1、汽車轉向系統(tǒng)介紹汽車轉向系統(tǒng) 概述 功用 要求 類型 四輪轉向系統(tǒng) 汽車轉向技術的發(fā)展趨勢轉向系概述在汽車行駛中，轉向運動是最基本的運動。我們通過方向盤來操縱和控制汽車的行駛方向，從而實現(xiàn)自己的行駛意圖。在現(xiàn)代汽車上，轉向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，它也是決定汽車主動安全性的關鍵總成。如何設計汽車的轉向特性，使汽車具有良好的操縱性能，始終是各汽車廠家和科研機構的重要課題。特別是在車輛高速化、駕駛人員非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更多不同的駕駛人群，汽車的操縱性設計顯得尤為重要。 轉向系功用 汽車轉向系的功用是改變和保持汽車的行駛方向。 當汽車需要改變行駛方向時，必須使轉向輪繞主銷軸線偏

2、轉 一定角度，直到新的行駛方向符合駕駛員的要求時，再將轉 向輪恢復到直線行駛位置。這種由駕駛員操縱轉向輪偏轉和回位的套機構，稱為汽車轉向系。 合適的轉向力與位置感具有回正功能節(jié)省能源工作可靠適當?shù)穆访娣答伭苛己玫牟倏v性文本文本文本文本文本具體要求 轉向系統(tǒng)要求安靜、噪聲小文本文本轉向系類型 汽車轉向系按轉向能源的不同分為機械轉向系和動力轉向系兩大類。 根據(jù)轉向盤和轉向輪間有無機械連接，將轉向系分為帶機械連接的常規(guī)轉向系和不帶機械連接的線性轉向系。助力轉向系統(tǒng)簡介 助力轉向系統(tǒng)是指在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機通過液壓泵產(chǎn)生的液體壓力或電動機驅動力來實現(xiàn)車輪轉向。助力轉向是一種以駕駛員操縱轉

3、向盤（轉矩和轉角）為輸入信號，以轉向車輪的角位移為輸出信號的伺服機構。 助力轉向系統(tǒng)使轉向操作靈活、輕便，在設計汽車時對轉向器結構形式的選擇靈活性增大，能吸收路面對前輪產(chǎn)生的沖擊等優(yōu)點，現(xiàn)代汽車上普遍采用助力轉向系統(tǒng)助力轉向系統(tǒng)于1955年在Buick上首次采用，解決了轉向輕便性問題助力轉向系統(tǒng)分類 機械式液壓助力 電子液壓助力 電動助力轉向系統(tǒng)（Electric power steering 簡稱EPS） 進化的機械式液壓助力-增加電子控制單元+電磁閥 線性控制轉向 機械式液壓助力 原理 優(yōu)點 缺點原理 機械式液壓助力轉向的主要原理是基于機械式的齒輪齒條轉向機構基礎上，增加了一整套液力系統(tǒng)，

4、包括儲液罐、液壓助力泵、與轉向柱相連的機械閥、轉向機構上的液壓缸和能夠推動轉向拉桿的活塞等等，液壓泵由發(fā)動機通過皮帶驅動，也就是說只有發(fā)動機運轉，轉向泵才能夠運轉。 代表車型：常用于微型車如QQ、比亞迪F0等。 技術成熟穩(wěn)定、可靠性高。 成本較低。優(yōu)點 由于液壓泵靠發(fā)動機皮帶驅動，所以會消耗發(fā)動機的一部分動力，影響燃油經(jīng)濟性和車輛的動力性，尤其對于動力本身就相對孱弱的小排量車型的影響比較明顯。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。缺點 電子液壓助力 原理 優(yōu)點 缺點原理 電子液壓助力原理與機械式液壓助力完全相同，而與機械式液壓助力最大的區(qū)別就是

5、不再使用由發(fā)動機通過皮帶驅動的液壓泵，而是換成了電力驅動的電子泵。 代表車型：馬自達2、馬自達3、凱旋、世嘉、307、C5、蒙迪歐致勝、?？怂?動力轉向可以利用較小的轉向盤操縱力使車輛轉彎。但在低速時為了省力而規(guī)定一定工作壓力，如轉向比不變，則在高速時，由于轉向操縱力減小，使駕駛員失去對車輛的控制，易產(chǎn)生危險。電子控制動力轉向系旨在使車輛低速尤其是停放車輛時轉向輕便，而當車速較高時，電子控制使系統(tǒng)的液壓助力作用減弱，轉向操縱力增加，使駕駛員在高速行駛時對轉向盤有更好的控制。在電子控制動力轉向系中，按照車速通過控制電磁閥改變動力轉向系統(tǒng)中的油壓控制回路，低速時轉向力小，提高操縱力；在中高速時使之

