方向盘的工作原理。。涨知识！【转发】

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主要组成如下

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接下里我们了解一下汽车的转向系统。

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。起初应用于一些大型车上,不用那么费力就能够轻松地完成转向。现在已经广泛应用于各种车型上,使得驾驶更加轻松、敏捷,一定程度上提高了驾驶安全性。助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种。

机械式液压助力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。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,进而产生辅助力推动转向拉杆,辅助车轮转向。

那具体是怎样动作的呢?首先位于转向机上的机械阀体(可随转向柱转动),在方向盘没有转动时,阀体保持原位,活塞两侧的油压相同,处于平衡状态。当方向盘转动时,转向控制阀就会相应的打开或关闭,一侧油液不经过液压缸而直接回流至储油罐,另一侧油液继续注入液压缸内,这样活塞两侧就会产生压差而被推动,进而产生辅助力推动转向拉杆,使转向更加轻松。

在液压转向系统中,如车轮的剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时,可以通过液压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动,使传递到方向盘上的震动大大减少。机械液压助力技术成熟稳定,可靠性高,应用广泛。但结构较复杂,维护成本较高。而且单纯的机械式液压助力系统助力力度不可调节,很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求。

电子式液压助力的结构原理与机械式液压助力大体相同,最大的区别在于提供油压油泵的驱动方式不同。机械式液压助力的液压泵直接是通过发动机皮带驱动的,而电子式液压助力采用的是由电力驱动的电子泵。

电子液压助力的电子泵,不用消耗发动机本身的动力,而且电子泵是由电子系统控制的,不需要转向时,电子泵关闭,进一步减少能耗。电子液压助力转向系统的电子控制单元,利用对车速传感器、转向角度传感器等传感器的信息处理,可以通过改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。

电动助力主要由传感器、控制单元和助力电机构成,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,结构非常简单。

主要工作原理是,在方向盘转动时,位于转向柱位置的转矩传感器将转动信号传到控制器,控制器通过运算修正给电机提供适当的电压,驱动电机转动。而电动机输出的扭矩经减速机构放大后推动转向柱或转向拉杆,从而提供转向助力。电动助力转向系统可以根据速度改变助力的大小,能够让方向盘在低速时更轻盈,而在高速时更稳定。

电动助力转向有两种实现方式,一种是对转向柱施加助力,是将助力电机经减速增扭后直接连接在转向柱上,电机输出的辅助扭矩直接施加在转向柱上,相当于电机直接帮助我们转动方向盘。另一种是对转向拉杆施加助力,是将助力电机安装在转向拉杆上,直接用助力电机推动拉杆使车轮转向。后者结构更为紧凑、便于布置,目前使用比较广泛。

随速可变助力转向是指转向助力的大小可随着车速的变化而改变。这样有什么好处呢?在平时停车入库等低速行驶时,如方向盘转向轻盈确实很方便,但是如果在高速行驶时,方向盘转向过于轻盈反而是一种危害,因为不利于车辆高速行驶的稳定性。

而随速可变助力转向可以做到这点,当车低速行驶时,它可以提供大的助力,保证方向盘转动轻盈和灵活;当车速较高时,它提供的助力就会较小,以增强行车的安全性和稳定性。

所谓可变转向比,可以简单理解为方向盘转动的角度与对应的车轮转动角度的比值。前面提到的随速可变助力转向系统中,能够改变的仅仅是助力力度,也就是只能改变方向盘转动时的助力而已,但是转向比是不可改变的,而可变转向比的转向系统仅能够改变转向的助力力度,在不同情况下,方向盘转角对应的车轮转动角度也是可以变化的。

如上图中的主动转向系统中,在转向盘和转向轮之间安装一个电子控制的机械机构,那么车轮整体转向的角度不再仅仅是驾驶员输入方向盘的角度,而是在此基础上叠加上蜗轮蜗杆调节机构附加的角度。那么通过利用电动机对蜗轮蜗杆调节结构的控制,可以改变传动系统的传动比。

这样做有什么好处呢?在低速时,通过电动机的作用使蜗轮蜗杆调节机构与驾驶员转动方向盘的方向相同,可以减少对转向力的需求。而在高速时,通过电动机的作用使蜗轮蜗杆调节机构与驾驶员转动方向盘的方向相反,减少前轮的转动角度,提高转向稳定性。

来源:直观学机械

出处:http://mp.weixin.qq.com/s/b9jme3g4pcudk8cPlB5SQQ