汽车转向系统

第 二 十 三 章 汽 车 转 向 系 统 第 1节 概 述 保 证 汽 车 能 按 驾 驶 员 的 意 愿 进 行 直 线 或 转 向 行 驶 。汽 车 转 向 系 统 的 功 用 ： ？ 汽 车 转 向 系 统 的 定 义 ：用 来 改 变 或 者 恢 复 汽 车 行 驶 方 向 的 专 设 机 构 的 总 称 。 1.1汽 车 转 向 系 统 类 型 和 组 成按 汽 车 转 向 系 统 能 源 的 不 同 分 为 ： 机 械 转 向 系 统 动 力 转 向 系 统 以 驾 驶 员 的 体 力 为 转 向 能 源 ， 其 中 所 有 的 传 力 件 都是 机 械 零 件 。兼 用 驾 驶 员 的 体 力 和 发 动 机 (或 电 动 机 )动 力 为 转 向 能源 ， 其 转 向 系 统 中 需 要 增 加 动 力 转 向 装 置 。a.汽 车 转 向 系 统 的 分 类 万 向 传 动 装 置 (转 向 万 向 节 和 转 向 传 动 轴 )作 用 ： 方 便 布 置 ； 消 除 安 装 误 差 和 安 装 支 架 变 形 引 起 的不 利 影 响 ； 可 以 方 便 的 实 现 转 向 盘 和 转 向 器 等 部件 的 通 用 化 和 系 列 化 。b.汽 车 转 向 系 统 的 组 成机 械 转 向 系 统 的 组 成 :方 向 盘 ；转 向 管 柱 ；转 向 轴 ；转 向 传 动 轴 ;转 向 万 向 节 。转 向 摇 臂 ；转 向 直 拉 杆 ；转 向 节 臂 ；转 向 梯 形 机 构 。转 向 传 动 机 构转 向 操 纵 机 构转 向 器 采 用 非 独 立 悬 架 采 用 非 独 立 悬 架 的 机 械 式 转 向 系 统 工 作 过 程 采 用 独 立 悬 架 的机 械 转 向 系 统 ：左 、 右 横 拉 杆 1.2两 侧 车 轮 偏 转 角 之 间 的 理 想 关 系 为 避 免 在 汽 车 转 向 时 加 大 对 车 轮的 磨 损 ， 希 望 汽 车 转 向 时 每 个 车 轮都 作 纯 滚 动 。 即 要 求 所 有 车 轮 的 轴线 都 相 交 于 一 点 。cot=cot+B/L 汽 车 内 轮 转 角 与 外 轮 转 角 之 间 的 关 系 如 下 ：B两 侧 主 销 轴 线 与 地 面 相 交 点 的距 离 ； L汽 车 的 轴 距 。R为 汽 车 转 弯 半 径 ；O为 汽 车 转 向 中 心 。 汽 车 最 小 转 弯 半 径 ：当 外 转 向 轮 偏 转 角 达 到 最 大 值max时 ， 转 向 半 径 最 小 : Rmin=L/sinmax汽 车 转 弯 半 径 ： R=L/sin只 用 前 轴 转 向 的 三 轴 汽 车 ， 由于 中 、 后 轮 总 是 平 行 的 ， 因 此不 存 在 理 想 的 转 向 中 心 。 计 算 转 向 中 心 时 用 一 个 与 中 、后 轴 线 等 距 的 平 分 线 作 为 假 想轴 线 。 第 一 、 第 三 轴 为 转 向 桥 的 三 轴 汽 车cot1=cot1+B/L1cot 2=cot2+B/L2前 轴后 轴转 向 梯 形 需 要 满 足 上 式的 设 计 要 求 。L1、 L2分 别 为 一 轴 、 三 轴到 二 轴 的 距 离 。 前 轴 :cot1=cot1+B/L1 后 轴 :cot2=cot2+B/L2第 一 、 第 二 轴 为 转 向 桥 的 四 轴 汽 车 以 三 四 轴 之 间 的 平 分 线 为 转 向 基 线 。 1.3 转 向 系 的 角 传 动 比转 向 盘 转 向 器 转 向 摇 臂 转 向 节转 向 系 角 传 动 比 i ：i = i1*i2转 向 系 角 传 动 比 越 大 ， 转 向 越 省 力 ， 但 转 向 灵 敏度 降 低 。 i1较 大 ， 货 车 为 16-32， 轿 车 为 12-20； i2较 小 ， 一 般 为 1。转 向 器 角 传 动 比 i1 ： 转向 盘 的 转 角 增 量 与 转 向 摇臂 转 角 的 相 应 增 量 之 比 转 向 传 动 机 构 角传 动 比 i1 ： 转 向摇 臂 转 角 增 量 与 转向 盘 所 在 一 侧 的 转向 节 的 转 角 相 应 增量 之 比 。 转 向 盘 的 自 由 行 程定 义 ： 转 向 盘 空 转 阶 段 的 角 行 程 ， 称 为 转 向 盘 的 自 由 行 程 。作 用 ： 可 以 缓 和 路 面 冲 击 ， 避 免 驾 驶 员 过 分 的 紧 张 和 疲 劳 ； 但 过 大 转 向 盘 自 由 行 程 会 降 低 转 向 灵 敏 度 。 转 向 盘 自 由 行 程 比 较 理 想 的 情 况 是 不 超 过10 15 。 