6、成為與手操縱相適應的轉向力，提高操縱穩(wěn)定性。 電子控制動力轉向系可分為流量控制、反力控制與電子控制電動式轉向系統(tǒng)三種方式。 電子液壓助力的優(yōu)勢首先體現(xiàn)在能耗上，首先由電能驅動的電子泵使用發(fā)電機和電池輸出的電能，不再消耗發(fā)動機本身的動力。其次，能夠通過對車速傳感器、橫向加速度傳感器、轉向角度傳感器等傳感器的信息的處理，通過實時改變電子泵的流量來改變轉向助力的力度大小，實現(xiàn)隨速可變助力功能。優(yōu)點 電子液壓助力成本更高。相對機械式的液壓助力系統(tǒng)，加入了電控系統(tǒng)換上電子泵后、電子液壓助力的制造成本更高，技術也更加復雜，保養(yǎng)維修的難度和成本也隨之提高?？煽啃圆患皺C械液壓助力。電子液壓助力除了會出現(xiàn)轉向機

7、構和液壓機構的故障外，還增加了電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性，因而可靠性不及傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)。助力力度有限。雖然使用電子泵有明顯優(yōu)勢，但是，電子泵需要由發(fā)電機的電能驅動，而車載發(fā)電機的本身功率和蓄電池能夠提供的最大電流都有限，所以電子泵的功率也受到限制，能承載的負荷也有限。所以目前使用電子液壓助力的車型大多為中小型車輛。缺點助力轉向系統(tǒng)分類 機械式液壓助力 電子液壓助力 電動助力轉向系統(tǒng)（Electric power steering 簡稱EPS） 進化的機械式液壓助力-增加電子控制單元+電磁閥 線性控制轉向 電動助力轉向系統(tǒng)（Electric power steering 簡稱EPS） 原理 優(yōu)點

8、 缺點原理 與液壓助力系統(tǒng)一樣，仍然是基于齒輪齒條式轉向機構而來，只不過助力機構由復雜的液壓機構變成了依靠電動機產(chǎn)生助力的系統(tǒng)。電動助力轉向系統(tǒng)的結構非常簡單，沒有了液壓泵、儲液罐、液壓管路和轉向柱閥體結構，而是由傳感器、控制單元和助力電機構成。 電動助力轉向系統(tǒng)利用電動機作為動力源，根據(jù)車速和轉向參數(shù)等，由電子控制單元完成助力控制。電動助力轉向系統(tǒng)的最大特點就是能實現(xiàn)“精確轉向” 根據(jù)電動機布置位置不同，可分為轉向柱助力式、齒輪助力式和齒條助力式三種類型。 代表車型：6代高爾夫、睿翼、帕薩特、邁騰、CC、途觀當轉向盤轉動時，與轉向軸相連的轉矩傳感器不斷地測出作用于轉向軸上的力矩，并將力矩轉換

9、為電信號，車速傳感器產(chǎn)生車速信號，ECU根據(jù)這兩個信號，經(jīng)過運算處理后，向離合器和電動機發(fā)車發(fā)出控制指令，即輸出一個適合的電流，在離合器結合的同時，是電動機產(chǎn)生一個轉矩，轉矩經(jīng)過減速機構減速增距后，施加在輸出軸上，輸出軸的下端與齒輪齒條轉向器總成中的小齒輪相連，于是由電動機發(fā)出的轉矩最后通過齒輪齒條轉向器施加到汽車的轉向機構上，使之得到一個與工況相適應的轉向助力。 相比液壓助力轉向系統(tǒng)，電動助力轉向有諸多優(yōu)勢：其結構簡單緊湊，制造成本低，工藝相對簡單，后期的維護和保養(yǎng)也更加簡單。系統(tǒng)損耗低（不會像液壓助力一樣有助力液損耗），運行噪音低，不會有液壓泵或電子泵運轉的噪音，提升舒適性。助力力度能夠隨

