汽车转向系统结构原理与发展趋势

摘 要：汽车转向系统是用来改变汽车行驶方向的专设机构的总称。汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。本文对汽车转向系统的分类、结构原理、发展趋势等方面进行了介绍。

关键词：转向系统;分类;结构原理;发展趋势

1 前言

汽车转向系统是控制其行驶路线和方向的主要装置，它直接影响汽车的操纵性和稳定性。随着汽车运输事业的迅速发展，对转向系统提出了更加广泛的要求，除了要求其工作安全可靠、操纵轻便、机动性好、高效节能外，还要求它能够在各种工况（包括直线行驶、正常转向、快速转向、原地转向等）下，应根据不同的行驶速度和路面状况，提供最佳的“路感”。

在汽车技术的发展过程中，转向技术的发展基本经历了纯机械转向、液压助力转向、电动助力转向几个阶段。产品的不断发展，使得转向器的结构和性能不断完善。

2 转向系统分类

2.1 机械转向系统

机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，所有传递力的构件都是机械的，主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成[1]。

2.2 助力转向系统

所谓助力转向，是指借助外力使驾驶者用更少的力就能完成转向。助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种。

2.2.1 液压助力转向系统

液压助力转向系统主要包括齿轮齿条转向结构和液压系统（液压助力泵、液压缸、活塞等）两部分。

液压助力转向系统的工作原理是通过液压泵（由发动机皮带带动）提供油压推动活塞，进而产生辅助力推動转向拉杆，辅助车轮转向。

2.2.2 电动助力转向系统

电动助力转向系统由电动机直接提供转向助力，主要由传感器、控制单元和助力电动机构成，没有了液压助力系统的液压泵、液压管路、转向柱阀体等结构，结构较简单。

电动助力转向原理：驾驶员在操纵转向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力[2]。

2.3 线控转向系统

线控转向系统是更新一代的汽车电子转向系统，线控转向系统取消了转向盘与转向轮之间的机械连接。主要由3个模块组成：转向盘总成、控制器和前轮转向总成。

线控转向原理：ECU根据方向盘的转动来将信号传递给电机，再由电机来控制车轮的转动角度和速度，并模拟路面的回馈力。信号发送到驱动电机，驱动电机控制转向机来实现转向。

3 未来转向系统发展趋势

（1）转向控制系统容错性需提升。未来客户对于车辆安全性能的观念正在转变，越来越不愿看到丢失助力的情况发生，尤为行驶中出现助力丢失问题，备受关注，属于A级问题，有可能导致汽车召回。以上现状，促使未来转向控制系统容错性需提升，目前实现的办法有：使用多个控制模块（俗称双核或多核）及多个数据采集模块，俗称“备胎”方案。

（2）汽车转向系统实现自动驾驶。强大的工业基础推动了未来汽车自动驾驶技术的发展，自动驾驶技术亦逐渐普及。实现自动驾驶对于车辆转向系统尤为重要，未来发展趋势逐渐自动化。

4 结语

车辆的操纵稳定性不仅可以通过转向来影响，而且可以通过纵向运动的控制产生的直接横摆力矩来影响，同时，它还与车辆的悬架系统特性有着密切的关系。随着汽车主动安全系统的不断推出，转向系统与各系统之间的集成控制就成为未来发展的必然趋势。中国的汽车零部件生产厂应在技术研发与创新、敏锐预测市场形势的的变化并及时对其作出迅速反应等方面做实质性的工作，才能在世界转向系统领域占有一席之地。

参考文献：

[1]唐文初，邓宝清.汽车构造[M].广州：华南理工大学出版社，2010：332.

[2]张金柱.图解汽车原理与构造[M].北京：化学工业出版社，2016：199-202.

作者简介：陈锋（1990-），男，广东梅州人，本科，主要研究方向：质量管理。