汽车转向装置的基本类型及发展方向
汽车常用转向器的种类
汽车常用转向器的种类
转向器是汽车中非常重要的一个部件，它能够将方向盘的旋转转化为前车轮的转向，从而控制车辆行驶方向。
根据不同的应用场景和车辆类型，转向器也有不同的种类。
1. 齿轮转向器：这是最常见的一种转向器，它由一组齿轮和齿轮架组成，通过齿轮的啮合转换方向盘的旋转，从而控制车辆的转向。
齿轮转向器结构简单、工作可靠，适用于大多数轿车和SUV。
2. 齿条转向器：齿条转向器的主要部件是一个长条形齿轮，它通过一个由方向盘与转向柱组成的滑动齿轮组与前轮传动，使车辆产生转向。
齿条转向器在重型卡车、公共汽车等大型车辆中广泛应用。
3. 液压转向器：液压转向器通过利用液压作用力来控制车辆的转向，其主要部件为液压油泵和液压缸，通过液压油的流动来实现方向盘与前轮的连接。
液压转向器广泛应用于卡车、挖掘机等重型机械设备。
4. 电动转向器：电动转向器是利用电机来控制车辆转向的一种转向器，由方向盘、电机、减速器、齿轮组、电子控制器等部件组成。
电动转向器具有高精度、高响应速度等优点，适用于高端轿车和新能源汽车。
以上就是常见的汽车转向器种类，不同的转向器具有不同的特点和适用范围，车辆制造商会根据车型和需求选择合适的转向器。
对于车主来说，正确使用和维护转向器可以有效延长其使用寿命，保障行车安全。
全面解读汽车转向系
全面解读汽车转向系转向系的功用、类型、组成及工作过程1．功用1）功用：汽车转向系的功用是改变和保持汽车的行驶方向。
定义：当汽车需要改变行驶方向时，必须使转向轮绕主销轴线偏转一定角度，直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时，再将转向轮恢复到直线行驶位置。
这种由驾驶员操纵，转向轮偏转和回位的一整套机构，称为汽车转向系。
2 .类型、组成及系统的工作过程1）分类汽车转向系按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类如果按照助力形式，又可以分为机械式（无助力），和动力式（有助力）两种，其中动力转向器又可以分为气压动力式、液压动力式、电动助力式、电液助力式等种类。
动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。
2）基本组成机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源。
机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成，图8-1为其一般布置情况示意图。
机械转向系示意图3.系统工作过程汽车转向时，驾驶员转动转向盘，通过转向轴、万向节和转向传动轴，将转向力矩输入转向器。
从转向盘到转向传动轴这一系列部件即属于转向操纵机构。
转向器中有1~2级啮合传动副，具有减速增力作用。
经转向器减速后的运动和增大后的力矩传到转向摇臂，再通过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。
左、右梯形臂的一端分别固定在左、右转向节上，另一端则与转向横拉杆作球铰链连接。
当左转向节偏转时，经梯形臂、横拉杆和梯形臂的传递，右转向节及装于其上的右转向轮随之绕主销同向偏转相应的角度。
转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂、梯形臂和转向横拉杆总称为转向传动机构。
