底盘讲义之动力转向系和四轮转向系

底盘讲义之动力转向系和四轮转向系底盘讲义之动力转向系和四轮转向系（二）作者：佚名 来源： 发布时间：2010年03月25日  课题11.5 电动动力转向系的基本结构和工作原理学习目标鉴定标准教学建议1.       掌握电动动力转向系的组成、基本结构和工作原理应知：电动动力转向系的组成、基本结构和工作原理。 建议：用多媒体或实物示教板讲解组成、基本结构和工作原理。 普通动力转向系的助力特性是不变的，且与车速无关，这会导致停车与低速时，转向盘操纵沉重，中速时较轻快，当车速增高时更加轻快。如果考虑停车与低速时的轻便性，则使高速时操纵力过小，路感下降，易出现转向过度。反之会使停车与低速时操纵力过大，转向沉重，效率下降。为了实现在各种行驶条件下转向盘上所需要的力都是最佳值，必须采用更先进的电子控制动力转向系统。电子控制动力转向系可分为：电动式动力转向系、电控液力式转向系、电动液力式转向系。本课题先介绍电动式动力转向系。一、电动动力转向系概述1电动动力转向系的组成如图11-24所示，该系统通常由转矩传感器、车速传感器、电动机、电磁离合器、减速机构、电子控制单元等组成。各部件在车上的布置如图11-25所示。图11-24 电动动力转向系的组成1-转向盘 2-输入轴（转向轴） 3-电子控制单元 4-电动机 5-电磁离合器 6-转向齿条 7-转向横拉杆 8-轮胎 9-输出轴 10-扭力杆 11-转矩传感器 12-转向齿轮 图11-25 电动动力转向系在车上的布置1-车速传感器 2-转矩传感器 3-减速机构 4-电动机与离合器 5-发电机 6-转向机构 7-发动机转速传感器 8-蓄电池 9-电子控制单元提示：此处可参观具有电动动力转向系的车辆，增加感性认识。2电动动力转向系的工作原理当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器不断测出转向轴上的转矩，并由此产生一个电压信号。该信号与车速信号同时输入电子控制单元，电子控制单元根据这些输入信号进行运算处理，确定助力转矩的大小和转向，即选定电动机的电流和转向，调整转向的助力。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。二、电动动力转向系统（EPS）部件结构与工作原理1转矩传感器转矩传感器也称称转向传感器，其作用是通过测定转向盘与转向器之间的相对转矩，作为电动助力的依据之一。转矩传感器的结构、原理如图11-26所示。图11-26 转矩传感器原理a)结构图 b)原理图用磁性材料制成的定子和转子可以形成闭合的磁路，线圈A、B、C、D分别绕在极靴上，形成一个桥式回路。转向轴扭转变形的扭转角与转矩成正比，所以只要测定轴的扭转角，就可间接地知道转向力的大小。在线圈的U、T两端施加连续的脉冲电压信号Ui，当转向轴上的转矩为零时，定子与转子的相对转角也为零。这时转子的纵向对称面处于定子AC、BD的对称平面上，每个极靴上的磁通量是相同的。电桥平衡，V、W两端的电位差U0=0。如果转向轴上存在转矩时，定子与转子的相对转角不为零，此时转子与定子间产生角位移。极靴A、D间的磁阻增加，B、C间的磁阻减小，各个极靴的磁阻产生差别，电桥失去平衡，在V、W两端产生电位差。这个电位差与轴的扭转角和输入电压Ui成比例，从而可知道转向轴的转矩。一种实际应用的转矩传感器结构如图11-27所示，其工作原理与上基本相同，优点是便于安装。图11-27 实际应用的转矩传感器1-检测环 2-检测线圈 3-输入轴 4-输出轴2电动机、电磁离合器与减速机构电动机、电磁离合器和减速机构组成的整体称为电机组件，其结构如图11-28所示。图11-28 电机组件1-电磁离合器 2-涡轮 3-斜齿轮1) 电动机转向助力电动机就是一般的永磁电动机（原理不再叙述），电动机的输出转矩控制是通过控制其输入电流来实现，而电动机的正转和反转则是由电子控制单元输出的正反转触发脉冲控制。图11-29是一种比较简单实用的正反转控制电路。图11-29 电动机正反转控制电路a1、a2为触发信号端。从电子控制单元得到的直流信号输入到a1、a2端，用以触发电动机产生正反转。