日前受邀参加奥迪驾驶模式选项技术讲解会,主讲人是奥迪产品研发部底盘控制系统科科长施瓦茨博士。
谐波齿轮应用是动态转向系统的核心
讲构造,动态转向技术的转向机构其实跟普通的奥迪车没有区别,奥妙是在转向管柱上。也就是说,通过转向管柱上的装置,驾驶者打方向盘所转过的角度,跟另一端输出的角度是不一定相同的,至于在什么情况下有什么不同,就是前文所叙述的动态转向系统的工作方式了。
【这个机构安装在转向管柱上】
转向管柱上的装置,包括了一个配有位置感应器的电子交流电发动机和一个谐波齿轮,它们工作起来就使得转向产生“变速”。
电动机大家都知道,那么就讲讲谐波齿轮。谐波齿轮由刚性外齿圈CS(不可变形)、薄壁太阳轮FS(可变形)、薄壁球形轴承FB、椭圆形的内转子WG这些部分组成。薄壁太阳轮是柔性可变形的,它紧贴球形轴承,而轴承又紧贴内转子,所以薄壁太阳轮也呈椭圆形状;刚性外齿圈为正圆形状,跟薄壁太阳轮之间是齿啮合的,而由于薄壁太阳轮为椭圆形状,所以只有最长的两端才跟正圆的外齿圈啮合。谐波齿轮特别之处就在于,如果内转子转动的话,那么太阳轮会随之产生变形,它的椭圆最长端位置就会产生变化,所以薄壁太阳轮跟外齿圈的啮合点就会产生变化。
薄壁太阳轮连接转向输入,也就是听命于方向盘,内转子由电机驱动,而刚性外齿圈连接转向输出。薄壁太阳轮驱动外齿圈,如果需要“变速”,就由电机来帮手,使得薄壁太阳轮变形,从而使薄壁太阳轮跟外齿圈的啮合点发生变化,最终实现变速。如果不好理解的话,举个简单的类似例子(具体原理不尽相同),例如超市里的自动扶梯。站在外头看扶梯里的人,当人站定在扶梯地板时,就像薄壁太阳轮跟外齿圈的啮合点不变,外边看来扶梯里的人是以正常速度前进,但当这个人在扶梯上走动的话,那么从外边看来往前走是加速,往后走就是减速,甚至往后的速度够快的话,外边看到扶梯的人是在倒退的,“变速”的原因是人跟地板的“啮合点”发生了变化,就像电机介入工作一般。
以上就是转向如何产生“变速”的原因。说到这里,可能有人会提出一旦电机不能工作了会不会影响转向?其实我也向奥迪提出了这个问题,而这套机构是有应对方法的,它里头还有一个锁止装置,一旦电机不能工作,就会锁止使得薄壁太阳轮和外齿圈只有独立的纯机械传动。
实际上,由于交流时间有限,我对奥迪这套转向系统的理解也只是到此为止。最后还有一个可说的信息是,奥迪的动态转向系统还获得了德国的机电创新大奖。