汽车转向系统工作原理

（一）转向系统功用

转向系统是指由驾驶员操纵，能实现转向轮偏转和回位的一套机构。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的位置。转向系统的功用是按照驾驶员的意愿改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。

（二）转向系统的类型、组成及工作过程

1.转向系统的类型

汽车转向系统按转向动力源的不同分为机械转向系统和动力转向系统两大类。

机械转向系统以驾驶员的体力作为转向动力源。动力转向系统除了驾驶员的体力外，还以汽车的动力作为辅助转向能源，又可以分为液压式、气压式和电动式的动力转向系统。

2.组成及工作原理

（1）机械转向系统

①基本组成。汽车机械转向系统由转向操纵机构、机械转向器和转向传动机构三大部分组成，其具体组成如图4－53所示。转向操纵机构包括转向盘、转向轴、万向节、转向传动轴；机械转向器有多种类型，轿车上常采用齿轮齿条转向器；转向传动机构包括转向摇（垂）臂、转向直（纵）拉杆、转向节臂、转向梯形臂、转向横拉杆等。

图4－53　机械转向系统示意图

1—转向盘；2—转向轴；3—转向万向节；4—转向传动轴；5—转向器；6—转向摇臂；7—转向直拉杆；8—转向节臂；9—左转向节；10—左转向梯形臂；11—转向横拉杆；12—右转向梯形臂；13—右转向节(www.xing528.com)

②工作原理。汽车转向时，驾驶员转动转向盘，通过转向轴、转向节和转向传动轴，将转向力矩输入转向器。转向器中有1～2级啮合传动副，具有降速增矩的作用。转向器输出的转矩经转向摇臂，再通过转向直拉杆传给固定在左转向节上的转向节臂，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。左、右转向梯形臂的一端分别固定在左、右转向节上，另一端则与转向横拉杆以球铰链连接。当左转向节偏转时经左转向梯形臂、转向横拉杆和右转向梯形臂的传递，右转向节及装于其上的右转向轮随之绕主销同向偏转一定的角度。

左、右转向梯形臂和转向横拉杆构成转向梯形，其作用是在汽车转向时，使左、右转向轮按一定的规律进行偏转。

（2）液压动力转向系统

在正常情况下，汽车转向所需的能量，大部分是由汽车发动机通过转向加力装置提供的，但在转向加力装置失效时还可以由驾驶员独立承担汽车的转向任务。因此，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形成的。

图4－54为一种液压式动力转向系统示意图。其中，转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸构成转向加力器的各部件。当驾驶员逆时针转动转向盘（左转向）时，转向摇臂带动转向直拉杆前移。直拉杆的拉力作用于转向节臂，并依次传到梯形臂和转向横拉杆，使之右移。与此同时，转向直拉杆还带动转向控制阀中的滑阀，使转向动力缸的右腔接通液面压力为零的转向油罐。转向液压泵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。

图4－54　动力转向系统示意图

4－29 循环球式转向器工作原理

为了提高控制精度，节省能源，各国都在研制新型动力转向系统，并在一些汽车上得到应用。新型动力转向系统多采用微机控制，因而又称为电子控制动力转向系统。其优点在于：控制方式简单、可靠，控制精度高，成本低，质量小。电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活；当汽车在中高速区域转向时，又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感，从而提高了高速行驶的操纵稳定性。

电子控制动力转向系统是根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率。在低速时有较大的放大倍率，可以减轻转向操纵力，使转向轻便、灵活；在高速时则适当减小放大倍率，以稳定转向手感，提高高速行驶的操纵稳定性。

电控动力转向系统主要由机械转向机构、转向助力系统和电子控制系统组成。根据转向动力源不同可分为液压式电控动力转向系统（Electric Hydraulic Power Steering，EHPS）和电动式电控动力转向系统（Electric Power Steering，EPS）。