汽车转向系统介绍

1、汽车转向系统介绍汽车转向向系统概述功用要求类型四轮转向向系统汽车转向向技术的的发展趋趋势转向系概概述在汽车行行驶中，转向运运动是最最基本的的运动。我们通通过方向向盘来操操纵和控控制汽车车的行驶驶方向，从而实实现自己己的行驶驶意图。在现代汽汽车上，转向系系统是必必不可少少的最基基本的系系统之一一，它也也是决定定汽车主主动安全全性的关关键总成成。如何设计计汽车的的转向特特性，使使汽车具具有良好好的操纵纵性能，始终是是各汽车车厂家和和科研机机构的重重要课题题。特别别是在车车辆高速速化、驾驾驶人员员非职业业化、车车流密集集化的今今天，针针对更多多不同的的驾驶人人群，汽汽车的操操纵性设设计显得得尤为重重

2、要。转向系功功用汽车转向向系的功功用是改变和保持汽汽车的行行驶方向向。当汽车需需要改变变行驶方方向时，必须使使转向轮轮绕主销销轴线偏转一一定定角度，直到新新的行驶驶方向符符合驾驶驶员的要要求时，再将转转 向轮轮恢复到到直线行行驶位置置。这种由驾驾驶员操操纵转向向轮偏转转和回位位的套套机构，称为汽汽车转向向系。合适的转向力与位置感具有回正功能节省能源工作可靠适当的路面反馈量良好的操纵性文本文本文本文本文本具体要求转向系统统要求安静、噪声小文本文本转向系类类型汽车转向向系按转转向能源源的不同同分为机械转向向系和动动力转向向系两大类。根据转向向盘和转转向轮间间有无机机械连接接，将转转向系分分为带机械

3、连连接的常常规转向向系和不不带机械械连接的的线性转转向系。助力转向向系统简介助助力转向向系统是是指在驾驾驶员的的控制下下，借助于汽汽车发动动机通过过液压泵泵产生的的液体压压力或电电动机驱驱动力来来实现车车轮转向向。助力转转向是一一种以驾驾驶员操操纵转向向盘（转转矩和转转角）为为输入信信号，以以转向车车轮的角角位移为为输出信信号的伺伺服机构构。助力转向向系统使使转向操操作灵活活、轻便便，在设设计汽车车时对转转向器结结构形式式的选择择灵活性性增大，能吸收收路面对对前轮产产生的冲冲击等优优点，现现代汽车车上普遍遍采用助助力转向向系统助力转向向系统于于1955年在在Buick上上首次采采用，解决了了转

4、向轻轻便性问问题助力转向向系统分分类机械式液液压助力力电子液压压助力电动助力力转向系系统（Electricpowersteering简简称EPS）进化的机机械式液液压助力力-增增加电子子控制单单元+电电磁阀线性控制制转向机械式液液压助力力原理优点缺点原理机械式液液压助力力转向的的主要原原理是基于机械械式的齿齿轮齿条条转向机机构基础础上，增增加了一一整套液液力系统统，包括储储液罐、液压助助力泵、与转向向柱相连连的机械械阀、转转向机构构上的液液压缸和和能够推推动转向向拉杆的的活塞等等等，液液压泵由由发动机机通过皮皮带驱动动，也就就是说只只有发动动机运转转，转向向泵才能能够运转转。代表车型型：常用用

5、于微型型车如QQ、比比亚迪F0等。 技术成熟熟稳定、可靠性性高。成本较低低。优点 由于液压压泵靠发发动机皮皮带驱动动，所以以会消耗耗发动机机的一部部分动力力，影响燃油油经济性性和车辆辆的动力力性，尤其对对于动力力本身就就相对孱孱弱的小小排量车车型的影影响比较较明显。单纯的机机械式液液压助力力系统助助力力度度不可调调节，很难兼顾顾低速和和高速行行驶时对对指向精精度的不不同需求求。缺点电子液压压助力原理优点缺点原理电子液压压助力原原理与机机械式液液压助力力完全相相同，而而与机械械式液压压助力最最大的区区别就是是不再使用用由发动动机通过过皮带驱驱动的液液压泵，而是换换成了电电力驱动动的电子子泵。代表

6、车型型：马自自达2、马自达达3、凯凯旋、世世嘉、307、C5、蒙迪欧欧致胜、福克斯斯动力转向向可以利利用较小小的转向向盘操纵纵力使车车辆转弯弯。但在在低速时时为了省省力而规规定一定定工作压压力，如如转向比比不变，则在高高速时，由于转转向操纵纵力减小小，使驾驾驶员失失去对车车辆的控控制，易易产生危危险。电电子控制制动力转转向系旨旨在使车车辆低速速尤其是是停放车车辆时转转向轻便便，而当车速速较高时时，电子子控制使使系统的的液压助助力作用用减弱，转向操操纵力增增加，使使驾驶员员在高速速行驶时时对转向向盘有更更好的控控制。在在电子控控制动力力转向系系中，按按照车速速通过控控制电磁磁阀改变变动力转转向系

