圖解汽車（11） 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)解析

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】我們平時(shí)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(huì)探究方向盤是如何使車輪轉(zhuǎn)向的。也經(jīng)常聽到“液壓助力轉(zhuǎn)向”、“電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向”、“主動(dòng)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向?

　　所謂助力轉(zhuǎn)向，是指借助外力，使駕駛者用更少的力就能完成轉(zhuǎn)向。起初應(yīng)用于一些大型車上，不用那么費(fèi)力就能夠輕松地完成轉(zhuǎn)向�，F(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)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(zhuǎn)向按動(dòng)力的來源可分為液壓助力和電動(dòng)助力兩種。

● 機(jī)械式液壓助力轉(zhuǎn)向

　　機(jī)械式液壓助力系統(tǒng)主要包括齒輪齒條轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)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(dòng)機(jī)皮帶帶動(dòng))提供油壓推動(dòng)活塞，進(jìn)而產(chǎn)生輔助力推動(dòng)轉(zhuǎn)向拉桿，輔助車輪轉(zhuǎn)向。

　　那具體是怎樣動(dòng)作的呢？首先位于轉(zhuǎn)向機(jī)上的機(jī)械閥體（可隨轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動(dòng)），在方向盤沒有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥體保持原位，活塞兩側(cè)的油壓相同，處于平衡狀態(tài)。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)向控制閥就會(huì)相應(yīng)的打開或關(guān)閉，一側(cè)油液不經(jīng)過液壓缸而直接回流至儲(chǔ)油罐，另一側(cè)油液繼續(xù)注入液壓缸內(nèi)，這樣活塞兩側(cè)就會(huì)產(chǎn)生壓差而被推動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生輔助力推動(dòng)轉(zhuǎn)向拉桿，使轉(zhuǎn)向更加輕松。

　　在液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，如車輪的劇烈跳動(dòng)和遇到坑洼路面導(dǎo)致輪胎出現(xiàn)非自主的轉(zhuǎn)向時(shí)，可以通過液壓對(duì)活塞的作用能夠很好的緩沖和吸收震動(dòng)，使傳遞到方向盤上的震動(dòng)大大減少。機(jī)械液壓助力技術(shù)成熟穩(wěn)定，可靠性高，應(yīng)用廣泛。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)成本較高。而且單純的機(jī)械式液壓助力系統(tǒng)助力力度不可調(diào)節(jié)，很難兼顧低速和高速行駛時(shí)對(duì)指向精度的不同需求。

● 電子式液壓助力轉(zhuǎn)向

　　電子式液壓助力的結(jié)構(gòu)原理與機(jī)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(qū)動(dòng)方式不同。機(jī)械式液壓助力的液壓泵直接是通過發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)的，而電子式液壓助力采用的是由電力驅(qū)動(dòng)的電子泵。

　　電子液壓助力的電子泵，不用消耗發(fā)動(dòng)機(jī)本身的動(dòng)力，而且電子泵是由電子系統(tǒng)控制的，不需要轉(zhuǎn)向時(shí)，電子泵關(guān)閉，進(jìn)一步減少能耗。電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子控制單元，利用對(duì)車速傳感器、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向助力的力度大小。

● 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向

　　電動(dòng)助力主要由傳感器、控制單元和助力電機(jī)構(gòu)成，沒有了液壓助力系統(tǒng)的液壓泵、液壓管路、轉(zhuǎn)向柱閥體等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)非常簡單。

　　主要工作原理是，在方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于轉(zhuǎn)向柱位置的轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)傳到控制器，控制器通過運(yùn)算修正給電機(jī)提供適當(dāng)?shù)碾妷�，�?qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。而電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)放大后推動(dòng)轉(zhuǎn)向柱或轉(zhuǎn)向拉桿，從而提供轉(zhuǎn)向助力。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以根據(jù)速度改變助力的大小，能夠讓方向盤在低速時(shí)更輕盈，而在高速時(shí)更穩(wěn)定。

　　電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是對(duì)轉(zhuǎn)向柱施加助力，是將助力電機(jī)經(jīng)減速增扭后直接連接在轉(zhuǎn)向柱上，電機(jī)輸出的輔助扭矩直接施加在轉(zhuǎn)向柱上，相當(dāng)于電機(jī)直接幫助我們轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤。另一種是對(duì)轉(zhuǎn)向拉桿施加助力，是將助力電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向拉桿上，直接用助力電機(jī)推動(dòng)拉桿使車輪轉(zhuǎn)向。后者結(jié)構(gòu)更為緊湊、便于布置，目前使用比較廣泛。

● 隨速可變助力轉(zhuǎn)向是怎樣的?

　　隨速可變助力轉(zhuǎn)向是指轉(zhuǎn)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(shí)停車入庫等低速行駛時(shí)，如方向盤轉(zhuǎn)向輕盈確實(shí)很方便，但是如果在高速行駛時(shí)，方向盤轉(zhuǎn)向過于輕盈反而是一種危害，因?yàn)椴焕�于車輛高速行駛的穩(wěn)定性。

　　而隨速可變助力轉(zhuǎn)向可以做到這點(diǎn)，當(dāng)車低速行駛時(shí)，它可以提供大的助力，保證方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)輕盈和靈活；當(dāng)車速較高時(shí)，它提供的助力就會(huì)較小，以增強(qiáng)行車的安全性和穩(wěn)定性。

● 何為可變轉(zhuǎn)向比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng))？

　　所謂可變轉(zhuǎn)向比，可以簡單理解為方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度的比值。前面提到的隨速可變助力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的助力而已，但是轉(zhuǎn)向比是不可改變的，而可變轉(zhuǎn)向比的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅能夠改變轉(zhuǎn)向的助力力度，在不同情況下，方向盤轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度也是可以變化的。

　　如上圖中的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間安裝一個(gè)電子控制的機(jī)械機(jī)構(gòu)，那么車輪整體轉(zhuǎn)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(chǔ)上疊加上蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)附加的角度。那么通過利用電動(dòng)機(jī)對(duì)蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的控制，可以改變傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比。

　　這樣做有什么好處呢？在低速時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的作用使蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的方向相同，可以減少對(duì)轉(zhuǎn)向力的需求。而在高速時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)的作用使蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的方向相反，減少前輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，提高轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。

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