第四節　轉向系統

使用的是傳統的液壓式齒條齒輪助力轉向系統。但對前代轉向系統進行了改進，這使得運動轉向精度達到了非常好的狀態。隨速助力轉向系統成為標準裝備（圖3-4-1）。

車上使用的是第二代隨速助力轉向系統，在基本型上使用的是機械可調式轉向柱，電動可調式轉向柱是選裝的。

一、轉向系統部件

1.轉向助力泵（圖3-4-2）

使用的是葉片泵FP4和FP6。

2.轉向機（圖3-4-3）

轉向機分為四種型號，左置方向盤車和右置方向盤車所用轉向機的幾何尺寸是不一樣的。另外對于大功率的八缸發動機來說，其轉向機采用了更直接的傳動比，且其轉向橫拉桿球頭的尺寸也增大?；究梢詫崿F方向盤轉動與齒條的往復直線運動之間的恒定比轉換。轉向機上活塞直徑為44mm。轉動滑閥是單獨一個件，它是通過螺栓安裝在鋁制轉向機殼體上的。轉向機通過三個螺栓固定在散熱器水箱的底板上。

3.Servotronic（隨速助力轉向裝置，如圖3-4-4所示）

隨速助力轉向電磁閥是由供電控制單元J520來控制的，該控制單元的輸入信號是來自ESP控制單元J104的速度信號。

A6車上使用的隨速助力轉向電磁閥還可以降低助力泵的熱負荷。助力泵最大熱負荷出現在方向盤保持止點位置時，這時轉向機的活塞已經達到終點位置，但是助力泵還在供油。于是油壓就會升高，直至泵內的壓力限制閥打開。這時泵就通過一個短路徑來供油，也就是說，所供的機油經過壓力限制閥到達泵的吸油一側，因而機油溫度短時間內明顯升高（圖3-4-5）。

在這種情況下，控制單元增大了供給電磁閥的電流，于是該閥的孔口截面就增大了，比實際車速所要求的還大，通過打開的電磁閥就會多流出一些機油（流入機油罐），機油在流動過程中可將熱量釋放到環境中，這樣就可以降低機油的溫度。

根據轉向角傳感器G85通過CAN總線傳來的信息，控制單元決定電磁閥的控制時間長短和控制電流的大小，這個調節過程只有在車速不超過10km/h時才能工作（圖3-4-6）。

4.機油罐

機油罐（圖3-4-7）內裝有精細濾清器，它可以有效地濾掉液壓系統內的污物和磨屑，因此可大大減輕部件的磨損，尤其是泵、轉向閥和活塞油封的磨損。

5.機械可調式轉向柱

機械可調式轉向柱（圖3-4-8）在軸向和高度方向上可進行無級調節。

軸向調節范圍為50mm，高度方向調節范圍為40mm。轉向柱是通過一組盤片來鎖止的，轉向柱鎖止時，這些盤片是通過一個偏心螺栓壓靠在一起的。

調整用的操縱桿位于發生前部碰撞時膝部沖擊區域之外，為了滿足這個位置要求，重新匹配了開啟特性。只有向司機方向拉動這個操縱桿，才能開啟這個鎖止機構。

二、動態全輪轉向系統

動態全輪轉向是一個新系統，它首次是用在了奧迪A8（車型4N）上，是選裝系統（圖3-4-9）。該系統是在首次應用于奧迪Q7（車型4M）上的全輪轉向系統基礎上進一步開發而來的。其新穎之處是把后輪轉向系統與動態轉向系統結合在一起，這樣的話，司機可獨立將后輪和前輪轉向一定的角度，這就大大改善了車輛主觀和客觀方面的行駛動力學性能，比如：

