汽车转向装置百年发展简史

之前也做过很多和汽车转向器相关的刀具，但是一直没有系统性的了解一下汽车转向装置的相关知识，今天咱们就一起学习一下。

早期的汽车转向装置

100 多年前， 汽车刚刚诞生初期， 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来使前轮偏转以实现转向由于操纵费力且不可靠， 以致时常发生车毁人亡的事故，第一辆不用马拉的四轮车问世时， 它已经把前桥和前轮组成了一个总成、此总成安装在枢轴上， 可以绕前桥中心的一个点转动， 利用一个杆柱， 连接前桥的中点， 通过地板往上延伸， 方向盘就紧固在杆柱上端， 以此操纵汽车。

这种装置在汽车车速不超过马车的速度时，还是很好使用的， 但当车速提高后， 驾驶员就要求提高转向的准确性， 以减少轮胎的磨损， 提高轮胎的使用寿命。后来他们发现正在探索的这种理论在1817年就已经阐明了。

1817年， 德国人林肯斯潘杰（Len ken Sperger）提出类似于现代汽车、将前轮用转向节与前梁连接的方式(即改进转向器的想法)， 他研制了一种允许汽车前轮在主轴上独立回转的结构， 这就是把车轮与转向节连接起来， 转向节又用可转动的销轴与前轴连接‘。从而发明了现代转向梯形机构， 并在第二年将英国获得的专利权转让给出版商即英籍德国人阿克曼 一（Ru-dolph Ackerman）。

阿克曼向英国专利局申请“ 平行连杆式转向机构” 专利。现在人们常将转向梯形的特性关系式tanα-tanβ=B/L 称为阿克曼公式。林肯斯潘杰原理被年轻的汽车工业所采用， 但可怜的他， 并未得到过任何荣誉。而归于鲁道尔夫·阿克曼。 阿克曼是一个书商和出版商， 他根本不懂什么叫转向节， 是一个与汽车毫不相干的人。林肯斯潘杰把他在英国威尔士（Wales）的发明权给了他， 因而阿克曼就成了名。

另外一个为发展现代转向器作出重大贡献、而从未获得过任何荣誉的人是杰特（Jeantaud）他是法国四轮马车的制造商。1878 年， 他发明了第一个平行四边形转向联动机构， 但他当时没有称它为这个名称卜杰特的转向机构， 可以把转向中心点移向两侧， 他把一根杆子与带有两个连接臂的转向节相连万今日称此杆子为横拉杆， 而把这两个连接块称为转向臂和随动臂（Pitman andidler arms）。杰特把转向柱的一端与转向臂连接， 当转动转向柱时， 通过转向臂和从动臂、横拉杆和车轮轴转动车轮。

1857年， 英国的达吉恩蒸汽汽车（Dudgeon Steamer） 一 是第一次采用方向盘的机动车辆。

1872年苏格兰的查理士·鲁道夫，第一个把方向盘装到煤气发动机车辆上 从前， 想把方向盘装到车辆上的多次尝试均未得到认可。

1878年，“汽车之父”、德国的卡尔·本茨（Karl Benz） 在他的三轮乘坐车上首先采用所谓的齿轮齿条式转向器， 但却靠一根操纵杆来控制方向。

1986年，英国的弗雷德里克·斯特里克兰 说服了他的朋友、汽车制造商德雷克（A.J.Drak）把一个用于轮船上的转向柱和方向盘装到一台新的戴姆勒·弗顿（Daimler Phaetom）敞篷车上使用。斯特里克是以建造蒸汽机船为职业的， 而德雷克是英国戴姆勒公司的领导人。后来，戴姆勒·弗顿向大西洋两岸销售的每一辆车子都装上了舵柄方向盘 。早期的那些试验，包括弗顿敞蓬汽车上的转向器都已消亡， 因为高踞在垂直转向柱上端的方向盘， 高度几乎已达到驾驶员眼睛的位置， 因此， 对任何一个 或矮一点的人来说，驾驶这种车辆都会感到困难。

1897年，戴姆勒·弗顿的汽车被送往英国考文垂的戴姆勒工厂作一次大修。。那时的转向器仍在使用， 大修需要把车身与底盘分离， 当车身被吊回安装时， 吊车突然滑脱， 车身落到转向柱上， 把转向柱压成倾斜度状态， 当一个工人上车坐到驾驶员座位上时， 立即发现转向柱和方向盘的倾斜角使驾驶条件大为改善。这个偶然的发现， 促成 1900年戴姆勒·帕利生（Daimlr Paririan）制成转向柱与方向盘倾斜的第一辆汽车。

现代汽车的转向装置

最早的减速机构是采用蜗轮副传动。他被装在转向柱的末端。蜗杆驱动另一个蜗轮， 再由蜗轮转动与转向臂连接的轴。蜗轮副被装配在铸铁壳里，这个壳被固定在汽车的大梁上。基本蜗轮副的减速机构在汽车工业中应用已有很多年了，但还有两种结构是值得注意的。