梯形臂，以及转向横拉杆和前轴构成转向梯形，其作用是在汽车转向时，使内、外转向轮按一定的规律进行偏转。
4.动力转向系动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力作为转向能源的转向系。
动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套转向加力器而构成的。
汽车转向机构设计
汽车转向机构设计汽车转向机构是汽车的核心驱动部件之一，它负责将驾驶员的操纵输入转化为车辆的转向动作。
在汽车设计中，转向机构的设计非常重要，直接关系到汽车的操控性、稳定性和安全性。
本文将从转向机构的基本原理、类型和设计要点等方面对汽车转向机构进行详细介绍。
一、转向机构的基本原理汽车转向机构的基本原理是通过驾驶员对方向盘的操纵，传递给转向机构并将其转化为车辆的转向动作。
转向机构一般由转向盘、转向柱、转向齿条、齿轮等部件组成。
驾驶员通过转向盘对转向机构施加力矩，使转向盘旋转，转向柱通过螺旋副将转向力矩传递给转向齿条，在转向齿条的作用下，通过机械传动使车轮发生转向。
二、转向机构的类型1.摩擦销转向机构：该机构通过摩擦销将驾驶员的操纵力传递给转向机构。
摩擦销转向机构简单、结构紧凑，但摩擦力不稳定，对转向贴合性要求较高。
2.齿轮齿条转向机构：该机构采用齿轮与齿条的咬合来传递转向动作，具有稳定性好、转向平稳的特点。
齿轮齿条转向机构常见的是德国式转向机构和柏格式转向机构。
3.斜齿杆转向机构：该机构采用斜齿杆与齿轮咬合，通过斜齿杆的线性移动产生转向动作。
斜齿杆转向机构结构简单、重量小，但有时会存在斜齿杆的进退现象，影响操控性。
4.电动转向机构：该机构通过电动助力来实现转向动作，大大减轻驾驶员的操纵力。
电动转向机构响应速度快，操控性好，但需要电源支持，如果电路故障会影响转向功能。
三、转向机构的设计要点1.正确确定转向机构的传动比：传动比是转向机构设计中最重要的参数之一，决定了转向动作传递的快慢程度。
传动比过小会导致转向盘转动角度大，驾驶员力度大，操控性差；传动比过大会导致方向盘转动角度小，导致转向不灵敏，容易发生意外。
因此，在设计转向机构时要根据车辆的类型和使用情况来确定适合的传动比。
2.考虑转向机构的结构强度：转向机构在车辆操控过程中承受着巨大的力矩和冲击，其结构必须具备足够的强度和刚性，以确保操控的安全性。
在设计转向机构时，需要考虑材料的选择，合理设置加强筋或加强板等结构来加强模块的强度。
汽车转向系统介绍
优点
可靠性高。 高负载能力。 路感清晰。 助力随速可变，低速时轻盈灵敏，高速稳健厚 重，大大提高行车安全性。
缺点
结构复杂、造价高、维护费用较高。
助力转向系统分类
• 机械式液压助力 • 电子液压助力 • 电动助力转向系统（Electric power steering 简称
液压式四轮转向系统
液压式四轮转向系统如图所示。其后轮的偏转方向始终与前轮偏转 方向相同，且后轮的偏转角不大于1.5°。系统没有采用电子传感器、 计算机控制和先进的传动机构。当车速超过50km／h时，系统才起 作用。倒车时系统不起作用，在后车架上装有双作用液压缸来偏转 车轮。该液压缸的压力油来自后转向液压泵。后转向液压泵由差速 器驱动。只有在前轮转向时，后轮液压泵才工作。
原理
机械式液压助力转向的主要原理是基于机械式 的齿轮齿条转向机构基础上，增加了一整套液力系 统，包括储液罐、液压助力泵、与转向柱相连的机 械阀、转向机构上的液压缸和能够推动转向拉杆的 活塞等等，液压泵由发动机通过皮带驱动，也就是 说只有发动机运转，转向泵才能够运转。