当a1端得到输入信号时，晶体管T3导通，T2管得到基极电流而导通，电流经T2管的发射极和集电极、电动机M、T3管的集电极和发射极搭铁，电动机有电流通过而正转。当a2端得到输入信号时，晶体管T4导通，T1管得到基极电流而导通，电流经过T1管的发射极和集电极，电动机M、T4管的集电极和发射极搭铁，电动机有反向电流通过而反转。控制触发信号端的电流大小，就可以控制电动机通过电流的大小。2) 离合器一般使用干式单片电磁离合器，如图11-30所示。工作电压为12V，额定转速时传递的转矩为15 N·m，线圈电阻（20时）为19.5。图11-30 电磁离合器的结构1-滑环 2-线圈；3-压板；4-花键；5-从动轴；6-主动轮；7-滚珠轴承其工作原理是：当电流通过滑环进入离合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构。由于转向助力的工作范围限定在一速度区域内，所以离合器一般设定一个速度范围，如当车速超过30km/h时，离合器便分离，电动机也停止工作，这时就没有转向助力的作用。当电动机停止工作时，为了不使电动机与离合器的惯性影响转向系的工作，离合器也应与时分离，以切断辅助动力。当系统中电动机等发生故障时，离合器会自动分离，这是仍可恢复手动控制转向。3) 减速机构目前使用的减速机构有多种组合方式，一般采用涡轮蜗杆与转向轴驱动组合式；也有的采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式，如图11-31所示；图11-28是涡轮与斜齿轮组合方式。涡轮与固定在转向输出轴上的斜齿轮相啮合，它把电机的回转运动减速后传递到输出轴上。为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。图11-31 双级行星齿轮减速机构1-转矩传感器 2-转轴 3-扭力杆 4-输入轴 5-电动机与离合器 6-行星小齿轮A 7-太阳轮 8-行星小齿轮B 9-驱动小齿轮 10-齿圈B 11-齿圈A3控制系统电动动力转向的控制系统如图11-32所示。该系统的核心是一个有4K ROM和256RAM的8位微机。图11-32 电动动力转向的控制系统转向盘转矩信号和车速信号经过输入接口送入微机，随着车速的升高，微机控制相应地降低助力电动机电流，以减少助力转矩。发动机转速信号也被送入微机，当发动机处于怠速时，由于供电不足，助力电动机和离合器不工作。因此，电动动力转向工作时，电子控制单元必须控制发动机处于高怠速工作状态。点火开关的通断（ON/OFF）信号经A/D转换接口送入微机。当点火开关断开时，电动机和离合器不能进入工作。微机输出控制指令经D/A转换接口送入电动机和离合器的驱动放大电路中，控制电动机的旋转转向和离合器的离合。电动机的电流经驱动放大回路、电流表A、A/D转换接口反馈给微机，即电动机的实际电流与按微机指令应给的电流相比较，调节电动机的实际电流，使两者接近一致。三菱“米尼卡”车的电动动力转向系如图11-33所示，控制系统简图如图11-34所示。图11-33 三菱“米尼卡”车电动动力转向系的组成1-车速传感器 2-速度表引出电缆的部位 3-传动轴 4-车速信号（主） 5-车速信号（副） 6-电子控制单元 7-副驾驶员脚下部位 8-电动机 9-扭杆 10-齿条 11-点火电源信号12-蓄电池信号 13-发电信号；14-指示灯电流 15-高怠速电流 16-电动机电流 17-离合器电流 18-转矩信号（主） 19-转矩信号（副） 20-离合器 21-电动机齿轮 22-传动齿轮 23-小齿轮 24-点火开关 2-熔断丝 26-转矩传感器 27-转向器齿轮总成 28-交流发电机（L端子） 29-指示灯 30-怠速提高电磁阀 31-发动机电子控制单元 32-电动机与离合器图11-34 三菱“米尼卡”车电动动力转向系的电子控制系统由图11-33和11-34可知：交流发电机的“L”端子可视为向电子控制单元输入信号的一个传感器，利用交流发电机的“L”端子电压可以判断发动机是否转动。当发动机还未发动时，该系统不能工作。电动机和离合器接受电子控制单元输出的控制电流，产生助力转矩，经传动齿轮减速后，再经过小齿轮实现动力转向，电动机的动力是通过行星齿轮机构传递的。离合器是由电磁铁和弹簧等组成的电磁离合器。