉向傳動比是16:1 至18:1 之間，而寶馬的主動轉向系統的傳動比可以在10:1 至20:1間不斷變化。在低速時， 例如50公里/小時時，轉向盤轉10°，前輪即可轉動1°，而普通轎車需要轉動16°~18°才能讓前輪轉動1°。反之，在高速時，例如，當車速達到200 公里/ 小時時，你轉動轉向盤20°才能讓前輪轉動1°，以增強其穩定性。

特點：

新一代寶馬主動轉向系統組合了Servotronic 隨速助力轉向系統。Servotronic 隨速助力轉向系統根據車速確定當前所需的轉向力（轉向助力與車速成反比），而主動轉向系統根據車速確定當前所需的轉向角度。這兩個系統以理想的方式彼此配合、相互補充，不僅增強了車輛的駕駛動感，而且還提高了車輛安全性。

另外，主動式轉向系統始終通過車載網絡與動態穩定控制（DSC）單元聯網。在緊急情況下，比如在公路上高速行駛時突然變線以超越另一輛車，然后再回到原來車道時，由于轉彎半徑更小，所有的車輛都易出現轉向過度的情況，從而引起偏航等現象，駕駛人可能會失去對車輛的控制。對于這種情況，主動式轉向在一開始就會進行干預以降低偏航情況的發生，很平順和有效地穩定車輛，駕駛人和乘客幾乎感覺不到該系統的存在。所以，在駕駛裝備主動式轉向系統的寶馬時，DSC 不必像在其他車輛中那樣總是干預駕駛。不同于DSC 通過干預制動過程而降低行車速度，主動式轉向只通過修正轉向角度，在不被察覺的情況下保證行駛的平穩性。因此，DSC 只在主動式轉向系統無法控制車輛時進行干預，這說明這兩個系統是一個完美的組合，主動式轉向系統在理想狀態下對DSC 進行補充。

奧迪動態轉向系統

對于一輛汽車來說，既要擁有較強的運動性和駕駛樂趣，同時還要保證擁有較高水準的行駛安全性，這往往是對汽車設計師的較大挑戰，尤其是對于駕駛人一直把持的轉向盤來說，其性能更是與運動性、安全性、舒適性等息息相關，個中性能調校很難拿捏。奧迪率先在奧迪A4L上率先采用的奧迪動態轉向系統，則將魚和熊掌很好地做成了一道菜。

動態轉向系統有什么優勢？

奧迪A4車型動態轉向機構

奧迪動態轉向系統可根據車速改變轉向比，因而避免了傳統機械轉向系統選定恒定轉向比時需做出的妥協。汽車高速行駛時，間接的轉向比使汽車操控更沉穩，并保持更好的直線行駛能力。反之，當汽車以低速或中速行駛在蜿蜒路面上時，該系統將提供一個更直接的轉向比以提高轉向精準度和靈活性。泊車時， 直接的轉向比使泊車更加方便。servotronic 隨速助力轉向系統可以大大節省轉向力。在主動安全領域，動態轉向系統與ESP 電子穩定系統緊密協作，為車輛提供了更為安全的主動保護，在車輛接近運動極限時，同時對轉向和制動的主動調節可以使車輛更安全地行駛。

為什么要調節汽車的轉向比？

泊車時我們希望降低所需的轉向角度使操控更加便利，最好以最少的雙手換位次數就能把轉向盤從一側轉到另一側。也就是說，在泊車時轉向比必須極為直接才更符合駕駛人的需求。

行駛在城鎮或鄉間道路上、轉彎或在山路上行駛時，我們希望盡可能避免雙手換位。這意味著在中低速范圍時需要極為直接的轉向比。但是，有利于泊車時極為直接的轉向比在車速提高時往往會使汽車的反應過于靈敏。對于中高速和彎道較少的駕駛，所選擇的轉向比必須使駕駛人能夠精準而沉穩地駕駛汽車。這就需要一個比低速時明顯低的轉向比。

也就是說，在低速時我們希望轉向直接，而在高速時，則希望轉向間接。汽車的轉向比最好是能根據行駛狀況自動調節，才能最符合人性化和安全性的需求。

動態轉向系統是怎樣調節轉向比的？

整合于轉向柱中的傳動裝置由一個配有位置感應器的電子交流電動機、疊式齒輪和一個互鎖設備構成。該互鎖設備可以在無電源時防止電動機轉動，從而在轉向盤和轉向系統之間重新建立直接聯系。

動態轉向系統轉向角度疊合原理示意圖

動態轉向系統的核心機構之一是采用一個諧波齒輪機構來實現角度疊合傳動作用。諧波齒輪主要由三個部件組成，一是最里面的波發生器（Wave Generator，簡稱WG），也就是最里面帶軸承的那個內轉子，它是橢圓形的；二是橢圓形內轉子上可以產生變形的薄壁柔輪（Flex Spline,簡稱FS）；三是最外側的剛輪（Circular Spline，簡稱CS），它連接于轉向軸的輸出端，驅動轉向機構。

疊合齒輪構造和原理示意圖

動態轉向與ESP

在配備了動態轉向系統的汽車上，ESP 電子穩定系統在緊急情況下不僅僅通過某一或某幾個車輪的制動來穩定汽車，更加重要的是還將調整前輪的轉向比。這有兩個優點，一是同時激活制動和轉向系統可以提高汽車的總體穩定性，也就是說，主動安全性能將得到明顯提高，在高速行駛時（大于100 公里/ 小時）尤為如此，因為動態轉向系統反應迅速的優勢可以充分體現。轉向系統可以立即發揮作用，沒有制動系統產生液壓所需的延遲。二是在非緊急情況下，調節性的制動干預可以部分或全部舍棄，從而使汽車的穩定過程更和諧舒適，不會因此而減速。降低對制動干預的需求意味著全新奧迪A4L 在抓地力較低的路面，如雪地上，也能保持同樣的直線行駛方向，但明顯比僅采用制動干預進行穩定的汽車更為敏捷。

