轮胎转向听谁的,常见动力转向系统详解

 上市新车     |      2020-03-10 09:08

汽车行驶过程中,经常需要改变行驶方向,即所谓的转向,这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构,它将司机转动方向盘的动作转变为车轮的偏转动作。

汽车行驶过程中,经常需要改变行驶方向,即所谓的转向,这就需要有一套能够按照司机意志使汽车转向的机构,它将司机转动方向盘的动作转变为车轮(通常是前轮)的偏转动作。

科技的发展让我们的生活越来越丰富多彩,而汽车技术的革新则实实在在的改善了汽车的驾驶性能,以前的汽车因为没有动力转向,人们通常会将驾驶取笑为练胳膊;而现在,方向盘轻得或许只用动一根指头便可转动。 驾车上路,握在手中的方向盘好比一个控制器,指挥着汽车的行进路线,或左或右,或直线行驶。而方向盘的轻重则直接影响着我们驾车时的心情以及体力的付出程度。回想几十年前,那些驾驶着简陋的解放大货车司机,几乎个个都身强体健,仔细观擦你还会发现他们的手臂大多肌肉发达,我想着或许就是沉重的方向盘把他们锻炼出来的吧。几十年过去了,解放大货车被现代化的商用车取代,而汽车的结构和技术也发生了翻天覆地的变化,乘用车的车身大多由非承载式进化为了承载式,化油器发动机发展为了电喷式,安全配置有了安全气囊、ABS、ESP等主被动保护措施,而转向系统也由机械式发展为了带动力辅助的助力转向系统。每天需要驾车上路的车主,对手中方向盘背后的动力转向系统的类型和特性有多少了解?而对于即将购买新车的准车主或是车迷来说,了解一下汽车动力转向系统或许不能给你帮上大忙,但更深入地了解并认识这种转向系统,可以明确自己在购车时的需求。下面我们将转向机构化繁为简,分别介绍一下机械式转向系统和动力转向系统,但是重点还是后者。机械式转向系统没有辅助动力系统,驾驶员的体力就是转向的动力机械式转向系统以驾驶员的体力作为转向动力,其中所有传力部件都是机械的,没有辅助动力源。机械转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。转向操纵机构就是驾驶员操纵转向器工作的机构,包括从转向盘到转向器输入端的零部件等。操纵汽车转向时,驾驶员对转向盘的操纵力是非常有限的,因此需要借助增力装置来使转向车轮发生偏转。而转向器就是把转向盘传来的转矩按一定传动比进行放大,并输出到增力装置。转向传动机构是把转向器的运动传给转向车轮的机构,包括从摇臂到转向车轮的零部件。整个机械转向系统的工作方式为:驾驶员需要转向时,对转向盘施加转向力矩,该力矩通过转向轴输入到机械转向器,然后力矩经转向器中的减速传动副将转向力矩放大并将转动减速后由转向摇臂传到转向直拉杆,最后这个力矩再传给固定于转向节上的转向节臂,使转向节和它所支承的转向车轮发生偏转。与此同时,经梯形转向机构带动另一侧的转向车轮同时偏转,从而改变汽车的行驶方向。由于机械式转向系统完全靠人力驱动,所以它也很难同时满足省力和灵敏度两种需求,因此目前已有很多车型都逐渐开始采用动力转向系动,其中除乘用车外,还包括大多数商用车和工程机械。 动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设的一套转向加力装置 使用机械式转向系统的车辆在实现转向时,都是靠驾驶员的体力作为转向动力,动力转向系统是不是就不需要驾驶员付出体力了?当然这可以是我们美好的远景,不过在目前无论哪种量产转向系统都需要驾驶员亲手操作。 动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而构成的。转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的体力。转向意图依旧来自驾驶员,但发动机(或电动机)作为辅助动力源帮助减轻驾驶员的操作强度。这其中发动机(或电动机)占主要部分,通过转向加力装置提供。在正常情况下,汽车转向所需的能量只有一部分由驾驶员提供,而另一部分是通过转向助力装置提供的。不过当转向助力失效时,驾驶员还是需要付出相当大的体力来承担汽车转向任务。因此,助力转向系统实际上是在机械转向系统的基础上附加的一套转向助力装置。 动力转向系统的工作原理大致如下:当驾驶员转动方向盘时,力矩通过机械转向器使转向横拉杆移动,并带动转向节臂使转向轮偏转,从而改变汽车的行驶方向。与此同时,转向器输入轴还带动着转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产生液压作用力,帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用,所以驾驶员只需用比机械式转向系统小一半以上的转向力矩就能使前轮发生偏转。 动力转向系统已经普及,并且时下已发展为三个大类目前,在转向系统中普及率较高的有液压助力转向、电控液压助力转向和电动助力转向。这其中,HPS已发展了近一个世纪,技术成熟、成本低廉,普及率也最高。但是这种助力转向缺点也很明显,它会消耗发动机功率,并且结构复杂,泵、管路、液压缸都需要定期维护保养,液压泵转子与液压油之间的损耗会产生很大的能量损失,而液压泵在不转向时也会消耗能量,因此目前在小型轿车中已开始慢慢被淘汰。电控液压助力转向虽比传统的液压助力转向先进一些,引入了电控装置,可随速度调节助力力度,不过它的开发成本高,并且依旧靠发动机驱动,这就意味着它的能耗并未降低。 电动助力转向是在上述两种助力机构的基础上发展起来的,它采用独立电机直接提供助力,助力的大小由电控单元根据车速快慢进行控制。它具有节能、环保、高安全性等特点,目前正逐步取代液压动力转向,像时下热卖的雨燕、飞度、SX4、速腾等车型都采用的是这种助力机构,而它也是未来动力转向技术的发展方向之一。 通过将装有EPS和装有HPS的车辆对比表明,在不转向的情况下,EPS能降低2.5%的燃油消耗;而在使用转向情况下,燃油消耗更是降低了5.5%。此外,EPS可根据车速自动控制转向助力力度,有效解决一直困扰着传统转向系统的方向盘“轻”和“灵”的难题,提高了行驶安全性。 电动助力转向有效地解决了车辆在操纵稳定性和方向盘转向手感方面的问题,具有兼顾低速转向轻便性和高速增强路感的优点。(end)

