内容发布更新时间 : 2024/11/20 12:40:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

械非常简单，主要由一级齿轮传动机构和转向拉杆等构成。其 基 本 功 能 是 将 驾 驶 员 的 手 动 旋 转 操 作 转 变 为 转 向 拉 杆 的 左 右 移 动 ， 从 而 带 动 车 轮 转 动 ， 实 现 汽 车 的 转 向 ，随 着 汽 车 技 术 的 进步 又 出 现 了 更 为 复 杂 些 的 机 械 式 转 向 器 ， 这 时 的 转 向 器 是 通 过 驾 驶 员 转 动 方 向 盘 ， 并 通 过 一 系 列 的 杆 件 传 递 到转 向 车 轮 上 来 实 现 转 向 的 ， 而 着 种 传 统 的 转 向 器 又 分 为 四 种 形 式 ， 分 别 为 ： 齿 轮 齿 条 式 、 循 环 球 式 、 蜗 杆 滚 轮 式 、 蜗 杆 指 销 式 。 其 中 齿 轮 齿 条 式 和 循 环 球 式 应 用 比 较 广 泛 ， 在 1 9 2 3 年 ， 美 国 底 特 律 的 亨 利 · 马 尔 斯 为 了 减 少 蜗 轮 副 和 滚 轮 轴 之 间 的 接 触 摩 擦 力 ， 在 两 者 之 间 接 触 处 放 置 滚 珠 支 承 ， 这 就 出 现 了 滚 珠 蜗 轮 转 向 器 。这种形式的转向器就成为现在大家所熟知的循环球式转向器，它目前仍很广泛地在汽车上应用。所谓“现代”齿轮齿条式转向器，是奔驰（Benz）于1885年首先采用的。这种形式的转向器同样也使用在1905年的凯迪拉克（Cadillac）和1911一1920年间制造的许多其它形式的汽车上。据了解，在全世界范围内，汽车循环球式转向器占45%左右，有继续发展之势；齿条齿轮式转向器在40%左右；蜗杆滚轮式转向器占10%左右；其它型式的转向器占5%。所以可以说循环球式转向器在稳步发展。而 在 西 欧 小 客 车 中 ， 齿 条 齿 轮 式 转 向 器 则 有 很 大 发 展 。 日 本 的 汽 车 转 向 器 特 点 是 ： 循 环 球 式 转 向 器 占 的 比 重 越 来 越 大 ， 日 本 对 于 不 同类 型 发 动 机 的 各 类 型 汽 车 ， 采 用 不 同 类 型 转 向 器 ， 在 公 共 汽 车 中 使 用 循 环 球 式 转 向 器 ， 由 6 0 年 代 占 总 数 的 6 2 . 5 % 发 展 到 现 今 的 1 0 0 % 了 。 在 大 、 小 型 货 车 中 ， 也 多 数 采 用 了 循 环 球 式 转 向 器 ；齿条齿轮式转向器有所发展。20世纪初汽车已经是一个沉重而又高速疾驶的车辆，充气轮胎代替了实心车轮。由于转向柱直接与转向节连接，所以转动车轮是很费劲的。即使是一个健壮的驾驶员，要控制转向仍然是很劳累的事情。因此，汽车常常冲出路外，于是要降低转向力的问题就变得比较迫切了。为了转向轻便，工程师设计了在方向盘和转向节之间装置齿轮减速机构。从 那 时 起 ， 转 向 机 构 一 直 就 是 这 样 沿 用 下 来 。 汽 车 转 向 虽 然 采 用 了 转 向 器 ， 但 对 于 转 向 的 操 控 仍 非 易 事 。 当 汽 车 重 量 增 大 、 转 向 费 劲 时 ， 驾 驶 员 需 要 能 有 更 好 的 办 法 来 解 决 ， 这 才 重 新 推 广 了 一 种 大 约 已 存 在 了 半 个 多 世 纪 的 动 力 辅 助 转 向 器 。

