汽車轉向系統(tǒng)

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1、第 二 十 三 章 汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 第 1節(jié) 概 述 保 證 汽 車 能 按 駕 駛 員 的 意 愿 進 行 直 線 或 轉 向 行 駛 。汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 的 功 用 ： ？ 汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 的 定 義 ：用 來 改 變 或 者 恢 復 汽 車 行 駛 方 向 的 專 設 機 構 的 總 稱 。 1.1汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 類 型 和 組 成按 汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 能 源 的 不 同 分 為 ： 機 械 轉 向 系 統(tǒng) 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 以 駕 駛 員 的 體 力 為 轉 向 能 源 ， 其 中 所 有 的 傳 力 件 都是 機 械 零 件 。兼 用 駕 駛

2、 員 的 體 力 和 發(fā) 動 機 (或 電 動 機 )動 力 為 轉 向 能源 ， 其 轉 向 系 統(tǒng) 中 需 要 增 加 動 力 轉 向 裝 置 。a.汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 的 分 類 萬 向 傳 動 裝 置 (轉 向 萬 向 節(jié) 和 轉 向 傳 動 軸 )作 用 ： 方 便 布 置 ； 消 除 安 裝 誤 差 和 安 裝 支 架 變 形 引 起 的不 利 影 響 ； 可 以 方 便 的 實 現(xiàn) 轉 向 盤 和 轉 向 器 等 部件 的 通 用 化 和 系 列 化 。b.汽 車 轉 向 系 統(tǒng) 的 組 成機 械 轉 向 系 統(tǒng) 的 組 成 :方 向 盤 ；轉 向 管 柱 ；轉 向 軸 ；轉

3、 向 傳 動 軸 ;轉 向 萬 向 節(jié) 。轉 向 搖 臂 ；轉 向 直 拉 桿 ；轉 向 節(jié) 臂 ；轉 向 梯 形 機 構 。轉 向 傳 動 機 構轉 向 操 縱 機 構轉 向 器 采 用 非 獨 立 懸 架 采 用 非 獨 立 懸 架 的 機 械 式 轉 向 系 統(tǒng) 工 作 過 程 采 用 獨 立 懸 架 的機 械 轉 向 系 統(tǒng) ：左 、 右 橫 拉 桿 1.2兩 側 車 輪 偏 轉 角 之 間 的 理 想 關 系 為 避 免 在 汽 車 轉 向 時 加 大 對 車 輪的 磨 損 ， 希 望 汽 車 轉 向 時 每 個 車 輪都 作 純 滾 動 。 即 要 求 所 有 車 輪 的 軸線 都

4、 相 交 于 一 點 。cot=cot+B/L 汽 車 內 輪 轉 角 與 外 輪 轉 角 之 間 的 關 系 如 下 ：B兩 側 主 銷 軸 線 與 地 面 相 交 點 的距 離 ； L汽 車 的 軸 距 。R為 汽 車 轉 彎 半 徑 ；O為 汽 車 轉 向 中 心 。 汽 車 最 小 轉 彎 半 徑 ：當 外 轉 向 輪 偏 轉 角 達 到 最 大 值max時 ， 轉 向 半 徑 最 小 : Rmin=L/sinmax汽 車 轉 彎 半 徑 ： R=L/sin只 用 前 軸 轉 向 的 三 軸 汽 車 ， 由于 中 、 后 輪 總 是 平 行 的 ， 因 此不 存 在 理 想 的 轉 向

5、 中 心 。 計 算 轉 向 中 心 時 用 一 個 與 中 、后 軸 線 等 距 的 平 分 線 作 為 假 想軸 線 。 第 一 、 第 三 軸 為 轉 向 橋 的 三 軸 汽 車cot1=cot1+B/L1cot 2=cot2+B/L2前 軸后 軸轉 向 梯 形 需 要 滿 足 上 式的 設 計 要 求 。L1、 L2分 別 為 一 軸 、 三 軸到 二 軸 的 距 離 。 前 軸 :cot1=cot1+B/L1 后 軸 :cot2=cot2+B/L2第 一 、 第 二 軸 為 轉 向 橋 的 四 軸 汽 車 以 三 四 軸 之 間 的 平 分 線 為 轉 向 基 線 。 1.3 轉 向

6、 系 的 角 傳 動 比轉 向 盤 轉 向 器 轉 向 搖 臂 轉 向 節(jié)轉 向 系 角 傳 動 比 i ：i = i1*i2轉 向 系 角 傳 動 比 越 大 ， 轉 向 越 省 力 ， 但 轉 向 靈 敏度 降 低 。 i1較 大 ， 貨 車 為 16-32， 轎 車 為 12-20； i2較 小 ， 一 般 為 1。轉 向 器 角 傳 動 比 i1 ： 轉向 盤 的 轉 角 增 量 與 轉 向 搖臂 轉 角 的 相 應 增 量 之 比 轉 向 傳 動 機 構 角傳 動 比 i1 ： 轉 向搖 臂 轉 角 增 量 與 轉向 盤 所 在 一 側 的 轉向 節(jié) 的 轉 角 相 應 增量 之 比

7、 。 轉 向 盤 的 自 由 行 程定 義 ： 轉 向 盤 空 轉 階 段 的 角 行 程 ， 稱 為 轉 向 盤 的 自 由 行 程 。作 用 ： 可 以 緩 和 路 面 沖 擊 ， 避 免 駕 駛 員 過 分 的 緊 張 和 疲 勞 ； 但 過 大 轉 向 盤 自 由 行 程 會 降 低 轉 向 靈 敏 度 。 轉 向 盤 自 由 行 程 比 較 理 想 的 情 況 是 不 超 過10 15 。 當 零 件 磨 損 使 轉 向 盤 自 由 行 程 超 過 25 30 時 必 須 進 行調 整 。產 生 原 因 ：轉 向 系 統(tǒng) 中 傳 動 件 之 間 存 在 安 裝 間 隙 。 在 轉 向