7、统统中的油油压控制制回路，低速时时转向力力小，提提高操纵纵力；在在中高速速时使之之成为与与手操纵纵相适应应的转向向力，提提高操纵纵稳定性性。电子控制制动力转转向系可可分为流量控制制、反力力控制与与电子控控制电动动式转向向系统三三种方式式。 电子液压压助力的的优势首首先体现现在能耗耗上，首首先由电电能驱动动的电子子泵使用用发电机机和电池池输出的的电能，不再消耗耗发动机机本身的的动力。其次，能能够通过过对车速速传感器器、横向向加速度度传感器器、转向向角度传传感器等等传感器器的信息息的处理理，通过过实时改改变电子子泵的流流量来改改变转向向助力的的力度大大小，实现随速速可变助助力功能能。优点 电子液液

8、压助力力成本更高高。相对机机械式的的液压助助力系统统，加入入了电控控系统换换上电子子泵后、电子液液压助力力的制造造成本更更高，技技术也更更加复杂杂，保养养维修的的难度和和成本也也随之提提高。可靠性不及机械械液压助助力。电电子液压压助力除除了会出出现转向向机构和和液压机机构的故故障外，还增加加了电气气系统出出现故障障的可能能性，因因而可靠靠性不及及传统液液压助力力系统。助力力度度有限。虽然使使用电子子泵有明明显优势势，但是是，电子子泵需要要由发电电机的电电能驱动动，而车车载发电电机的本本身功率率和蓄电电池能够够提供的的最大电电流都有有限，所所以电子子泵的功功率也受受到限制制，能承承载的负负荷也有

9、有限。所所以目前前使用电电子液压压助力的的车型大大多为中中小型车车辆。缺点助力转向向系统分分类机械式液液压助力力电子液压压助力电动助力力转向系系统（Electricpowersteering简简称EPS）进化的机机械式液液压助力力-增增加电子子控制单单元+电电磁阀线性控制制转向电动助力力转向系系统（Electricpowersteering简简称EPS）原理优点缺点原理与液压助助力系统统一样，仍然是是基于齿齿轮齿条条式转向向机构而而来，只只不过助助力机构构由复杂杂的液压压机构变变成了依依靠电动动机产生生助力的的系统。电动助力力转向系系统的结结构非常常简单，没有了了液压泵泵、储液液罐、液液压管路

10、路和转向向柱阀体体结构，而是由传感器器、控制制单元和和助力电电机构成成。电动助力力转向系系统利用用电动机机作为动动力源，根据车车速和转转向参数数等，由由电子控控制单元元完成助助力控制制。电动动助力转转向系统统的最大大特点就就是能实实现“精精确转向向”根据电动机布布置位置置不同，可分为为转向柱柱助力式式、齿轮轮助力式式和齿条条助力式式三种类类型。代表车型型：6代代高尔夫夫、睿翼翼、帕萨萨特、迈迈腾、CC、途途观当转向盘盘转动时时，与转转向轴相相连的转转矩传感感器不断断地测出出作用于于转向轴轴上的力力矩，并并将力矩矩转换为为电信号号，车速速传感器器产生车车速信号号，ECU根根据这两两个信号号，经过

11、运运算处理理后，向向离合器器和电动动机发车车发出控控制指令令，即输输出一个个适合的的电流，在离合合器结合合的同时时，是电电动机产产生一个个转矩，转矩经经过减速速机构减减速增距距后，施施加在输输出轴上上，输出出轴的下下端与齿齿轮齿条条转向器器总成中中的小齿齿轮相连连，于是是由电动动机发出出的转矩矩最后通通过齿轮轮齿条转转向器施施加到汽汽车的转转向机构构上，使使之得到到一个与与工况相相适应的的转向助助力。 相比液压压助力转转向系统统，电动动助力转转向有诸多优势势：其结构构简单紧紧凑，制制造成本本低，工工艺相对对简单，后期的的维护和和保养也也更加简简单。系统损损耗低（不会像像液压助助力一样样有助力力

12、液损耗耗），运运行噪音音低，不不会有液液压泵或或电子泵泵运转的的噪音，提升舒舒适性。助力力力度能够够随速可可变，满满足车辆辆高速和和低速行行驶时对对助力大大小的不不同需求求，响应应速度较较液压助助力系统统更快更更直接。同时，电动助助力转向向有着良良好的经经济性，纯电能能驱动，较机械械液压助助力能耗耗低。优点 首先是是可靠性的问题，虽然现现在电动动助力转转向技术术已经非非常成熟熟，但是是电子系系统还是是要比纯纯机械结结构“娇娇气”一一些。其次，就像电电子液压压助力系系统一样样，电动动助力转转向遇到到的仍然然是功率的瓶颈问问题，对对于目前前的大多多数车辆辆来说，使用的都都是12V的电电源系统统，能

