淺談汽車的轉向系統(一)

黃安華

汽車轉向系統的功能就是按照駕駛員的意愿控制汽車的行駛方向，它不僅是汽車上一個最基本的部件，也是一個核心的安全部件，其設計制造的好壞，質量性能的優劣直接決定著汽車的操控穩定性和行駛安全性。至今經歷了傳統機械轉向系統，液壓助力轉向系統，電液助力轉向系統和電動助力轉向系統4個發展階段，未來則有可能向線控動力轉向系統發展。目前汽車轉向系統正處在液壓助力轉向系統，電液助力轉向系統向電動助力轉向系統發展的過渡階段。

純機械轉向系統結構簡單，工作可靠，造價低廉，目前在一部分轉向操縱力不大，對操控性能要求不高的車型上仍有使用：液壓助力轉向系統技術成熟、能提供大的轉向操縱助力，在中重型車輛上廣泛應用。電液助力轉向系統作為液壓助力轉向系統向電動助力轉向系統的過渡技術，在未來一定時間還將存在和發展；電動助力轉向系統以其特有的優越性而得到青睞，是目前汽車轉向系統技術發展的主流，將作為標準配置裝備到汽車上；線控動力轉向系統由于有利于提高汽車被動安全性。有利于汽車設，計制造，有利于提高汽車乘坐舒適性和汽車操控穩定性，將成為未來汽車轉向系統技術發展的方向。

一、傳統機械轉向系統

傳統機械轉向系統(Ms)主要由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構3部分組成。轉向操縱機構是駕駛員操縱轉向器工作的機構，包括從方向盤到轉向器輸入端的零部件。轉向器是把方向盤傳來的轉矩按一定傳動比放大并輸出的增力裝置，轉向器最早采用的是蝸輪蝸桿式，以后陸續出現了螺桿螺母式、齒輪齒條式，循環球式等形式。轉向傳動機構是把轉向器輸出的力矩傳遞給轉向車輪的機構，包括從轉向搖臂到轉向車輪的零部件。當汽車需要改變行駛方向時，駕駛員通過轉動方向盤，轉向力矩經由轉向軸，轉向器，直拉桿，橫拉桿和梯形臂等機件使轉向節偏轉，實現汽車方向的改變。

傳統機械轉向系統的優點是結構簡單，工作可靠，生產成本低。其缺點也非常明顯：一是盡管通過轉向器后增大了轉向力矩，降低了駕駛員的勞動強度，但是隨著汽車速度的提高和汽車質量的增大，轉向操縱難度增大，轉向越來越費力。二是由于方向盤和轉向車輪之間是機械連接，其傳動比是固定的，即角傳遞特性無法改變，導致汽車的轉向響應特性無法控制，傳動比無法隨汽車轉向過程中的車速，側向加速度等參數的變化而進行補償，駕駛員必須在轉向之前就對汽車的轉向響應特性進行一定的操作補償，使汽車按照駕駛員的意愿行駛，這樣無形中增加了駕駛員的精神和體力負擔。

目前，該系統主要應用在一部分轉向操縱力不大，對操控性能要求不高的低檔商用車和乘用車上，如部分輕型汽車、低速汽車(即農用汽車)和微型汽車(微型貨車和交叉型汽車)。

二，液壓助力轉向系統

液壓助力轉向系統(HPS)是在傳統機械轉向系統基礎上額外加裝了一套液壓助力系統，一般由油泵、V形帶輪，油管，供油裝置，助力裝置和控制閥等機件組成。它以液壓油為動力傳遞介質，通過液壓泵產生的動力來推動機械轉向器工作，從而實現汽車的轉向。

由于該系統通過液壓力作用來推動傳統機械轉向機構的轉向運動，從而減輕了駕駛員的勞動強度，解決了傳統機械轉向系統隨著汽車質量越大轉向越費力的問題，在一定程度上解決了傳統機械轉向系統由于轉向器傳動比固定而造成的轉向“輕便”與“靈敏”之間的矛盾。

該系統存在著以下缺點：一是汽車的助力特性不能改變。在低速轉向需要較大助力時，往往因發動機轉速低而助力效果差，而在高速轉向需要較小助力時，會因發動機轉速高而助力作用大，導致轉向過于靈敏，駕駛員沒有較好的路感，汽車的操縱穩定性變差。二是不管汽車轉不轉向，只要發動機工作，液壓助力泵就會在發動機的帶動下工作，這樣會額外消耗發動機的能量，增加油耗。三是液壓系統本身所固有的液壓油泄漏問題，不僅對環境造成污染，而且容易使其他零部件損壞，四是在低溫條件下，液壓系統的工作性能較差。

由于液壓助力轉向系統工作可靠，技術成熟，能提供大的轉向助力，目前在部分乘用車，絕大部分商用車特別是中重型車輛上廣泛應用。