圖解汽車（11） 汽車轉向系統(tǒng)結構解析

　　【太平洋汽車網 技術頻道】我們平時開車，控制好方向盤就能讓車往我們想要的方向行駛，很少會探究方向盤是如何使車輪轉向的。也經常聽到“液壓助力轉向”、“電動助力轉向”、“主動轉向”這些名詞，它們到底是如何工作的？又有什么不同？下面我們一起來了解一下吧。

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● 何為助力轉向?

　　所謂助力轉向，是指借助外力，使駕駛者用更少的力就能完成轉向。起初應用于一些大型車上，不用那么費力就能夠輕松地完成轉向。現在已經廣泛應用于各種車型上，使得駕駛更加輕松、敏捷，一定程度上提高了駕駛安全性。助力轉向按動力的來源可分為液壓助力和電動助力兩種。

● 機械式液壓助力轉向

　　機械式液壓助力系統(tǒng)主要包括齒輪齒條轉向結構和液壓系統(tǒng)(液壓助力泵、液壓缸、活塞等)兩部分。工作原理是通過液壓泵(由發(fā)動機皮帶帶動)提供油壓推動活塞，進而產生輔助力推動轉向拉桿，輔助車輪轉向。

　　那具體是怎樣動作的呢？首先位于轉向機上的機械閥體（可隨轉向柱轉動），在方向盤沒有轉動時，閥體保持原位，活塞兩側的油壓相同，處于平衡狀態(tài)。當方向盤轉動時，轉向控制閥就會相應的打開或關閉，一側油液不經過液壓缸而直接回流至儲油罐，另一側油液繼續(xù)注入液壓缸內，這樣活塞兩側就會產生壓差而被推動，進而產生輔助力推動轉向拉桿，使轉向更加輕松。

　　在液壓轉向系統(tǒng)中，如車輪的劇烈跳動和遇到坑洼路面導致輪胎出現非自主的轉向時，可以通過液壓對活塞的作用能夠很好的緩沖和吸收震動，使傳遞到方向盤上的震動大大減少。機械液壓助力技術成熟穩(wěn)定，可靠性高，應用廣泛。但結構較復雜，維護成本較高。而且單純的機械式液壓助力系統(tǒng)助力力度不可調節(jié)，很難兼顧低速和高速行駛時對指向精度的不同需求。

● 電子式液壓助力轉向

　　電子式液壓助力的結構原理與機械式液壓助力大體相同，最大的區(qū)別在于提供油壓油泵的驅動方式不同。機械式液壓助力的液壓泵直接是通過發(fā)動機皮帶驅動的，而電子式液壓助力采用的是由電力驅動的電子泵。

　　電子液壓助力的電子泵，不用消耗發(fā)動機本身的動力，而且電子泵是由電子系統(tǒng)控制的，不需要轉向時，電子泵關閉，進一步減少能耗。電子液壓助力轉向系統(tǒng)的電子控制單元，利用對車速傳感器、轉向角度傳感器等傳感器的信息處理，可以通過改變電子泵的流量來改變轉向助力的力度大小。

● 電動助力轉向

　　電動助力主要由傳感器、控制單元和助力電機構成，沒有了液壓助力系統(tǒng)的液壓泵、液壓管路、轉向柱閥體等結構，結構非常簡單。

　　主要工作原理是，在方向盤轉動時，位于轉向柱位置的轉矩傳感器將轉動信號傳到控制器，控制器通過運算修正給電機提供適當的電壓，驅動電機轉動。而電動機輸出的扭矩經減速機構放大后推動轉向柱或轉向拉桿，從而提供轉向助力。電動助力轉向系統(tǒng)可以根據速度改變助力的大小，能夠讓方向盤在低速時更輕盈，而在高速時更穩(wěn)定。

　　電動助力轉向有兩種實現方式，一種是對轉向柱施加助力，是將助力電機經減速增扭后直接連接在轉向柱上，電機輸出的輔助扭矩直接施加在轉向柱上，相當于電機直接幫助我們轉動方向盤。另一種是對轉向拉桿施加助力，是將助力電機安裝在轉向拉桿上，直接用助力電機推動拉桿使車輪轉向。后者結構更為緊湊、便于布置，目前使用比較廣泛。

● 隨速可變助力轉向是怎樣的?

　　隨速可變助力轉向是指轉向助力的大小可隨著車速的變化而改變。這樣有什么好處呢？在平時停車入庫等低速行駛時，如方向盤轉向輕盈確實很方便，但是如果在高速行駛時，方向盤轉向過于輕盈反而是一種危害，因為不利于車輛高速行駛的穩(wěn)定性。

　　而隨速可變助力轉向可以做到這點，當車低速行駛時，它可以提供大的助力，保證方向盤轉動輕盈和靈活；當車速較高時，它提供的助力就會較小，以增強行車的安全性和穩(wěn)定性。

● 何為可變轉向比轉向系統(tǒng)(主動轉向系統(tǒng))？

　　所謂可變轉向比，可以簡單理解為方向盤轉動的角度與對應的車輪轉動角度的比值。前面提到的隨速可變助力轉向系統(tǒng)中，能夠改變的僅僅是助力力度，也就是只能改變方向盤轉動時的助力而已，但是轉向比是不可改變的，而可變轉向比的轉向系統(tǒng)僅能夠改變轉向的助力力度，在不同情況下，方向盤轉角對應的車輪轉動角度也是可以變化的。

　　如上圖中的主動轉向系統(tǒng)中，在轉向盤和轉向輪之間安裝一個電子控制的機械機構，那么車輪整體轉向的角度不再僅僅是駕駛員輸入方向盤的角度，而是在此基礎上疊加上蝸輪蝸桿調節(jié)機構附加的角度。那么通過利用電動機對蝸輪蝸桿調節(jié)結構的控制，可以改變傳動系統(tǒng)的傳動比。

　　這樣做有什么好處呢？在低速時，通過電動機的作用使蝸輪蝸桿調節(jié)機構與駕駛員轉動方向盤的方向相同，可以減少對轉向力的需求。而在高速時，通過電動機的作用使蝸輪蝸桿調節(jié)機構與駕駛員轉動方向盤的方向相反，減少前輪的轉動角度，提高轉向穩(wěn)定性。

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