ESP 電子穩定系統在汽車處于轉向過度或轉向不足，以及在抓地力水平不同的地面（非均質路面）上制動時，會與動態轉向系統協作并提供主動轉向調節。

動態轉向+ESP電子穩定系統的優勢：只有ESP電子穩定系統的車輛：僅通過制動干預來穩定車身；配備了動態轉向的ESP電子穩定系統的車輛：通過轉向和制動共同干預來穩定車身。

動態轉向+ESP電子穩定系統穩定車身的原理：

非緊急駕駛情況：制動干預少；車身更敏捷。

緊急駕駛情況：通過轉向和制動聯合穩定車身；尤其是在車速較高時（超過130公里/小時）時提高車身穩定性。

在抓地力不同的地面上動態轉向系統是怎樣工作的？

非均質路面是指在汽車一側抓地力高（如柏油馬路）而另一側抓地力低（如冰面）的情況。例如冰面部分溶化或干燥的路面部分覆蓋了潮濕的樹葉就會出現這種情況。如果在這樣的路面上制動，摩擦力大的一側的制動力也大，汽車就會向該側轉動。要想回到直線車道，沒有動態轉向系統的汽車駕駛人就必須轉動轉向盤以抵消這一影響，而這種意料之外的情況對于普通駕駛人來說很難掌握。

在配備了動態轉向系統的全新奧迪A4L 上，ESP 電子穩定系統一般自動選擇所需的轉向角，由于主動轉向介入可以抵消由于制動力不同導致的側滑力，駕駛人不需調整轉向盤。在沒有超過物理極限的情況下，汽車會如同在兩側摩擦力相同的路面上一樣行駛。在遇到這種緊急情況時，動態轉向功能可以保持汽車在既定軌道上行駛，大大減輕了駕駛人的負擔，使其得以完全將精力集中在交通狀況上。

另外，由于ESP 電子穩定系統一般可以比駕駛人更快更準地選擇所需的轉向角，因此在上述行駛環境下，動態轉向系統可以縮短汽車的安全制動距離。下圖顯示了上述配備和未配備動態轉向系統的情況下在非均質路面上的操作比較。

在抓地力不同的地面上動態轉向系統的表現

轉向不足時動態轉向系統是如何工作的？

若出現轉向不足，ESP 電子穩定系統會將動態轉向比重新設置為一個間接值，使駕駛人不會很快將轉向盤打到極限，從而提高了汽車的靈活性。該功能是奧迪的一項最新開發成果，首次運用在配備了動態轉向系統的A4L 車型中。

如下圖顯示了動態轉向功能的操作原理。

在轉向不足時動態轉向系統的表現

在沒有動態轉向功能的汽車上，若轉向角度太大，就會超過前軸的最大轉向極限，因而即使前輪已經轉動，汽車還是會偏離軌道。在配備了動態轉向功能的汽車上，系統會監測轉向不足情況，并改變轉向比以防止駕駛人過度轉動轉向盤。轉向干預的程度不會被駕駛人察覺。由于不會出現如噪聲和延遲等伴隨現象，采用轉向干預比其他如減少發動機轉矩或制動干預等方式更不易被察覺，且穩定效果依然顯著。若已進行轉向干預，ESP電子穩定系統的發動機干預和制動干預程度就會降低，或完全沒有必要再進行干預。

動態轉向系統帶來的好處

低速駕駛時所需轉向力（轉向角）降低，高速轉向時不會出現甩尾；精準轉向感覺，最佳道路反饋；在緊急情況下不再僅僅通過發動機和制動穩定車身，而是先只通過更迅速的轉向調節；由于減少了制動系統的使用，提高了汽車靈活性的同時增強了駕駛穩定性；高速范圍內實現對汽車的高度控制和有效穩定；在抓地力不同的地面制動時提供支持。

過度轉向時動態轉向系統是如何工作的？

若汽車轉向過度，ESP 電子穩定系統將適當反打轉向盤以防止車尾偏離預定行駛軌跡。全新奧迪A4L 中采用的經過進一步開發的ESP 電子穩定系統控制單元完全整合了主動制動和主動轉向介入。汽車轉向過度時，第一步要計算穩定汽車所需的橫擺力矩。第二步，一種復雜的權衡方法根據所監測的不穩定程度把所需的穩定力矩分配給制動和轉向裝置。若僅有輕微不穩定，優先選擇轉向系統，隨著偏離角度增加也會更多使用制動裝置。

一種可能出現過度轉向的情況是快速避讓操作（如圖）。當駕駛人轉動轉向盤將汽車開離原先車道時，作用在車身上的反向動力很容易使尾部失去抓地力而偏離，高速行駛時尤為明顯。普通駕駛人往往對轉向過度調節過晚，或根本不調節。因此，必須由ESP 電子穩定系統來進行有力的制動。

若安裝了動態轉向系統，該系統會在駕駛人毫不覺察的情況下自動反打轉向盤以穩定車身。這樣就大大降低了轉向力，而在很多情況下，由于動態轉向系統的補償作用，駕駛人根本不需要大幅度反打轉向盤，而只需根據類似汽車平穩時所需的轉向幅度進行控制。由于僅需在減少汽車側滑時發揮作用，ESP電子穩定系統的制動干預大大減少。由于提高了突然變道的穩定性，駕駛人可以比以往以更高的速度繼續享受旅程。