圖解·汽車（6）輪胎、轉向和剎車系統

前期回顧：

王元祺：圖解·汽車（1）了解發動機的基本構造

王元祺：圖解·汽車（2）看懂發動機內部構造

王元祺：圖解·汽車（3）發動機外部結構

王元祺：圖解·汽車（4）一篇看懂變速箱

王元祺：圖解·汽車（5）一篇看懂汽車懸架

用最簡潔的圖片和最少的廢話，帶你看懂汽車！

輪胎

輪胎直接與路面接觸，和汽車懸架共同來緩和汽車行駛時所受到的衝擊，保證汽車有良好的乘坐舒適性和行駛平順性；保證車輪和路面有良好的附著性，提高汽車的牽引性、制動性和通過性；承受著汽車的重量。

車輪定位

車輪定位就是汽車的每個車輪、轉向節和車橋與車架的安裝應保持一定的相對位置。車輪定位的作用是保持汽車直線行駛的穩定性，保證汽車轉彎時轉向輕便，且使轉向輪自動回正，減少輪胎的磨損等。轉向輪定位參數有主銷後傾、主銷內傾、車輪外傾、前輪前束等。

• 車輪外傾

車輪旋轉平面上略向外傾斜，稱為車輪外傾。

• 主銷後傾

主銷安裝到前軸上，通過車輪中心的鉛垂線和真實或假想的轉向主銷軸線在車輛縱向對稱平面的投影線所夾銳角為主銷後傾角，向前為負，向後為正。

主銷後傾的作用是保持汽車直線行駛的穩定性，並使汽車轉彎後能自動回正。簡要地說，後傾角越大，車速越高，車輪的穩定性越強。

• 主銷內傾

主銷內傾是指主銷向內傾斜與鉛垂線間的夾角。它的作用是使車輪轉向後能自動回正，且操縱輕便。

左圖表示主銷內傾角由穿過上下球鉸之間的中心線確定，這表示前輪在轉彎時的鉸接點；右圖表示主銷內傾角由穿過上支柱軸承安裝總成的軸線和下球鉸的中心之間的連線確定。

• 前束

俯視車輪，汽車的兩個前輪的旋轉平面並不完全平行，而是稍微帶一些角度，這種現象被稱為前輪前束。正確的前束角與外傾角配合能夠減少車輛行進時對輪胎的磨損，它補償了由於車輪外傾角使得地面對輪胎產生的側向力，使駕駛穩定。

• 主銷偏移距

主銷偏移距指由內傾角延長線至地面與輪胎中心線的差距。合適的主銷偏距使車輛易於駕駛，既可以減小路面的衝擊，又可以使方向盤有很好的回正能力。

主銷偏移距（角）

• 轉向時負前束

轉向時負前束（TOT或TOOT），指轉向時內輪相對外輪的前束差值，表示當向左右轉向時，轉向梯形臂的工作狀態。通過轉向時負前束的測量值，可以判斷梯形是否變形。

• 輪胎磨損與車輪定位

車輪定位不準會導致輪胎磨損。

轉向系統

用來改變或保持汽車行駛或倒退方向的一系列裝置稱為汽車轉向系統。汽車轉向系統的功能就是按照駕駛員的意願控制汽車的行駛方向。日常接觸最多的就是齒輪齒條和循環球式轉向系統。

齒輪齒條式轉向系統

齒輪齒條式轉向系統主要由小齒輪、齒條、調整螺釘、外殼及齒條導塊等組成，轉向器小齒輪在轉向主軸的下端，與轉向齒條嚙合。當旋轉方向盤時，轉向器中的小齒輪便開始轉動，帶動轉向器中的齒條朝方向盤轉動的方向移動。

