常見的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)詳解[汽車知識(shí)]

    駕車上路，握在手中的方向盤好比一個(gè)控制器，指揮著汽車的行進(jìn)路線，或左或右，或直線行駛。而方向盤的輕重則直接影響著我們駕車時(shí)的心情以及體力的付出程度。回想幾十年前，那些駕駛著簡(jiǎn)陋的解放大貨車司機(jī)，幾乎個(gè)個(gè)都身強(qiáng)體健，仔細(xì)觀擦你還會(huì)發(fā)現(xiàn)他們的手臂大多肌肉發(fā)達(dá)，我想著或許就是沉重的方向盤把他們鍛煉出來(lái)的吧。幾十年過(guò)去了，解放大貨車被現(xiàn)代化的商用車取代，而汽車的結(jié)構(gòu)和技術(shù)也發(fā)生了翻天覆地的變化，乘用車的車身大多由非承載式進(jìn)化為了承載式，化油器發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展為了電噴式，安全配置有了安全氣囊、ABS、ESP等主被動(dòng)保護(hù)措施，而轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也由機(jī)械式發(fā)展為了帶動(dòng)力輔助的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

    每天需要駕車上路的車主，對(duì)手中方向盤背后的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型和特性有多少了解？而對(duì)于即將購(gòu)買新車的準(zhǔn)車主或是車迷來(lái)說(shuō)，了解一下汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或許不能給你幫上大忙，但更深入地了解并認(rèn)識(shí)這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以明確自己在購(gòu)車時(shí)的需求。下面我們將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)化繁為簡(jiǎn)，分別介紹一下機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但是重點(diǎn)還是后者。

    機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沒(méi)有輔助動(dòng)力系統(tǒng)，駕駛員的體力就是轉(zhuǎn)向的動(dòng)力

    機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向動(dòng)力，其中所有傳力部件都是機(jī)械的，沒(méi)有輔助動(dòng)力源。機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)就是駕駛員操縱轉(zhuǎn)向器工作的機(jī)構(gòu)，包括從轉(zhuǎn)向盤到轉(zhuǎn)向器輸入端的零部件等。操縱汽車轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向盤的操縱力是非常有限的，因此需要借助增力裝置來(lái)使轉(zhuǎn)向車輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)。而轉(zhuǎn)向器就是把轉(zhuǎn)向盤傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩按一定傳動(dòng)比進(jìn)行放大，并輸出到增力裝置。

    轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是把轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動(dòng)傳給轉(zhuǎn)向車輪的機(jī)構(gòu)，包括從搖臂到轉(zhuǎn)向車輪的零部件。整個(gè)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作方式為：駕駛員需要轉(zhuǎn)向時(shí)，對(duì)轉(zhuǎn)向盤施加轉(zhuǎn)向力矩，該力矩通過(guò)轉(zhuǎn)向軸輸入到機(jī)械轉(zhuǎn)向器，然后力矩經(jīng)轉(zhuǎn)向器中的減速傳動(dòng)副將轉(zhuǎn)向力矩放大并將轉(zhuǎn)動(dòng)減速后由轉(zhuǎn)向搖臂傳到轉(zhuǎn)向直拉桿，最后這個(gè)力矩再傳給固定于轉(zhuǎn)向節(jié)上的轉(zhuǎn)向節(jié)臂，使轉(zhuǎn)向節(jié)和它所支承的轉(zhuǎn)向車輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，經(jīng)梯形轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)另一側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪同時(shí)偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。

    由于機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全靠人力驅(qū)動(dòng)，所以它也很難同時(shí)滿足省力和靈敏度兩種需求，因此目前已有很多車型都逐漸開始采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向系動(dòng)，其中除乘用車外，還包括大多數(shù)商用車和工程機(jī)械。

    動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)的一套轉(zhuǎn)向加力裝置  

    使用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車輛在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向時(shí)，都是靠駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向動(dòng)力，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是不是就不需要駕駛員付出體力了？當(dāng)然這可以是我們美好的遠(yuǎn)景，不過(guò)在目前無(wú)論哪種量產(chǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都需要駕駛員親手操作。

    動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而構(gòu)成的。

　　轉(zhuǎn)向加力裝置減輕了駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤的體力。轉(zhuǎn)向意圖依舊來(lái)自駕駛員，但發(fā)動(dòng)機(jī)(或電動(dòng)機(jī))作為輔助動(dòng)力源幫助減輕駕駛員的操作強(qiáng)度。這其中發(fā)動(dòng)機(jī)(或電動(dòng)機(jī))占主要部分，通過(guò)轉(zhuǎn)向加力裝置提供。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量只有一部分由駕駛員提供，而另一部分是通過(guò)轉(zhuǎn)向助力裝置提供的。不過(guò)當(dāng)轉(zhuǎn)向助力失效時(shí)，駕駛員還是需要付出相當(dāng)大的體力來(lái)承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)際上是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上附加的一套轉(zhuǎn)向助力裝置。 

　　動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理大致如下：當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí)，力矩通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿移動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。與此同時(shí)，轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動(dòng)著轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸產(chǎn)生液壓作用力，幫助駕駛員轉(zhuǎn)向操作。由于有轉(zhuǎn)向加力裝置的作用，所以駕駛員只需用比機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)小一半以上的轉(zhuǎn)向力矩就能使前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 

    動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)普及，并且時(shí)下已發(fā)展為三個(gè)大類   

    目前，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中普及率較高的有液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向（EHPS）和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）。這其中，HPS已發(fā)展了近一個(gè)世紀(jì)，技術(shù)成熟、成本低廉，普及率也最高。但是這種助力轉(zhuǎn)向缺點(diǎn)也很明顯，它會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泵、管路、液壓缸都需要定期維護(hù)保養(yǎng)，液壓泵轉(zhuǎn)子與液壓油之間的損耗會(huì)產(chǎn)生很大的能量損失，而液壓泵在不轉(zhuǎn)向時(shí)也會(huì)消耗能量，因此目前在小型轎車中已開始慢慢被淘汰。電控液壓助力轉(zhuǎn)向（EHPS）雖比傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向先進(jìn)一些，引入了電控裝置，可隨速度調(diào)節(jié)助力力度，不過(guò)它的開發(fā)成本高，并且依舊靠發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，這就意味著它的能耗并未降低。

    電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）是在上述兩種助力機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采用獨(dú)立電機(jī)直接提供助力，助力的大小由電控單元根據(jù)車速快慢進(jìn)行控制。它具有節(jié)能、環(huán)保（可相應(yīng)降低排放）、高安全性等特點(diǎn)，目前正逐步取代液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，像時(shí)下熱賣的雨燕、飛度、SX4、速騰等車型都采用的是這種助力機(jī)構(gòu)，而它也是未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向之一。

    通過(guò)將裝有EPS和裝有HPS的車輛對(duì)比表明，在不轉(zhuǎn)向的情況下，EPS能降低2.5%的燃油消耗；而在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗更是降低了5.5%。此外，EPS可根據(jù)車速自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向助力力度，有效解決一直困擾著傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方向盤“輕”和“靈”的難題，提高了行駛安全性。

    電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向有效地解決了車輛在操縱穩(wěn)定性和方向盤轉(zhuǎn)向手感方面的問(wèn)題，具有兼顧低速轉(zhuǎn)向輕便性和高速增強(qiáng)路感的優(yōu)點(diǎn)。

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