8、 開 始 階 段 ， 所 施 加 的 轉向 力 矩 很 小 ， 用 來 克 服 轉 向 系 統(tǒng) 內 部 摩 擦 ， 使 個 傳 動 件 開 始 運 動 直 到間 隙 完 全 消 除 。 2.1 轉 向 操 縱 機 構a.轉 向 操縱 機 構 :轉 向 盤 到轉 向 器 之間 的 所 有零 部 件 總稱 。第 2節(jié) 轉 向 操 縱 機 構 1. 轉 向 盤1.輪 緣2.輪 輻3.輪 轂 ， 輪 轂 細牙 內 花 鍵 與 轉 向軸 連 接 轉 向 盤 上 裝 有 喇 叭 按 鈕 ， 有 些 轎 車 的 轉 向 盤 上 還 裝 有 車 速 控制 開 關 和 安 全 氣 囊 。 汽 車 碰 撞 時 ，

9、 轉 向 盤 骨架 應 該 發(fā) 生 變 形 ， 以 吸收 碰 撞 的 能 量 。轉 向 盤 內 部 由 成 形 的金 屬 骨 架 構 成 ， 外 面包 柔 軟 材 料 。 轉 向 柱 管 固 定 在 車 身 上 ， 支 承著 轉 向 盤 ；轉 向 軸 是 連 接 轉 向 盤 和 轉 向 器的 傳 動 件 ； 轉 向 軸 從 轉 向 柱 管中 穿 過 ， 支 承 在 柱 管 內 的 軸 承和 襯 套 上 。2. 轉 向 軸 、 轉 向 柱管 及 其 吸 能 裝 置轉 向 軸 和 轉 向 柱 管 吸 能 裝 置 的基 本 工 作 原 理 是 ： 當 轉 向 軸 受到 巨 大 沖 擊 而 產 生 軸

10、 向 位 移 時， 通 過 轉 向 柱 管 或 支 架 產 生 塑性 變 形 、 轉 向 軸 產 生 錯 位 等 方 式 ， 吸 收 沖 擊 能 量 。 方 向 盤轉 向 管 柱 轉 向 管 支 架支 座 橡 膠 墊轉 向 操 縱機 構 支 架 轉 向 軸轉 向 管 柱 轉 向 軸 襯 套 (1) 轉 向 軸 錯 位 緩 沖 當 發(fā) 生 猛 烈 撞 車 時 ， 轉 向 軸 上 的 上 、 下 凸 緣 盤 的銷 子 與 銷 孔 脫 開 ， 緩 和 沖 擊 ， 吸 收 沖 擊 能 量 。上 凸 緣 盤 下 凸 緣 盤 轉 向 傳 動 軸 分 為 上 、 下 兩 段 ， 下 轉 向 傳 動 軸 裝

11、在 上 轉 向 傳 動軸 的 孔 中 ， 發(fā) 生 碰 撞 時 ， 轉 向 器 向 后 移 動 ， 下 轉 向 傳 動 軸 插入 上 轉 向 傳 動 軸 的 孔 中 ， 上 轉 向 傳 動 軸 被 壓 扁 ， 吸 收 沖 擊 能量 。(2) 轉 向 軸 錯 位 和 支 架 變 形 緩 沖轉 向 柱 管 通 過 支 架和 U形 金 屬 板 固 定 在儀 表 板 上 。當 駕 駛 員 身 體 撞 擊轉 向 盤 后 ， 轉 向 管柱 和 支 架 將 從 儀 表板 上 脫 離 下 來 向 前移 動 。 這 時 ， 一 端固 定 在 儀 表 板 上 而另 一 端 固 定 在 支 架上 的 U形 金 屬 板

12、 就 會產 生 扭 曲 變 形 并 吸收 沖 擊 能 量 。 網 格 狀 或 波 紋 管 式 轉 向 柱 管 吸 能 裝 置 :當 發(fā) 生 猛 烈 撞 車 導 致 人 體 沖 撞 轉 向盤 時 ， 網 格 部 分 或 波 紋 管 部 分 將 被 壓 縮 產 生 塑 性 變 形 ， 吸 收 沖 擊 能 量 。 (3) 轉 向 柱 管 變 形 吸 收 沖 擊 能 量 并 緩 沖 網 格 狀 轉 向 柱 管 波 紋 管 式 轉 向 柱 管 轉 向 器 的 傳 動 效 率 轉 向 器 的 輸 入 功 率 與 輸 出 功 率 的 比 值 稱 為 轉 向 器 的 效 率 。轉 向 器 的 正 效 率 ：功

13、 率 由 轉 向 軸 輸 入 ， 由 轉 向 傳 動 機 構 （ 如 轉 向 橫 拉 桿 或 搖 臂 ） 輸 出 的傳 動 效 率 ；轉 向 器 的 逆 效 率 ：功 率 由 轉 向 傳 動 機 構 輸 入 ， 由 轉 向 軸 輸 出 的 傳 動 效 率 。1. 轉 向 器 傳 動 效 率第 3節(jié) 轉 向 器 可 逆 式 轉 向 器 ： 逆 效 率 很 高 的 轉 向 器 ， 可 以 將 路 面 阻 力 完 全反 饋 到 轉 向 盤 ， 駕 駛 員 路 感 好 ， 可 以 實 現(xiàn) 方 向 盤 的 回 正 ， 但可 能 發(fā) 生 “ 打 手 ” 現(xiàn) 象 。 u現(xiàn) 代 汽 車 一 般 不 采 用 不

14、 可 逆 轉 向 器 ， 大 部 分 采 用 可 逆 式 轉 向 器 ， 部 分越 野 車 輛 采 用 極 限 可 逆 式 轉 向 器 。不 可 逆 轉 向 器 ： 逆 效 率 很 低 的 轉 向 器 ， 讓 駕 駛 員 喪 失 路 感 ，無 法 根 據(jù) 路 面 阻 力 調 整 方 向 盤 轉 距 ； 方 向 盤 不 會 回 正 。極 限 可 逆 式 轉 向 器 ： 逆 效 率 略 高 于 不 可 逆 式 的 轉 向 器 ， 可 以獲 得 一 定 的 路 感 ， 轉 向 盤 可 自 動 回 正 。 轉 向 器 的 分 類 ：2. 轉 向 器齒 輪 齒 條 式 轉 向 器 ；蝸 桿 曲 柄 指