代表车型：常用于微型车如QQ、比亚迪F0等。
汽车转向系统
• 概述 • 功用 • 要求
• 类型 • 四轮转向系统 • 汽车转向技术的发展趋势
四轮转向系统
概述 四轮转向（4WS-four wheel steering）系统是基于一个安装 在后悬架上的后轮转向机构，它能够使驾驶员操纵方向盘时 转动汽车前后四个车轮，不仅提高了高速时的稳定性和可控 制，而且提高了低速时的机动性。即在高速行驶时，将后轮 与前轮同相位转向，以减小车辆转向时的旋转运动（横摆）， 改善高速行驶的稳定性；而在低速行驶时，把后轮与前轮逆 相位转向，以改善车辆中低速行驶的操纵性，提高快速转向 性。
转向器介绍
2、齿轮齿条式转向器
优点：正效率高达75%~90%；因齿轮齿条式转向器主要由小 齿轮、齿条、转向器壳体和消除间隙机构组成，所以零件数量 少；采用这种转向器有时能省去转向摇臂轴、转向摇臂及纵拉 杆等，同时齿条常与横拉杆做成一体，使转向系结构简单、制 造成本低，并使转向轮转角能够增大；转向器壳体可以采用铝 合金或者镁合金压铸而成，质量较小；齿轮与齿条因磨损出现 间隙后，能自动消除。除此之外齿轮齿条式转向器还有磨损较 慢、工作可靠、转向器占用空间小、可以设计成变速比转向器 和用来做整体式动力转向器等优点。
缺点：逆效率高，大约比正效率低10%，因此在坏路面上行驶 时，由于路面不平作用到转向轮上的力会大部分传给转向盘而 造成打手，不利于安全驾驶。为了克服这一缺点，有些汽车设 置有转向减振器。
四、转向梯形
转向梯形
转向梯形有整体式和断开式两种，选择整体式或 断开式转向梯形方案与悬架采用何种方案有联系。 无论采用哪一种方案，必须正确选择转向梯形参数， 做到汽车转弯时，保证全部车轮绕一个瞬时转向中 心行驶，使在不同圆周上运动的车轮，作无滑动的 纯滚动运动。同时，为达到总体布置要求的最小转 弯直径值，转向轮应有足够大的转角。
➢ 现今的前驱轿车及轻型货车等均采用齿轮齿条式转向器。 （斜齿圆柱齿轮）
二、转向器的作用
转向执行机构
1、增大来自转向盘的转矩，使之达到足以克服转向轮 与路面之间的转向阻力矩 ；
2、将与转向传动轴连接在一起的主动齿轮的转动，转 换成齿条的直线运动而获得所需要的位移 ；
3、通过选取不同的螺（蜗）杆上的螺纹螺旋方向，达 到使转向盘的转向方向与转向轮转动方向协调一致的 目的。
汽车转向技术的发展历史
汽车转向技术的发展历史汽车转向系统是汽车上的重要构件，其性能的好坏直接决定汽车操纵稳定性能的好坏，作为人与汽车之间的重要连接工具，它随着汽车整体的发展和新技术的出现而推陈出新，改善了驾驶员的驾驶环境。
1、机械转向系统机械转向系是以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械，其广泛应用于早期汽车以及现代的简易车辆上。
齿轮齿条式转向器在1885 年首次被应用在“本茨”汽车上。
因为其具有结构简单、紧凑，质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高的特点，被广泛应用于轻型车辆上。
例如：红旗CA7220 型轿车，天津TJ1010型微型轿车。
循环球式转向器是国内工厂采用较多的转向器，它具有传动效率高（正传动效率高达90%~95%），啮合平稳、刚性好、转向轻便、灵活的优点，被广泛应用于各类各级汽车上。
例如：解放CA1040 型系列轻型载货汽车，北京BJ1041轻型载货汽车等。
蜗杆曲柄指销式转向器通常用于转向力较大的载货汽车和拖拉机上。