①轉彎半徑更??；

②轉向更省力；

③明顯改善了靈活性（尤其在低車速和中等車速時）；

④改善了行駛穩定性（尤其在變換車道和規避時）；

⑤改善了響應特性，車輛反應時間降低。

這個動態轉向系統的硬件和結構，與奧迪A4（車型8W）上使用的第2代動態轉向系統是相同的。主動轉向控制單元J792通過FlexRay總線的通道A來進行通信。

后輪轉向系統的硬件和結構與奧迪Q7（車型4M）上的后輪轉向系統基本相同。與奧迪Q7（車型4M）上的后輪轉向系統相比，執行裝置的安裝位置扭轉了，尺寸也小了一些（圖3-4-10）。后輪轉向控制單元J1019也是通過FlexRay總線的通道A來進行通信。

在裝備有普通轉向系統的車上，后橋轉向單元如圖3-4-11所示。一般而言，較小的轉向傳動比再加上較小的司機施加的轉向力，可以讓司機獲得一個非常直接的“轉向感”。司機在改變行駛方向時能明顯清楚地感覺到轉向運動，車輛表現為具有運動性和靈活性。

就行駛穩定性方面來講，無動態全輪轉向系統的車輛反應非常直接，在某些行駛情形時表現得“很靈敏”。比如：在車輛高速直行時，方向盤上的很小轉動，就可能引起車輛明顯失穩。

軸距對行駛穩定性的影響也非常大。軸距較大的車輛，行駛穩定性更好；軸距較小的車輛，則反應靈敏甚至不穩定。

轉向傳動比/直接性和軸距是轉向系統設計中要考慮的兩個標準，它們是相互作用的（圖3-4-12）。如果把直接轉向傳動比與短軸距結合在一起，那么車輛將會是轉向非常靈敏乃至不穩的。在駛入和駛出停車位時以及以低速行駛在多彎道的路段時，車輛靈活是個優點；但在車輛高速行駛時，車輛會馬上變得不穩定了，一般的司機會很難或者根本無法控制車輛。

在需要時通過動態全輪轉向系統可以平衡直接轉向傳動比與行駛穩定性之間的沖突了。

在圖3-4-12中，轉彎半徑保持不變，就是說車輛的直接性保持不變。通過虛擬增大軸距，明顯提高了行駛穩定性。

圖3-4-13展示的就是這種關系的示例。車輪輪廓是傳統轉向過程的，通過動態轉向在前輪上實現了一個更大的轉向角（比司機輸入的要大），與此同時，后輪也朝同一方向轉動。

所謂動態全輪轉向系統，就是在基本轉向系統（電動機械式轉向系統TIF）中增加了動態轉向系統和后輪轉向系統（圖3-4-14）。前輪和后輪所需要的轉向角都由底盤控制單元J775（圖3-4-15）進行中央控制。

把規定轉向角轉換成前輪和后輪執行裝置所要求的電流值，這個工作是由轉向助力控制單元J500、后輪轉向控制單元J1019以及動態轉向（主動轉向）控制單元J792分別完成的。

這些控制單元都是通過FlexRay通道A來傳遞數據的。在奧迪A8（車型4N）上，動態轉向系統和后輪轉向系統不是單獨提供的，只能作為動態全輪轉向包的一部分來提供。

底盤控制單元內包含有調節軟件。規定轉向角值的確定，主要是基于下面這些內容：相應的行駛狀態（車輛動力學狀況）、司機的操作以及“Audi Drive Select”中所選的駕駛程序。另外，還會考慮到相應的駕駛員輔助系統是否正在工作中（圖3-4-15）。

通過分析下面這些重要參數來獲知車輛動力學狀況。

①車速。底盤控制單元根據車輪轉速來計算出當前車速。

②方向盤轉角/計算出的轉向角。通過分析轉向角傳感器G85的測量數據或者通過電動機械式轉向機構的計算而得出。

③橫向加速度和橫擺率。由安全氣囊控制單元內的傳感器測得并經FlexRay總線傳給底盤控制單元。

④發動機扭矩。內燃機實時轉矩由發動機控制單元通過FlexRay總線來傳送。司機所施加的轉向運動和司機對油門踏板的操縱也是調節的重要輸入量。通過選擇行駛程序（運動、均衡、舒適），可以改變動態全輪轉向的調節特性。在帶掛車運行時（由掛車識別控制單元J345來識別），不允許使用動態模式。