15、銷 式 轉 向 器 ；循 環(huán) 球 式 轉 向 器 。轉 向 器 是 轉 向 系 的 減 速 傳 動 裝 置 ， 一 般 有 12個 減 速 傳 動 副 。 a.齒 輪 齒 條 式 轉 向器傳 動 副 ： 轉 向 齒 輪 (主 動 件 )、 轉 向 齒 條 (從 動 件 ) 。轉 向 齒 條 通 過 兩 點 支 承 在 殼 體 上 ：橡 膠 支 承 套 、 齒輪 齒 條 嚙 合 點 。彈 簧 通 過 墊 片 、壓 塊 將 齒 條 壓 靠在 齒 輪 上 ， 保 證無 間 隙 配 合 。 彈簧 預 緊 力 用 調 整螺 釘 調 節(jié) ， 螺 釘端 部 起 到 限 位 作用 ， 防 止 跳 齒 。 轉

16、向 器 通 過 兩 個 U形 支 架 和 橡 膠 管 支 承 并 固 定 在 副車 架 上 ， 轉 向 齒 輪 與 轉 向 軸 和 轉 向 盤 連 接 ， 兩 個 轉向 橫 拉 桿 分 別 通 過 球 頭 銷 與 轉 向 齒 條 的 兩 端 相 連 。轉 向 器 總 成 側 面 輸 入 兩 端 輸 出 ；中 間 輸 入 兩 端 輸 出 ；側 面 輸 入 中 間 輸 出 ；側 面 輸 入 一 端 輸 出 。齒 輪 齒 條 式 轉 向 器的 四 種 結 構 型 式 ： 轉 向 拉 桿 用 螺 栓 固 定在 轉 向 齒 條 中 部 ， 齒條 移 動 帶 動 左 右 橫 拉桿 移 動 ， 實 現(xiàn) 轉

17、向 。 齒 輪 齒 條 式 轉 向 器 特 點1. 結 構 簡 單 緊 湊 、 質 量 輕 ， 剛 性 大 。2. 轉 向 靈 敏 ， 正 、 逆 效 率 都 較 高 ， 制 造 容 易 ， 成本 低 。3. 省 略 了 轉 向 搖 臂 和 轉 向 直 拉 桿 ， 使 轉 向 傳 動 機構 簡 化 ， 適 合 與 麥 弗 遜 式 獨 立 懸 架 配 用 ， 常 用于 轎 車 、 微 型 貨 車 和 輕 型 貨 車 。 b.蝸 桿 曲 柄 指 銷 式 轉 向 器傳 動 副主 動 件 ： 轉 向 蝸 桿 ；從 動 件 ： 指 銷 。具 有 梯 形 截 面 螺 紋 的 轉 向 蝸桿 支 承 在 轉

18、向 器 殼 體 兩 端 的球 軸 承 上 ， 蝸 桿 與 錐 形 指 銷相 嚙 合 ， 指 銷 用 雙 列 圓 錐 滾子 軸 承 支 于 搖 臂 軸 內 端 的 曲柄 孔 中 。當 轉 向 蝸 桿 隨 轉 向 盤 轉 動 時， 指 銷 沿 蝸 桿 螺 旋 槽 上 下 移 動 ， 并 帶 動 曲 柄 及 搖 臂 軸 轉動 。 雙 指 銷 式 轉 向 器 :每 個 指 銷 所 承 受 的 載 荷小 ， 因 此 壽 命 長 ；一 個 指 銷 脫 離 嚙 合 ， 另一 個 指 銷 仍 保 持 嚙 合 ， 在采 用 同 樣 的 蝸 桿 時 ， 運 動范 圍 大 ， 所 以 當 行 程 固 定時 蝸 桿

19、較 短 ；對 蝸 桿 加 工 精 度 要 求 高 。用 來 調 整 軸 承 的 預 緊 度 ，使 指 銷 能 自 由 轉 動 并 無 明 顯 的 軸 向 間 隙 。用 來 調 整 指 銷 和 蝸 桿 的 嚙合 間 隙 。 c.循 環(huán) 球 式 轉 向 器一 般 采 用 兩 級 傳 動 ： 第 一 級 為螺 桿 螺 母 傳 動 副 ； 第 二 級 為 齒條 齒 扇 傳 動 副 。在 螺 桿 和 螺 母 上 都 加 工 近 似 半 圓形 的 螺 旋 槽 (P289頁 圖 )， 兩 者相 配 合 形 成 近 似 圓 形 的 螺 旋 管 狀通 道 中 裝 入 許 多 鋼 球 。螺 母 的 側 面 有 兩

20、 對 通 孔 ， 可 將 鋼球 塞 入 螺 旋 通 道 中 ， 兩 根 U形 鋼球 導 管 的 兩 端 插 入 螺 母 側 面 的 兩對 通 孔 中 ， 導 管 內 也 裝 滿 鋼 球 。轉 向 螺 桿 轉 動 時 ， 通 過 鋼 球 將力 傳 給 轉 向 螺 母 ， 使 螺 母 沿 軸 向 移 動 。 同 時 ， 在 螺 桿 、 螺 母和 鋼 球 間 的 摩 擦 力 矩 作 用 下 ，所 有 鋼 球 便 在 螺 旋 管 狀 通 道 內滾 動 ， 形 成 “ 球 流 ” 。 轉 向 螺 桿 支 承 在 兩 個 推 力 角 接 觸 球 軸 承 上 ， 軸 承 預 緊度 用 調 整 墊 片 調 整

