各类汽车转向系统结构及工作原理图文详解

各类汽车转向系统结构及工作原理图文详解

文章来源:汽车工程师之家 点击数:661 发布时间:2019-12-26
四种助力方式是目前最主流的三种方式,它们有着各自的优、缺点,从长远来看,电子助力转向系统将成为发展趋势,轻便、节能、响应迅速,但在驾驶层面的劣势短期内还不能得到很好弥补,机械液压助力和电子液压助力仍将拥有市场。
各类汽车转向系统结构及工作原理图文详解

1、机械转向系统

机械转向系统的结构如下图所示:

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转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。转向系统的可以大致分为三个部分:转向操纵机构,转向器,转向传动机构。

转向器是整个转向系统中的核心部件,作用是放大驾驶员传递的力并同时改变力的传递方向,常见的形式有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式等,如上图右侧图所示。

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转向传动机构是从转向器到转向轮之间所有传动机械、杆件的总称,作用是把转向器输出的力传递到转向节上,从而实现转向轮的转向,同时让转向轮之间的转角遵循一定的规律,保证轮胎和地面之间的相对滑动控制在最低程度。

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总体而言,在原理上,机械转向系统的结构是用纯人力驱动各种机械结构的组合,通过将人力放大、变向等步骤来操纵轮胎的转动,这种系统的特点是:结构简单,可靠性强,但使用相当费力,稳定性、精确性、安全性无法保证。

2、机械液压助力转向系统

机械液压助力系统的主要组成有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等。该助力转向方式是将一部分的发动机动力输出转化成液压泵压力,对转向系统施加辅助作用力,从而使轮胎转向。

根据系统内液流方式的不同可以分为常压式液压助力和常流式液压助力。

常压式液压助力系统的特点是无论方向盘处于正中位置还是转向位置,方向盘保持静止还是在转动,系统管路中的油液总是保持高压状态。

常流式液压转向助力系统的转向油泵虽然始终工作,但液压助力系统不工作时,油泵处于空转状态,管路的负荷要比常压式小。

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现在大多数液压转向助力系统都采用常流式。不管哪种方式,转向油泵都是必备部件,它可以将输入的发动机机械能转化为油液的压力。

由于依靠发动机动力来驱动油泵,能耗较高,车辆的行驶动力无形中就被消耗一部分。液压系统的管路结构复杂,各种控制油液的阀门数量繁多,后期需要保养维护成本;整套油路经常保持高压状态,使用寿命也受到影响,这些都是机械液压助力转向系统的缺点。

优点是方向盘与转向轮之间全部是机械部件连接,操控精准,路感直接,信息反馈丰富;液压泵由发动机驱动,转向动力充沛,大小车辆都适用;技术成熟,可靠性高,平均制造成本低。

3、电子液压助力转向系统

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该系统的转向油泵不由发动机直接驱动,而由电动机驱动,并且在液压助力转向系统的基础上加装了电控系统,使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关,还与车速相关。在机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀,新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。

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电子液压助力原理与机械液压助力基本相同,不同的是油泵由电动机驱动,同时助力力度可变。车速传感器监控车速,电控单元获取数据后通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力,从而实现转向助力力度的大小调节。

电子液压助力除拥有机械液压助力的大部分优点,同时降低了能耗,反应更加灵敏,转向助力大小根据转角、车速等参数自行调节,更加人性化。不过引入了很多电子单元,其制造、维修成本也会相应增加,使用稳定性也不如机械液压式牢靠,随着汽车电子技术的不断成熟,这些缺点正在逐渐被克服,电子液压助力已经成为很多家用车型的选择。

4、电动助力转向系统

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该套系统主要组件有电控单元、车速传感器、转矩传感器、电动机等。原理是:传感器把采集到的车速、转角信息输送给ECU,ECU决定电动机的旋转方向和助力电流大小,把指令传递给电动机,电动机将辅助动力施加到转向系统中,实时调整转向助力。

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在结构、原理上,电动助力转向系统的优点:系统结构精简,质量小,占用空间少;只消耗电力,能耗低;电子系统反应灵敏,动作直接、迅速。

缺点: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;电子部件较多,系统稳定性、可靠性不如机械式部件;路感信息匮乏,实际驾驶中的操控乐趣减少;成本较高等。

总结

以上四种助力方式是目前最主流的三种方式,它们有着各自的优、缺点,从长远来看,电子助力转向系统将成为发展趋势,轻便、节能、响应迅速,但在驾驶层面的劣势短期内还不能得到很好弥补,机械液压助力和电子液压助力仍将拥有市场。