奥迪新一期“TechTalk”线上举行,工程师现场揭秘转向技术

2021-05-14 17:16:00来源:作者: 网络阅读量:

日前,奥迪新一期“TechTalk”活动于线上举行,本期主题为“奥迪的转向技术”,多位奥迪工程师现身说法,围绕奥迪汽车的转向特性、方向盘的历史变迁等话题展开了讨论,展现出奥迪在转向领域深厚的技术底蕴与思考。

方向盘作为一个几乎与汽车同时诞生的零部件,拥有非常复杂的技术原理与内涵。按照常理来说,汽车按照方向盘的运动沿着预期的方向行驶,但最近几十年来,转向系统的技术复杂程度与集成度越来越高,转向辅助功能也增强了日常驾驶的安全性和便捷性,比如变道、转弯和泊车等场景。

与此同时,随着功能的丰富,方向盘逐渐变成了通信设备,从标准方向盘转变为高科技指挥中心。因此,奥迪开发工程师也在这小小的方圆之间不断寻求动感操控性和舒适性完美结合的解决方案。

 

01

多因素影响转向手感

奥迪针对性塑造转向特性

影响转向平衡的主要是驾驶物理学的三大因素:纵向、横向和垂直动力学。因此,除了车辆加速和减速之外,过弯时产生的侧向力以及轮载波动和底盘的簧载质量振动也有影响。根据不同的行驶条件、平衡、抓地力水平和道路颠簸情况,前桥承受的力也不同。因此,奥迪工程师的主要目标是从前桥的受力中获得恰当的反馈。

校准良好的转向可根据实际情况以线性或渐进方式做出可预测的响应,当达到物理学极限时及时提醒驾驶员。例如,当汽车前轴达到最大转弯力时,即转向不足时,转向扭矩会明显降低。因此,转向对安全驾驶感至关重要。

至于每款车型如何获得自己的转向特性,奥迪会在一个限定范围内设定转向力矩,每款车型都在这个范围内获得其特有的转向特性。

例如,同为紧凑型汽车,奥迪S和RS车型的转向力矩要比奥迪Al或A3高。此外,因发动机或底盘版本的不同,一个车系内转向系统在微调上也有所差别。开发人员的目标是获得最优平衡转向特性,每个车系在驾驶安全性、舒适性和运动性方面都能达到最佳平衡。客户可通过奥迪驾驶模式选项根据各种模式调整转向特性。例如,在“动态”驾驶模式下,转向力矩要比在“舒适”模式下更高。

 

02

奥迪方向盘的发展史

就是汽车转向系统的演变史

方向盘不仅仅是改变方向的工具,而是一个数字控制室,是人与汽车之间最重要的接口。如今,奥迪车主可通过多功能按钮操作多达18种功能——从通讯到信息娱乐,再到各种舒适功能。奥迪方向盘因此变成了真正的指挥中心。在这方面,所有方向盘都有一个共同点:拥有奥迪的标准运动外观,造型设计符合人体工学,操作直观,功能强大。

120多年来,方向盘一直是车内最主要的部件。最初,只是一个方向杆或车把,驾驶员通过这根方向杆改变车轮的转向角,但这种方向杆用起来很不灵活,当然也没法做到精确。

后来,法国工程师Alfred Vacheron首次开发出一种技术替代方案,通过圆形方向盘提升对前轮转向精度的控制。其设计理念是:圆形控制器可以通过多角度旋转调整转向角度。圆形方向盘推出不久,便成为全球汽车的配置标准。

Type A和Type B等奥迪最早的量产汽车都配备了这样的方向盘,但当时的方向盘轮缘过大。此后随着汽车技术创新不断改进,方向盘技术发生了很大变化。得益于上世纪80年代奥迪推出的液压助力转向技术,方向盘尺寸越来越小,也更易于管理。其结构和功能也发生了变化。到80年代末,仅集成喇叭功能的复合框架方向盘仍在使用。1991年,驾驶员坐席安全气囊成为标准配置,还首次引入按钮,例如音量控制和跳转功能等。

今天,奥迪最新一代方向盘由压铸框架构成,不仅比钢结构轻得多,在强度、减震特性和可铸性方面也有很大优势。奥迪方向盘提供多达18种功能。除此之外,其电容式抓握识别功能支持辅助转向干预,已成为所有奥迪方向盘的标配。

 

03

多种技术路线并行

奥迪转向系统有多先进?

目前,五种不同的奥迪转向系统对奥迪汽车在道路交通中的敏捷性、舒适性与安全性发挥了作用。在不同车型中,辅助系统通过奥迪标准的驾驶特征,确保精确、动感的转向动作,使驾驶过程毫不费力、尽在掌握之中。顶配系统为动态全轮转向系统。奥迪正通过该系统探索物理极限,将操纵性与精准性相结合。

电子机械动力转向系统是当今汽车行业最先进的系统,广泛应用于各种高档汽车。该系统不使用液压零部件,因而节省了大量能源。它还让所有具有转向干预功能的辅助系统在技术上成为可能。电磁助力转向系统提供随速转向辅助,提升了方向稳定性。这赋予驾驶员动感转向路感,从路面获得非常精准的、具有细微差异的反馈。

“渐进式”的意思是,根据方向盘角度的不同,进行不同的转向操作。转向齿条与齿轮采用特别的形状,以服务于这种用途。转向角为锐角时,齿比较小,转向非常直接。驾驶员转向或泊车时,方向盘只需在两个最大位置之间旋转两个半周。由于传动更加直接,驾驶员在蜿蜒曲折的道路上会得到更动感的驾驶体验。转向助力会根据车速调整。车辆低速行驶时,转向助力处于高水平,操纵起来更加轻松;随着速度的加快,助力也随之减少。电子机械渐进式转向是奥迪汽车中应用最广泛的转向技术。

动态转向系统根据车速、转向角以及奥迪驾驶模式选项动态操控系统中选择的驾驶模式,最大可将转向改变100%。核心零部件是转向柱中的叠加齿轮装置,就像采用传统转向柱的车型一样,直接传送驾驶员的转向命令。

2014年,奥迪通过Q7引入全轮转向技术,在车辆敏捷性方面树立了新标准。该系统能够单独调节前后轴的转向角。前轴采用电子机械助力转向,后轴转向则采用电动主轴驱动和两个系杆。转向信号通过线控系统传输到车尾的转向连杆和执行机构。在低速行驶时,后轮最大可沿着前轮的相反方向转动5度。由此可将转向半径减少一米左右,这在连续转向和泊车时尤为有用。

不过,车速自60公里/小时左右,后轮会追随前轮运动。沿相同方向最大转动两度,让车辆在公路和高速公路上的驾驶行为更加平静,增强在转弯时的稳定性。此外,全轮转向让奥迪大型SUV成为同级别最敏捷的车型。

 

观点:

汽车是一个“水桶型”的工业产品,它不仅需要时刻创新,更离不开一代代工程技术人员孜孜不倦的追求。作为一个历史悠久的豪华品牌,奥迪即使在转向系统的研发、优化上也有一套属于自己的理论体系,这是奥迪强大技术底蕴的侧写,也是奥迪造车态度的完美体现。

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