21、 。解 放 CA1040系 類 輕 型 載 貨 汽 車 循 環(huán) 球 -齒 條 齒 扇 式 轉 向器 旋 入 ， 齒 扇 軸 右 移 ， 嚙 合 間 隙 減 小 ， 反 之 ， 增 大(P278頁 圖 ) 正 傳 動 效 率 高 達 90%95%， 操 縱 輕 便 ， 轉 向 省 力 ；壽 命 長 ， 工 作 平 穩(wěn) 可 靠 ；逆 效 率 也 很 高 ， 容 易 打 手 ；適 合 用 于 經 常 在 平 坦 路 面 上 行 駛 的 中 、 輕 型 載 貨 汽 車 上 。循 環(huán) 球 式 轉 向 器 特 點 ： 從 轉 向 器 到 轉 向 節(jié) 之 間 的 所 有 傳 動 桿 件 (不 含 轉 向 節(jié)

22、 )總 稱 為 轉 向 傳 動 機 構第 4節(jié) 轉 向 傳 動 機 構功 用 ： 將 轉 向 器 輸出 的 力 和 運 動 傳 到轉 向 橋 兩 側 的 轉 向節(jié) ， 使 轉 向 輪 偏 轉 ，并 使 兩 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 。 轉 向 傳 動 機 構 的 組 成 和 布 置 ， 因 轉 向 器位 置 和 轉 向 輪 懸 架 類 型 不 同 而 異 。 1. 與 非 獨 立 懸 架 配 用 的 轉 向 傳 動 機 構 由 轉 向 搖 臂 、 轉 向 直 拉 桿 、 轉 向 節(jié) 臂

23、 和 轉 向 梯 形 等 零 部 件 組 成 ， 其 中轉 向 梯 形 由 梯 形 臂 、 轉 向 橫 拉 桿 和 前 梁 構 成 。 前 橋 為 轉 向 橋 前 橋 為 轉 向 驅 動 橋 轉 向 直 拉 桿 橫 置轉 向 梯 形 布置 在 前 橋 后 ，在 汽 車 直 線行 駛 狀 態(tài) ，900 轉 向 梯 形 布置 在 前 橋 前 ，在 汽 車 直 線行 駛 狀 態(tài) ，900 轉 向 搖 臂 在 與道 路 平 行 的 水平 面 內 左 右 擺動 。 a.轉 向 搖 臂轉 向 器 傳 動 副 與 直 拉 桿 之 間 的 傳 動 件 。 循 環(huán) 球 式 轉 向 器 和 蝸 桿 曲 柄 指 銷

24、 式 轉 向 器 通 過 轉 向 搖 臂 與 轉 向 直 拉 桿 相 連 。 轉 向 搖臂 的 大 端 與 轉 向 器 搖 臂 軸 采 用 錐 形 細 三 角花 鍵 連 接 ， 以 調 整 安 裝 位 置 到 正 確 角 度 、同 時 起 到 壓 緊 和 定 位 的 作 用 。 小 端 通 過 球頭 銷 與 轉 向 直 拉 桿 作 空 間 鉸 鏈 連 接 。 b.轉 向 直 拉 桿轉 向 搖 臂 與 轉 向 節(jié) 臂 之 間 的 傳 動 桿 件 ， 具 有 傳力 和 緩 沖 作 用 。球 頭 銷 連 接 避免 空 間 運 動 的干 涉 ， 壓 縮 彈簧 補 償 球 頭 和座 的 磨 損 ， 保證

25、 無 間 隙 配 合， 彈 簧 預 緊 力 用 端 部 螺 塞 調整 ， 開 口 銷 固定 螺 塞 位 置 。 轉 向 節(jié) 臂 球 頭 銷 前 端 后 端兩 個 壓 縮 彈 簧 分 別 沿 軸 線 的 不 同 方 向 起 緩 沖 作 用 。 c. 轉 向 橫 拉 桿轉 向 梯 形 機 構 的 底 邊 ， 由 橫 拉 桿 體 和 旋 裝 在 兩 端 的橫 拉 桿 接 頭 組 成 。 長 度 可 調 ， 可 用 來 調 整 前 輪 前 束 上 下 球 頭 座 用 聚 甲 醛制 成 ， 耐 磨 性 好 。彈 簧 保 證 球 頭 與 球 頭座 緊 密 接 觸 ， 預 緊 力由 螺 塞 調 整 。兩 接

26、 頭 用 螺 紋 與 橫 拉 桿 體 連 接 ， 一 端 為 左旋 ， 一 端 為 右 旋 ， 當轉 動 橫 拉 桿 體 ， 可 調整 橫 拉 桿 的 長 度 ， 可以 調 整 前 輪 前 束與 梯 形 臂 相 連 球 頭 座 是 剛 制 的 ；螺 孔 切 口 兩 邊 無 耳 孔 ， 用 螺 栓 通 過 沖 壓 制 成 的 卡 箍 夾 緊 在 橫 拉 桿 體 上 ，簡 化 接 頭 的 結 構 和 制 造 工 藝 。 2. 與 獨 立 懸 架 配 用 的 轉 向 傳 動 機 構為 了 滿 足 轉 向 輪 獨 立 運 動 的 需 要 ， 轉 向 橋 是 斷 開 式 的 ， 轉 向 傳 動 機 構

27、中 的轉 向 梯 形 也 必 須 斷 開 。 與 獨 立 懸 架 配 用 的 多 數(shù) 是 齒 輪 齒 條 式 轉 向 器 ， 轉 向器 布 置 在 車 身 上 ， 轉 向 橫 拉 桿 通 過 球 頭 銷 與 齒 條 及 梯 形 臂 相 連 。 直 拉 桿采 用 循 環(huán) 球 式 轉 向 器搖 桿 前 端 固 定 于 車 架橫 梁 中 部 ， 后 端 借 球頭 銷 與 轉 向 直 拉 桿 和左 右 橫 拉 桿 相 連 ， 轉向 橫 拉 桿 通 過 球 頭 銷與 梯 形 臂 連 接 。彈 簧 用 來 壓 緊 球 頭座 、 吸 收 路 面 沖 擊 將 發(fā) 動 機 輸 出 的 部 分 機 械 能 轉 化

