| 汽车零部件 转向行走控制系统 用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此汽车转向系统的零件都称为保安件。汽车转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。改革开放以来，中国汽车工业发展迅猛。作为汽车关键部件之一的转向系统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，国外有很多国家的转向器厂，都已发展成大规模生产的专业厂，年产超过百万台，垄断了转向器的生产，并且销售点遍布了全世界。... |
在汽车行驶中，转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向，从而实现自己的行驶意图。在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。
汽车发展了一百多年，到今天，转向系统也历经了长时间的演进，很大程度上也促进了汽车的发展。
一、汽车转向的发展
两百年前在汽车刚刚诞生的初期，其转向操纵是仿照马车和自行车的转向方式，即用一个操纵杆或手柄直接使前轮偏转。1817年，德国人林肯斯潘杰(Len Ken Sperger)发明了转向梯形机构，并将在英国获得的专利权转让给了阿克曼(Ru-dolph Ackerman)。现在人们常将转向梯形的特性关系式称为阿克曼公式。
车轮的偏转是通过转向机构带动的。对于两轮转向汽车，为减小车轮侧滑，转向机构应使两前轮偏转角在整个转向过程中始终尽可能精确地满足式(1)关系。因此从运动学角度来看，两轮转向机构的设计涉及到的关键技术主要是：(1)机构的形式设计，即确定能满足转向传动功能要求的机构结构组成；(2)机构的尺度设计，即确定能近似再现式(1)关系的机构运动尺寸。从系统和机构学角度来看，转向系统的组成及其相互关系可用框图2表示，其中转向机构是该系统的执行机构。
二、 传统转向系统
传统的汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的，目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。
虽然传统转向系统工作最可靠，但是也存在很多固有的缺点，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷：
①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重；
②转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患；
③液压助力转向系统经济性差，一般轿车每行驶一百公里要多消耗0.3~0.4升的燃料；另外，存在液压油泄漏问题，对环境造成污染，在环保性能被日益强调的今天，无疑是一个明显的劣势。
动力转向系统是指将发动机输出的部分机械能转变成压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或者转向器中某一传动件施加液压或气压作用力，以减轻驾驶员转向操纵力的一套零部件。
根据助力能源的不同，动力转向系统分为：
气压助力：工作压力比较低（一般不高于0.7MPa），尺寸庞大，主要用于载货汽车。
液压助力：工作压力可以超过10MPa，其部件尺寸不大，无噪声，工作滞后时间短，且能够吸收来自路面的冲击，在汽车上广泛应用。
电动机助力：利用直流电机驱动电动机对转向系统施加助力。
动力转向系统由于使转向操作灵活、轻便，在中型载货汽车、尤其在重型载
货汽车上得到广泛的应用。但是，具有固定放大倍率的动力转向系统不能随着汽车不同的工况予以调整，其助力作用不协调。假如为减小汽车在低速行驶状态下转动转向盘的力，要求助力作用强，但是当汽车以高速行驶时，强助力不利于汽车的稳定性控制但是随着现代汽车电子技术的快速发展，对汽车的安全性、舒适性的要求越来越高。
汽车动力转向系统从传统的液压助力转向系统、电控液压转向系统，发展到现在
逐渐推广应用的电动助力转向。
三、 电液助力转向系统
电液助力转向系统可以分为电控液压助力转向系统(ECHPS)和电动液压助力转向系统(EHPS)。ECHPS主要是在传统液压助力转向系统上增加了一套电控装置，以改变系统工作时助力大小，其主要应用于大型商务车上。EHPS主要由储油罐、控制器、液压泵、转向电机、助力转向传感器等构成，排除助力转向传感器。EHPS将传统液压助力转向系统中发动机驱动液压泵改变成单独的电机驱动液压泵。该措施在一定程度上减少了发动机的燃油消耗量.此外，EHPS所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。由此驾驶员在车辆启动或低速行驶时可以获得助力转向系统提供的较大助力，而当车速偏高时助力减少，驾驶员更不会有车身发飘的感觉。
EHPS是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等装置构成的，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀的开度，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。电动式EPS则是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速信号，控制电机输出扭矩。电动机的输出扭矩经由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。
EHPS系统优点:
1.助力大小的可变性。由于电机转速和车速信号以及转向角速度信号密切相关，通过编程，可以使电机转速随着车速和转向角速度的变化而变化，为驾驶员提供舒适的转向手感。
2.系统结构的紧凑性。由于EHPS系统集电机、液压泵、储油罐和控制器于一体，采用密封式包装，结构紧凑，相对传统HPS系统而言节省了安装空间。
3.节能性。传统HPS系统通过发动机带动液压泵提供助力，无论车辆在行驶过程中是否需要提供助力，液压泵都需要保持在工作状态，这必然增加了能源的额外消耗。而对于EHPS系统，液压泵完全脱离了发动机，而是通过一台独立的电机驱动，这样只有在需要助力的情况下系统才进入工作状态，极大地节省了能源的消耗。
EHPS系统的缺点
虽然电液助力转向系统克服了液压助力转向的一些缺点。但是由于液压系统的存在，它一样存在液压油泄漏的问题，而且电液助力转向系统引入了驱动电机，使得系统更加复杂，成本增加，可靠性下降,并且环保程度受限。
四、 电动助力转向系统
电动助力转向系统（Electric Power Steering，缩写EPS）是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。
电动助力转向系统利用电动机作为动力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元完成助力控制。根据电动机布置位置不同，可分为转向柱助力式、齿轮助力式和齿条助力式三种类型。
电动助力转向系统的最大特点就是能实现“精确转向”，它能够在汽车转向过程中根据不同车速和转向盘转动的快慢，精确提供各种行驶路况下的最佳转向助力，减小由路面不平引起的对转向系统的扰动。不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力，而且可大大提高高速行驶时的操纵稳定性，并能精确实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的转向助力。通过控制助力电机，可降低高速行驶时的转向助力，增大转向手力，解决高速发飘问题，成本相对较低。
电动助力转向系统的优点
与传统的液压助力转向系统HPS（Hydraulic Power Steering）相比，EPS系统具有很多优点。没有液力转向泵、油管、油罐、机油虑清器等
• 没有液体的流动
• 减少装配空间
• 降低噪音
• 没有复杂的管线系统
那么助力转向的元件都装在转向齿轮上，并且可以直接操作。
值得注意的是能量的节约；液力助力系统无论是否转向时都需要一个连续不断的液力回路，而电子机械助力转向系统仅在真正施加转向力时才消耗能量。这直接导致减少燃油的消耗。电动助力转向系统每100Km最大可节省0.2L的燃油。
五、 线控转向控制系统
线控转向控制系统（Steering by Wire-SBW）是最新一代的汽车电子转向系统，它与上述各种转向系统的根本区别就是取消了转向盘和转向轮之间的机械连接（如图4.1所示），完全由电能实现转向，摆脱了传统转向系统的各种限制，不但可以自由设计汽车转向的力传递特性，而且可以设计汽车转向的角传递特性，给汽车转向特性的设计带来无限的空间，是汽车转向系统的重大革新。
该项技术的概念始于转向系统开发商TRW公司，真正开始研究是德国奔驰公司在1990年把前轮线控转向系统应用于概念车F400Carving上，之后世界各大汽车厂家、研发机构包括Daimler-Chrysler、宝马、本田汽车公司以及美国斯坦福大学等都对其进行了深入的研究，而国内对于线控转向系统的研究起步比较晚，技术研究主要集中在高校，如同济大学、吉林大学和武汉理工等，并取得了较多的研究成果。
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