13、够够带动的的助力电电机功率率有限，对于转转向负荷荷较大的的大型车车辆来说说，电动动助力就就力不从从心了。弯道循迹迹性、路路感较差差，不适用于于对转向向系统的的负载能能力要求求较高并并且需要要精准操操控性的的车型。缺点助力转向向系统分分类机械式液液压助力力电子液压压助力电动助力力转向系系统（Electricpowersteering简简称EPS）进化的机机械式液液压助力力-增增加电子子控制单单元+电电磁阀线性控制制转向进化的机机械式液液压助力力-增增加电子子控制单单元+电电磁阀原理优点缺点原理与传统的的机械式式液压助助力系统统相比，这类系系统多出出了一套套能够读读取速度度传感器器信息的的电子控控

14、制单元元，并与与转向柱柱连接的的机械阀阀上增加加了电磁磁阀机构构。通过电流流控制电电磁阀开开度，可以改改变助力力油液的的流量，使得油油液推动动助力活活塞的力力量被改改变，就就实现了了助力力力度的调调节。控控制单元元根据车车速传感感器的信信号对电电磁阀开开度进行行控制，通过改改变助力力液流量量实现对对转向机机构液压压缸内的的油液压压力的调调节，进进而改变变助力力力度，相相比使用用电子泵泵的电子子液压助助力系统统有着更更高的可可靠性，并且依依旧保持持机械液液压助力力系统的的较高负负载能力力和可靠靠性较高高等优势势，尤其适合合那些对对转向系系统的负负载能力力要求较较高并且且需要精精准操控控性的车车型

15、。目前比较较典型的的系统有有通用的的“MAGNASTEER磁磁力辅助助转向系系统”和和宝马的的“Servotronic伺服式式可变助助力转向向系统”。代表车型型：新君君威、新新君越、凯迪拉拉克、宝宝马、奔奔驰、保保时捷、法拉利利、阿斯斯顿马马丁、布布加迪威威龙 可靠性性高。高负载载能力。路感清清晰。助力随随速可变变，低速速时轻盈盈灵敏，高速稳稳健厚重重，大大大提高行行车安全全性。优点 结构复杂杂、造价价高、维维护费用用较高。缺点助力转向向系统分分类机械式液液压助力力电子液压压助力电动助力力转向系系统（Electricpowersteering简简称EPS）进化的机机械式液液压助力力-增增加电子

16、子控制单单元+电电磁阀线性控制制转向线控转向向技术线控转向向系统(SteeringbyWire-SBW)是更新新一代的的汽车电电子转向向系统。线控转转向系统统是指通过通讯讯网络连连接各部部件的控控制系统统，它替代了传传统的机机械或液压连接，线控转转向系统统与上述述各类转转向系统统的根本区别别就是取取消了转转向盘和和转向轮轮之间的的机械连连接。 图4所示示为ZF公司开开发的线线控转向向系统。该系统统具有2个电机机：路感感电机和和驱动电电机。路路感电机机安装在在转向柱柱上，控控制器根根据汽车车转向工工况控制制路感电电机产生生合适的的转矩，向驾驶驶员提供供模拟路路面信息息。驱动动电机安安装在齿齿条上

17、，汽车的的转向阻阻力完全全由驱动动电机来来克服，转向盘盘只是作作为转向向系统的的一个转转角信号号输入装装置。 线控转向向系统能能够提高高汽车被被动安全全性，有有利于汽汽车设计计制造，并能大大大提高高汽车的的乘坐舒舒适性。可以实实现前轮轮的主动动转向控控制，使使车辆受受到干扰扰，处于于危险或或极限工工况时代代替驾驶驶员实现现主动安安全性。但是由由于转向向盘和转转向柱之之间无机机械连接接，生成成让驾驶驶员能够够感知汽汽车实际际行驶状状态和路路面状况况的“路路感”比比较困难难；且电电子器件件的可靠靠性难以以保证。所以线控控转向系系统目前前大多处于于研究阶阶段，只配备备在一些些概念汽汽车上（最早由由德