28、 為 壓 力 能 （ 或 電 能 ） ， 并 在 駕 駛 員 控 制 下 ，對 轉 向 傳 動 機 構 或 轉 向 器 中 某 一 傳 動 件 施 加 輔 助 作 用 力 ， 使 轉 向 輪 偏 轉 ，以 實 現(xiàn) 汽 車 轉 向 的 一 系 列 裝 置 。a.動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 定 義1. 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 概 述b.動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 作 用減 輕 駕 駛 員 的 轉 向 操 縱 力 ， 提 高 駕 駛 舒 適 性 。c.動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 類 型v液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) （ 油 泵 ）v氣 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) （ 壓 縮 機 ）v電 動 機 助

29、 力 轉 向 系 統(tǒng) （ 發(fā) 電 機 ）第 5節(jié) 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) d.對 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 要 求動 力 轉 向 系 統(tǒng) 只 有 在 汽 車 轉 向 時 才 提 供 轉 向 力 ；動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 響 應 要 迅 速 ；根 據(jù) 汽 車 轉 向 阻 力 的 不 同 ， 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 應 有 不 同 的 輸 出力 。 車 速 低 或 路 面 條 件 不 好 時 ， 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 輸 出 力 要大 ， 要 提 供 大 部 分 的 轉 向 力 ； 車 速 高 時 ， 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的輸 出 力 要 小 ， 避 免 駕 駛 員 失 去

30、 轉 向 路 感 。動 力 轉 向 系 統(tǒng) 密 封 要 好 ， 避 免 漏 油 。 （ 1） 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 組 成 和 分 類a.汽 車 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 根 據(jù) 系 統(tǒng) 內 部 的 壓 力 不 同 分 為 ：常 壓 式 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng)常 流 式 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng)組成 機 械 式 轉 向 器動 力 轉 向 裝 置 轉 向 控 制 閥轉 向 動 力 缸轉 向 油 泵油 罐 和 油 管 常 壓 式 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng)組 成 ： 油 罐 、 油 泵 、 儲 能 器 、 控 制 閥 、 動 力 缸 等 。系 統(tǒng) 工 作 管

31、路 中總 是 保 持 高 壓 。不 轉 向 時 ， 轉 向控 制 閥 處 于 關 閉狀 態(tài) ， 只 要 轉 向 ，系 統(tǒng) 就 給 轉 向 動力 缸 供 壓 力 ， 轉向 控 制 閥 殼 體 與車 輪 有 連 接 關 系 ， 殼 體 與 閥 同 向 運動 ， 反 應 迅 速 。 車 輛 直 線 行 駛 時 車 輛 轉 向 行 駛 時 常 流 式 液 壓 助 力轉 向 系 統(tǒng)轉 向 油 泵 始 終 處 于工 作 狀 態(tài) 。不 轉 向 時 ， 轉 向 控制 閥 保 持 開 啟 ， 活塞 兩 邊 與 低 壓 管 路接 通 ， 轉 向 油 泵 基本 處 于 空 轉 狀 態(tài) ，系 統(tǒng) 中 壓 力 很 小

32、。轉 向 時 ， 動 力 缸 的工 作 腔 與 油 泵 相 通 ，而 與 回 油 管 路 隔 絕 ， 另 一 腔 與 油 泵 隔 絕 ，與 回 油 管 路 相 同 ，建 立 壓 力 。 汽 車 直 線 行 駛 時 汽 車 轉 向 行 駛 時 b.常 壓 式 與 常 流 式 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 比 較常 壓 式 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng) ：優(yōu) 點 ：系 統(tǒng) 中 一 直 存 在 油 壓 ， 響 應 快 。用 儲 能 器 積 蓄 能 量 ， 可 是 用 較 小 的 油泵 ； 油 泵 不 運 轉 情 況 下 可 以 保 持 一 定的 轉 向 加 力 能 力 。缺 點 ：容 易 引

33、 起 壓 力 漏 油 ；油 泵 總 要 保 持 系 統(tǒng) 的 壓 力 ， 會 降 低 油 泵 的 壽 命 ；儲 能 器 占 用 一 定 的 空 間 ；燃 油 消 耗 率 高 ；應 用 ：少 數(shù) 重 型 汽 車 。 常 流 式 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng) ：優(yōu) 點 ：結 構 簡 單 ；油 泵 壽 命 長 ；泄 漏 少 ；消 耗 功 率 低 。缺 點 ：轉 向 后 才 建 立 系 統(tǒng) 壓 力 ， 響 應 慢 ；為 提 高 相 應 的 速 度 需 要 使 用 較 大 的 油泵 ；應 用 ：廣 泛 用 于 各 種 汽 車 。 （ 2） 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 轉 向 控 制 閥轉 向 控

34、 制 閥 按 結 構 分 為 ：滑 閥 式 轉 向 控 制 閥 ；轉 閥 式 轉 向 控 制 閥 。 閥 體 沿 軸 向 移 動 來 控 制 油 液 流 量 的 轉 向 控 制 閥 ， 簡 稱 滑 閥 。a.滑 閥 式 轉 向 控 制 閥 常 流 式 滑 閥 扭 桿閥 體殼 體轉 閥 結 構 ：4個 連 通 的 進 油 通 道 A；4個 通 道 B、 C與 動 力 缸 的 左 右腔 相 連 ；4個 回 油 道 D；中 空 閥 體 與 儲 油 罐 相 連 。閥 體 繞 其 軸 線 轉 動 來 控 制 油 液 流量 的 轉 向 控 制 閥 ， 簡 稱 轉 閥 。b.轉 閥 式 轉 向 控 制 閥