齒輪齒條式轉向器安裝在防火牆凸緣上，其他部件安裝到發動機體或車架上。

循環球式轉向系統

在蝸輪蝸桿結構間加入了鋼球減小阻力，同時將圓周運動變化為水平運動，由於鋼球在螺紋之間滾動，就像反覆循環一樣，所以得名循環球結構。

轉向系統部件

液壓助力轉向系統

所謂助力轉向，是指藉助外力使駕駛者用更少的力就能完成轉向。助力轉向按動力的來源可分為液壓助力和電動助力兩種。

機械式液壓助力系統主要包括齒輪齒條轉向結構和液壓系統（液壓助力泵、液壓缸、活塞等）兩部分。

液壓助力轉向系統的工作原理是通過液壓泵（由發動機皮帶帶動）提供油壓推動活塞，進而產生輔助力推動轉向拉杆，輔助車輪轉向。

電動助力轉向系統

電動助力轉向系統由電動機直接提供轉向助力，主要由感測器、控制單元和助力電動機構成，沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向柱閥體等結構，結構非常簡單。

電動助力轉向原理：駕駛員在操縱轉向盤進行轉向時，轉矩感測器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小，將電壓信號輸送到電子控制單元，電子控制單元根據轉矩感測器檢測到的轉矩電壓信號、轉動方向和車速信號等，向電動機控制器發出指令，使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩，從而產生輔助動力。

豐田SUV電動助力轉向採用無刷直流電機驅動，電壓為42伏。

制動系統

制動系統的作用是使行駛中的汽車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車，使已停駛的汽車在各種道路條件下（包括在坡道上）穩定駐車，使下坡行駛的汽車速度保持穩定。

工作原理就是將汽車的動能通過摩擦轉換成熱能。汽車制動系統主要由供能裝置、控制裝置、傳動裝置和制動器等部分組成，常見的制動器主要有鼓式制動器和盤式制動器。按制動系統的作用，制動系統可分為行車制動系統、駐車制動系統等。

制動系統的結構

液壓制動系統

在踩下制動踏板時，推動制動總泵的活塞運動，進而在油路中產生壓力，制動液將壓力傳遞到車輪的制動分泵推動活塞，活塞推動制動蹄向外運動，進而使得摩擦片與制動鼓發生摩擦，從而產生制動力。

鼓式制動器

鼓式制動器主要包括制動輪缸、制動蹄、制動鼓、摩擦片、回位彈簧等部分。通過液壓裝置使摩擦片與車輪轉動的制動鼓內側面發生摩擦，從而起到制動的效果。

鼓式制動器原理：在踩下制動踏板時，推動制動總泵的活塞運動，進而在油路中產生壓力，制動液將壓力傳遞到車輪的制動輪缸推動活塞，活塞推動制動蹄向外運動，進而使得摩擦襯片與制動鼓發生摩擦，從而產生制動力。

盤式制動器

盤式制動器也叫碟式制動器，主要由制動盤、制動鉗、摩擦片、分泵、油管等部分構成。盤式制動器通過液壓系統把壓力施加到制動鉗上，使制動摩擦片與隨車輪轉動的制動盤發生摩擦，從而達到制動的目的。

盤式制動器原理：主要通過施加在制動鉗上的壓力，使得摩擦片夾住旋轉的制動盤。

制動助力器

制動助力器，是在人力液壓制動傳動裝置的基礎上，為了減輕駕駛員的踏板力的制動加力裝置。它通常利用發動機進氣管的真空為動力源，對液壓制動裝置進行加力。它在制動踏板和制動主缸之間，裝有一個膜片式的助力器。膜片的一側與大氣連通，在制動時，使另一側與發動機進氣管連通，從而產生一個比踏板力大幾倍的附加力，此時，主缸的活塞除了受踏板力外，還受到真空助力器產生的力，因此可以提高液壓，從而減輕踏板力。

典型真空制動助力總成：真空管與發動機進氣歧管相連，制動踏板行程感測器是防抱死制動系統輸入信號感測器。

防抱死制動系統（ABS）

防抱制死動系統是一種具有防滑、防鎖死等優點的汽車安全控制系統。ABS主要由電子控制單元、車輪轉速感測器、制動壓力調節裝置和制動控制電路等部分組成。

ABS工作原理：制動過程中，ECU通過輪速感測器判斷車輪是否被抱死，如車輪即將抱死，ECU發出命令，通過制動調節裝置，減少制動動力，防止車輪抱死。

文獻來源：

1. 張金柱，《圖解汽車原理與構造》化學工業出版社2016

2. HOW A CAR WORKS https://www.howacarworks.com

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