当 零 件 磨 损 使 转 向 盘 自 由 行 程 超 过 25 30 时 必 须 进 行调 整 。产 生 原 因 ：转 向 系 统 中 传 动 件 之 间 存 在 安 装 间 隙 。 在 转 向 开 始 阶 段 ， 所 施 加 的 转向 力 矩 很 小 ， 用 来 克 服 转 向 系 统 内 部 摩 擦 ， 使 个 传 动 件 开 始 运 动 直 到间 隙 完 全 消 除 。 2.1 转 向 操 纵 机 构a.转 向 操纵 机 构 :转 向 盘 到转 向 器 之间 的 所 有零 部 件 总称 。第 2节 转 向 操 纵 机 构 1. 转 向 盘1.轮 缘2.轮 辐3.轮 毂 ， 轮 毂 细牙 内 花 键 与 转 向轴 连 接 转 向 盘 上 装 有 喇 叭 按 钮 ， 有 些 轿 车 的 转 向 盘 上 还 装 有 车 速 控制 开 关 和 安 全 气 囊 。 汽 车 碰 撞 时 ， 转 向 盘 骨架 应 该 发 生 变 形 ， 以 吸收 碰 撞 的 能 量 。转 向 盘 内 部 由 成 形 的金 属 骨 架 构 成 ， 外 面包 柔 软 材 料 。 转 向 柱 管 固 定 在 车 身 上 ， 支 承着 转 向 盘 ；转 向 轴 是 连 接 转 向 盘 和 转 向 器的 传 动 件 ； 转 向 轴 从 转 向 柱 管中 穿 过 ， 支 承 在 柱 管 内 的 轴 承和 衬 套 上 。2. 转 向 轴 、 转 向 柱管 及 其 吸 能 装 置转 向 轴 和 转 向 柱 管 吸 能 装 置 的基 本 工 作 原 理 是 ： 当 转 向 轴 受到 巨 大 冲 击 而 产 生 轴 向 位 移 时， 通 过 转 向 柱 管 或 支 架 产 生 塑性 变 形 、 转 向 轴 产 生 错 位 等 方 式 ， 吸 收 冲 击 能 量 。 方 向 盘转 向 管 柱 转 向 管 支 架支 座 橡 胶 垫转 向 操 纵机 构 支 架 转 向 轴转 向 管 柱 转 向 轴 衬 套 (1) 转 向 轴 错 位 缓 冲 当 发 生 猛 烈 撞 车 时 ， 转 向 轴 上 的 上 、 下 凸 缘 盘 的销 子 与 销 孔 脱 开 ， 缓 和 冲 击 ， 吸 收 冲 击 能 量 。上 凸 缘 盘 下 凸 缘 盘 转 向 传 动 轴 分 为 上 、 下 两 段 ， 下 转 向 传 动 轴 装 在 上 转 向 传 动轴 的 孔 中 ， 发 生 碰 撞 时 ， 转 向 器 向 后 移 动 ， 下 转 向 传 动 轴 插入 上 转 向 传 动 轴 的 孔 中 ， 上 转 向 传 动 轴 被 压 扁 ， 吸 收 冲 击 能量 。(2) 转 向 轴 错 位 和 支 架 变 形 缓 冲转 向 柱 管 通 过 支 架和 U形 金 属 板 固 定 在仪 表 板 上 。当 驾 驶 员 身 体 撞 击转 向 盘 后 ， 转 向 管柱 和 支 架 将 从 仪 表板 上 脱 离 下 来 向 前移 动 。 这 时 ， 一 端固 定 在 仪 表 板 上 而另 一 端 固 定 在 支 架上 的 U形 金 属 板 就 会产 生 扭 曲 变 形 并 吸收 冲 击 能 量 。 网 格 状 或 波 纹 管 式 转 向 柱 管 吸 能 装 置 :当 发 生 猛 烈 撞 车 导 致 人 体 冲 撞 转 向盘 时 ， 网 格 部 分 或 波 纹 管 部 分 将 被 压 缩 产 生 塑 性 变 形 ， 吸 收 冲 击 能 量 。 (3) 转 向 柱 管 变 形 吸 收 冲 击 能 量 并 缓 冲 网 格 状 转 向 柱 管 波 纹 管 式 转 向 柱 管 转 向 器 的 传 动 效 率 转 向 器 的 输 入 功 率 与 输 出 功 率 的 比 值 称 为 转 向 器 的 效 率 。转 向 器 的 正 效 率 ：功 率 由 转 向 轴 输 入 ， 由 转 向 传 动 机 构 （ 如 转 向 横 拉 杆 或 摇 臂 ） 输 出 的传 动 效 率 ；转 向 器 的 逆 效 率 ：功 率 由 转 向 传 动 机 构 输 入 ， 由 转 向 轴 输 出 的 传 动 效 率 。1. 转 向 器 传 动 效 率第 3节 转 向 器 可 逆 式 转 向 器 ： 逆 效 率 很 高 的 转 向 器 ， 可 以 将 路 面 阻 力 完 全反 馈 到 转 向 盘 ， 驾 驶 员 路 感 好 ， 可 以 实 现 方 向 盘 的 回 正 ， 但可 能 发 生 “ 打 手 ” 现 象 。 u现 代 汽 车 一 般 不 采 用 不 可 逆 转 向 器 ， 大 部 分 采 用 可 逆 式 转 向 器 ， 部 分越 野 车 辆 采 用 极 限 可 逆 式 转 向 器 。不 可 逆 转 向 器 ： 逆 效 率 很 低 的 转 向 器 ， 让 驾 驶 员 丧 失 路 感 ，无 法 根 据 路 面 阻 力 调 整 方 向 盘 转 距 ； 方 向 盘 不 会 回 正 。