35、D DDD當 閥 體 順 時 針 轉 過 一個 小 角 度 會 發(fā) 生 什 么情 況 ？ 滑 閥 式 轉 向 控 制 閥 ：特 點 ： 滑 閥 式 轉 向 控 制 閥 靠 閥 體 的 移 動 控 制 油 液 流 量 。 結 構 簡 單 ， 工 藝 性 好 ， 布 置 方 便 ， 需 要 較 大 的 軸 向 安裝 和 運 動 空 間 。特 點 ： 轉 閥 式 轉 向 控 制 閥 靠 閥 體 的 轉 動 控 制 油 液 流 量 。 靈 敏 度 高 ， 密 封 件 少 ， 體 積 小 ， 結 構 更 先 進 ， 加 工 要求 精 度 高 ， 目 前 得 到 廣 泛 應 用 。轉 閥 式 轉 向 控

36、制 閥 ： （ 3） 常 流 式 液 壓 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 布 置 方 案按 機 械 轉 向 器 、 轉 向 控 制 閥 和 動 力 缸 的 三 者 的 組 合 及相 對 位 置 關 系 ， 分 為 三 種 ：v整 體 式 動 力 轉 向 器 ；v半 整 體 式 動 力 轉 向 器 ；v轉 向 加 力 器 。 整 體 式 動 力 轉向 系 統(tǒng) 機 械 轉 向 器轉 向 控 制 閥轉 向 動 力 缸 半 整 體 式 動 力轉 向 系 統(tǒng)機 械 轉 向 器轉 向 控 制 閥 轉 向 加 力 器轉 向 控 制 閥轉 向 動 力 缸 單 向 閥 ： 又 稱 短 路 閥 ， 是 在 動 力 轉

37、 向 系統(tǒng) 正 常 工 作 時 關 閉 ， 失 效 時 自 動 打 開 ，以 彌 補 動 力 缸 吸 油 缸 的 真 空 度 (因 油 罐油 不 能 正 常 通 過 油 泵 )， 即 將 不 工 作 的油 泵 短 路 。流 量 控 制 閥 ： 限 定 轉 向 油 泵 的 最 大 流 量安 全 閥 ： 限 定 轉 向 油 泵 的 最 大 壓 力 組 裝 在 轉向 油 泵 內 機 械 轉 向 器 轉 向 油 泵轉 向 動 力 缸轉 向 控 制 閥 轉 向 節(jié) 臂橫 拉 桿轉 向 加 力 器 轉 向 加 力 器 2.整 體 式 動 力 轉 向 器 轉 向 油 缸轉 向 油 泵 機 械 轉 向 器轉

38、向 控 制 閥轉 向 動 力 缸 整體式 轉 向 動 力 缸 活 塞 與 轉 向 齒 條制 成 一 體 ， 活 塞 將 轉 向 動 力缸 (即 轉 向 器 殼 體 )分 成 左 右兩 腔 ；轉 向 動 力 缸 的 助 力 直 接 作 用在 齒 條 上 ， 齒 條 的 動 力 由 一端 輸 出 捷 達 轎 車 整 體 式 動 力 轉 向 器 示 意 圖 轉 向 動 力 缸 動 力 缸 活 塞 轉 向 齒 輪 轉 向 齒 條 流 量 控 制 閥(帶 安 全 閥 )轉向油泵回 油 管 路 進 油 管 路扭 桿轉 向 軸閥 芯閥 套 轉 向 油 罐齒 輪 齒 條 式 機 械 轉 向 器 、 轉 向 動

39、 力 缸 和 轉 向 控 制 閥 制 成 一 體 。 轉 閥 結 構扭 桿 用 銷 2與 轉 向 齒 輪 連 接 ，用 銷 7與 閥 芯 連 接 ， 閥 芯 與 轉向 軸 末 端 固 定 在 一 起 ， 因 而 轉向 軸 通 過 扭 桿 帶 動 轉 向 齒 輪 轉動 。 汽 車 直 線 行 駛 時 ：轉 向 閥 處 于 中 立 位 置 ， 使 動 力 缸 左 右 兩 腔 相 通 ， 輸 入 閥 體 的 油液 經 回 油 管 路 流 回 轉 向 油 罐 。 （ 常 流 式 轉 向 閥 ）轉 向 動 力 缸 動 力 缸 活 塞 轉 向 齒 輪 轉 向 齒 條 流 量 控 制 閥(帶 安 全 閥 )

40、轉向油泵回 油 管 路進 油 管 路扭 桿轉 向 軸閥 芯閥 套 轉 向 油 罐 汽 車 右 轉 向 行 駛 時 ：轉 動 方 向 盤 轉 向 軸 和 閥 芯 轉 動 扭 桿 扭 轉 變 形轉 閥 開 始 工 作 ， 動 力 油 缸 左 腔 進 入 高 壓 油 ， 右 腔 與 回 油 管 路 連 通液 壓 作 用 力 使 轉 向 齒 條 右 移 ， 轉 向 輪 右 偏 轉 ， 同 時 ， 轉 向 齒 輪與 轉 向 軸 同 向 轉 動 ， 實 現(xiàn) 轉 向 。 3.轉 向 油 罐 和 轉 向 油 泵 轉 向 油罐 和 油泵 是 實現(xiàn) 動 力轉 向 的必 備 部件 。 轉 向 油 罐 的作 用 是

41、儲 存 、濾 清 并 冷 卻液 壓 助 力 轉向 系 統(tǒng) 的 工作 油 液 。轉 向 油 罐組 成 ：油 罐 蓋 ；罐 體 ；過 濾 裝 置 ； 進 出 油 口 等 。 轉 向 油 泵 是 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 供 能 裝 置 ， 其 作 用 是 將 輸 入 的 機 械能 轉 換 為 液 壓 能 輸 出 。轉 向 油 泵 的 類 型 ： 齒 輪 式 、 葉 片 式 、 轉 子 式 、 柱 塞 式 等 。轉 向 油 泵 流 量 控 制 閥 的 作 用 ： 避 免 發(fā) 動 機 轉 速 過 高 時 ，流 量 過 大 ， 導 致 系 統(tǒng) 的 功 率消 耗 過 多 和 油 溫 過 高 。v