当点火开关接通时，电源加于电子控制单元上，电动助力转向系才能进行工作。在发动机已起动时，交流发电机的L端子的电压加到电子控制单元上。当检测到发动机处于起动状态时，动力转向系转为工作状态。行车时，电子控制单元按不同车速下的转向盘转矩，控制电动机的电流，并完成电子控制转向和普通转向控制之间的转换。当车速高于30km/h时，则转换成普通的转向控制，电子控制单元没有离合器信号和电动机电流输出，离合器处于分离状态。当车速低于27km/h时，电子控制单元又输出离合器信号和电动机电流，普通转向控制又转换为动力转向的工作方式。电子控制单元还具有自我修正的控制功能。当电动动力转向系出现故障时，可自动断开电动机的输出电流，恢复到通常的转向功能；同时速度表内的电动动力转向报警灯点亮，以通知驾驶员，动力转向系统发生故障。测试题：1对照实物或图片说出电动动力转向系的组成，说出部件名称和工作原理。 2以三菱微型汽车上使用的电动动力转向系为例，叙述电动动力转向系的控制原理。课题11.6 电动动力转向系的检测与故障诊断学习目标鉴定标准教学建议1.       掌握电动动力转向系统部件的检测、故障的诊断与排除方法。应知：电动动力转向系主要部件的检测方法、故障的诊断与排除步骤。应会：电动动力转向系主要部件的检测方法、故障的诊断与排除。建议：有条件的情况下采用理实一体化教学。 一、电动动力转向系的部件检测以三菱“米尼卡”微型汽车的电动动力转向系为例进行说明。1转矩传感器的检查1) 检测转矩传感器线圈电阻从转向器总成上拔下转矩传感器插接器，其端子排列如图11-35b)所示。测量转矩传感器3号与5号端子之间、8号与10号端子之间的电阻，其标准值应为2.18±0.66K。若不符合要求，则应更换转矩传感器。2) 检测转矩传感器电压用万用表直流电压档测量上述各端子之间的电压，将转向盘置于中间位置，测得电压约2.5V为良好，4.7V以上为断路，0.3V以下为短路。图11-35 电动动力转向系插接器端子排列a) 电动机 b) 转矩传感器与电磁离合器 c) 车速传感器2电磁离合器的检查从转向器上断开电磁离合器插接器，其端子排列参见图11-35b)。将蓄电池的正极接到1号端子上，蓄电池的负极与6号端子相接，在接通与断开6号端子的瞬间，离合器应有工作声音。若没有声音，表明电磁离合器有故障，应更换转向器总成。3直流电动机的检查从转向器上断开电动机插接器，其端子排列如图11-35a)所示。给电动机加上蓄电池电压时，电机应有转动声音。若没有声音，应更换转向器总成。4车速传感器的检查1) 检查车速传感器转动情况从变速器拆下车速传感器，用手转动车速传感器的转子检查其能否顺利转动，若有卡滞应予更换。2) 检测车速传感器电阻拔开车速传感器插接器，其端子排列如图11-35c)所示。测量车速传感器插接器1号与2号端子之间、4号与5号端子之间的电阻值，其值等于165±20为良好。若与上述不符则必须更换车速传感器。二、电动动力转向系的故障诊断以三菱“米尼卡”微型汽车的电动动力转向系为例，说明电动动力转向系的故障诊断与排除方法。1故障警告灯的检查当点火开关处于ON位置时，故障警告灯应点亮，发动机起动后警告灯熄灭为正常。警告灯不亮时，应检查灯泡是否损坏，熔断丝和导线是否断路。若发动机起动后，警告灯仍亮时，首先应考虑系统是否处于保险状态（只有常规转向工作，无电动助力），然后进行自诊断操作。2自诊断操作将指针式万用表直流电压档的正表笔接在诊断插座的2号端子上，负表笔接铁，如图11-36a)所示。接通点火开关，通过表针的摆动显示故障码。如果有多个故障码，将以由小到大的顺序显示出来。故障码波形如图11-36b)所示，故障码的含义见表11-2。图11-36 自诊断操作a) 自诊断插接器 b）故障码输出波形1-多点燃油喷射 2-电动动力转向 A-连接片表12-2 故障码的含义故障码检查诊断项目故障码检查诊断项目0正常41直流电动机11转矩传感器（主）42直流电动机电路12转矩传感器（副）43直流电动机过电流13转矩传感器主副侧电压差过大44直流电动机锁止21车速传感器（主）51电磁离合器22车速传感器主副侧电压差过大54电子控制单元23车速传感器（主）电压急减55转矩传感器E/F回路不良31交流发电机L端子  3故障检查与排除确知故障码后，首先把蓄电池负极线拆下30s以上，即清除故障码后，再进行一次自诊断操作，若故障码又重复显示，即证明故障确实存在（永久性故障），需进一步检查。