汽車轉向系統結構原理與發展趨勢

摘 要：汽車轉向系統是用來改變汽車行駛方向的專設機構的總稱。汽車轉向系統的功用是保證汽車能按駕駛員的意愿進行直線或轉向行駛。本文對汽車轉向系統的分類、結構原理、發展趨勢等方面進行了介紹。

關鍵詞：轉向系統;分類;結構原理;發展趨勢

1 前言

汽車轉向系統是控制其行駛路線和方向的主要裝置，它直接影響汽車的操縱性和穩定性。隨著汽車運輸事業的迅速發展，對轉向系統提出了更加廣泛的要求，除了要求其工作安全可靠、操縱輕便、機動性好、高效節能外，還要求它能夠在各種工況（包括直線行駛、正常轉向、快速轉向、原地轉向等）下，應根據不同的行駛速度和路面狀況，提供最佳的“路感”。

在汽車技術的發展過程中，轉向技術的發展基本經歷了純機械轉向、液壓助力轉向、電動助力轉向幾個階段。產品的不斷發展，使得轉向器的結構和性能不斷完善。

2 轉向系統分類

2.1 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[1]。

2.2 助力轉向系統

所謂助力轉向，是指借助外力使駕駛者用更少的力就能完成轉向。助力轉向按動力的來源可分為液壓助力和電動助力兩種。

2.2.1 液壓助力轉向系統

液壓助力轉向系統主要包括齒輪齒條轉向結構和液壓系統（液壓助力泵、液壓缸、活塞等）兩部分。

液壓助力轉向系統的工作原理是通過液壓泵（由發動機皮帶帶動）提供油壓推動活塞，進而產生輔助力推動轉向拉桿，輔助車輪轉向。

2.2.2 電動助力轉向系統

電動助力轉向系統由電動機直接提供轉向助力，主要由傳感器、控制單元和助力電動機構成，沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向柱閥體等結構，結構較簡單。

電動助力轉向原理：駕駛員在操縱轉向盤進行轉向時，轉矩傳感器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制單元根據轉矩傳感器檢測到的轉矩電壓信號、轉動方向和車速信號等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力[2]。

2.3 線控轉向系統

線控轉向系統是更新一代的汽車電子轉向系統，線控轉向系統取消了轉向盤與轉向輪之間的機械連接。主要由3個模塊組成：轉向盤總成、控制器和前輪轉向總成。

線控轉向原理：ECU根據方向盤的轉動來將信號傳遞給電機，再由電機來控制車輪的轉動角度和速度，并模擬路面的回饋力。信號發送到驅動電機，驅動電機控制轉向機來實現轉向。

3 未來轉向系統發展趨勢

（1）轉向控制系統容錯性需提升。未來客戶對于車輛安全性能的觀念正在轉變，越來越不愿看到丟失助力的情況發生，尤為行駛中出現助力丟失問題，備受關注，屬于A級問題，有可能導致汽車召回。以上現狀，促使未來轉向控制系統容錯性需提升，目前實現的辦法有：使用多個控制模塊（俗稱雙核或多核）及多個數據采集模塊，俗稱“備胎”方案。

（2）汽車轉向系統實現自動駕駛。強大的工業基礎推動了未來汽車自動駕駛技術的發展，自動駕駛技術亦逐漸普及。實現自動駕駛對于車輛轉向系統尤為重要，未來發展趨勢逐漸自動化。

4 結語

車輛的操縱穩定性不僅可以通過轉向來影響，而且可以通過縱向運動的控制產生的直接橫擺力矩來影響，同時，它還與車輛的懸架系統特性有著密切的關系。隨著汽車主動安全系統的不斷推出，轉向系統與各系統之間的集成控制就成為未來發展的必然趨勢。中國的汽車零部件生產廠應在技術研發與創新、敏銳預測市場形勢的的變化并及時對其作出迅速反應等方面做實質性的工作，才能在世界轉向系統領域占有一席之地。

參考文獻：

[1]唐文初，鄧寶清.汽車構造[M].廣州：華南理工大學出版社，2010：332.

[2]張金柱.圖解汽車原理與構造[M].北京：化學工業出版社，2016：199-202.

作者簡介：陳鋒（1990-），男，廣東梅州人，本科，主要研究方向：質量管理。