极 限 可 逆 式 转 向 器 ： 逆 效 率 略 高 于 不 可 逆 式 的 转 向 器 ， 可 以获 得 一 定 的 路 感 ， 转 向 盘 可 自 动 回 正 。 转 向 器 的 分 类 ：2. 转 向 器齿 轮 齿 条 式 转 向 器 ；蜗 杆 曲 柄 指 销 式 转 向 器 ；循 环 球 式 转 向 器 。转 向 器 是 转 向 系 的 减 速 传 动 装 置 ， 一 般 有 12个 减 速 传 动 副 。 a.齿 轮 齿 条 式 转 向器传 动 副 ： 转 向 齿 轮 (主 动 件 )、 转 向 齿 条 (从 动 件 ) 。转 向 齿 条 通 过 两 点 支 承 在 壳 体 上 ：橡 胶 支 承 套 、 齿轮 齿 条 啮 合 点 。弹 簧 通 过 垫 片 、压 块 将 齿 条 压 靠在 齿 轮 上 ， 保 证无 间 隙 配 合 。 弹簧 预 紧 力 用 调 整螺 钉 调 节 ， 螺 钉端 部 起 到 限 位 作用 ， 防 止 跳 齿 。 转 向 器 通 过 两 个 U形 支 架 和 橡 胶 管 支 承 并 固 定 在 副车 架 上 ， 转 向 齿 轮 与 转 向 轴 和 转 向 盘 连 接 ， 两 个 转向 横 拉 杆 分 别 通 过 球 头 销 与 转 向 齿 条 的 两 端 相 连 。转 向 器 总 成 侧 面 输 入 两 端 输 出 ；中 间 输 入 两 端 输 出 ；侧 面 输 入 中 间 输 出 ；侧 面 输 入 一 端 输 出 。齿 轮 齿 条 式 转 向 器的 四 种 结 构 型 式 ： 转 向 拉 杆 用 螺 栓 固 定在 转 向 齿 条 中 部 ， 齿条 移 动 带 动 左 右 横 拉杆 移 动 ， 实 现 转 向 。 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 特 点1. 结 构 简 单 紧 凑 、 质 量 轻 ， 刚 性 大 。2. 转 向 灵 敏 ， 正 、 逆 效 率 都 较 高 ， 制 造 容 易 ， 成本 低 。3. 省 略 了 转 向 摇 臂 和 转 向 直 拉 杆 ， 使 转 向 传 动 机构 简 化 ， 适 合 与 麦 弗 逊 式 独 立 悬 架 配 用 ， 常 用于 轿 车 、 微 型 货 车 和 轻 型 货 车 。 b.蜗 杆 曲 柄 指 销 式 转 向 器传 动 副主 动 件 ： 转 向 蜗 杆 ；从 动 件 ： 指 销 。具 有 梯 形 截 面 螺 纹 的 转 向 蜗杆 支 承 在 转 向 器 壳 体 两 端 的球 轴 承 上 ， 蜗 杆 与 锥 形 指 销相 啮 合 ， 指 销 用 双 列 圆 锥 滚子 轴 承 支 于 摇 臂 轴 内 端 的 曲柄 孔 中 。当 转 向 蜗 杆 随 转 向 盘 转 动 时， 指 销 沿 蜗 杆 螺 旋 槽 上 下 移 动 ， 并 带 动 曲 柄 及 摇 臂 轴 转动 。 双 指 销 式 转 向 器 :每 个 指 销 所 承 受 的 载 荷小 ， 因 此 寿 命 长 ；一 个 指 销 脱 离 啮 合 ， 另一 个 指 销 仍 保 持 啮 合 ， 在采 用 同 样 的 蜗 杆 时 ， 运 动范 围 大 ， 所 以 当 行 程 固 定时 蜗 杆 较 短 ；对 蜗 杆 加 工 精 度 要 求 高 。用 来 调 整 轴 承 的 预 紧 度 ，使 指 销 能 自 由 转 动 并 无 明 显 的 轴 向 间 隙 。用 来 调 整 指 销 和 蜗 杆 的 啮合 间 隙 。 c.循 环 球 式 转 向 器一 般 采 用 两 级 传 动 ： 第 一 级 为螺 杆 螺 母 传 动 副 ； 第 二 级 为 齿条 齿 扇 传 动 副 。在 螺 杆 和 螺 母 上 都 加 工 近 似 半 圆形 的 螺 旋 槽 (P289页 图 )， 两 者相 配 合 形 成 近 似 圆 形 的 螺 旋 管 状通 道 中 装 入 许 多 钢 球 。螺 母 的 侧 面 有 两 对 通 孔 ， 可 将 钢球 塞 入 螺 旋 通 道 中 ， 两 根 U形 钢球 导 管 的 两 端 插 入 螺 母 侧 面 的 两对 通 孔 中 ， 导 管 内 也 装 满 钢 球 。转 向 螺 杆 转 动 时 ， 通 过 钢 球 将力 传 给 转 向 螺 母 ， 使 螺 母 沿 轴 向 移 动 。 同 时 ， 在 螺 杆 、 螺 母和 钢 球 间 的 摩 擦 力 矩 作 用 下 ，所 有 钢 球 便 在 螺 旋 管 状 通 道 内滚 动 ， 形 成 “ 球 流 ” 。 转 向 螺 杆 支 承 在 两 个 推 力 角 接 触 球 轴 承 上 ， 轴 承 预 紧度 用 调 整 垫 片 调 整 。