10、速可變，滿足車輛高速和低速行駛時對助力大小的不同需求，響應速度較液壓助力系統(tǒng)更快更直接。同時，電動助力轉向有著良好的經(jīng)濟性，純電能驅動，較機械液壓助力能耗低。優(yōu)點 首先是可靠性的問題，雖然現(xiàn)在電動助力轉向技術已經(jīng)非常成熟，但是電子系統(tǒng)還是要比純機械結構“嬌氣”一些。其次，就像電子液壓助力系統(tǒng)一樣，電動助力轉向遇到的仍然是功率的瓶頸問題，對于目前的大多數(shù)車輛來說，使用的都是12V的電源系統(tǒng)，能夠帶動的助力電機功率有限，對于轉向負荷較大的大型車輛來說，電動助力就力不從心了。彎道循跡性、路感較差，不適用于對轉向系統(tǒng)的負載能力要求較高并且需要精準操控性的車型。缺點助力轉向系統(tǒng)分類 機械式液壓助力 電子

11、液壓助力 電動助力轉向系統(tǒng)（Electric power steering 簡稱EPS） 進化的機械式液壓助力-增加電子控制單元+電磁閥 線性控制轉向 進化的機械式液壓助力-增加電子控制單元+電磁閥 原理 優(yōu)點 缺點原理 與傳統(tǒng)的機械式液壓助力系統(tǒng)相比，這類系統(tǒng)多出了一套能夠讀取速度傳感器信息的電子控制單元，并與轉向柱連接的機械閥上增加了電磁閥機構。通過電流控制電磁閥開度，可以改變助力油液的流量，使得油液推動助力活塞的力量被改變，就實現(xiàn)了助力力度的調節(jié)?？刂茊卧鶕?jù)車速傳感器的信號對電磁閥開度進行控制，通過改變助力液流量實現(xiàn)對轉向機構液壓缸內的油液壓力的調節(jié)，進而改變助力力度，相比使用電子泵的

12、電子液壓助力系統(tǒng)有著更高的可靠性，并且依舊保持機械液壓助力系統(tǒng)的較高負載能力和可靠性較高等優(yōu)勢，尤其適合那些對轉向系統(tǒng)的負載能力要求較高并且需要精準操控性的車型。目前比較典型的系統(tǒng)有通用的“MAGNASTEER磁力輔助轉向系統(tǒng)”和寶馬的“Servotronic伺服式可變助力轉向系統(tǒng)”。 代表車型：新君威、新君越、凱迪拉克、寶馬、奔馳、保時捷、法拉利、阿斯頓馬丁、布加迪威龍 可靠性高。高負載能力。路感清晰。助力隨速可變，低速時輕盈靈敏，高速穩(wěn)健厚重，大大提高行車安全性。優(yōu)點 結構復雜、造價高、維護費用較高。缺點助力轉向系統(tǒng)分類 機械式液壓助力 電子液壓助力 電動助力轉向系統(tǒng)（Electric p

13、ower steering 簡稱EPS） 進化的機械式液壓助力-增加電子控制單元+電磁閥 線性控制轉向線控轉向技術線控轉向系統(tǒng)(Steering by Wire-SBW)是更新一代的汽車電子轉向系統(tǒng)。線控轉向系統(tǒng)是指通過通訊網(wǎng)絡連接各部件的控制系統(tǒng)，它替代了傳統(tǒng)的機械或液壓連接，線控轉向系統(tǒng)與上述各類轉向系統(tǒng)的根本區(qū)別就是取消了轉向盤和轉向輪之間的機械連接。 圖4所示為ZF公司開發(fā)的線控轉向系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有2個電機：路感電機和驅動電機。路感電機安裝在轉向柱上，控制器根據(jù)汽車轉向工況控制路感電機產(chǎn)生合適的轉矩，向駕駛員提供模擬路面信息。驅動電機安裝在齒條上，汽車的轉向阻力完全由驅動電機來克服，轉

14、向盤只是作為轉向系統(tǒng)的一個轉角信號輸入裝置。 線控轉向系統(tǒng)能夠提高汽車被動安全性，有利于汽車設計制造，并能大大提高汽車的乘坐舒適性?？梢詫崿F(xiàn)前輪的主動轉向控制，使車輛受到干擾，處于危險或極限工況時代替駕駛員實現(xiàn)主動安全性。但是由于轉向盤和轉向柱之間無機械連接，生成讓駕駛員能夠感知汽車實際行駛狀態(tài)和路面狀況的“路感”比較困難；且電子器件的可靠性難以保證。所以線控轉向系統(tǒng)目前大多處于研究階段，只配備在一些概念汽車上（最早由德國奔馳公司1990年開始前輪線控轉向的研究，斯凱孚SKF的汽車分部推出一款名為Novanta的新型線控汽車，已經(jīng)批量生產(chǎn)），國內研究很少，國際普遍也處于初級階段。近年來一直是大

