常見的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)詳解[汽車知識]

    駕車上路，握在手中的方向盤好比一個控制器，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的心情以及體力的付出程度�；叵霂资�年前，那些駕駛著簡陋的解放大貨車司機(jī)，幾乎個個都身強(qiáng)體健，仔細(xì)觀擦你還會發(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的吧。幾十年過去了，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)展為了帶動力輔助的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

    每天需要駕車上路的車主，對手中方向盤背后的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型和特性有多少了解？而對于即將購買新車的準(zhǔn)車主或是車迷來說，了解一下汽車動力轉(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)識這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以明確自己在購車時的需求。下面我們將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)化繁為簡，分別介紹一下機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但是重點(diǎn)還是后者。

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

    機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向動力，其中所有傳力部件都是機(jī)械的，沒有輔助動力源。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，駕駛員對轉(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)向盤傳來的轉(zhuǎn)矩按一定傳動比進(jìn)行放大，并輸出到增力裝置。

    轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)是把轉(zhuǎn)向器的運(yùn)動傳給轉(zhuǎn)向車輪的機(jī)構(gòu)，包括從搖臂到轉(zhuǎn)向車輪的零部件。整個機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作方式為：駕駛員需要轉(zhuǎn)向時，對轉(zhuǎn)向盤施加轉(zhuǎn)向力矩，該力矩通過轉(zhuǎn)向軸輸入到機(jī)械轉(zhuǎn)向器，然后力矩經(jīng)轉(zhuǎn)向器中的減速傳動副將轉(zhuǎn)向力矩放大并將轉(zhuǎn)動減速后由轉(zhuǎn)向搖臂傳到轉(zhuǎn)向直拉桿，最后這個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，經(jīng)梯形轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動另一側(cè)的轉(zhuǎn)向車輪同時偏轉(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，所以它也很難同時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力轉(zhuǎn)向系動，其中除乘用車外，還包括大多數(shù)商用車和工程機(jī)械。

    動力轉(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，都是靠駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向動力，動力轉(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，不過在目前無論哪種量產(chǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都需要駕駛員親手操作。

    動力轉(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)向意圖依舊來自駕駛員，但發(fā)動機(jī)(或電動機(jī))作為輔助動力源幫助減輕駕駛員的操作強(qiáng)度。這其中發(fā)動機(jī)(或電動機(jī))占主要部分，通過轉(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，而另一部分是通過轉(zhuǎn)向助力裝置提供的。不過當(dāng)轉(zhuǎn)向助力失效時，駕駛員還是需要付出相當(dāng)大的體力來承擔(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。 

　　動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理大致如下：當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，力矩通過機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向橫拉桿移動，并帶動轉(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，轉(zhuǎn)向器輸入軸還帶動著轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向動力缸產(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)。 

    動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)普及，并且時下已發(fā)展為三個大類   

    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）和電動助力轉(zhuǎn)向（EPS）。這其中，HPS已發(fā)展了近一個世紀(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，它會消耗發(fā)動機(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產(chǎn)生很大的能量損失，而液壓泵在不轉(zhuǎn)向時也會消耗能量，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，不過它的開發(fā)成本高，并且依舊靠發(fā)動機(jī)驅(qū)動，這就意味著它的能耗并未降低。

    電動助力轉(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力轉(zhuǎn)向，像時下熱賣的雨燕、飛度、SX4、速騰等車型都采用的是這種助力機(jī)構(gòu)，而它也是未來動力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向之一。

    通過將裝有EPS和裝有HPS的車輛對比表明，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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