轉向系統

轉向系統

用來改變或保持汽車行駛方向的機構稱為汽車轉向系統(steering system).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.汽車轉向系統對汽車的行駛安全至關重要_因此汽車轉向系統的零件都稱為保安件.

類型

汽車轉向系統分為兩大類：機械轉向系統和動力轉向系統.

完全靠駕駛員手力操縱的轉向系統稱為機械轉向系統.

借助動力來操縱的轉向系統稱為動力轉向系統.動力轉向系統又可分為液壓動力轉向系統和電動助力動力轉向系統.

機械轉向系統簡介

機械轉向系以駕駛員的體力作為轉向能源_其中所有傳力件都是機械的.機械轉向系由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機構三大部分組成.

(1)轉向操縱機構

轉向操縱機構由方向盤、轉向軸、轉向管柱等組成_它的作用是將駕駛員轉動轉向盤的操縱力傳給轉向器.

(2) 轉向器

轉向器(也常稱為轉向機)是完成由旋轉運動到直線運動(或近似直線運動)的一組齒輪機構_同時也是轉向系中的減速傳動裝置. 目前較常用的有齒輪齒條式、循環球曲柄指銷式、蝸桿曲柄指銷式、循環球-齒條齒扇式、蝸桿滾輪式等.我們主要介紹前幾種.

1)齒輪齒條式轉向器

齒輪齒條式轉向器分兩端輸出式和中間(或單端)輸出式兩種.

兩端輸出的齒輪齒條式轉向器_作為傳動副主動件的轉向齒輪軸通過軸承和安裝在轉向器殼體中_上端通過花鍵與萬向節叉和轉向軸連接.與轉向齒輪嚙合的轉向齒條水平布置_兩端通過球頭座與轉向橫拉桿相連.彈簧通過壓塊將齒條壓靠在齒輪上_保證無間隙嚙合.彈簧的預緊力可用調整螺塞調整.當轉動轉向盤時_轉向器齒輪轉動_使與之嚙合的齒條沿軸向移動_從而使左右橫拉桿帶動轉向節左右轉動_使轉向車輪偏轉_從而實現汽車轉向.中間輸出的齒輪齒條式轉向器如圖所示_其結構及工作原理與兩端輸出的齒輪齒條式轉向器基本相同_不同之處在於它在轉向齒條的中部用螺栓與左右轉向橫拉桿相連.在單端輸出的齒輪齒條式轉向器上的齒條的一端通過內外托架與轉向橫拉桿相連.

2)循環球式轉向器

循環球式轉向器是目前國內外應用最廣泛的結構型式之一_ 一般有兩級傳動副_第一級是螺桿螺母傳動副_第二級是齒條齒扇傳動副.為了減少轉向螺桿轉向螺母之間的摩擦_二者的螺紋並不直接接觸_其間裝有多個鋼球_以實現滾動摩擦.轉向螺桿和螺母上都加工出斷面輪廓為兩段或三段不同心圓弧組成的近似半圓的螺旋槽.二者的螺旋槽能配合形成近似圓形斷面的螺旋管狀通道.螺母側面有兩對通孔_可將鋼球從此孔塞入螺旋形通道內.轉向螺母外有兩根鋼球導管_每根導管的兩端分別插入螺母側面的一對通孔中.導管內也裝滿了鋼球.這樣_兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球"流道".轉向螺桿轉動時_通過鋼球將力傳給轉向螺母_螺母即沿軸向移動.同時_在螺桿及螺母與鋼球間的摩擦力偶作用下_所有鋼球便在螺旋管狀通道內滾動_形成"球流".在轉向器工作時_兩列鋼球只是在各自的封閉流道內循環_不會脫出.

3)蝸桿曲柄指銷式轉向器

蝸桿曲柄指銷式轉向器的傳動副(以轉向蝸桿為主動件_其從動件是裝在搖臂軸曲柄端部的指銷.轉向蝸桿轉動時_與之咬合的指銷即繞搖臂軸軸線沿圓弧運動_並帶動搖臂軸轉動.

(3)轉向傳動機構

轉向傳動機構的功用是將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節_使兩側轉向輪偏轉_且使二轉向輪偏轉角按一定關系變化_以保證汽車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小.

1)與非獨立懸架配用的轉向傳動機構

與非獨立懸架配用的轉向傳動機構主要包括轉向搖臂、轉向直拉桿轉向節臂和轉向梯形.在前橋僅為轉向橋的情況下_由轉向橫拉桿和左、右梯形臂組成的轉向梯形一般布置在前橋之後.當轉向輪處於與汽車直線行駛相應的中立位置時_梯形臂與橫拉桿在與道路平行的平面(水平面)內的交角>90.