在調節開始時，底盤控制單元J775先判斷方向盤是否處在傾斜狀態，也就是在車輛直行時，轉向角傳感器的偏離量有多大。這個偏離量會在隨后的所有轉向角測量值中予以考慮，但并不用于校正方向盤位置。調節的一個主要任務，就是在前輪和后輪上同步轉向角，這就保證了前輪和后輪對轉向做出同步響應。后輪最大轉向角可達5°。

圖3-4-16列出了重要的輸入和輸出信息以及底盤控制單元實施調節時所涉及的控制單元。底盤控制單元內包含有各系統的調節軟件，這些系統之間內部也相互交換信息。因此，動態全輪轉向的調節軟件也接收來自自適應空氣懸架的車輛高度信息。

接通點火開關（端子15接通）時，就會進行例行的可靠性檢測。

在發動機啟動后且車處于靜止狀態時，如果司機轉動方向盤，那么后輪會反向轉動，最大可達0.5°。如果車輛開始行進，那么就會計算后輪轉向角（會考慮到虛擬路緣）。后輪的轉角只能轉到不撞擊到路緣的程度。

在車輛行駛過程中，計算后輪轉角以及設置前輪轉向傳動比還要考慮到車速。具體計算由底盤控制單元基于一個復雜的計算模型來完成，要考慮到路面摩擦系數、輪胎特性和動態轉向以及后輪轉向的調節能力。

比如：若需要的話，后輪的轉向角會減小，以避免后輪轉向造成的超過后輪的最大摩擦系數的情況發生。動態轉向系統和后輪轉向系統持續不斷地將其負荷信息傳給底盤控制單元，因此調節軟件就能夠只將能執行的轉向角調節要求發送給前輪和后輪。規定的轉向角既可由底盤控制單元來監控，也可由動態轉向和后輪轉向控制單元來監控。在車輛靜止且點火開關關閉（端子15關閉）時，后輪會轉至中間位置且保持在這個位置上（圖3-4-17）。

1.特殊行駛狀態時的功能

在特殊行駛狀態時，還會激活專為此而開發的功能，比如在轉向不足和過度轉向的情況就是這樣的。如果司機在過度轉向時實施反向轉向動作，那么根據車速范圍會把后輪轉至中間位置并保持在這個位置上，直至過度轉向結束。同樣，在轉向不足時，后輪轉向角也會發生相應變化，以便將車輛保持在車道上。

在到達行駛動力學極限范圍時，后輪轉向角就受限了。在左、右車輪處于摩擦系數不同的路面時（比如右側車輪在干路面上，左側車輪在濕路面上），若實施制動，那么就會有穩定的轉向介入，這會明顯降低車輛誤轉向或者偏向一邊。

前輪和后輪上確定下來的轉向角由動態轉向和后輪轉向經FlexRay數據總線傳給ESC。ESC在隨后的調節中會考慮到這些信息。

2.操縱和顯示（圖3-4-18）

駕駛員可以使用“Audi drive select”來調節轉向系統的特性。具體來說，有三種不同的轉向特性曲線可供使用（舒適、均衡、運動）。如果激活了efficiency（高效）模式，激活的就是“舒適”這個轉向特性曲線。如果選擇了individual（個性化）這個模式，那么可按需要來選擇這三種特性曲線的任一種。與轉向系統相關的顯示，只有在有故障時才會出現。

3.故障時的系統特性

參與動態全輪轉向的系統和部件都有自診斷功能。底盤控制單元總在不斷地接收到有關TIF、動態轉向和后輪轉向可用性或者狀態信息。

根據當前出現的故障的嚴重程度，會激活相應的應急程序，系統的全部功能也會盡可能長時間地保持正常工作狀態。表3-4-1列出了重要的故障情形以及司機能看到的顯示或者文字提示。