解 放 CA1040系 类 轻 型 载 货 汽 车 循 环 球 -齿 条 齿 扇 式 转 向器 旋 入 ， 齿 扇 轴 右 移 ， 啮 合 间 隙 减 小 ， 反 之 ， 增 大(P278页 图 ) 正 传 动 效 率 高 达 90%95%， 操 纵 轻 便 ， 转 向 省 力 ；寿 命 长 ， 工 作 平 稳 可 靠 ；逆 效 率 也 很 高 ， 容 易 打 手 ；适 合 用 于 经 常 在 平 坦 路 面 上 行 驶 的 中 、 轻 型 载 货 汽 车 上 。循 环 球 式 转 向 器 特 点 ： 从 转 向 器 到 转 向 节 之 间 的 所 有 传 动 杆 件 (不 含 转 向 节 )总 称 为 转 向 传 动 机 构第 4节 转 向 传 动 机 构功 用 ： 将 转 向 器 输出 的 力 和 运 动 传 到转 向 桥 两 侧 的 转 向节 ， 使 转 向 轮 偏 转 ，并 使 两 转 向 轮 偏 转角 按 一 定 关 系 变 化 ，以 保 证 汽 车 转 向 时车 轮 与 地 面 的 相 对滑 动 尽 可 能 小 。 转 向 传 动 机 构 的 组 成 和 布 置 ， 因 转 向 器位 置 和 转 向 轮 悬 架 类 型 不 同 而 异 。 1. 与 非 独 立 悬 架 配 用 的 转 向 传 动 机 构 由 转 向 摇 臂 、 转 向 直 拉 杆 、 转 向 节 臂 和 转 向 梯 形 等 零 部 件 组 成 ， 其 中转 向 梯 形 由 梯 形 臂 、 转 向 横 拉 杆 和 前 梁 构 成 。 前 桥 为 转 向 桥 前 桥 为 转 向 驱 动 桥 转 向 直 拉 杆 横 置转 向 梯 形 布置 在 前 桥 后 ，在 汽 车 直 线行 驶 状 态 ，900 转 向 梯 形 布置 在 前 桥 前 ，在 汽 车 直 线行 驶 状 态 ，900 转 向 摇 臂 在 与道 路 平 行 的 水平 面 内 左 右 摆动 。 a.转 向 摇 臂转 向 器 传 动 副 与 直 拉 杆 之 间 的 传 动 件 。 循 环 球 式 转 向 器 和 蜗 杆 曲 柄 指 销 式 转 向 器 通 过 转 向 摇 臂 与 转 向 直 拉 杆 相 连 。 转 向 摇臂 的 大 端 与 转 向 器 摇 臂 轴 采 用 锥 形 细 三 角花 键 连 接 ， 以 调 整 安 装 位 置 到 正 确 角 度 、同 时 起 到 压 紧 和 定 位 的 作 用 。 小 端 通 过 球头 销 与 转 向 直 拉 杆 作 空 间 铰 链 连 接 。 b.转 向 直 拉 杆转 向 摇 臂 与 转 向 节 臂 之 间 的 传 动 杆 件 ， 具 有 传力 和 缓 冲 作 用 。球 头 销 连 接 避免 空 间 运 动 的干 涉 ， 压 缩 弹簧 补 偿 球 头 和座 的 磨 损 ， 保证 无 间 隙 配 合， 弹 簧 预 紧 力 用 端 部 螺 塞 调整 ， 开 口 销 固定 螺 塞 位 置 。 转 向 节 臂 球 头 销 前 端 后 端两 个 压 缩 弹 簧 分 别 沿 轴 线 的 不 同 方 向 起 缓 冲 作 用 。 c. 转 向 横 拉 杆转 向 梯 形 机 构 的 底 边 ， 由 横 拉 杆 体 和 旋 装 在 两 端 的横 拉 杆 接 头 组 成 。 长 度 可 调 ， 可 用 来 调 整 前 轮 前 束 上 下 球 头 座 用 聚 甲 醛制 成 ， 耐 磨 性 好 。弹 簧 保 证 球 头 与 球 头座 紧 密 接 触 ， 预 紧 力由 螺 塞 调 整 。两 接 头 用 螺 纹 与 横 拉 杆 体 连 接 ， 一 端 为 左旋 ， 一 端 为 右 旋 ， 当转 动 横 拉 杆 体 ， 可 调整 横 拉 杆 的 长 度 ， 可以 调 整 前 轮 前 束与 梯 形 臂 相 连 球 头 座 是 刚 制 的 ；螺 孔 切 口 两 边 无 耳 孔 ， 用 螺 栓 通 过 冲 压 制 成 的 卡 箍 夹 紧 在 横 拉 杆 体 上 ，简 化 接 头 的 结 构 和 制 造 工 艺 。 2. 与 独 立 悬 架 配 用 的 转 向 传 动 机 构为 了 满 足 转 向 轮 独 立 运 动 的 需 要 ， 转 向 桥 是 断 开 式 的 ， 转 向 传 动 机 构 中 的转 向 梯 形 也 必 须 断 开 。 与 独 立 悬 架 配 用 的 多 数 是 齿 轮 齿 条 式 转 向 器 ， 转 向器 布 置 在 车 身 上 ， 转 向 横 拉 杆 通 过 球 头 销 与 齿 条 及 梯 形 臂 相 连 。 直 拉 杆采 用 循 环 球 式 转 向 器摇 杆 前 端 固 定 于 车 架横 梁 中 部 ， 后 端 借 球头 销 与 转 向 直 拉 杆 和左 右 横 拉 杆 相 连 ， 转向 横 拉 杆 通 过 球 头 销与 梯 形 臂 连 接 。