例如：东风EQ1090E 型汽车，丰收-300 型拖拉机等。
机械转向系统从汽车诞生到现在已经经历了100 多年的发展，结构上的创新使得现在的机械转向系统更稳定、更易操作、更安全。
2、助力转向系统机械转向系统虽然具有工作可靠，结构简单，制造成本低的优点，但在操作拖拉机等大型车辆时，往往会使人感到疲劳，操作不灵敏。
为了追求更加轻便的操作方式，充分发挥助力转向技术的优势，车辆上出现了机械式液压助力转向、电液助力转向和电动助力转向等助力转向系统。
2.1 机械式液压助力转向系HPS（Hydraulic PowerSteering）液压助力转向是利用液压传力的原理，驾驶员只需要对机械作用一个较小的力就能在转向轮上产生一个较大的效果。
与传统机械式转向系统相比，机械式液压转向系统容易安装，布置灵活，整个原件几乎没有需要润滑的部分，不存在磨损问题，保养简单，且其转向力是由液压产生，因此可以实现助力；但是无论驾驶员转向与否，液压系统一直处于工作状态，低温工作性较差。
汽车转向系统发展趋势
汽车转向系统发展趋势一、本文概述随着汽车工业的飞速发展和科技的不断进步，汽车转向系统作为车辆操控性能的重要组成部分，其发展趋势日益受到业界的关注。
本文旨在探讨汽车转向系统的发展历程，分析当前市场上的主流技术，以及预测未来的发展趋势。
我们将从转向系统的基本原理、传统转向系统的不足、新型转向系统的出现以及未来可能的技术革新等方面进行深入探讨。
通过本文的阐述，希望能够为汽车工程师、设计师以及行业内的研究人员提供有益的参考，共同推动汽车转向系统技术的持续发展。
二、传统转向系统及其局限性传统汽车转向系统主要依赖于机械连接来实现驾驶员对车轮的操控。
这种系统通常由方向盘、转向柱、转向器、转向拉杆和转向节等组成，通过一系列的齿轮和连杆机构将驾驶员的转向动作传递到车轮，实现车辆的转向。
这种转向方式在技术上相对成熟，生产成本也相对较低，因此在过去的汽车制造中得到了广泛应用。
然而，传统转向系统也存在一些局限性。
其转向比固定，无法根据车速、路况等因素进行自适应调整，导致驾驶体验不够灵活。
传统转向系统对驾驶员的转向操作反馈有限，驾驶员很难从转向操作中直接感知到车轮与地面的接触情况，这在一定程度上影响了驾驶的安全性。
随着汽车科技的快速发展，尤其是在自动驾驶和电动汽车领域的突破，传统转向系统已经无法满足这些新兴技术的需求。
例如，自动驾驶汽车需要更精确的转向控制以实现更高级的驾驶辅助功能，而电动汽车则需要更高效的转向系统以减轻车辆的能源负担。
因此，传统转向系统的局限性已经越来越明显，亟待进行技术升级和创新。
三、电动助力转向系统（EPS）的兴起与发展随着科技的进步和环保理念的深入人心，电动助力转向系统（EPS）逐渐成为汽车转向系统的发展趋势。
EPS系统以电动机为主要动力源，通过电子控制系统实现对转向系统的助力，具有节能环保、性能稳定、安全可靠等优点。
EPS系统的兴起，主要得益于电动技术和电子控制技术的快速发展。
相比于传统的液压助力转向系统（HPS），EPS系统无需油泵、油管等液压元件，结构更简单，维护更方便。
第十四章汽车转向系
12—
13—转向柱夹箍 14—安全转向柱 15—橡胶衬套
16—塑料衬套 17—
18—夹箍 19—自锁螺母 20—法兰套管
1．转向盘 转向盘的结构见图14－7，它主要由轮毂3、轮辐2和轮圈1组成。
图14－7汽车转向盘 ａ）侧视图 1—轮圈 2—轮辐 3—轮毂理
2．转向轴 转向轴将转向盘的转向操纵力传给转向器的传 力轴。图14－10为一种转向轴倾斜调整机构。
图14－2
1—转向减振器 2—转向直拉杆
