圖解汽車（11） 汽車轉向系統結構解析

我們平時開車，控制好方向盤就能讓車往我們想要的方向行駛，很少會探究方向盤是如何使車輪轉向的。也經常聽到“液壓助力轉向”、“電動助力轉向”、“主動轉向”這些名詞，它們到底是如何工作的？又有什么不同？下面我們一起來了解一下吧。

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● 何為助力轉向?

　　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。起初應用于一些大型車上，不用那么費力就能夠輕松地完成轉向。現在已經廣泛應用于各種車型上，使得駕駛更加輕松、敏捷，一定程度上提高了駕駛安全性。助力轉向按動力的來源可分為液壓助力和電動助力兩種。

● 機械式液壓助力轉向

　　機械式液壓助力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。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。

　　那具體是怎樣動作的呢？首先位于轉向機上的機械閥體（可隨轉向柱轉動），在方向盤沒有轉動時，閥體保持原位，活塞兩側的油壓相同，處于平衡狀態。當方向盤轉動時，轉向控制閥就會相應的打開或關閉，一側油液不經過液壓缸而直接回流至儲油罐，另一側油液繼續注入液壓缸內，這樣活塞兩側就會產生壓差而被推動，進而產生輔助力推動轉向拉桿，使轉向更加輕松。

　　在液壓轉向系統中，如車輪的劇烈跳動和遇到坑洼路面導致輪胎出現非自主的轉向時，可以通過液壓對活塞的作用能夠很好的緩沖和吸收震動，使傳遞到方向盤上的震動大大減少。機械液壓助力技術成熟穩定，可靠性高，應用廣泛。但結構較復雜，維護成本較高。而且單純的機械式液壓助力系統助力力度不可調節，很難兼顧低速和高速行駛時對指向精度的不同需求。

● 電子式液壓助力轉向

　　電子式液壓助力的結構原理與機械式液壓助力大體相同，最大的區別在于提供油壓油泵的驅動方式不同。機械式液壓助力的液壓泵直接是通過發動機皮帶驅動的，而電子式液壓助力采用的是由電力驅動的電子泵。

　　電子液壓助力的電子泵，不用消耗發動機本身的動力，而且電子泵是由電子系統控制的，不需要轉向時，電子泵關閉，進一步減少能耗。電子液壓助力轉向系統的電子控制單元，利用對車速傳感器、轉向角度傳感器等傳感器的信息處理，可以通過改變電子泵的流量來改變轉向助力的力度大小。

● 電動助力轉向

　　電動助力主要由傳感器、控制單元和助力電機構成，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，結構非常簡單。

　　主要工作原理是，在方向盤轉動時，位于轉向柱位置的轉矩傳感器將轉動信號傳到控制器，控制器通過運算修正給電機提供適當的電壓，驅動電機轉動。而電動機輸出的扭矩經減速機構放大后推動轉向柱或轉向拉桿，從而提供轉向助力。電動助力轉向系統可以根據速度改變助力的大小，能夠讓方向盤在低速時更輕盈，而在高速時更穩定。

　　電動助力轉向有兩種實現方式，一種是對轉向柱施加助力，是將助力電機經減速增扭后直接連接在轉向柱上，電機輸出的輔助扭矩直接施加在轉向柱上，相當于電機直接幫助我們轉動方向盤。另一種是對轉向拉桿施加助力，是將助力電機安裝在轉向拉桿上，直接用助力電機推動拉桿使車輪轉向。后者結構更為緊湊、便于布置，目前使用比較廣泛。

● 隨速可變助力轉向是怎樣的?

　　隨速可變助力轉向是指轉向助力的大小可隨著車速的變化而改變。這樣有什么好處呢？在平時停車入庫等低速行駛時，如方向盤轉向輕盈確實很方便，但是如果在高速行駛時，方向盤轉向過于輕盈反而是一種危害，因為不利于車輛高速行駛的穩定性。

　　而隨速可變助力轉向可以做到這點，當車低速行駛時，它可以提供大的助力，保證方向盤轉動輕盈和靈活；當車速較高時，它提供的助力就會較小，以增強行車的安全性和穩定性。

● 何為可變轉向比轉向系統(主動轉向系統)？

　　所謂可變轉向比，可以簡單理解為方向盤轉動的角度與對應的車輪轉動角度的比值。前面提到的隨速可變助力轉向系統中，能夠改變的僅僅是助力力度，也就是只能改變方向盤轉動時的助力而已，但是轉向比是不可改變的，而可變轉向比的轉向系統僅能夠改變轉向的助力力度，在不同情況下，方向盤轉角對應的車輪轉動角度也是可以變化的。

　　如上圖中的主動轉向系統中，在轉向盤和轉向輪之間安裝一個電子控制的機械機構，那么車輪整體轉向的角度不再僅僅是駕駛員輸入方向盤的角度，而是在此基礎上疊加上蝸輪蝸桿調節機構附加的角度。那么通過利用電動機對蝸輪蝸桿調節結構的控制，可以改變傳動系統的傳動比。

　　這樣做有什么好處呢？在低速時，通過電動機的作用使蝸輪蝸桿調節機構與駕駛員轉動方向盤的方向相同，可以減少對轉向力的需求。而在高速時，通過電動機的作用使蝸輪蝸桿調節機構與駕駛員轉動方向盤的方向相反，減少前輪的轉動角度，提高轉向穩定性。