弹 簧 用 来 压 紧 球 头座 、 吸 收 路 面 冲 击 将 发 动 机 输 出 的 部 分 机 械 能 转 化 为 压 力 能 （ 或 电 能 ） ， 并 在 驾 驶 员 控 制 下 ，对 转 向 传 动 机 构 或 转 向 器 中 某 一 传 动 件 施 加 辅 助 作 用 力 ， 使 转 向 轮 偏 转 ，以 实 现 汽 车 转 向 的 一 系 列 装 置 。a.动 力 转 向 系 统 的 定 义1. 动 力 转 向 系 统 概 述b.动 力 转 向 系 统 的 作 用减 轻 驾 驶 员 的 转 向 操 纵 力 ， 提 高 驾 驶 舒 适 性 。c.动 力 转 向 系 统 的 类 型v液 压 助 力 转 向 系 统 （ 油 泵 ）v气 压 助 力 转 向 系 统 （ 压 缩 机 ）v电 动 机 助 力 转 向 系 统 （ 发 电 机 ）第 5节 液 压 助 力 转 向 系 统 d.对 动 力 转 向 系 统 的 要 求动 力 转 向 系 统 只 有 在 汽 车 转 向 时 才 提 供 转 向 力 ；动 力 转 向 系 统 的 响 应 要 迅 速 ；根 据 汽 车 转 向 阻 力 的 不 同 ， 动 力 转 向 系 统 应 有 不 同 的 输 出力 。 车 速 低 或 路 面 条 件 不 好 时 ， 动 力 转 向 系 统 的 输 出 力 要大 ， 要 提 供 大 部 分 的 转 向 力 ； 车 速 高 时 ， 动 力 转 向 系 统 的输 出 力 要 小 ， 避 免 驾 驶 员 失 去 转 向 路 感 。动 力 转 向 系 统 密 封 要 好 ， 避 免 漏 油 。 （ 1） 液 压 助 力 转 向 系 统 的 组 成 和 分 类a.汽 车 液 压 动 力 转 向 系 统 根 据 系 统 内 部 的 压 力 不 同 分 为 ：常 压 式 液 压 动 力 转 向 系 统常 流 式 液 压 动 力 转 向 系 统组成 机 械 式 转 向 器动 力 转 向 装 置 转 向 控 制 阀转 向 动 力 缸转 向 油 泵油 罐 和 油 管 常 压 式 液 压 助 力 转 向 系 统组 成 ： 油 罐 、 油 泵 、 储 能 器 、 控 制 阀 、 动 力 缸 等 。系 统 工 作 管 路 中总 是 保 持 高 压 。不 转 向 时 ， 转 向控 制 阀 处 于 关 闭状 态 ， 只 要 转 向 ，系 统 就 给 转 向 动力 缸 供 压 力 ， 转向 控 制 阀 壳 体 与车 轮 有 连 接 关 系 ， 壳 体 与 阀 同 向 运动 ， 反 应 迅 速 。 车 辆 直 线 行 驶 时 车 辆 转 向 行 驶 时 常 流 式 液 压 助 力转 向 系 统转 向 油 泵 始 终 处 于工 作 状 态 。不 转 向 时 ， 转 向 控制 阀 保 持 开 启 ， 活塞 两 边 与 低 压 管 路接 通 ， 转 向 油 泵 基本 处 于 空 转 状 态 ，系 统 中 压 力 很 小 。转 向 时 ， 动 力 缸 的工 作 腔 与 油 泵 相 通 ，而 与 回 油 管 路 隔 绝 ， 另 一 腔 与 油 泵 隔 绝 ，与 回 油 管 路 相 同 ，建 立 压 力 。 汽 车 直 线 行 驶 时 汽 车 转 向 行 驶 时 b.常 压 式 与 常 流 式 液 压 动 力 转 向 系 统 的 比 较常 压 式 液 压 动 力 转 向 系 统 ：优 点 ：系 统 中 一 直 存 在 油 压 ， 响 应 快 。用 储 能 器 积 蓄 能 量 ， 可 是 用 较 小 的 油泵 ； 油 泵 不 运 转 情 况 下 可 以 保 持 一 定的 转 向 加 力 能 力 。缺 点 ：容 易 引 起 压 力 漏 油 ；油 泵 总 要 保 持 系 统 的 压 力 ， 会 降 低 油 泵 的 寿 命 ；储 能 器 占 用 一 定 的 空 间 ；燃 油 消 耗 率 高 ；应 用 ：少 数 重 型 汽 车 。 常 流 式 液 压 动 力 转 向 系 统 ：优 点 ：结 构 简 单 ；油 泵 寿 命 长 ；泄 漏 少 ；消 耗 功 率 低 。缺 点 ：转 向 后 才 建 立 系 统 压 力 ， 响 应 慢 ；为 提 高 相 应 的 速 度 需 要 使 用 较 大 的 油泵 ；应 用 ：广 泛 用 于 各 种 汽 车 。 （ 2） 液 压 动 力 转 向 系 统 的 转 向 控 制 阀转 向 控 制 阀 按 结 构 分 为 ：滑 阀 式 转 向 控 制 阀 ；转 阀 式 转 向 控 制 阀 。 阀 体 沿 轴 向 移 动 来 控 制 油 液 流 量 的 转 向 控 制 阀 ， 简 称 滑 阀 。a.滑 阀 式 转 向 控 制 阀 常 流 式 滑 阀 扭 杆阀 体壳 体转 阀 结 构 ：4个 连 通 的 进 油 通 道 A；4个 通 道 B、 C与 动 力 缸 的 左 右腔 相 连 ；4个 回 油 道 D；中 空 阀 体 与 储 油 罐 相 连 。