​转向操控系统的秘密

作者：《澳洲汽车杂志》小阎  专业汽车工程师

一说起操控，大多人联想到的都是悬架如何如何硬朗、支撑力如何足，过万速度如何快等等。其实，好的转向，往往能比悬架更能给人带来“操控好”的印象。而且转向在某个程度上，对操控是有决定性影响的。不理解？

很简单你想对你的车强化操控，通常要做的肯定都是强化车架和底盘。强化车架可以有各式各样的强化连杆，强化底盘更是有绞压避震器、短，且刚性强的弹簧、防倾杆、硬衬套等一大堆东西，但是你有听过改转向机构的吗？没错，转向能够改动的地方是最少的，最多也就只有可调长短的转向横拉杆和羊角改件，但是转向的核心——转向机是很难变动的。原厂转向好坏，很大程度上就决定了车本身的操控好坏。今天我们就来给大家讲一下怎么去认识一辆车转向的好坏。

转向基础

基本的转向动作都是通过打方向盘，转向柱把动作传递到转向器，把方向盘的旋转运动变成直线运动，再通过横拉杆推动羊角（专业的叫法是转向节，国内福特Kuga说出现的“断轴”，其实断的不是传动轴，是这个），把直线运动变成车轮的转向运动的。所以，影响转向效果的关键部分有两个：

一、转向运动在转向机的传递过程

以现在已经基本普及的电动助力转向为例，能够正常影响这个过程的因素有三个：助力电机的输出、转向机的齿比、转向机设定的空行程。

二、悬架几何的设定

影响因素主要就是转向节臂长度（横拉杆和羊角连接点的位置，到悬架主销的距离）、轮胎偏距（主销轴线与地面交点到车轮中线的距离）等等。另外轮胎的垂直刚度、车轮跳动时悬架几何的变化也会有不同程度的影响。

什么是精准的转向

一般记者或者媒体描述车转向精准，什么是精准？精准的转向对于一般人来说，包含了两个特征，就是转向灵敏、虚位小。换句话说，就是指哪打哪。很多人误认为“转向手感重就是转向精准”。一些女性朋友觉得方向盘轻，就是转向好。实际上，转向精准度和转向手感的轻重完全就是两码事。比如说，现代的i30有着不同的方向盘模式，根据行车速度，个人喜好调节舒适，运动等，其实就是助力的变化，跟方向盘转向精准没有关系，所谓的“运动”也是个把戏而已。

转向灵敏就是可以用方向盘打比较小的角度，响应性好，好处就是在山路上更容易攻克一些急弯，还有平时掉头能一把伦完成，等等。能够对这个影响最大的就是转向齿比。更小的转向齿比能够使得在同样的方向盘转角下，转向机齿条横向位移加大，从而提升转向效果。另外更长的转向节臂也能提升转向效果，但是由于羊角的布局受到悬架布置空间限制，因此这方面效果提升比较有限。

转向虚位就比较好理解了。在方向盘的中位通常会留有一定的虚位，使得高速行车的时候不会因为一点点的方向盘扰动就改变行车方向，提高稳定性。这个可以通过控制转向机的齿轮齿条的啮合程度来调节。

除了转向系统本身，轮胎的选择也会影响转向的精准度。一般扁平率低的轮胎侧偏刚度大，对转向的响应能够更为及时，这也就是为什么很多运动车都配备扁平率低的薄胎的原因。

转向手感是怎么形成的

在电子式的助力转向（包括电液式、纯电动式、线传式等）出现之前，由于大多数转向机都是齿轮齿条式或者循环球式的转向机，这些转向机正向、逆向传动效率都很高，简单地说就是方向盘大小动作都能准确地传递到车轮，相反车轮有什么大小震动也会如实地反馈到方向盘上，这就是手感的由来。两代前的Jeep Cherokee依然采用了这样的转向机构。