自 上 世 纪 4 0 年 代 起 ， 为 缓 解 驾 驶 者 的 体 力 负 担 ， 在 机 械 转 向 系 统 的 基 础 增 加 了 液 压 助 力 系 统 。 它 是 建 立 在 机 械 系 统 的 基 础 之 上 的 ， 额 外 增 加 了 一 个 液 压 系 统 ， 一 般 有 油 管 、 供 油 装 置 、 油 泵 、 控 制 阀 、 助 力 装 置 和 V 形 带 轮 。 它 工 作 时 低 噪 声 、 灵 敏 度 高 、 体 积 小 ， 能 够 吸 收 来 自 不 平 路 面 的 冲 击 力 等 方 面 的 优 点 ， 并 且 其 工 作 可 靠 、

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技 术 成 熟 ， 至 今 仍 被 广 泛 应 用 ， 所 以 在 现 在 的 液 压 助 力 转 向 系 统 中 ， 实 际 应 用 的 最 多 。 这 个 助 力 转 向 系 统 最 重 要 的 新 功 能 是 液 力 支 持 转 向 的 运 动 ， 因 此 可 以 减 少 驾 驶 者 花 费 在 方 向 盘 上 的 力 。

随 着 轿 车 驾 驶 速 度 的 不 断 加 快 ， 传 统 的 液 压 动 力 转 向 系 统 显 示 出 一 个 致 命 的 缺 点 ， 即 若 要 保 证 汽 车 在 停 车 或 低 速 掉 头 时 的 转 向 轻 便 ， 汽 车 在 高 速 行 驶 时 就 会 感 到 有 “ 发 飘 ” 的 感 觉 ； 反 之 ， 若 要 保 证 汽 车 在 高 速 行 驶 时 ， 有 操 作 适 度 感 的 话 ， 当 其 要 停 车 或 低 速 掉 头 时 就 会 觉 得 转 向 太 重 ， 两 者 不 可 兼 顾 。 这 是 由 传 统 液 压 动 力 转 向 的 结 构 所 决 定 的 。 由 于 动 力 转 向 在 轿 车 上 的 日 益 普 及 ， 对 其 性 能 上 的 要 求 已 不 再 是 单 纯 的 为 了 减 轻 操 作 强 度 ， 而 是 要 求 其 在 低 速 掉 头 时 保 证 转 向 轻 便 性 的 同 时 又 能 保 证 高 速 行 驶 时 的 操 纵 稳 定 性 。 近 年 来 ， 随 着 电 子 技 术 的 不 断 发 展 ， 转 向 系 统 中 愈 来 愈 多 的 采 用 电 子 器 件 。 相 应 的 就 出 现 了 电 液 助 力 转 向 系 统 。 电 液 助 力 转 向 可 以 分 为 两 大 类 ： 电 动 液 压 助 力 转 向 系 统 E H P S 、 电 控 液 压 助 力 转 向 E C H P S [ 2 ] 。 E H P S 是 在 液 压 助 力 系 统 的 基 础 上 发 展 起 来 的 ， 其 特 点 是 在 原 有 发 动 机 带 动 的 液 压 助 力 泵 改 由 电 机 驱 动 ， 取 代 了 由 发 动 机 驱 动 的 方 式 ， 节 省 了 燃 油 损 耗 。 E C H P S 是 在 传 统 的 液 压 助 力 转 向 系 统 的 基 础 上 增 加 了 电 控 装 置 构 成 的 。

国外研究汽车动力转向发展，经过了大量的研究，已成功开发了电动助力转向，以及越来越多的成功用于轿车和轻型车。该装置是优于普通动力转向，以不同的速度可自动调节方向盘的操作力经由ECU的转向计算机，在低速时或在发生车辆，驾驶员只用较小的力就能灵活转向操作;而在高速行驶时，自动控制和操作力逐渐增加，以实现操纵稳定性。当然，在目前的技术水准下它仍然存在某些不足，如助力较小等，目前仍处在发展阶段。和液压动力转向器相比，电动转向器具有许多优点，如：效率高，路感好、符合环保要求等，它是转向器未来发展趋势。