阀 体 绕 其 轴 线 转 动 来 控 制 油 液 流量 的 转 向 控 制 阀 ， 简 称 转 阀 。b.转 阀 式 转 向 控 制 阀 D DDD当 阀 体 顺 时 针 转 过 一个 小 角 度 会 发 生 什 么情 况 ？ 滑 阀 式 转 向 控 制 阀 ：特 点 ： 滑 阀 式 转 向 控 制 阀 靠 阀 体 的 移 动 控 制 油 液 流 量 。 结 构 简 单 ， 工 艺 性 好 ， 布 置 方 便 ， 需 要 较 大 的 轴 向 安装 和 运 动 空 间 。特 点 ： 转 阀 式 转 向 控 制 阀 靠 阀 体 的 转 动 控 制 油 液 流 量 。 灵 敏 度 高 ， 密 封 件 少 ， 体 积 小 ， 结 构 更 先 进 ， 加 工 要求 精 度 高 ， 目 前 得 到 广 泛 应 用 。转 阀 式 转 向 控 制 阀 ： （ 3） 常 流 式 液 压 动 力 转 向 系 统 的 布 置 方 案按 机 械 转 向 器 、 转 向 控 制 阀 和 动 力 缸 的 三 者 的 组 合 及相 对 位 置 关 系 ， 分 为 三 种 ：v整 体 式 动 力 转 向 器 ；v半 整 体 式 动 力 转 向 器 ；v转 向 加 力 器 。 整 体 式 动 力 转向 系 统 机 械 转 向 器转 向 控 制 阀转 向 动 力 缸 半 整 体 式 动 力转 向 系 统机 械 转 向 器转 向 控 制 阀 转 向 加 力 器转 向 控 制 阀转 向 动 力 缸 单 向 阀 ： 又 称 短 路 阀 ， 是 在 动 力 转 向 系统 正 常 工 作 时 关 闭 ， 失 效 时 自 动 打 开 ，以 弥 补 动 力 缸 吸 油 缸 的 真 空 度 (因 油 罐油 不 能 正 常 通 过 油 泵 )， 即 将 不 工 作 的油 泵 短 路 。流 量 控 制 阀 ： 限 定 转 向 油 泵 的 最 大 流 量安 全 阀 ： 限 定 转 向 油 泵 的 最 大 压 力 组 装 在 转向 油 泵 内 机 械 转 向 器 转 向 油 泵转 向 动 力 缸转 向 控 制 阀 转 向 节 臂横 拉 杆转 向 加 力 器 转 向 加 力 器 2.整 体 式 动 力 转 向 器 转 向 油 缸转 向 油 泵 机 械 转 向 器转 向 控 制 阀转 向 动 力 缸 整体式 转 向 动 力 缸 活 塞 与 转 向 齿 条制 成 一 体 ， 活 塞 将 转 向 动 力缸 (即 转 向 器 壳 体 )分 成 左 右两 腔 ；转 向 动 力 缸 的 助 力 直 接 作 用在 齿 条 上 ， 齿 条 的 动 力 由 一端 输 出 捷 达 轿 车 整 体 式 动 力 转 向 器 示 意 图 转 向 动 力 缸 动 力 缸 活 塞 转 向 齿 轮 转 向 齿 条 流 量 控 制 阀(带 安 全 阀 )转向油泵回 油 管 路 进 油 管 路扭 杆转 向 轴阀 芯阀 套 转 向 油 罐齿 轮 齿 条 式 机 械 转 向 器 、 转 向 动 力 缸 和 转 向 控 制 阀 制 成 一 体 。 转 阀 结 构扭 杆 用 销 2与 转 向 齿 轮 连 接 ，用 销 7与 阀 芯 连 接 ， 阀 芯 与 转向 轴 末 端 固 定 在 一 起 ， 因 而 转向 轴 通 过 扭 杆 带 动 转 向 齿 轮 转动 。 汽 车 直 线 行 驶 时 ：转 向 阀 处 于 中 立 位 置 ， 使 动 力 缸 左 右 两 腔 相 通 ， 输 入 阀 体 的 油液 经 回 油 管 路 流 回 转 向 油 罐 。 （ 常 流 式 转 向 阀 ）转 向 动 力 缸 动 力 缸 活 塞 转 向 齿 轮 转 向 齿 条 流 量 控 制 阀(带 安 全 阀 )转向油泵回 油 管 路进 油 管 路扭 杆转 向 轴阀 芯阀 套 转 向 油 罐 汽 车 右 转 向 行 驶 时 ：转 动 方 向 盘 转 向 轴 和 阀 芯 转 动 扭 杆 扭 转 变 形转 阀 开 始 工 作 ， 动 力 油 缸 左 腔 进 入 高 压 油 ， 右 腔 与 回 油 管 路 连 通液 压 作 用 力 使 转 向 齿 条 右 移 ， 转 向 轮 右 偏 转 ， 同 时 ， 转 向 齿 轮与 转 向 轴 同 向 转 动 ， 实 现 转 向 。 3.转 向 油 罐 和 转 向 油 泵 转 向 油罐 和 油泵 是 实现 动 力转 向 的必 备 部件 。 转 向 油 罐 的作 用 是 储 存 、滤 清 并 冷 却液 压 助 力 转向 系 统 的 工作 油 液 。转 向 油 罐组 成 ：油 罐 盖 ；罐 体 ；过 滤 装 置 ； 进 出 油 口 等 。 转 向 油 泵 是 液 压 助 力 转 向 系 统 的 供 能 装 置 ， 其 作 用 是 将 输 入 的 机 械能 转 换 为 液 压 能 输 出 。