改变我们驾驶方式的转向技术

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

年轻的读者可能不太了解,但曾几何时,停车本身就是一项体能锻炼。无需健身房会员卡,只需一辆需要你练出专业健美运动员般二头肌力量的车即可。在动力转向系统普及之前,驾驶——尤其是在低速行驶时——是驾驶员与路面之间身体的较量。如今,只需一根手指就能转动大众高尔夫GTI的方向盘,轻松穿梭于日常交通之中。动力转向系统已成为现代驾驶体验不可或缺的一部分。

然而,动力转向系统不仅仅是一种豪华便利;它是一项机械装置,从根本上改变了人与车辆之间的关系。曾经笨重难驾的汽车和卡车,如今已变得灵活敏捷。这项技术让你的福特Super Duty皮卡拥有了远超其体型的灵活性。当我们揭开动力转向系统发展史的面纱,会发现它经历了从纯粹依靠人力转向到轻松便捷的电子控制的演变,其中充满了创新和持续的工程技术进步。

动力转向系统是一种不断发展的机制,广泛应用于所有车辆。这项技术有多种变体,其中电动助力转向系统近年来逐渐成为主流。这项车辆技术始终处于发展之中;以下信息在撰写本文时准确无误。

动力转向的“阿姆斯特朗”时代

从一件苦差事变成一件舒适的事

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

在液压助力转向系统出现之前——也就是电动助力转向(EPS)普及之前——驾驶被称为“阿姆斯特朗时代”。这原本是个玩笑,但其真实性却不容置疑:如果你想转弯,就必须拥有足够强壮的“手臂”。20世纪初,随着汽车重量增加,轮胎也为了支撑车身而加宽,转向比不得不做得非常慢,驾驶员几乎没有任何机械杠杆作用。想象一下:转弯时,你的双手必须疯狂地交叉才能完成。更别提那差点成为奥运项目的三点掉头了!

但我们今天驾驶汽车的方式,要从一位名叫弗朗西斯·W·戴维斯的人说起。20世纪20年代,戴维斯在皮尔斯-阿罗卡车部门担任工程师时,他意识到卡车和公共汽车越来越大、越来越重,驾驶员几乎无法安全驾驶。凭借他的工程背景,他发明了第一个实用的液压动力转向系统。他大胆地将这项发明安装到一辆皮尔斯-阿罗跑车上,然后从纽约一路开到底特律,向美国的汽车巨头们推销他的理念。

通用汽车公司与戴维斯签订了合同,计划在20世纪30年代将这套系统应用于凯迪拉克车型。然而,大萧条来袭,公司的财务人员惊慌失措,认为这套系统生产成本过高。通用汽车搁置了该项目,或许无意中导致专利权过期。几十年后,克莱斯勒公司趁机收购了这些专利,并在1951年推出了克莱斯勒帝国(Chrysler Imperial)。这标志着第一款面向公众销售的动力转向汽车问世。这款车大获成功,也证明了通用汽车那些目光短浅的财务分析师的错误判断。所以,如果你是一位汽车知识爱好者,想知道“动力转向系统是什么时候出现的?”,那么1951年的克莱斯勒帝国就是你的答案。

从液压转向电动

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

在帝王(Imperial)问世后的五十多年里,液压系统主导了汽车行业。但要了解后来的发展,就必须先问:传统的动力转向系统是如何工作的?在液压系统中,发动机通过皮带驱动液压泵。该泵对液压油加压,然后将压力输送到转向齿条上的油缸。转动方向盘时,阀门打开,使加压后的液压油推动活塞。这套系统高效可靠。

然而,液压转向系统的统治地位最终被电动助力转向系统(EPS)所取代。EPS的出现并非因为液压系统不好,而是因为其效率的提升。液压泵需要消耗发动机的部分动力来维持液压,即使车辆直线行驶且无需转向助力时也是如此。这严重影响了燃油效率,而EPS解决了这个问题。它不再使用皮带驱动的液压泵,而是在转向柱或转向齿条上安装一台电动机,并且仅在转动方向盘时才从车辆的电力系统中获取能量。这立即节省了燃油,并且EPS还省去了液压油、软管和不必要的液压泵。