2 0 世 纪 末 ， 随 着 汽 车 技 术 的 不 断 发 展 ， 电 子 控 制 技 术也 在 汽 车 上 得 到 逐 步 广 泛 应 用 。 现 代 汽 车 转 向 操 纵 系 统 的 主 动 安 全 装 置 ， 有 电 子 控 制 四 轮 转 向 系 统 、 电 子 控 制 动 力 转 向 系 统 等 。

电子控制四轮转向系统（4WS）：传统的前轮转向系统。为了使在纯滚动所有的车轮，不产生滑动，要求所有的车轮转向周围转圈的瞬时中心，转动的同时，每个车轮的转弯半径是不同的。但实际上，汽车转向时若仅前轮转向，车身的前进方向与车身的中心线不一致，由于离心力的作用，将使后轮侧偏，导致车轮横

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摆。而且车速越高，后轮侧偏越大，结果使车轮转向在高速时的操纵稳定性明显降低。电子控制四轮转向系统则是在前轮转向的同时，主动地控制后轮也进行适当转向（一般最大为50）。后轮相对于前轮的转向，分为同向转向(后轮与前轮的转动方向一致)和逆向转向（后轮与前轮的转动方向相反）。由于汽车在拐急弯时，通常以低速行驶，而在直道或较平缓的弯道上时，通常以高速行驶。因此，采用电子控制四轮转向系统的汽车，电子控制单元(ECU)根据多个传感器提供的数据，计算出后轮距目标转角的差值，再向步进电机发出指令使后轮偏转。低速行驶时，依据方向盘的转角值使后轮逆向转向，以减小转弯半径；中速行驶时，可减少后轮转动，以减轻转向操纵的不自然感觉；而在高速行驶时，也能达到后轮同向的转向，以减少或甚至避免基体偏航，提高操纵稳定性。四轮转向系统自1978年在马自达·卡配拉轿车上最初试用以来，世界各大汽车公司已分别研究多种四轮转向装置，并已批量生产。

动 力 转 向 系 统 越 来 越 多 的 被 采 用 ， 不 仅 在 重 型 汽 车 上 必 须 采 用 ， 在 轿 车 上 采 用 的 也 逐 渐 增 多 ， 就 是 在 中 型 汽 车 上 也 逐 渐 推 广 。 主 要 是 从 减 轻 驾 驶 员 疲 劳 ， 提 高 操 纵 轻 便 性 和 稳 定 性 出 发 。虽然导致更高的成本和复杂的问题，如结构，但由于其明显的优点，还是会得到快速发展。

从国内的角度来看，对于在近年的研究和开发，EPS迅速发展，特别是在控制策略的研究中，用不同的控制方法引入ECU中，并不断完善和改进的实验和分析，但对优化的细节仍是国外和国内不小的差距，除了吉利汽车，国内至今还没有自主的EPS，在这之间存在相当大的差距，EPS距离量产还有一段路要走。

从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。由于动力转向系统还是新的结构，各个国家的制造商正在组织力量，大力开展实验研究工作，以提高性能，降低整体体积，降低生产成本，使产品的质量和稳定性提升。以便逐步推广和普及。 1.3 各转向器系统的结构和特点 1.3.1 传统机械转向系统

方向盘运动由驾驶员操作，通过一系杆和操舵方向盘来完成的。机械转向系统的工作原理如下：在驾驶员的转向转矩通过转向轴施加到方向盘转向输入，转

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向齿轮减速器在1，2级减速齿轮对，扩增转向扭矩后和减速运动传播到拉杆，然后传递到固定于转向节的转向节臂部分，它使支承方向盘偏转，转动汽车的方向盘。齿轮齿条，循环球，蜗轮式，蜗杆类型：纯机械转向系统可以根据转向的形式来划分。纯机械转向系统，以便产生所需要的使用大直径的方向盘的足够大的转向转矩，以由一个较大的空间，整个组织笨拙转向阻力，尤其是大型重型车辆所占据，转向是非常困难的实现这一目标大大限制了它的使用。但结构简单，工作可靠，成本低，当前转向系统，在某种转向力不大，处理要求不高农业用途以外的汽车已很少使用。 1.3.2 液压助力转向系统