42、柱 塞 下 腔 通 出 油 腔 ；v柱 塞 上 腔 通 出 油 口 ；v出 油 腔 與 出 油 口 之 間 因 為量 孔 的 節(jié) 流 作 用 存 在 壓 差 。 v 當 流 量 過 大 時 ， 出 油 腔 與 出 油 口 的 壓差 增 大 ， 流 量 控 制 閥 上 下 腔 的 壓 差 增 加 ，導 致 彈 簧 被 壓 縮 柱 塞 上 移 ， 將 出 油 腔 與 進油 腔 接 通 ， 系 統(tǒng) 的 流 量 降 低 。出 油 腔 出 油 口量 孔 進油腔 安 全 閥 的 作 用 ：限 制 系 統(tǒng) 的 最 高 壓力 ， 避 免 轉 向 阻 力過 大 時 ， 系 統(tǒng) 內 部的 壓 力 過 高 會 導

43、致油 泵 、 動 力 缸 和 管路 過 載 而 損 壞 。 安 全 閥球 閥 門 安 全 閥 座油 泵 輸 出 壓 力 達 到規(guī) 定 的 最 高 值 時 ，球 閥 開 啟 ， 出 油 口和 進 球 腔 接 通 ， 使 出 油 口 壓 力 降 低 。 p傳 統(tǒng) 的 液 壓 助 力 轉 向 只 能 根 據(jù) 轉 向 盤轉 角 的 變 化 提 供 助 力 ；4.電 控 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng)p電 控 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) 在 傳 統(tǒng) 液 壓 助力 轉 向 系 統(tǒng) 的 基 礎 上 加 裝 電 控 系 統(tǒng) ，使 輔 助 轉 向 力 的 大 小 不 僅 與 轉 向 盤 的轉 角 增 量 （

44、 或 角 速 度 ） 有 關 ， 還 與 車速 有 關 。 電 控 單 元 根 據(jù) 車 速 調 節(jié) 作 用 在 轉 向 盤 上 的 阻 力 ， 通 過 控 制 轉 向控 制 閥 的 開 啟 程 度 改 變 液 壓 助 力 系 統(tǒng) 輔 助 力 的 大 小 ， 從 而 實 現(xiàn)輔 助 轉 向 力 隨 車 速 而 變 化 的 助 力 特 性 。電 控 系 統(tǒng) 液 流 分 配 閥 液 壓 反 應 裝 置 裝 在轉 向 齒 輪 孔 中 ， 位于 轉 閥 下 面 液 壓 助 力 轉 向 （ HPS） 系 統(tǒng) 缺 點p1. 不 管 是 否 轉 向 ， 油 泵 始 終 處 于 工 作 狀態(tài) ；p2. 油 泵 供

45、 油 量 一 般 根 據(jù) 發(fā) 動 機 怠 速 時 能使 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 產 生 足 夠 的 轉 向 助 力 所 需的 供 油 量 確 定 ， 轉 速 越 高 ， 供 油 量 越 大 ，而 實 際 上 動 力 轉 向 系 統(tǒng) 所 要 求 的 供 油 量 應該 是 隨 著 轉 速 的 升 高 保 持 不 變 或 下 降 。 第 6節(jié) 電 動 助 力 轉 向 系 統(tǒng) 電 動 助 力 轉 向 （ 簡 稱 EPS） 系 統(tǒng) 利 用 直 流 電 動 機 提 供 轉 向 動力 ， 輔 助 駕 駛 員 進 行 轉 向 操 作 。 根 據(jù) 其 助 力 機 構 的 不 同 可 以 分 為1、 電 動 液

46、壓 助 力 轉 向 （ 簡 稱 EPHS） 系 統(tǒng) 2、 直 接 助 力 式 電 動 轉 向 系 統(tǒng) 1、 電 動 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng)液 壓 泵 通 過 電 動 機 驅 動 ，與 發(fā) 動 機 在 機 械 上 毫 無 關系 ， 助 力 效 果 只 與 轉 向 盤角 速 度 和 行 駛 速 度 有 關 ，是 典 型 的 可 變 助 力 轉 向 系統(tǒng) 。由 ECU提 供 供 油 特 性 ， 汽 車低 速 行 駛 時 助 力 作 用 大 ， 駕駛 員 操 縱 輕 便 靈 活 ； 在 高 速行 駛 時 轉 向 系 統(tǒng) 的 助 力 作 用減 弱 ， 駕 駛 員 的 操 縱 力 增 大 ， 具

47、有 明 顯 的 “ 路 感 ” ， 既 保證 轉 向 操 縱 的 舒 適 性 和 靈 活性 ， 又 提 高 了 高 速 行 駛 中 轉向 的 穩(wěn) 定 性 和 安 全 感 。 直 接 依 靠 電 動 機 提 供 輔 助 轉 矩 ， 可 以 根 據(jù) 不 同的 使 用 工 況 控 制 電 動 機 提 供 不 同 的 輔 助 動 力 。2、 直 接 助 力 式 電 動 轉 向 系 統(tǒng) 轉 矩 傳 感 器 ： 測 量 駕 駛員 作 用 在 轉 向 盤 上 的 力矩 大 小 和 方 向 ， 有 的 還測 量 轉 向 盤 轉 角 的 大 小和 方 向 。 把 兩 段 轉 向 軸在 扭 桿 作 用 下 產 生