转向手感的影响因素非常多样化。单是静态的悬架几何，都已经有很多能够影响转向手感变化的因素，今后谈到悬挂的时候再详细解释。这里主要讲下轮胎偏移距。

由于主销存在内倾角，就会出现这么一个现象：假如车身高度不变，车轮绕着主销转向的话，轮胎的最低点将低于地平面。实际上地面比车轮更坚硬，于是车身会被转向轮支撑起来，松开方向盘的时候，被顶起的车身重量就会释放，从而辅助车轮回正。轮胎偏移距的存在更是放大了这种作用，偏移距越长，形成的回正力矩更大，方向自然就越沉。另外，像主销内倾、还有悬架跳动时整车侧倾轴线的高度变化也会影响到前轮转向的效果，这些都会一定程度上影响转向的手感。

另外，助力机也是其中的影响因素。最直观的就是助力系统的助力大小。另外，转向轮轮胎的垂直刚度也会对转向有所影响。一般扁平率高的轮胎垂直刚度小，有一定的阻尼，对路感的过滤作用也是比较明显的。所以换上扁平率低的运动型薄胎，是有利于提升路感的，当然方向盘震动未必是所有人所希望的，毕竟真正享受驾驶的人不多，多余震动增多的现象也被大部分顾客认为是缺点。

为什么如今的电子转向普遍手感虚假？

以前，由于缺乏类似电子助力这样调整空间比较大的技术，所以机械设计就成了影响手感和精准度的直接因素，两者之间需要相互妥协的地方很多，例如减小转向齿比可以提高转向灵敏度，但是方向会变沉。这也是很多人把转向手感重和转向风格运动直接挂钩的历史原因。

现在，有了电子助力，设计师可以在悬架几何的设计上有更大的自由度，然后通过电机加力，调节路感和方向轻重，两者不再需要相互妥协那么多了，诸如Focus、Golf这一类又轻又准的转向就是这么来的。

助力电机除了能够通过更大的助力输出来调整手感的轻重，还可以通过不同的补偿算法，来影响到方向力度的反馈，对通过方向盘感知的路感有过滤效果。这也就是为什么早期配备的电动助力转向方向偏轻，但是严重缺乏路感的原因所在。譬如一些韩系车，由于悬架几何设计、转向机构设计偏向比较轻松的转向，使得方向反馈和回正力度不足，于是通过电机补偿，但是缺乏更深入的优化，结果就造成了在回正的时候反馈不自然，会有比较明显的“抢”方向盘的问题。

一般来说，更高端、对操控更重视的车型，自然可以有更多的办法做好转向。譬如说廉价的转向机，用的助力电机是没反馈控制的，是普通有刷直流电机，好一点的会用上有反馈控制，而且响应更快的无刷电机，而且有更高的精度去修正补偿算法。但是不要就此以为手感差是廉价车的事情，哪怕是一些高端车型，没有足够的调校功力，也不一定能搞出好的转向。譬如Infinity Q50采用线传转向技术之后，转向精准度、手感全由电机调节，但是算法没搞好，所以它的转向无论调节得轻还是重，都被各路车评人吐槽手感怪异。话说回来，这项技术还是非常先进，技术性很高，我们以后具体详加介绍。相反，丰田86一样用的是电子转向，但是转向的手感和精准度都堪称楷模。归根结底，除了本身机构之外，工程师的标定水平，对汽车的认知水平，也是非常关键的。这好比，有了最好的食材，最好的酱料，但是二把刀厨子，出来的饭菜未必是佳肴。

要找出好的转向，光靠第一感觉是很难判别出来的。而且就算是同样档次的转向，不同车型偏爱、不同个人喜好，都会有不同的答案。只有在山路上跑多了，在大街小巷里钻多了，在S弯和桩桶之间玩多了，才能感受出真正适合自己的好转向，或者好比很多正在阅读后仍然不知所然的读者，根本不在乎。

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