18、国奔奔驰公司司1990年开开始前轮轮线控转转向的研研究，斯斯凯孚SKF的的汽车分分部推出出一款名名为Novanta的的新型线线控汽车车，已经经批量生生产），国内研究究很少，国际普普遍也处处于初级级阶段。近年来一一直是大大型工程程车辆转转向关键键技术研研究的热热点之一一，近年年在商用用车领域域也得到到不断发发展。汽车转向向系统概述功用要求类型四轮转向向系统汽车转向向技术的的发展趋趋势四轮转向向系统概述四轮转向向（4WS-four wheel steering）系统统是基于于一个安安装在后后悬架上上的后轮轮转向机机构，它它能够使使驾驶员员操纵方方向盘时时转动汽汽车前后后四个车车轮，不不仅提高高了高

19、速速时的稳稳定性和和可控制制，而且且提高了了低速时时的机动动性。即即在高速速行驶时时，将后后轮与前前轮同相相位转向向，以减减小车辆辆转向时时的旋转转运动（横摆），改善善高速行行驶的稳稳定性；而在低低速行驶驶时，把把后轮与与前轮逆逆相位转转向，以以改善车车辆中低低速行驶驶的操纵纵性，提提高快速速转向性性。目前，四四轮转向向系统有有三种类类型：机机械式、液压式式和电子子控制液液压式。电子控制制液压式式机械式液压式横向加速速度车车速感应应型前轮转角角车速速感应型型前轮转角角感应型型前轮转角角比例车速感感应型机械式四四轮转向向系统在机械式式四轮转转向系统统中，采采用了两两个转向向器，分分别用于于前、后

20、后轮偏转转。两个个转向器器之间用用根双双曲轴连连接，采采用的转转向传动动机构为为常规型型，如图图所示。液压式四四轮转向向系统液压式四四轮转向向系统如如图所示示。其后后轮的偏偏转方向向始终与与前轮偏偏转方向向相同，且后轮轮的偏转转角不大大于1.5。系统没没有采用用电子传传感器、计算机机控制和和先进的的传动机机构。当当车速超超过50kmh时，系统才才起作用用。倒车车时系统统不起作作用，在在后车架架上装有有双作用用液压缸缸来偏转转车轮。该液压压缸的压压力油来来自后转转向液压压泵。后后转向液液压泵由由差速器器驱动。只有在在前轮转转向时，后轮液液压泵才才工作。转动转向向盘时，前轮转转向液压压泵提供供的压

21、力力油经前前动力转转向装置置的转阀阀分配，进入前前轮转向向动力缸缸内，前前轮便朝朝相应方方向偏转转。油液液的压力力随同转转向盘转转动状况况而改变变。转向向盘转速速越高、转角越越大，油油液压力力就越高高。后控控制阀的的供油压压力与上上述油液液压力相相同。当当后控制制阀内滑滑阀在前前轮转向向动力缸缸压力油油的作用用下移动动时，来来自后转转向液压压泵的油油液经滑滑阀进入入后转向向动力缸缸，从而而推动后后轮偏转转。电子控制制液压式式机械式液压式横向加速速度车车速感应应型前轮转角角车速速感应型型前轮转角角感应型型前轮转角角比例车速感感应型横向加速速度车车速感应应型如图所示示，其结结构是在在前轮的的动力转

22、转向器上上，再安安装一个个后轮专专用的控控制阀，产生一一个大致致与横向向加速度度成比例例的，与与前轮转转向器阻阻力相平平衡的油油压，把把该压力力的油液液送到后后轮执行行机构。 在执执行机构构中，装装入高刚刚性弹簧簧，当与与送来的的油压达达到平衡衡状态时时，输出出杆便产产生位移移，从而而带动后后轮开始始转向。前轮转角角车速速感应型型如图所示示，其结结构是在在前轮的的动力转转向器上上，再安安装一个个后轮专专用的控控制阀，产生一一个大致致与横向向加速度度成比例例的，与与前轮转转向器阻阻力相平平衡的油油压，把把该压力力的油液液送到后后轮执行行机构。在执行机机构中，装入高高刚性弹弹簧，当当与送来来的油压

23、压达到平平衡状态态时，输输出杆便便产生位位移，从从而带动动后轮开开始转向向。前轮转角角感应型型为了把前前轮转角角传给后后轮，在在前轮齿齿轮齿条条式转向向器的齿齿条轴上上，安装装了后轮轮转向齿齿轮，其其角位移移，通过过中间传传动轴，传给后后轮转向向器。后后轮具有有小转角角同相转转向，大大转角逆逆相转向向的功能能。在微微小转向向的高速速行驶时时，形成成了同相相转向，获得了了行驶稳稳定性，在大转转角转向向的极低低速行驶驶时，变变成逆相相转向，获得了了小半径径转向性性能。前轮转角角比例车速感感应型在动力传传至后轮轮转向轴轴之前，与前者者基本相相同，但但后轮的的执行机机构由相相位控制制部分和和动力补补助部分分构成。动力补补助部分分以油压压为动力力，由后后轮滑阀阀和动力力缸构成成。相位位控制部部分能实实