制御の本質：自動車ステアリング技術の解釈

車の運転のしやすさを判断するには、「アクセル」と「ブレーキ」の連携に加え、ステアリングシステムがスコアの半分を占めます。いわゆる車のハンドリングは、主にステアリングホイールが「人と車の一体化」のレベルに達しているかどうかによって決まります。ステアリングホイールから前輪まで、ステアリングプロセスには体系的な変換と伝達が必要です。

この記事では、自動車のステアリング システムを解釈し、なぜこの種のテクノロジーが自動車の運転感覚に大きな影響を与え、さらにはブランドの属性を直接決定できるのかを探ります。

ステアリングを理解するには、まずパワーステアリングという基本的な常識を理解する必要があります。ステアリングシステムの応答速度、精度、強度は、パワーステアリングシステムに直接関係しています。 2 つの前輪と地面の間の摩擦が大きいため、この力を克服してステアリングを切るのは人間の腕にとって非常に疲れることになり、運転体験に影響を与え、緊急回避などの安全状況の処理に役立たないことは理解に難くありません。

したがって、援助の存在は非常に必要です。一般的に、パワーステアリングのエネルギー源はエンジンベルトです。具体的な実施形式に応じて、パワーステアリングは油圧パワーステアリングと電動パワーステアリングに分けられます。さらに細分化すると、油圧パワーステアリングは機械式油圧パワーステアリングと電動油圧パワーステアリングに分けられます。電動パワーステアリングとは、油圧原理を適用せずに、ステアリングロッドの牽引と動力補助の両方がモーターによって実行されることを意味します。

電動油圧パワーステアリングは、機械式油圧パワーステアリングのアップグレード版です。パワーステアリングが強くなり、ハンドルが軽くなり、パワーステアリングの強さを調整できるようになります。しかし、電動パワーステアリングと比較すると、電動油圧パワーステアリングは、エネルギー伝達を実現するために依然として油圧原理に依存しています。電動パワーステアリングは油圧原理を放棄し、ステアリングの牽引と動力補助の提供をモーターに直接依存します。

前者と比較すると、電動パワーステアリングはより正確であり、油圧パワーステアリングのような誤差がありません。同時に、ステアリングシステム全体が電子化・デジタル化されているため、ステアリング力の調整もより正確になります。冬でも夏でも、ステアリング システムの柔軟性、応答性、精度は油圧オイルの物理的特性の影響を受けません。

これは後押しです。ステアリングホイールから前輪までのステアリングロッド機構にもステアリングシャフトが必要です。この部品は、プルロッドとパワーアシスト機構に方向と力を伝達する役割を果たします。さまざまな自動車ブランド間のハンドリングの違いは、主にステアリングホイールによる操舵の「伝達」にあります。

ハンドリングに関しては、誰もが BMW を高く評価しています。実際、私が試乗したモデルの中で、BMWのステアリングシステムは最も「人間と車の一体感」を感じます。言い換えれば、BMW のステアリングは常に非常に「巧妙」になるように調整されており、ステアリングホイールの回転に対してより敏感で、クリアランスが少なくなっています。電動パワーステアリングの補助により、ステアリングホイールによる前輪の制御は非常に正確かつ迅速です。

また、後輪駆動にこだわっているため、BMWモデルの前後重量配分比は一般的に50:50となっています。これにより、車体の追従性が良好になります。これが、BMW のハンドリングが話題になる理由です。正直に言うと、「アクセル」と「ブレーキ」だけで言えば、個人的にはBMWよりもボルボの方が優れていると思います。

短期的には、パワーステアリングに大きな改善はないようです。そこで自動車会社はステアリング軸に注目しました。この点で最も顕著な変更点は、ワイヤー制御ステアリング、つまりドライブ・バイ・ワイヤーです。インフィニティ Q50 は、量産車にこの技術を採用した最初の車です。

ステア・バイ・ワイヤは、ステアリングホイールと前輪操舵機構間の機械的な接続を排除し、デジタルステアリングシステムに置き換えます。ワイヤー制御ステアリングの原理を理解するために、Q50 の DAS ステアリング システムを例に挙げてみましょう。

上の写真からわかるように、Q50 は従来の機械式ステアリング アセンブリを保持していますが、中央部分にクラッチ (銀色のシリンダー) があります。このコンポーネントの機能は、ワイヤ制御ステアリングが故障したときに機械式ステアリングを接続し、ステアリング システムが引き続き使用可能であることを保証することです。

左側の3つの銀色のボックスは、ステアリング信号を処理する3つのECU（電子制御ユニット）です。各 ECU は、ステアリング ホイールの指示を個別に「翻訳」できます。 ECU の下端には、ステアリング タスクを実行する 3 セットのモーターが接続されています。 2 つのモーターはステアリングを担当し、3 つ目のモーターは路面の感触をシミュレートする役割を担います。

運転体験において、Q50 の DAS システムは方向性が非常に正確で、路面感覚のシミュレーションも非常に正確です。特に明記しない限り、運転体験は通常の機械式ステアリング車とそれほど変わりません。ただし、アダプティブクルーズコントロールとレーンキープシステムをオンにすると、カーブした道路を走行しているときに前輪が少し回転しますが、ステアリングホイールは静止したままになります。

ステア・バイ・ワイヤは、電動パワーステアリングをベースにした主要な技術的アップグレードです。その重要性は、アナログ信号からデジタル信号への技術的な反復に相当します。 DAS の登場は、戦闘機で使用されているこの軍事技術が民間車に正式に移植されたことも意味します。

ワイヤー制御技術は、ステアリングだけでなく、後輪駆動車や四輪駆動車のドライブシャフトなど、車両の他の伝動装置にも応用できます。センサーを使用して前車軸のトルク配分を検出し、車載コンピューターが後車軸に配分するトルクの割合を決定します。次に、ECU は後車軸のモーターにトルク配分を完了するよう通知する役割を担います。こうすることで、後部座席の中央に高い膨らみができなくなります。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。