我们平时开车,控制好方向盘就能让车往我们想要的方向行驶,很少会探究方向盘是如何使车轮转向的,用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。按转向能源的不同可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。机械转向系统机械转向系统是以人的体力作为转向动力,其中所有传力件都是机械的,它由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。 A2.jpg上图所示为机械转向系的组成和布置示意图。当汽车转向时,驾驶员对转向盘“1”施加一个转向力矩,该力矩通过转向轴“2”、转向万向节“3”和转向传动轴“4”输入转向器“5”。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂“6”,再经过转向主拉杆“7”传给固定于左转向节“9” 上的转向节臂“8”,使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节“13”及其支承的右转向轮随之偏转相应角度,还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂“10、12”和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆“11”组成。当驾驶员转动转向盘时,通过转向轴、转向万向节和传动轴,将转向转矩输入转向器。从转向盘到传动轴这一系列零部件称为转向操纵机构。转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、左/右梯形臂、转向横拉杆总称为转向传动机构。梯形臂、转向横拉杆和前轴构成转向梯形,其作用是保证左、右转向轮按一定规律进行偏转。动力转向系统液压动力转向系统A3.png液压动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下, 汽车转向所需能量,只有一小部分由驾驶员提供,而大部分是由发动机通过动力转向装置提供的。但在动力转向装置失效时,一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此,动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。A4.png上图为一种液压动力转向系的组成和液压动力转向装置的管路布置示意图。其中属于动力转向装置的部件是:转向油罐“9”、转向液压泵“10”、转向控制阀“5”和转向动力缸“12”。当驾驶员逆时针转动转向盘“1”时,转向摇臂“7”带动转向直拉杆“6 ”前移。直拉杆的拉力作用于转向节臂“4”,并依次传到梯形臂“3”和转向横拉杆“11”,使之右移。与此同时,转向直拉杆还带动转向控制阀“5”中的滑阀,使转向动力缸“12”的右腔接通液面压力为零的转向油罐“9”。 转向液压泵“10”的高压油进入转向动力缸的左腔,于是转向动力缸的活塞上受到向右的液压作用力便经推杆施加在转向横拉杆“11”上,也使之右移。 这样,驾驶员施于转向盘上很小的转向力矩,便可克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩。电控电动动力转向系统A5.png电控电动动力转向系统结构简单,重量轻,且故障少,降低了油耗和维修费用,目前在乘用车上广泛应用。上图所示是电控电动动力转向系统示意图。转向时,驾驶员转动转向盘,转角传感器将转向及转速度等信号送给电脑EPS/ECU,电脑接收转角传感器、车速传感器、发动机转速传感器等信号,经过分析处理,输出不同的电流,控制电机的转向及转向转矩的大小,电机输出的转矩通过减速器减速、增扭及变向后,将动力传给齿轮齿条转向器,转向器将动力传给左、右转向节臂,带动车轮转动,从而使车轮摆动,实现汽车转向。根据助力位置不同我们常见的电动助力转向分为三种形式:1、转向轴助力式2、齿轮助力式3、齿条助力式A6.png电动动力转向系统的优缺点优点:1、电动助力转向系统能在各种行驶工况下提供最佳助力,减小由路面不平所引起的对转向系统的扰动,改善汽车的转向特性,减轻汽车低速行驶时的转向操纵力,提高汽车高速行驶时的转向稳定性,进而提高汽车的主动安全性。并且可通过设置不同的转向手力特性来满足不同使用对象的需要。2、由于直接由电动机提供助力,电动机由蓄电池供电,因此EPS能否助力与发动机是否起动无关,即使在发动机熄火或出现故障时也能提供助力。3、电动助力转向系统只在转向时电动机才提供助力(不像HPS,即使在不转向时,油泵也一直运转),因而能减少燃料消耗。4、电动助力转向系统取消了油泵、皮带、皮带轮、液压软管、液压油及密封件等,其零件比HPS大大减少,因而其质量更轻、结构更紧凑,在安装位置选择方面也更容易,并且能降低噪声。缺点:不过电动机直接驱动转向机构,只能提供有限的辅助力度,难以在大型车辆上使用;同时电子部件较多,系统稳定性、可靠性都不如机械式部件;路感信息匮乏,实际驾驶中的操控乐趣大大减少,以及成本较高等。

