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汽车悬架可在为乘客提供舒适乘坐体验的同时,在各种路面上保证车辆能够准确转向和操纵。传统的转向系统直接以机械方式,将方向盘连接到车轮,此类连接方式包括动力辅助转向系统,如液压阻力转向(HPAS)系统和电动助力转向(EPAS)系统。

通常来说,汽车转向和悬架部件的设计和配置都是为了让其与车轮保持一致,从而提升驾驶员体验,如通过车轮扰动补偿法(如车轮不平衡、振动、设计公差和轮胎磨损不均造成车轮扰动),保持方向稳定,增强驾驶员的转向感觉,同时让车轮自动与转向和悬架部件保持一致。

为提供上述特性,通常来说,每个车轮用于转向的转向轴,相对于车轮的垂直轴是倾斜的,无论从侧面、前面还是从后面看都是倾斜的。此外,相对于车轮中心,该转向轴有点偏移。基于转向轴的特性,地上的接触面(轮胎与地面的接触面)上会产生转向力矩。更具体地说,主销内倾角拖距(由车辆前后看,从接触面中心到转向轴与地面交点的距离)产生了一个转向力矩,从而能够根据轮胎纵向力调整转向轴,即可加速或制动。

后倾角曳引力距(即从车侧看,从接触面中心到转向轴与地面交点的距离)也产生了一个转向力矩,能够根据轮胎的侧向力调整转向轴,即可转弯或转向。但是,此类操作会在车轮中心造成“升降”效应(升起或下降),从而导致车身也随之升起或下降。

此外,通常轮胎是车轮的一部分,在转弯时,能够自动与转向系统保持一致。更确切地说,在转弯操作中,侧向力倾向于集中在轮胎拖距接触面的中心,由于此类力,转弯方向的侧向力会在轮胎拖距上产生,从而形成能够自我调整扭矩的车轮。

因此,驾驶员操纵车辆转向系统的HPAS和EPAS系统必须能够克服上述提及的机械类自我调整、拖距自我调整和升降效应的挑战,才能正确执行驾驶员的转向指示。此外,倾斜的转向轴也有增加轮胎磨损和车轮滚阻的可能性。

苹果公司的发明包括一种汽车悬架系统,该系统包括连接到车架的悬架组件,连接悬架组件与车轮的用于车辆转向的转向节。该转向节通过悬架组件连接到车架和车轮,为车轮提供了一个倾斜角为零的转向轴,消除了车轮在转弯时又回到中心位置的可能性。根据该专利所说,不再自己回到中心位置能够降低滚阻,改善轮胎磨损情况。但是,也会失去转向的感觉,如果是用于自动驾驶汽车的话,可能不是问题。

苹果表示,该线控转向系统不使用物理铰链来让方向盘执行转弯操作,因此,可能会用于自动驾驶汽车。苹果还指出,其解决方案可让转向系统和悬架系统的组件更小、更轻,从而提高车辆效率,减小包装。

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