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一個看似簡單的事兒,可是讓汽車廠商很傷腦筋

為什麼每個汽車製造商在轉向機調校問題上都遵循著自己的哲學?或輕或重?或直接或間接?其背後隱藏著多少投入和技術?還有:方向盤在未來會退役嗎?ams車評進入車廠,與轉向和底盤工程師在車輛製造層面進行了探討與訪問。

當測試車回到地庫冷卻時,空氣中散發著機械汗水的味道——炙烤的金屬以及刹車片的氣味。全編輯部的人都在熱議這輛車,人後便開始總結、測量資料和主觀評價。在對比測試中會有25分作為轉向機、操控性和駕駛樂趣的評價,而後者在很大程度上取決於轉向機。

回饋的細節如何呢?是有令人討厭的路面回饋?回饋力度怎麼樣?直線循跡性怎麼樣?這是廣大讀者期待我們做出的權威回答的問題。鑒於汽車廠商對我們的評價很少產生質疑,我們顯然在絕大多數情況下是正確的。

不過這個問題同汽車製造商有什麼關係呢?保時捷、賓士和采埃孚公開了調校工作的細節,這讓我們對車輛調校有了些許認識。是啊,我們當然知道底盤設計以及車身剛度和整車品質都影響轉向感,不過這次我們要探究轉向機本身的因素。

保時捷:又使一個傳奇受到傷害

沒有人會真的替保時捷感到遺憾,可是這看起來至少有些荒謬:911採用了一種新技術,車迷們立刻預感到末日的來臨,或許至少感覺這位跑車世家要破產了。不過相反的是它們每年年底都一再宣佈營業額和利潤都創造了記錄。

推出991這代車型就遵循了這個傳統。電動助力轉向機的縮寫是EPS,這在以前屬於“危險”之物。“很清楚,這種技術僅僅由於可比液壓轉向助力節省1.5%的燃油就應當採用”,保時捷轉向系統負責人克裡斯托夫比特納說。今天這在所有車型中均屬於標準配置,幾乎沒有一個顧客對此進行抱怨。在我們這裡轉向機也由於回饋多、舒適性好和保持有力的回饋獲得了最高評價。

比特納知道這其中的原因,他說:“在991中,我們首次用轉向機調節器取代了控制器”。這種調節器計算所需要的轉向力不像控制器那樣依賴綜合特性曲線,而是以當前的參數,例如由行駛動力控制裝置(PSM)提供的參數為基礎。此外,這個系統還考慮到各種行駛路面和行駛狀況。另一個優點是液壓助力轉向工作並不穩定,而電動助力就要穩定許多。

在前置發動機車型行駛動力系統研發中負責轉向機的多明尼克哈特曼請我坐在一台Macan GTS的駕駛座上。我們在這裡首次自己試驗調節器,在汽車行駛時可以體驗不同的特性曲線。

這如同在大學裡測試自己的畢業設計,在測試場跑到第二圈時我就很清楚了:較之前普通版Macan,GTS保持了人們所期望的直接性,特別是高速彎提供了細緻的回饋,而在直線出口處提供較好的舒適性,這使得注意力不必完全集中在轉向上,這對長途行駛是有利的。

差別很大嗎?不大。可是一個重要的細微差別對投入這麼多事必須的。“為了使路感能從地面傳到方向盤上,我們假設為此需要5000牛,但僅僅調節電動機的慣性就會用掉其中的2000牛。所以電動助力轉向系統必須產生高達1噸的回饋力,才能保證方向盤獲得足夠的路感。調節器可以即時模擬這些回饋力,這是這種技術的另一個優點。

在調校時這對我們很有幫助,”哈特曼說。尤其是保時捷必須對特殊的要求做出反應:許多跑車的擁有者希望得到可控的轉向過度——即漂移。“這時保證車輛儘量可控是極為複雜的任務。因為電子穩定程式自己的任務是儘量保持直線行駛。因此一個好的電子系統是很重要的”,負責後置發動機車型轉向機調校的克萊門斯施米德雷爾補充說。

它帶來了一輛911 turbo,後輪轉向系統為標準配置。在測試時可以通過滑鼠點擊改變為另一種轉向感,這樣可以隨時變得保守或比較敏銳。不過無論如何都表明所選擇的標準調校是各種路況中最佳的,它把直接性、回饋力度和舒適性相互結合,這正是我們喜歡保時捷轉向機的原因所在。“當然一款後輪轉向的保時捷也必須提供最典型最樸實的轉向感。現有技術讓車輛反應更直接、高速時更穩定”,施米德雷爾說。

那麼後輪轉向適合所有車型嗎?克裡斯托夫比特納只是笑笑,未作回答。他在轉向機技術方面還看到了什麼潛力呢?減重,沒錯需要降低轉向機的慣性和品質。

賓士:很舒適,但是不能不惜一切代價

梅賽德斯賓士轉向系統研發負責人格霍戈爾庫格爾曼介紹說,賓士進行測試時要讓轉向感不那麼引人注目,這對他們來說是調校的重點。轉向感因為回饋細膩而顯得特別“絲滑”,這也使得它不那麼“直接”。因為過分的直接並不是賓士所需要的。