转 向 油 泵 的 类 型 ： 齿 轮 式 、 叶 片 式 、 转 子 式 、 柱 塞 式 等 。转 向 油 泵 流 量 控 制 阀 的 作 用 ： 避 免 发 动 机 转 速 过 高 时 ，流 量 过 大 ， 导 致 系 统 的 功 率消 耗 过 多 和 油 温 过 高 。v柱 塞 下 腔 通 出 油 腔 ；v柱 塞 上 腔 通 出 油 口 ；v出 油 腔 与 出 油 口 之 间 因 为量 孔 的 节 流 作 用 存 在 压 差 。 v 当 流 量 过 大 时 ， 出 油 腔 与 出 油 口 的 压差 增 大 ， 流 量 控 制 阀 上 下 腔 的 压 差 增 加 ，导 致 弹 簧 被 压 缩 柱 塞 上 移 ， 将 出 油 腔 与 进油 腔 接 通 ， 系 统 的 流 量 降 低 。出 油 腔 出 油 口量 孔 进油腔 安 全 阀 的 作 用 ：限 制 系 统 的 最 高 压力 ， 避 免 转 向 阻 力过 大 时 ， 系 统 内 部的 压 力 过 高 会 导 致油 泵 、 动 力 缸 和 管路 过 载 而 损 坏 。 安 全 阀球 阀 门 安 全 阀 座油 泵 输 出 压 力 达 到规 定 的 最 高 值 时 ，球 阀 开 启 ， 出 油 口和 进 球 腔 接 通 ， 使 出 油 口 压 力 降 低 。 p传 统 的 液 压 助 力 转 向 只 能 根 据 转 向 盘转 角 的 变 化 提 供 助 力 ；4.电 控 液 压 助 力 转 向 系 统p电 控 液 压 助 力 转 向 系 统 在 传 统 液 压 助力 转 向 系 统 的 基 础 上 加 装 电 控 系 统 ，使 辅 助 转 向 力 的 大 小 不 仅 与 转 向 盘 的转 角 增 量 （ 或 角 速 度 ） 有 关 ， 还 与 车速 有 关 。 电 控 单 元 根 据 车 速 调 节 作 用 在 转 向 盘 上 的 阻 力 ， 通 过 控 制 转 向控 制 阀 的 开 启 程 度 改 变 液 压 助 力 系 统 辅 助 力 的 大 小 ， 从 而 实 现辅 助 转 向 力 随 车 速 而 变 化 的 助 力 特 性 。电 控 系 统 液 流 分 配 阀 液 压 反 应 装 置 装 在转 向 齿 轮 孔 中 ， 位于 转 阀 下 面 液 压 助 力 转 向 （ HPS） 系 统 缺 点p1. 不 管 是 否 转 向 ， 油 泵 始 终 处 于 工 作 状态 ；p2. 油 泵 供 油 量 一 般 根 据 发 动 机 怠 速 时 能使 动 力 转 向 系 统 产 生 足 够 的 转 向 助 力 所 需的 供 油 量 确 定 ， 转 速 越 高 ， 供 油 量 越 大 ，而 实 际 上 动 力 转 向 系 统 所 要 求 的 供 油 量 应该 是 随 着 转 速 的 升 高 保 持 不 变 或 下 降 。 第 6节 电 动 助 力 转 向 系 统 电 动 助 力 转 向 （ 简 称 EPS） 系 统 利 用 直 流 电 动 机 提 供 转 向 动力 ， 辅 助 驾 驶 员 进 行 转 向 操 作 。 根 据 其 助 力 机 构 的 不 同 可 以 分 为1、 电 动 液 压 助 力 转 向 （ 简 称 EPHS） 系 统 2、 直 接 助 力 式 电 动 转 向 系 统 1、 电 动 液 压 助 力 转 向 系 统液 压 泵 通 过 电 动 机 驱 动 ，与 发 动 机 在 机 械 上 毫 无 关系 ， 助 力 效 果 只 与 转 向 盘角 速 度 和 行 驶 速 度 有 关 ，是 典 型 的 可 变 助 力 转 向 系统 。由 ECU提 供 供 油 特 性 ， 汽 车低 速 行 驶 时 助 力 作 用 大 ， 驾驶 员 操 纵 轻 便 灵 活 ； 在 高 速行 驶 时 转 向 系 统 的 助 力 作 用减 弱 ， 驾 驶 员 的 操 纵 力 增 大 ， 具 有 明 显 的 “ 路 感 ” ， 既 保证 转 向 操 纵 的 舒 适 性 和 灵 活性 ， 又 提 高 了 高 速 行 驶 中 转向 的 稳 定 性 和 安 全 感 。 直 接 依 靠 电 动 机 提 供 辅 助 转 矩 ， 可 以 根 据 不 同的 使 用 工 况 控 制 电 动 机 提 供 不 同 的 辅 助 动 力 。2、 直 接 助 力 式 电 动 转 向 系 统 转 矩 传 感 器 ： 测 量 驾 驶员 作 用 在 转 向 盘 上 的 力矩 大 小 和 方 向 ， 有 的 还测 量 转 向 盘 转 角 的 大 小和 方 向 。 把 两 段 转 向 轴在 扭 杆 作 用 下 产 生 的 相对 转 角 转 变 成 电 信 号 传给 (ECU)。 电 动 机 ： 根 据 电 控 单 元 指令 输 出 适 当 的 转 矩 。 