3—
4—转向摇臂
5—转向横拉杆 6—
7—转向油罐 8—转向液压泵
9—
10—转向中间轴
11—转向轴 12—转向盘
三、转向系术语
1．转向中心与转弯半径 汽车转向时，要求所有车轮轴线都应相交于一点，此 交点Ｏ叫做转向中心（图14－3）。
图14－3 汽车转向示意图
2．转向梯形与前展
图14－37 1—前轮偏转控制阀 2—后轮偏转控制阀 3—电控单元 4—电磁阀 5—动力缸
图14－38 1—接控制阀 2—放气孔 3—弹簧
二、机械液压四轮转向系
机械液压四轮转向系的组成见图14－41。
图14－41 1—转向液压泵 2—第二车速传感器 3—转向盘 4— 5—后轮偏转机构 6—电控单元 7—第一车速传感器 8—前轮偏转机构
图14－29
1—转向摇臂轴 2—转向螺母（齿条—活塞） 3—壳体 4—循环球导管
5—侧盖 6—
7—调整螺母 8—止推轴承 9—定位销 10—锁销
11—止回阀 12—进油口 13—
14—滚针轴承 15—卡环 16—锁销
17—短轴 18—扭杆 19—调整螺塞 20—
21—O形密封圈
22—阀芯 23—阀体 24—下端轴盖 25—转向螺杆
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１ 、 机 械 转 向装 置 ： 由转 向器 和转 向传 动机 构 组 成 转 向器 ： 由方 向盘 ， 方 向盘转 向轴 ， 转 向啮合付 （ 转向器龃 成转 向传动机 构 ： 由转 向臂 （ 转向垂 臂） ， 直 拉杆 ， 直 拉杆臂 ， 左 右梯 形臂 ， 横 拉杆 ， 若干 球头 关节组
的 比重 越来 越大 ， Ｅ ｌ 本装备 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 用的循 环球 式转 向器 ， 已由６ ｏ 年 代的６ ２ ． ５ ％， 发 展到现 今的
．
汽车 转向 装置 的基 本类 型
按转 向能 源 的不 同 ， 转 向装 置 可分为 机械 转 向装置 和 动力转 向装 置 两大
型货 车或 客货 两用车 ） ｆ 导 到突 飞猛进 的发 展 ； 而大 型车 辆则 以循环 球式 转 向器
为主要 结 构 。
３、 循 环 球 式转 向器特 点
为了使 汽车 具有 良好 的机动性 能 ， 必须使 转 向轮有尽 可能 大的转 角 ， 其最 小转 弯半 径 能达 到汽车 轴距 的２ ～２ ． ５ 倍
科 学 论 坛
啊
ｌ
汽 车 转 向装 置 的 基 本 类型 及 发 展 方 向
王 长 顺
（ 蚌埠 汽车士 官 学校 装备 技 术系 安徽 蚌埠 ２ ３ ３ ０ １ １ ）
中图分 类号 ： Ｆ ４ ０ ７ ． ４ ７ ｌ
文 献标识 码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ｌ Ｏ 卜０ １
驶员操 纵信 号 ； 逆效 率 高、 回位好 ， 与液压 助 力装置 的动 作配 合得好 。
・
二、 汽 车转 向装 Ｉ的 设计 趋势
中国汽车工业 发展迅猛 。 作 为汽车 关键部件 之一的转 向装置 也得到 了相 应 的发展 ， 基 本 已形成 了专业 化 、 系列 化生产 的局 面 。 有资料 显示 ， 国外有 很多 国
且 经常使 用 ， 要求 转 向灵敏 ， 因 此希望 中间位 置 附近速 比小 ， 以提 高灵敏性 。 大 角度转 向位置 转 向阻力大 ， 但使用 次数少 ， 因此希 望大 角度位置 速 比大 一些 ， 以 减小 转 向力 。 由于循环 球 式转 向器 可实现 变速 比 ， 应用 正 日益广 泛 。
