汽車轉向系統的類型和組成

至今，汽車轉向系統經歷了傳統機械轉向系統、液壓助力轉向系統、電液助力轉向系統和電動助力轉向系統4個發展階段，未來則可能向線控動力轉向系統發展。目前汽車轉向系統正處在液壓助力轉向系統、電液助力轉向系統向電動助力轉向系統發展的過渡階段。

機械轉向系統
機械轉向系統以駕駛員的體力作為轉向能源，所有傳遞力的構件都是機械的，主要由轉向操縱機構 、轉向器和轉向傳動機構 三大部分組成。

傳統機械轉向系統（MS）主要由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構3部分組成。

轉向操縱機構是駕駛員操縱轉向器工作的機構，包括從方向盤到轉向器輸入端的零部件。轉向器是把方向盤傳來的轉矩按一定傳動比放大并輸出的增力裝置，轉向器最早采用的是蝸輪蝸桿式，以后陸續出現了螺桿螺母式、齒輪齒條式、循環球式等形式。

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轉向傳動機構是把轉向器輸出的力矩傳遞給轉向車輪的機構，包括從轉向搖臂到轉向車輪的零部件。當汽車需要改變行駛方向時，駕駛員通過轉動方向盤，轉向力矩經由轉向軸、轉向器、直拉桿、橫拉桿和梯形臂等機件使轉向節偏轉，實現汽車方向的改變。
傳統機械轉向系統的優點是結構簡單、工作可靠、生產成本低。其缺點也非常明顯：
（1）隨著汽車速度的提高和汽車質量的增大，轉向操縱難度增大，轉向越來越費力。
（2）是其傳動比是固定的，即角傳遞特性無法改變，導致汽車的轉向響應特性無法控制，傳動比無法隨汽車轉向過程中的車速、側向加速度等參數的變化而進行補償，駕駛員必須在轉向之前就對汽車的轉向響應特性進行一定的操作補償，這樣無形中增加了駕駛員的精神和體力負擔。

當前輪為獨立懸架時，機械轉向系統的組成及布置與紅旗CA7220型汽車相似。

當前輪為非獨立懸架時，機械轉向系統的組成及布置如下圖所示。由于轉向盤距離轉向器較遠，二者之間用萬向節和傳動軸構成的萬向傳動裝置相連。

動力轉向系統
動力轉向系統是兼用駕駛員體力和發動機 （或電動機）的動力作為轉向能源的轉向系統。動力轉向系統是在機械轉向系統的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成的。

液壓助力轉向系統
液壓助力轉向系統（HPS）是在傳統機械轉向系統基礎上額外加裝了一套液壓助力系統，一般由油泵、V形帶輪、油管、供油裝置、助力裝置和控制閥等組成。它以液壓油為動力，通過液壓泵產生的動力來推動機械轉向器工作。
由于該系統通過液壓力作用來推動傳統機械轉向機構的轉向運動，從而減輕了駕駛員的勞動強度，在一定程度上解決了傳統機械轉向系統由于傳動比固定而造成的轉向“輕便”與“靈敏”之間的矛盾。但是，這類動力轉向系統是靠方向盤轉動時帶動扭桿直接改變液壓系統油路的通道面積來提供可變的助力。即助力大小與車速的高低沒有關系，只與轉向角度有關。轉向盤轉過的角度越大，液壓系統提供的助力也越大。同時，該系統存在著以下缺點：
（1）不管汽車轉不轉向，只要發動機工作，液壓助力泵就會在發動機帶動下工作，額外消耗發動機的能量。
（2）轉向助力特性不可調，高速和低速時助力特性相同。在低速轉向需要較大助力時，往往因發動機轉速低而助力效果差，而在高速轉向需要較小助力時，會因發動機轉速高而助力作用大，導致轉向過于靈敏，使汽車的操縱穩定性變差。
（3）液壓系統本身所固有的液壓油泄漏問題和轉向噪聲使得轉向舒適性大大下降，同時對環境造成污染。由于液壓助力轉向系統工作可靠、技術成熟，能提供大的轉向助力，目前被廣泛應用。