“一些車型的顧客當然希望行駛性能有動感,我們一方面通過不同的齒條間距,另一方面則選用比較直接的傳動比來實現。”例如GLE Coupe轉向機就使用了17.4:1的傳動比,而GLE則使用18.9:1來傳動。這些參數是在研發早期就確定的,然而庫格爾曼及其團隊進行了數千公里的測試,以使每款車型就能在賓士品牌典型的轉向感範圍內進行恰當的調校。

那麼線控轉向系統(Steer by wire)的技術情況如何呢?庫格爾曼不以為然地說:“這極其複雜,目前還要有一個回饋平臺——轉向柱。如果汽車完全無人駕駛了,這套系統必須絕對安全。到了那時線控轉向系統就會有吸引力了。”

在此之前庫格爾曼主要研究後輪轉向問題。他說:“這是一種令人感興趣的技術,我們必須仔細地審視。”另外2019年推出的新款S級會因此變得更易於駕駛和更安全。

奧迪:測量人的大腦

對奧迪而言,新款Q7至少是推出全輪轉向機的契機。“由於很多顧客經常在城市中使用,因為我們想改善其轉向靈便性”。奧迪轉向機研發負責人蜜雪兒倫內佩爾講述採取這一技術的工作特性。

汽車速度低於50公里時,後輪相對前輪最大反轉5度,這相當於軸距縮短了28釐米。此外,現在大型SUV的電動助力轉向取代了液壓助力轉向機。因為目前電動助力可以實現高達17.5千牛的轉向力,因此自重很大車輛也可配以電動助力轉向系統。不言而喻還有額外的協助工具和油耗。根據車型和駕駛風格,百公里油耗最多可降低0.6升。

此外奧迪還堅持一個特點:動態轉向機。動態轉向機通過一個疊加傳動機構根據車速能將其傳動比改變達到100%。據稱,這種轉向機可提供特別多的靈活性和直接性。可降低在摩擦係數不同的地面刹車時轉向補償的角度。這特別有助於不熟練的駕駛者應對這種突發情況”,底盤研發負責人霍斯特格拉澤補充說。

特別是這一系統,所有奧迪轉向機因回饋和準確性一般也經常受到批評。克利斯蒂安席默爾在奧迪負責底盤性能和轉向感,它熟悉這個問題。他說:“到目前為止轉向舒適性在奧迪是首要地位,包括循跡能力、雜訊、靈活性和克服路面上的坑窪。不過為此會影響汽車的準確性和回饋。”

為了解決這個矛盾,奧迪現在在底盤方面將所有有關的專業方面問題均納入轉向機調校。此外,席默爾還採用一個科學方案。他說:“我們以神經病學測量為基礎製成一個人體體感模型,以便我們從測量中查明駕駛者的感覺印象。”

其結果是在測量和駕駛者的感覺之間出現了差異:頻率高於15赫茲對人而言就不是有益的資訊。因此我們也不需要重視這些頻率。儘管從行駛路面的回饋和附著力水準較競爭對手仍有差距,但實際上從新Q7、A4上已經有了明顯的改進。奧迪要採取的下一個步驟是什麼呢?除了進一步改進轉向感外,把動態轉向機和後橋轉向機結合起來可能出現在下一代A8中,以提高行駛活力。

采埃孚:向緊湊級車提供高技術

汽車配件供應商采埃孚現在也加強了對後橋轉向機的關注。“這種技術的下一代產品在價格方面對緊湊級車也很有吸引力。”采埃孚機械電子系統研發負責人弗蘭克貝爾格說。

目前這種技術在這一級別車中只提供給雷諾梅甘娜GT。由於這種技術很難同扭力梁結構結合起來,采埃孚同時還研發了一種相應的結構。轉向機的零件呢?來自前橋電動助力轉向系統是標準的模組化。它行駛起來越發沉穩,在任何情況下行駛狀態都很可靠,此外調動車頭也易如反掌。

一個有趣的花絮:在試驗車大眾汽車高爾夫上,通過中控台的按鈕可以控制後輪轉向的反應。不過更主要的優點是:如果後輪轉向了,前輪的轉向角就可以適當縮小,這可以節省結構空間並安裝更重要的部件。

電動助力轉向系統有很明顯的有點,相對於液壓助力系統,百公里油耗可降低0.3升。目前市場上供應了5種不同型號的電動助力轉向系統,它們適應不同的車輛方案、碰撞要求以及預算。

因此基本技術經常來自配件供應商,在個別情況下來自汽車製造商。不過它們必須總關注適合它們的轉向感、以及複雜的調校過程。屆時,我們又可以討論它們的調校結果是否令人滿意。

文/張鐸

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