随速助力转向系统：低速助力大高速助力小

随速助力转向系统：低速助力大高速助力小(6)

电子式：科技含量高，仍在进化

与上面的方式相比，宝马、丰田所使用的可变齿比转向系统明显要先进许多，使用了更复杂的机械结构并且需要与电子系统结合使用。能够更好的实现“低速时轻盈灵敏，高速稳健厚重”的需求，其为车辆行驶带来的便利性和稳定性都是普通的可变助力转向系统和单纯的“机械式”可变齿比转向无法比拟的。

以雷克萨斯的VGRS为例，我们可以看到，在不同车速下车轮转动角度相同，但是对应的方向盘转动角度却是不同的

接下来，我们就从国内的现款宝马5系（E60）使用的AFS主动转向系统入手，来深入了解一下“可变转向比”实现的过程。从结构上看，这是一套我们前面提到过的servotronic伺服式助力转向机构，其助力力度的变化是依靠图中与液压泵紧连的ECO阀（电控阀）实现，而改变转向比的玄机，就藏在转向器及执行单元的外壳之下。

我们来看转向器及执行单元的剖视图，这里就是AFS的秘密所在。转向柱被从当中打断，我们将连接方向盘的转向柱一端称为输入轴，将直接连接转向齿轮的一端称为输出轴，二者间通过行星齿轮连接，行星齿轮组的壳体是一个可旋转的蜗轮，能够由电机驱动旋转。这套系统有独立的电子控制单元，根据转向角传感器、左右车轮转速传感器、横向加速度传感器的信号控制电动机的开关及运转方向。

当系统未通电或者系统发生故障时，电磁锁会在弹簧的作用卡在蜗杆的锁槽内，锁止蜗杆，壳体不可旋转，此时输入轴与输出轴的转速是相同的，传动比不会发生任何变化，此时它只是一套可变助力力度的机械式液压助力转向系统。而当系统通入电流，电磁锁打开，电动机开始旋转时，变化就发生了。当车辆低速行驶时，电动机驱动蜗轮与输入轴同向运转，蜗轮壳体与输入轴的旋转角度相叠加，输出轴的旋转角度便大于输入轴，车轮便能转动更大的角度，我们的转向动作被“放大”，使车辆变得非常灵活，而当车速较高时，我们需要更大的转向比来提供精准沉稳的指向，辅助电机会驱动蜗轮反向旋转，与输入轴的部分旋转角度相抵，最终输出轴的旋转角度会低于输入轴，我们的转向动作被“缩小”。这套AFS系统的转向比可在10:1到18:1之间连续调节。

丰田在雷克萨斯的诸多车型所使用的VGRS系统也是依靠行星齿轮结构对方向盘的转向动作进行放大或缩小，原理与宝马的AFS系统一致，只是在电机的布置位置和结构的设计上有所差异。我们在这里就不做详尽的介绍了。

丰田的VGRS可变齿比转向系统结构示意

奥迪所使用的动态转向系统（Audi Dynamic Steering）从原理上来讲依然是运用了叠加的原理，但是使用的结构却与宝马和丰田的系统有着天壤之别，其核心部件是一套以谐波齿轮传动机构为核心的电控系统。大家对于“谐波齿轮”的概念可能都比较陌生，它是利用柔轮、刚轮和波发生器的相对运动，特别是柔轮的可控弹性变形(形状改变)来实现运动和动力传递的（定义来自网络）。

动态转向系统-Audi Dynamic Steering结构图

改变转向比的原理是谐波传统系统的错齿运动。连着方向盘的输入轴与柔轮（薄型环齿圈）相连，其内有柔性滚珠轴承，中心为电机驱动的椭圆转子，与输出轴相连的是外环面构成的刚轮，在转子被锁止时（电机未通电或发生故障），转向系统转向比保持恒定。而电机驱动中央转子旋转时，会带动柔轮旋转，当转子与柔轮同向旋转时，由于柔轮的齿数比外环刚轮的齿数小，所以刚轮的转动角度便会大于柔轮，使转向角度被放大，而当转子反转时，就能够起到缩小转向角度的作用。

相比行星齿轮系统，奥迪的动态转向系统使用的谐波齿轮传动结构有诸多优点，首先是结构相对简单，没有过多复杂的齿轮结构，零件数少便于维修。其次是这种结构承载能力高，不娇气，传动比大；同时，它的运转平顺，噪音较低，这点对于看重静音的豪华车型来说非常适合；另外，这种结构传动效率高，且响应速度快，运转精度高。