電液助力轉向系統
電液助力轉向系統的轉向助力特性在工作時可以改變。它主要有2種類型：電控液壓助力轉向系統(ECHPS)和電動液壓助力轉向系統(EHPS)。目前汽車上應用最多的是電動液壓助力轉自系統。

（1）電子控制式液壓動力轉向系統
電控液壓助力轉向系統（ECHPS）是在液壓助力轉向系統基礎上增加了控制液體流量的電磁閥、轉矩傳感器、車速傳感器以及轉向控制單元等元件。理想情況下，汽車在原地轉向時要求轉向盡量輕便，在汽車以不同的速度運行時，能實時提供相應的轉向助力以克服該運行速度下的轉向阻力，使駕駛員既能輕便地操縱方向盤，又有足夠的路感。
在轉向過程中， ECHPS存在著由于油泵的持續工作所造成的多余能量消耗，

整個液壓系統占用空間大、容易泄漏、噪聲大等缺點，而且增加了車速檢測控制裝置。而且控制閥的結構較HPS復雜且成本較高，目前主要應用于高級汽車及運動型乘用車上。

（2）電動液壓助力轉向系統
電動液壓助力轉向系統（EHPS）也是在液壓助力轉向系統基礎上發展起來的。其特點是將原來由發動機驅動的液壓助力泵改由電動機驅動，并且增加了車速傳感器、轉向角速度傳感器以及轉向控制單元等電控裝置。該系統的液壓儲油罐、油泵、電動機和轉向控制單元都集成在電動機油泵組內。工作時轉向控制單元根據汽車的行駛速度和方向盤轉向角度等輸入信號計算出理想的輸出信號，控制電動機輸出適當的功率，驅動液壓助力泵工作。通過液壓油為轉向器提供助力。 與液壓助力轉向系統相比，它節省了發動機的燃油消耗，提高了經濟性。
電液助力轉向系統盡管在液壓助力轉向系統基礎上有了較大的技術改進，但液壓裝置的存在使得該系統仍有難以克服的缺點，如存在滲油、不便于安裝維修等。雖然實現了變助力特性，但該系統在液壓助力系統基礎上又增加了電子控制裝置，使得系統結構復雜，成本增加。由于電液助力轉向系統技術較為成熟，可以實現整車電控系統的一體化，作為傳統液壓助力轉向系統向電動助力轉向系統過渡的中間技術，在一定時間內還將繼續得到應用和發展。

電動助力轉向系統（EPAS或EPS）
電動助力轉向系統是在傳統機械轉向系統的基礎上，增加了傳感器裝置、電子控制裝置和轉向助力機構等。其特點是使用電動執行機構在不同的駕駛條件下為駕駛員提供合適的助力。系統主要由電子控制單元ECU、扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、離合器和轉向柱總成等組成。
EPS與HPS相比，除節省能源外，由于取消了液壓系統而提高了環保性能，很好地解決了液壓傳動帶來的種種弊端。整套系統由生產廠家一起提供給整車生產廠，可以直接安裝。對不同車型、不同工況以及不同駕駛員所需的不同轉向助力特性，可通過軟件修改，方便快捷。完整的EPS系統還包括故障診斷與安全保護系統。當發生故障時，能停止助力，自動恢復到手動控制方式并發出警報信號，同時顯示所記憶的異常內容如扭矩傳感器本身異常、車速傳感器異常以及電動機工作異常、蓄電池異常等等。
電動助力轉向系統已成為目前汽車轉向系統技術發展的主流，但是該系統也有其局限性，由于電動機的發電功率和提供的轉向助力也很有限，如果車身較重，轉向系統需要有較大的驅動力量，電動助力轉向系統就顯得力不從心了。所以該系統多用于小型汽車上，目前已大量裝備到中高級汽車上，并逐漸向普通型汽車和小型商用汽車發展。

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