1概述

按转向力能源的不同,可将转向系分为机械转向系和动力转向系。

当汽车需要改变行驶方向时,必须使转向轮绕主销轴线偏转一定角度,直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时,再将转向轮恢复到直线行驶位置。这种由驾驶员操纵,转向轮偏转和回位的一整套机构,称为汽车转向系。

机械转向系的能量来源是人力,所有传力件都是机械的,由转向操纵机构(方向盘)、转向器、转向传动机构三大部分组成。其中转向器是将操纵机构的旋转运动转变为传动机构的直线运动(严格讲是近似直线运动)的机构,是转向系的核心部件。

汽车转向系的功用是,保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。

动力转向系除具有以上三大部件外,其最主要的动力来源是转向助力装置。由于转向助力装置最常用的是一套液压系统,因此也就离不开泵、油管、阀、活塞和储油罐,它们分别相当于电路系统中的电池、导线、开关、电机和地线的作用。

2分类

汽车转向系按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。

如果按照助力形式,又可以分为机械式(无助力),和动力式(有助力)两种,其中动力转向器又可以分为液压动力式、电动助力式、电液助力式等种类。

机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的。而动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统,它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。

1)机械转向系

机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。

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3小结

随着汽车工业的迅速发展,汽车的转向器装置,必定是以电脑化为唯一的发展途径。而从减轻驾驶员疲劳,提高操纵轻便性和稳定性出发;和从减小因在高速行驶中前轮突然爆胎而造成的事故出发,动力转向将是未来的发展方向。

(本文部分源自网络)