转向反馈:液压式与电动式

爱好者们仍然重视流体连接

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

当转向助力从液压转向电动时,引发了汽车界最激烈的争论之一:关于“转向手感”的争论。转向手感是指驾驶员通过方向盘接收到的触觉信息,例如路况、轮胎过弯时的阻力,以及在抓地力下降时方向盘在手中的感觉。液压系统在这方面做得非常出色,因为它能够将路面产生的物理力以最纯粹的形式传递到驾驶员手中,从而提供最佳的转向手感。

电动助力转向系统刚问世时,因其“麻木”或“缺乏灵魂”的操控感而饱受诟病。早期的电机过滤掉了大量的路感反馈,以至于批评者将驾驶真车比作玩一个手柄断开的电子游戏。这些评论和批评可谓尖锐;然而,现代电动助力转向系统已经取得了巨大的进步。工程师们现在使用(或许有些不必要的)复杂算法来模拟路感,随着车速的增加或弯道阻力的增大,人为地增加方向盘的重量。根据电机的位置和工作原理,电动助力转向系统可以分为四种布局:

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

动力转向:安全性和降低疲劳度

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

尽管驾驶爱好者们争论不休,争论的焦点在于谁对谁错——爱好者们强调转向手感,而制造商们则强调燃油经济性——但有一点大家可能都会认同:无论是液压助力转向还是电动助力转向,都极大地提升了驾驶安全性。在动力转向出现之前,进行紧急避让操作极其困难。例如,如果行人横穿马路或有车辆突然驶出,将没有动力转向的车轮从左打到右所需的时间和力气,可能就决定了是险些发生碰撞还是最终酿成惨剧。

如今,动力转向系统的响应速度几乎与驾驶员对路况的反应速度一样快。驾驶员只需轻轻转动手腕,即可瞬间转向避开障碍物,无论车辆重量如何,车辆都会立即做出响应。无论您是身材娇小还是体型魁梧,驾驶大型卡车或SUV都变得轻松自如,从而提高了车内乘客和其他道路使用者的安全。

我们还必须考虑驾驶员疲劳问题。在蜿蜒的道路上长时间操控沉重的方向盘,或者与卡车搏斗,都会对肩部、背部和手臂造成相当大的身体负担。对于商业卡车运输行业的从业人员来说,动力转向系统通过减少受伤的频率和重复性,延长了许多驾驶员的职业生涯。而对于我们这些普通通勤者来说,它仅仅意味着能够精神抖擞地抵达目的地,而不是筋疲力尽。

更进一步来说,电动助力转向系统还能实现更高级的安全集成。由于现代电动助力转向系统由软件控制,因此可以与车辆的安全电脑协同工作,实现诸如车道保持辅助等功能。

未来属于线控转向。

改变我们驾驶方式的转向技术-有驾
改变我们驾驶方式的转向技术-有驾

如果说汽车界——或者说整个世界——有什么确定无疑的,那就是变革势不可挡。早期,无动力辅助驾驶占据主导地位,随后通用汽车拒绝采用液压助力转向系统,而克莱斯勒则选择了液压助力转向。之后,电动助力转向系统(EPS)问世,我们的驾驶方式再次发生改变。但如今,当我们回顾过去五年来的经验和发现时,很明显,动力转向技术的创新轨迹指向用数字化连接取代机械连接。而这一趋势的最终演进便是线控转向(SbW)。如果有人问,2030年的动力转向会是什么样子?答案就是线控转向。

在线控转向系统中,方向盘和前轮之间没有物理连接轴。其工作原理是,当你转动方向盘时,实际上是在向电脑发送一个输入信号。电脑处理该信号后,会向转向齿条上的电动执行器发送指令,从而驱动车轮转动。它的工作原理与赛车模拟器类似。

这项技术开辟了新的可能性,实现了转向比的无限可变性。在低速行驶时,电脑可以将转向系统调整得极其灵敏,因此无需手动转动方向盘即可完成U型转弯。在高速行驶时,车轮对方向盘的轻微操作反应迟钝,从而提升了车辆的稳定性。此外,线控转向系统(SbW)可以与高级驾驶辅助系统(ADAS)协同工作,进一步提升行车安全。对于豪华汽车制造商而言,它还能彻底消除路面振动,从而强化其豪华理念。当然,车迷们无疑会为失去自然路感反馈而感到惋惜。

0

全部评论 (0)

暂无评论