减 速 机 构 ：与 电 机 相连 ， 实 现降 速 增 矩 。 ECU： 为 8位 单 片 机 系 统或 采 用 数 字 信 号 处 理 器 ，根 据 转 矩 传 感 器 和 车 速传 感 器 传 来 的 信 号 进 行逻 辑 分 析 计 算 ， 并 发 出指 令 控 制 电 动 机 和 离 合器 工 作 。 应 具 有 抗 干 扰能 力 ， 适 应 汽 车 多 变 的 行 驶 环 境 。 根 据 电 动 机 位 置 的 不 同 ， 直 接 助 力 式 电 动 转 向 系 统 可 以 分为 :1. 转 向 轴 助 力 式 ， 占 用 空 间 少 ， 距 离 驾 驶 员 近 ， 振 动 噪 声 大 ；2. 齿 轮 助 力 式 ， 转 向 助 力 比 较 大 ；3. 齿 条 助 力 式 ， 刚 度 好 ， 传 力 大 ， 适 用 于 前 轴 负 荷 大 汽 车 。 本 田 雅 阁 轿 车 的 前 轮 载 荷 较 大 ， 所 需 要 的 转 向 辅 助力 也 大 ， 因 此 采 用 齿 条 助 力 式 电 动 转 向 系 统 。 螺 母 与 电 动 机 轴 相 连 ， 电 动 机 轴 是 中 空 的 ， 里 面 穿 过 转向 齿 条 。 汽 车 转 向 时 ， 电 动 机 轴 驱 动 螺 母 旋 转 ， 螺 母 只 转 动 不 移动 ， 从 而 通 过 滚 珠 带 动 螺 杆 移 动 ， 实 现 转 向 助 力 。 直 接 助 力 式 电 动 转 向 系 统 优 缺 点缺 点 ：（ 1） 车 用 电 源 的 电 压 较 低(一 般 12或 24v)， 提 供 的 辅助 动 力 较 小 ， 难 以 用 于 大型 车 辆 ；（ 2） 减 速 机 构 、 电 动 机 等部 件 会 影 响 汽 车 的 操 纵 稳定 性 ， 正 确 匹 配 整 车 性 能至 关 重 要 ；（ 3） 使 用 电 动 机 、 减 速 机构 和 转 矩 传 感 器 等 部 件 ，增 加 了 系 统 的 成 本 。 优 点 ：（ 1） 效 率 高 、 能 量 消 耗 少 ；（ 2） 系 统 内 部 采 用 刚 性 连接 ， 反 应 灵 敏 ， 滞 后 小 ，驾 驶 员 的 “ 路 感 ” 好 ；（ 3） 结 构 简 单 ， 质 量 小 ；（ 4） 系 统 便 于 集 成 ， 整 体尺 寸 减 小 ； 省 去 了 油 泵 和辅 助 管 路 ， 总 布 置 更 加 方便 ；（ 5） 无 液 压 元 件 ， 对 环 境污 染 少 。 3、 四 轮 转 向 （ 简 称 4WS） 系 统 汽 车 在 转 向 时 ， 4个 车 轮 都 可 相 对 车 身 主 动 偏 转 ， 以改 善 汽 车 的 转 向 机 动 性 能 。 按 照 后 轮 转 向 机 构 控 制 和 驱 动 方 式 的 不 同 ， 四 轮 转 向可 分 为 机 械 式 、 液 压 式 、 电 控 机 械 式 、 电 控 液 压 式 和 电 控电 动 式 等 几 种 类 型 。 目 前 使 用 最 广 泛 的 4WS系 统 为 电 控 液 压 式 ， 主 要 用 于 前轮 采 用 液 压 助 力 转 向 系 统 的 汽 车 中 。 随 着 电 动 助 力 转 向 (EPS)系 统 的 出 现 ， 电 动 4WS将 是4WS的 发 展 趋 势 。 转 向 时 ， 前 轮 转 角 、车 速 、 横 摆 角 速 度传 感 器 等 信 号 送 入ECU进 行 分 析 计 算 ，ECU确 定 后 轮 转 角 并向 步 进 电 机 输 出 驱动 信 号 ， 通 过 后 轮转 向 机 构 驱 动 后 轮偏 转 以 适 应 前 轮 转向 ， 实 现 四 轮 转 向 。前 轮 采 用 传 统 转 向 系 统 ， 后 轮 采 用 直 接 助 力 式 电 动 转 向 系 统 四 、 线 控 转 向 (Steer-by-wire)系 统 ECU从 转 向传 感 器 中 获取 驾 驶 员 意图 ， 通 过 车速 传 感 器 得到 车 速 、 加速 度 等 汽 车行 驶 工 况 信 息 ， 输 出 控制 信 号 使 激励 器 驱 动 前轮 偏 转 。转 向 盘 和 转向 轮 之 间 没有 机 械 连 接 ，被 激 励 器 代替 。对 转 向 盘 施加 反 馈 力 矩以 向 驾 驶 员提 供 路 面 信息 。实 时 监控 汽 车行 驶 状态 。结 构 紧 凑 、 工 作 平 稳 ， 但 转 向 系 统 没 有 机 械 反 馈 ， 只 用 软 件模 拟 实 际 情 况 ， 驾 驶 员 不 能 准 确 掌 握 真 实 的 路 面 状 况 。 作 业 ：P302页 1， 2， 3, 10， 11.6. 说 明 汽 车 上 常 用 的 转 向 器 传 动 副 机 构 及 特 点 。