组装机械转向系统的泊车和低速行驶时驾驶员的转向操作的负担过重，要解决这个问题，在美国通用汽车公司的汽车用液压动力在20世纪50年代，转向系统的第一家公司。该系统是基于机械系统，附加的液压系统上。液压转向系统包括两个其它液压和机械部件，它是电液压油传递介质，产生动力通过机械转向器以驱动液压泵，以实现转向。液压转向系统一般包括机械转向，液压泵，油管，分配阀，动力缸，泄压阀和限压阀，燃料箱和其它部件。为确保系统安全，在液压泵上装有限压阀和溢流阀。其分配阀，转向和动力缸放置在一个整体，分配阀和小齿轮轴安装在一起（线轴和齿轮轴垂直排列），以在卷筒一个控制时隙，通过转向轴轭拨盘动卷轴。转向轴用销和阀扭转弹性相连，扭杆在阀的定位方面发挥中心作用。在机架的一端配有一个活塞和动力缸位于与横拉杆左侧连接机架之间。当方向盘转动时，转向轴（即使未驱动齿轮轴）驱动套管的阀芯的相对运动，以使流体通道改变时，液压油从所述泵排出，通过流动控制阀的功率的侧气缸，通过拉杆和方向盘偏转推动活塞从动齿条运动。液压动力转向系统是驱动器的所产生，实现了方向盘的汽车发动机驱动的液压装置的控制下。因为液压转向可以减少驾驶员手动转向转矩，从而改善了汽车的方向盘的敏捷性和操纵稳定性。以确保可移植性汽车方向盘枢转或低时，泵的排量流量当发动机怠速决定的。启动汽车，该车是否正在转弯后，系统必须处于工作状态，而且在大位移到更低的转速，泵输出需要更多的功率，以便获得比较大的功率，因此在一定程度上，浪费了发动机的动力资源。并且转向系统还存在低温工作性能差等缺点。

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1.3.3 电控液压助力转向系统

由于液压助力转向系统无法兼顾车辆低速时的转向轻便性和高速时的转向稳定性，因此，在1983年日本Koyo公司推出了具备车速感应功能的电控液压助力转向系统（EHPS）。EHPS是在液压助力系统基础上发展起来的，在传统的液压助力转向系统的基础上增设了电控装置，其特点是原来由发动机带动的液压助力泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的方式，节省了燃油消耗；具有失效保护系统，电子元件失灵后仍可依靠原转向系统安全工作；低速时转向效果不变，高速时可以自动根据车速逐步减小助力，增大路感，提高车辆行使稳定性。电控液压助力转向系统是将液压助力转向与电子控制技术相结合的机电一体化产品。一般由电气和机械2部分组成，电气部分由车速传感器、转角传感器和电控单元ECU组成；机械部分包括齿轮齿条转向器、控制阀、管路和电动泵。其中电动泵的工作状态由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要的同时，节省一部分发动机功率。电控液压转向系统的工作原理：在汽车直线行驶时，方向盘不转动，电动泵以很低的速度运转，大部分工作油经过转向阀流回储油罐，少部分经液控阀然后流回储油罐；当驾驶员开始转动方向盘时，ECU根据检测到的转角、车速以及电动机转速的反馈信号等，判断汽车的转向状态，决定提供助力大小，向驱动单元发出控制指令，使电动机产生相应的转速以驱动油泵，进而输出相应流量和压力的高压油。高压油经转向控制阀进入齿条上的动力缸，推动活塞以产生适当的助力，协助驾驶员进行转向操作，从而获得理想的转向效果。电控液压助力转向系统在传统液压动力转向系统的基础上有了较大的改进，但液压装置的存在，使得该系统仍有难以克服如渗油、不便于安装维修及检测等问题。电控液压助力转向系统是传统液压助力转向系统向电动助力转向系统的过渡。 1.3.4 电动助力转向系统

1988年日本Suzuki公司首先在小型轿车Cervo上配备了Koyo公司研发的转向柱助力式电动助力转向系统。1990年日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采

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