48、 的 相對 轉 角 轉 變 成 電 信 號 傳給 (ECU)。 電 動 機 ： 根 據(jù) 電 控 單 元 指令 輸 出 適 當 的 轉 矩 。 減 速 機 構 ：與 電 機 相連 ， 實 現(xiàn)降 速 增 矩 。 ECU： 為 8位 單 片 機 系 統(tǒng)或 采 用 數(shù) 字 信 號 處 理 器 ，根 據(jù) 轉 矩 傳 感 器 和 車 速傳 感 器 傳 來 的 信 號 進 行邏 輯 分 析 計 算 ， 并 發(fā) 出指 令 控 制 電 動 機 和 離 合器 工 作 。 應 具 有 抗 干 擾能 力 ， 適 應 汽 車 多 變 的 行 駛 環(huán) 境 。 根 據(jù) 電 動 機 位 置 的 不 同 ， 直 接 助 力 式

49、 電 動 轉 向 系 統(tǒng) 可 以 分為 :1. 轉 向 軸 助 力 式 ， 占 用 空 間 少 ， 距 離 駕 駛 員 近 ， 振 動 噪 聲 大 ；2. 齒 輪 助 力 式 ， 轉 向 助 力 比 較 大 ；3. 齒 條 助 力 式 ， 剛 度 好 ， 傳 力 大 ， 適 用 于 前 軸 負 荷 大 汽 車 。 本 田 雅 閣 轎 車 的 前 輪 載 荷 較 大 ， 所 需 要 的 轉 向 輔 助力 也 大 ， 因 此 采 用 齒 條 助 力 式 電 動 轉 向 系 統(tǒng) 。 螺 母 與 電 動 機 軸 相 連 ， 電 動 機 軸 是 中 空 的 ， 里 面 穿 過 轉向 齒 條 。 汽 車

50、轉 向 時 ， 電 動 機 軸 驅 動 螺 母 旋 轉 ， 螺 母 只 轉 動 不 移動 ， 從 而 通 過 滾 珠 帶 動 螺 桿 移 動 ， 實 現(xiàn) 轉 向 助 力 。 直 接 助 力 式 電 動 轉 向 系 統(tǒng) 優(yōu) 缺 點缺 點 ：（ 1） 車 用 電 源 的 電 壓 較 低(一 般 12或 24v)， 提 供 的 輔助 動 力 較 小 ， 難 以 用 于 大型 車 輛 ；（ 2） 減 速 機 構 、 電 動 機 等部 件 會 影 響 汽 車 的 操 縱 穩(wěn)定 性 ， 正 確 匹 配 整 車 性 能至 關 重 要 ；（ 3） 使 用 電 動 機 、 減 速 機構 和 轉 矩 傳 感 器

51、等 部 件 ，增 加 了 系 統(tǒng) 的 成 本 。 優(yōu) 點 ：（ 1） 效 率 高 、 能 量 消 耗 少 ；（ 2） 系 統(tǒng) 內 部 采 用 剛 性 連接 ， 反 應 靈 敏 ， 滯 后 小 ，駕 駛 員 的 “ 路 感 ” 好 ；（ 3） 結 構 簡 單 ， 質 量 小 ；（ 4） 系 統(tǒng) 便 于 集 成 ， 整 體尺 寸 減 小 ； 省 去 了 油 泵 和輔 助 管 路 ， 總 布 置 更 加 方便 ；（ 5） 無 液 壓 元 件 ， 對 環(huán) 境污 染 少 。 3、 四 輪 轉 向 （ 簡 稱 4WS） 系 統(tǒng) 汽 車 在 轉 向 時 ， 4個 車 輪 都 可 相 對 車 身 主 動 偏

52、轉 ， 以改 善 汽 車 的 轉 向 機 動 性 能 。 按 照 后 輪 轉 向 機 構 控 制 和 驅 動 方 式 的 不 同 ， 四 輪 轉 向可 分 為 機 械 式 、 液 壓 式 、 電 控 機 械 式 、 電 控 液 壓 式 和 電 控電 動 式 等 幾 種 類 型 。 目 前 使 用 最 廣 泛 的 4WS系 統(tǒng) 為 電 控 液 壓 式 ， 主 要 用 于 前輪 采 用 液 壓 助 力 轉 向 系 統(tǒng) 的 汽 車 中 。 隨 著 電 動 助 力 轉 向 (EPS)系 統(tǒng) 的 出 現(xiàn) ， 電 動 4WS將 是4WS的 發(fā) 展 趨 勢 。 轉 向 時 ， 前 輪 轉 角 、車 速 、

53、橫 擺 角 速 度傳 感 器 等 信 號 送 入ECU進 行 分 析 計 算 ，ECU確 定 后 輪 轉 角 并向 步 進 電 機 輸 出 驅動 信 號 ， 通 過 后 輪轉 向 機 構 驅 動 后 輪偏 轉 以 適 應 前 輪 轉向 ， 實 現(xiàn) 四 輪 轉 向 。前 輪 采 用 傳 統(tǒng) 轉 向 系 統(tǒng) ， 后 輪 采 用 直 接 助 力 式 電 動 轉 向 系 統(tǒng) 四 、 線 控 轉 向 (Steer-by-wire)系 統(tǒng) ECU從 轉 向傳 感 器 中 獲取 駕 駛 員 意圖 ， 通 過 車速 傳 感 器 得到 車 速 、 加速 度 等 汽 車行 駛 工 況 信 息 ， 輸 出 控制 信 號 使 激勵 器 驅 動 前輪 偏 轉 。轉 向 盤 和 轉向 輪 之 間 沒有 機 械 連 接 ，被 激 勵 器 代替 。對 轉 向 盤 施加 反 饋 力 矩以 向 駕 駛 員提 供 路 面 信息 。實 時 監(jiān)控 汽 車行 駛 狀態(tài) 。結 構 緊 湊 、 工 作 平 穩(wěn) ， 但 轉 向 系 統(tǒng) 沒 有 機 械 反 饋 ， 只 用 軟 件模 擬 實 際 情 況 ， 駕 駛 員 不 能 準 確 掌 握 真 實 的 路 面 狀 況 。 作 業(yè) ：P302頁 1， 2， 3, 10， 11.6. 說 明 汽 車 上 常 用 的 轉 向 器 傳 動 副 機 構 及 特 點 。