15、型工程車輛轉向關鍵技術研究的熱點之一，近年在商用車領域也得到不斷發(fā)展。汽車轉向系統(tǒng) 概述 功用 要求 類型 四輪轉向系統(tǒng) 汽車轉向技術的發(fā)展趨勢四輪轉向系統(tǒng)概述四輪轉向（4WS-four wheel steering）系統(tǒng)是基于一個安裝在后懸架上的后輪轉向機構，它能夠使駕駛員操縱方向盤時轉動汽車前后四個車輪，不僅提高了高速時的穩(wěn)定性和可控制，而且提高了低速時的機動性。即在高速行駛時，將后輪與前輪同相位轉向，以減小車輛轉向時的旋轉運動（橫擺），改善高速行駛的穩(wěn)定性；而在低速行駛時，把后輪與前輪逆相位轉向，以改善車輛中低速行駛的操縱性，提高快速轉向性。 目前，四輪轉向系統(tǒng)有三種類型：機械式、液壓式

16、和電子控制液壓式。電子控制液壓式機械式液壓式橫向加速度車速感應型前輪轉角車速感應型前輪轉角感應型前輪轉角比例車速感應型機械式四輪轉向系統(tǒng)在機械式四輪轉向系統(tǒng)中，采用了兩個轉向器，分別用于前、后輪偏轉。兩個轉向器之間用根雙曲軸連接，采用的轉向傳動機構為常規(guī)型，如圖所示。液壓式四輪轉向系統(tǒng) 液壓式四輪轉向系統(tǒng)如圖所示。其后輪的偏轉方向始終與前輪偏轉方向相同，且后輪的偏轉角不大于1.5。系統(tǒng)沒有采用電子傳感器、計算機控制和先進的傳動機構。當車速超過50kmh時，系統(tǒng)才起作用。倒車時系統(tǒng)不起作用，在后車架上裝有雙作用液壓缸來偏轉車輪。該液壓缸的壓力油來自后轉向液壓泵。后轉向液壓泵由差速器驅動。只有在前

17、輪轉向時，后輪液壓泵才工作。轉動轉向盤時，前輪轉向液壓泵提供的壓力油經(jīng)前動力轉向裝置的轉閥分配，進入前輪轉向動力缸內，前輪便朝相應方向偏轉。油液的壓力隨同轉向盤轉動狀況而改變。轉向盤轉速越高、轉角越大，油液壓力就越高。后控制閥的供油壓力與上述油液壓力相同。當后控制閥內滑閥在前輪轉向動力缸壓力油的作用下移動時，來自后轉向液壓泵的油液經(jīng)滑閥進入后轉向動力缸，從而推動后輪偏轉。 電子控制液壓式機械式液壓式橫向加速度車速感應型前輪轉角車速感應型前輪轉角感應型前輪轉角比例車速感應型橫向加速度車速感應型 如圖所示，其結構是在前輪的動力轉向器上，再安裝一個后輪專用的控制閥，產(chǎn)生一個大致與橫向加速度成比例的，

18、與前輪轉向器阻力相平衡的油壓，把該壓力的油液送到后輪執(zhí)行機構。 在執(zhí)行機構中，裝入高剛性彈簧，當與送來的油壓達到平衡狀態(tài)時，輸出桿便產(chǎn)生位移，從而帶動后輪開始轉向。 前輪轉角車速感應型 如圖所示，其結構是在前輪的動力轉向器上，再安裝一個后輪專用的控制閥，產(chǎn)生一個大致與橫向加速度成比例的，與前輪轉向器阻力相平衡的油壓，把該壓力的油液送到后輪執(zhí)行機構。 在執(zhí)行機構中，裝入高剛性彈簧，當與送來的油壓達到平衡狀態(tài)時，輸出桿便產(chǎn)生位移，從而帶動后輪開始轉向。 前輪轉角感應型 為了把前輪轉角傳給后輪，在前輪齒輪齒條式轉向器的齒條軸上，安裝了后輪轉向齒輪，其角位移，通過中間傳動軸，傳給后輪轉向器。后輪具有小轉角同相轉向，大轉角逆相轉向的功能。在微小轉向的高速行駛時，形成了同相轉向，獲得了行駛穩(wěn)定性，在大轉角轉向的極低速行駛時，變成逆相轉向，獲得了小半徑轉向性能。前輪轉角比例車速感應型 在動力傳至后輪轉向軸之前，與前者基本相同，但后輪的執(zhí)行機構由相位控制部分和動力補助部分構成。動力補助部分以油壓為動力，由后輪滑閥和動力缸構成。