在發動機位置較低或轉向橋兼充驅動橋的情況下_為避免運動干涉_往往將轉向梯形布置在前橋之前_此時上述交角<90.若轉向搖臂不是在汽車縱向平面內前後擺動_而是在與道路平行的平面向左右搖動_則可將轉向直拉桿橫置_並借球頭銷直接帶動轉向橫拉桿_從而推使兩側梯形臂轉動.

2)與獨立懸架配用的轉向傳動機構

當轉向輪獨立懸掛時_每個轉向輪都需要相對於車架作獨立運動_因而轉向橋必須是斷開式的.與此相應_轉向傳動機構中的轉向梯形也必須是斷開式的.

3)轉向直拉桿

轉向直拉桿的作用是將轉向搖臂傳來的力和運動傳給轉向梯形臂(或轉向節臂).它所受的力既有拉力_也有壓力_因此直拉桿都是采用優質特種鋼材制造的_以保證工作可靠.在轉向輪偏轉或因懸架彈性變形而相對於車架跳動時_轉向直拉桿與轉向搖臂及轉向節臂的相對運動都是空間運動_為了不發生運動干涉_上述三者間的連接都采用球銷.

4)轉向減振器

隨著車速的提高_現代汽車的轉向輪有時會產生擺振(轉向輪繞主銷軸線往復擺動_以至引起整車車身的振動)_這不僅影響汽車的穩定性_而且還影響汽車的舒適性、加劇前輪輪胎的磨損.在轉向傳動機構中設置轉向減振器是克服轉向輪擺振的有效措施.轉向減振器的一端與車身(或前橋)鉸接_另一端與轉向直拉桿(或轉向器)鉸接.

動力轉向系統

使用機械轉向裝置可以實現汽車轉向_當轉向軸負荷較大時_僅靠駕駛員的體力作為轉向能源則難以順利轉向.動力轉向系統就是在機械轉向系統的基礎上加設一套轉向加力裝置而形成的.轉向加力裝置減輕了駕駛員操縱轉向盤的作用力.轉向能源來自駕駛員的體力和發動機(或電動機)_其中發動機(或電動機)占主要部分_通過轉向加力裝置提供.正常情況下_駕駛員能輕松地控制轉向.但在轉向加力裝置失效時_就回到機械轉向系統狀態_一般來說還能由駕駛員獨立承擔汽車轉向任務.

(1) 液壓式動力轉向系統 .其中屬於轉向加力裝置的部件是：轉向液壓泵、轉向油管、轉向油罐 以及位於整體式轉向器 內部的轉向控制閥及轉向動力缸 等.當駕駛員轉動轉向盤 時_通過機械轉向器使轉向橫拉桿移動_並帶動轉向節臂_使轉向輪偏轉_從而改變汽車的行駛方向.與此同時_轉向器輸入軸還帶動轉向器內部的轉向控制閥轉動_使轉向動力缸產生液壓作用力_幫助駕駛員轉向操作.由於有轉向加力裝置的作用_駕駛員只需比采用機械轉向系統時小得多的轉向力矩_就能使轉向輪偏轉.

優缺點：能耗較高_尤其時低速轉彎的時候_覺得方向比較沉_發動機也比較費力氣.又由於液壓泵的壓力很大_也比較容易損害助力系統.

(2) 電動助力動力轉向系統_簡稱電動式EPS或EPS(Electronic Power Steering system)在機械轉向機構的基礎上_增加信號傳感器、電子控制單元和轉向助力機構.

電動式EPS 是利用電動機作為助力源_根據車速和轉向參數等因素_由電子控制單元完成助力控制_其原理可概括如下：當操縱轉向盤時_裝在轉向盤軸上的轉矩傳感器不斷地測出轉向軸上的轉矩信號_該信號與車速信號同時輸入到電子控制單元.電控單元根據這些輸入信號_確定助力轉矩的大小和方向_即選定電動機的電流和轉動方向_調整轉向輔助動力的大小.電動機的轉矩由電磁離合器通過減速機構減速增矩後_加在汽車的轉向機構上_使之得到一個與汽車工況相適應的轉向作用力.例如_福克斯的EHPAS電子液壓系統由電腦根據發動機轉速、車速以及方向盤轉角等信號_驅動電子泵給轉向系統提供助力.助力感覺非常的自然.因此很多人對福克斯方向的感覺相當不錯_轉向操控感覺可以說是隨心所欲.有些車也號稱采用電子助力_但是只是電機助力_沒有液壓輔助_容易產生噪音.助力效果也遠不如福克斯這一類型的電子助力.

優缺：能耗低_靈敏_電子單元控制_節省發動機功率_助力發揮比較理想

關鍵詞:汽車線控轉向系統