汽车转向系统结构图_转向系统由哪三部分组成


转向系统,作为汽车底盘的重要组成部分之一,它具备着在驾驶员意图与道路状况下灵活调整整车的行驶方向,并维持车辆稳定行驶的核心技术能力。这一系统主要由操纵机构、转向器以及传动机构三大部分构成。

图示一:转向系统在汽车底盘架构中的位置与重要性

操纵机构:在传统的驾驶过程中,它负责传递驾驶员的操作力量,包括方向盘及转向柱等元素。

转向器:由齿轮、齿条、拉杆等机械零件组成,它连接了操纵机构与传动机构。其功能在于通过增强转向力并改变力的传递方向,实现对车辆转向的精准控制。

传动机构:它通过力的传递确保转向轮的偏转角与车辆行驶状态相匹配,以最小化车轮与地面的相对滑动。

传统的转向系统以机械部件为主,其结构如图所示。

图示二:传统汽车转向系统的结构示意图

随着汽车从机械化到电子化,再到智能化的演进,其转向系统也经历了多个发展阶段,包括机械转向系统(MS)、液压助力转向系统(HPS)、电子液压助力转向系统(EHPS)、电动助力转向系统(EPS)等,并即将迎来适应高阶智能驾驶的线控转向系统(W)。

图示三:汽车转向系统的演进与发展阶段示意图

HPS系统是在MS的基础上增加了一套液压助力系统,利用液压油作为辅助动力,在方向盘转动时,通过发动机驱动的液压助力泵产生动力来辅助机械转向器工作,从而减轻驾驶员的操作力度。由于其结构以机械部件为主,因此具有结构简单、成本低的特点,常被应用于商用车领域。

图示四:HPS系统的结构及工作原理示意图

EHPS系统在原理上与HPS相似,但通过ECU控制电机为液压助力泵提供驱动力,解决了HPS中发动机驱动液压助力泵导致的高能耗问题。EHPS的应用标志着转向系统从机械化向电动化的初步转变。

图示五:EHPS系统的运行原理及结构特点

EPS系统则彻底摒弃了液压系,完全依赖于助力电机。通过ECU对电机的精准控制,将助力扭矩作用于转向柱或转向器上,实现车轮的角偏移。由于该系统更加注重电子控制,因此能够根据车速、方向盘扭矩等信息提供合适的助力,成为当前汽车转向系统的主流方案。

图示六:EPS系统的组成及其工作原理

在EPS的应用中,根据助力电机的布置位置不同,可分为转向轴助力式(C-EPS)、齿轮助力式(P-EPS)和齿条助力式(R-EPS/DP-EPS)等多种类型。不同类型的EPS系统根据其安装位置、工作环境和输出扭矩等特点,被广泛应用于不同级别的车型中。

图示七:不同类型EPS系统的安装位置与工作特点

随着汽车智能化的推进,对于高级别自动驾驶而言,EPS可能不再适用。在线控转向系统普及之前,冗余EPS或可成为L3+智能驾驶场景的过渡解决方案。冗余EPS通过两套独立的控制系统确保在某系统失效时,另一系统能够迅速接管,从而保障车辆在智能驾驶环境下的安全性。

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