一是于1908年投产的美国福特T型车， 它所采用的转向齿轮就是另一种类型的结构行星齿轮转向器 。 福特装置了一套周转或行星轮系， 把齿轮安装在减速器壳体内直接固定到方向盘的下方， 行星齿轮盘架直接驱动紧固在转轴上的主齿轮。这就把转向装置置于驾驶员的手下方， 即转向柱的上端， 而不是在转向柱的下端。

1923年， 美国底特律的亨利·马尔斯为了减少蜗轮副和滚轮轴之间的接触摩擦力， 在两者之间接触处放置滚珠支承， 这就出现了滚珠蜗轮转向器。这种形式的转向器就成为现在大家所熟知的循环球式转向器， 它目前仍很广泛地在汽车上应用。

所谓“ 现代” 齿轮齿条式转向器， 是奔驰(Benz)于1885年首先采用的。这种形式的转向器同样也使用在1905年的凯迪拉克和 1911一1920 年间制造的许多其它形式的汽车上。

20世纪初汽车已经是一个沉重而又高速疾驶的车辆， 充气轮胎代替了实心车轮。由于转向柱直接与转向节连接， 所以转动车轮是很费劲的。即使是一个健壮的驾驶员， 要控制转向仍然是很劳累的事情， 因此， 汽车常常冲出路外于是要降低转向力的问题就变得比较迫切了。为了转向轻便， 工程师设计在方向盘和转向节之间装置齿轮减速机构。从那时起， 转向机构一直就是这样沿用下来.

汽车转向虽然采用了转向器， 但转向的操纵仍非轻松的事。当汽车重量增大、转向费劲时驾驶员要求能有更好的办法来解决， 这才重新推广了一种已经大约有 个世纪的动力辅助转向器‘ 。

从1930 年开始， 动力辅助转向机构不断出现， 多数是用在客车上， 有一些是采用真空助力，还有一些是采用压缩空气助力的。

1905年版的《汽车时代》杂志谈到了哥伦比亚汽车的动力转向器。据说这种简便的装置在车速达每小时18英里约(29km)时， 仍能保持不偏离路线。

1928年，弗朗西斯·戴维斯 ·(Francis W.Davis)研制并首次应用液压动力辅助转向器。这是由维克斯(Vickes)公司制造的， 该公司并制定了此项标准,26年后为汽车工业所采纳。二次大战的实践证明， 此装置仅适用在装甲车和一些重型货车上采用。

1923年，美国底特律的马尔斯为减少转向器中蜗轮副蜗杆蜗轮副是最早被用在汽车上的转向器的接触摩擦力， 在两者之间接触处放置钢球支承。这便是最早的循环球式转向器。

1928年， 美国的戴维斯研制并首次应用液压动力辅助转向器， 这是由维克斯公司制造的。但26年后才为汽车工业所采用。

1954年， 凯迪拉克汽车公司首先把液压动力转向应用于汽车上。然而， 早在 年， 美国一个名叫菲茨（Fitts）的小伙子将电驱动的动力转向装置第一个应用到汽车上， 但这点少有人知这个装置首先采用了电驱动， 于1930年装备在哥伦比亚（Columbia)5T货车上， 动力转向的历史又回到以前的道路。

1976年， 美国的汤姆森 (M.Thomson)制造了一辆四轮转向的印迪(Indy)赛车， 但未进行实际使用。

1981年， 日本研制出能原地转向的汽车。在汽车尾部下面装了一只横向小车轮，只需掀一下电钮就可使小车轮落地并把后轮抬起， 再转动横向小轮，汽车就可以前轮为圆心旋转了。

1985年，日本丰田克雷西达（Cresside）是采用计算及控制辅助转向的第一个汽车产品，次系统被称为动力齿轮齿条转向系统。

1985年，日本日产公司和马自达汽车公司，相继开发了后轮也可转向的汽车，从而提高灵敏度和安全性。

1986年10月8日，日本本田汽车公司宣布，已研制出一种被称为4WS的四轮转向汽车，方向盘转动的角度首先使前轮转向，同时经过输出轴带动后轮转向机，是后轮与前轮同向或者反向转动。

随着工业的迅速发展，转向装置的结构也有很大变化。汽车转向器的结构很多， 从目前使用的普遍程度来看， 主要的转向器类型有4 种：有蜗杆销式（WP型），蜗杆滚轮式（WR型），循环球式（BS型），齿条齿轮式（RP型）这四种转向器形式已经广泛地被用在大多数汽车上。

现代汽车转向器现状

（1）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， 而蜗杆式转向器和蜗杆销式转向器正在逐步被淘汰。

（2） 由于在小客车上发展转向器的观点不同，美国和日本重点发展循环球式转向器， 而在西欧则重点发展齿轮齿条式转向器。

（3） 在小型车中包括小客车、小型货车或客货两用车， 由于齿轮齿条式转向器的种种优点，已越来越得到突飞猛进的发展， 近年又有所发展而大型车辆以循环球式转向器为主要结构。

20 世纪末， 随着汽车技术的不断发展， 电子控制技术也在汽车上得到逐步广泛应用。现代汽车转向操纵系统的主动安全装置， 有电子控制四轮转向系统（4WS） 、电子控制动力转向系统（EPS）等。

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