成
循环 球 式转 向器和齿 轮齿条 式转 向器 ， 已成 为当 今世界 汽车上 主要 的两
种转 向器 ； 而 蜗杆 滚轮 式转 向器和 蜗杆 肖式转 向器 ， 正在 逐步被 淘汰 或保 留较
２、 动 力 转 向 装置 ： 由机 械 转 向 系加 转 向加 力装 置构 成
小 的地 位 。
正确 设计转 向梯 形机 构 ， 可 以保证 汽车 转弯 行驶 时， 全 部车 轮应 绕瞬时转 向中心旋 转。 转 向轮的 自动 回正 能力 决定于转 向轮 的定 位参 数和转 向器逆效 率 的大 小。 台 理确定 转 向轮的定位 参数 ， 正确选 择转 向器 的形 式 ， 可以保 证汽车具 有 良好 的 自动 回正 能力 转 向系 中设置有 转 向减振 器时 ， 能够 防止 转 向轮产生 自振 ， 同时 又能 使传 到转 向盘上 的 反冲力 明显降 低
类。
１ ０ ０ ％了（ 蜗杆 滚轮 式转 向器在 公共 汽车上 已经 被淘汰 ） 。 大、 小 型货 车大都 采用 循 环球 式转 向器 ， 但齿 条齿 轮式转 向器 也有所 发展 。 微 型货车 用循环 球式 转 向 器 占６ ５ ％， 齿 条齿 轮 式 占３ ５ ％。
２ 、 对 有 关转 向器 品种 的使 用 分析 观 点各异 ， 美 国和 Ｆ Ｉ 本重点 发展 循环球 式转 向 器， 比率都 已达 到或超过 ９ ｏ ％； 西 欧则 重点 发展齿 轮齿条式 转 向器 ， 比率 超过５ ０ ％， 法 国 已高达９ ５ ％。
・
由于 齿 轮齿 条 式转 向器 的种种 优点 ， 在小 型车 上 的应用 （ 包 括小客 车 、 小
汽车上 用来改 变或恢复 其行驶方 向的专设 机构称 为汽车转 向装置 。 汽车 的 转 向装置是 用来改 变汽车 行驶方 向和保持 汽车直 线行驶 的机构 。 红 旗 Ｃ Ａ７ ２ ０ ２ Ｅ ３ 轿 车 的转 向装置 主要 由转 向盘 总成 ， 转 向柱总成 ， 齿 轮齿 条动力 转 向 器及 横拉 杆总成 ， 动 力转 向油泵总 成 ， 动力转 向管 路倩 压 油 管 ， 吸油软 管 ， 回油 软管 ） ， 动 力转 向油 罐总成 及 车轮 总成 组成 。
一
器型 式 ， 已经被 广泛 使用在 汽车 上 。 据 了解 ， 在世界 范 围内 ， 汽车循 环球 式转 向
器 占４ ５ ％左 右 ， 齿条齿 轮式转 向器 占４ ｏ ％左 右 ， 蜗 杆 滚轮式转 向器 占１ ０ ％左 右 ， 其它 型式 的转 向器 占５ ％。 循环球 式转 向器一 直在 稳步 发展 。 在西 欧小客 车 中 ， 齿条齿 轮式转 向器有很 大的 发展 。 日本汽车转 向器 的特 点是循环 球式 转向器 占
循 环球 式转 向器 的特点 是 ： 效 率高 ， 操纵 轻便 ， 有一 条平 滑的 操纵力 特性
曲线 。
・
布 置方便 。 特 别适 合大 、 中型车辆 和动力 转 向系统配 合使用 ； 易 于传递 驾
可 以实 现变速 比的特 性 ， 满足 了操纵轻 便性 的要 求。 中间位 置转 向力小 、
转 向操纵 的轻 便性通 常用 转 向时驾 驶员作用 在转 向盘上 的切 向力大小 和 转向盘 转动 圈数 多少两项 指标 来评价 ， 轿车 货车 机械转 向５ ０ －１ ０ ０ Ｎ２ ５ Ｏ Ｎ； 动力
转向２ ０ －５ ０ Ｎ１ ２ ０ Ｎ， 轿 车转 向盘从 中间 位置转 到第一 端的 圈数不得 超过２ ． ｏ Ｎ， 货车 则要 求不 超 过３ ． ０ 圈。