下面以故障码41、42、43、44为例说明如何检查、排除故障。1) 故障码41的检查（1）起动发动机，不转动转向盘，观察故障码是否再次出现。再现时，按照故障码含义检查有关部件。不再现时，直接进入第（4）检查。（2）拆下电动机插接器，检查电动机的两接线端子之间和端子与接地（外壳）之间的导通状态。用万用表电阻档测试电动机两接线端子之间的电阻。正常时，应有一定电阻，若不通，则表明内部断路；电动机接线端子与接地之间应不通，否则，表明两接线端子与外壳之间有短路故障。（3）若电动机与其接线端子均正常，应检查转向器总成到电子控制单元之间的导线是否良好，若导线正常，则表明电子控制单元不良。（4）检查导线无异常时，再进行行驶试验，若故障码不再出现时，转动转向盘，检查电动机是否工作。2) 故障码42的检查（1）起动发动机，用1r/s（弧度/秒）以下的速度转动转向盘观察故障码是否再现，不再现时，按1）中所述检查导线，无异常时，通过行驶，进行再现试验。（2）通过诊断，若故障码42再现，而且又发生11号、13号故障码时，可考虑是由转矩传感器系统的导线，或者是转向器总成异常所致。3）故障码43的检查起动发动机，不转动转向盘，检查故障码是否再现；若再现，则表示电子控制单元不良。不再现时，试转动转向盘，若此时故障码再现，应检查导线。4）故障码44的检查起动发动机，不转动转向盘，检查故障码是否再现；再现时，应检查与电动机有关的导线，若导线没有异常，用良好的电子控制单元换下原车上的电子控制单元，进行对比检查判断。若故障码不再现时，将点火开关重复通、断6次，并使点火开关在OFF位时的时间在5s以上。如此反复检查就能把某种故障的部位查清楚。测试题：1实操并说明如何进行转矩传感器、电磁离合器、直流电动机和车速传感器的检测。 2就车进行电动动力转向系故障的诊断与排除。课题11.7 电控液力式动力转向系的基本结构和工作原理学习目标鉴定标准教学建议1.       掌握电控液力式动力转向系的组成、基本结构和工作原理。应知：电控液力式动力转向系的组成、基本结构和工作原理。建议：用多媒体软件或实物示教板或整车讲解系统组成、基本结构和工作原理 电控液力式转向系统是电子控制动力转向的另外一种型式。它通过控制电磁阀的动作，使动力转向液压控制回路油压根据车速而变化，在低速时操纵力减轻，在中低速以上时操纵力不致过小，即保持一定的手感。一、电控液力式动力转向系统的组成如图11-37所示，电控液力式动力转向系主要由转向控制阀、电磁阀、分流阀、转向动力缸、转向油泵、储油罐、车速传感器和电子控制单元组成。图11-37 电控液力式动力转向系的组成1-转向油泵 2-储油罐 3-分流阀 4-电磁阀 5-扭力杆 6-转向盘 7、10、11-销 8-转阀阀杆 9-控制阀阀体 12-转向齿轮轴 13-活塞 14-转向动力缸 15-转向齿条 16-转向齿轮 17-柱塞 18-油压反力室 19-阻尼孔1转向控制阀转向控制阀的结构如图11-38所示，其基本结构是在传统的整体式动力转向控制阀的基础上，在内部增加了一油压反力室和四个小柱塞，四个小柱塞位于控制阀阀体下端的油压反力室内。输入轴部分有两个小凸起顶在柱塞上。在油压反力室受到高压作用时，柱塞将推动控制阀阀杆。此时，扭杆即使受到转矩作用，由于柱塞推力的影响，也会抑制控制阀阀杆与阀体的相对回转。提示：转向控制阀的基本结构可参考前面的动力转向器。图11-38 转向控制阀1-柱塞 2-扭杆 3-凸起 4-油压反力室2分流阀分流阀的作用是将来自转向油泵输出的液压油向控制阀一侧和电磁阀一侧分流，按照车速和转向要求，改变控制阀一侧与电磁阀一侧的油压，确保电磁阀一侧具有稳定的油液流量。阻尼孔的作用是把供给转向控制阀的一部分流量分配到油压反力室一侧。3电磁阀电磁阀由滑阀、电磁线圈、油路通道等构成。电磁阀油路的阻尼面积，可随电磁线圈通电电流占空比（通断比）变化。车速低时，通电电流大，滑阀被吸引，油路的阻尼增大，流向油箱的回流量增加。随着车速的升高，电流减小，油液回流量也减少。二、电控液力式动力转向系统的工作原理电控液力式动力转向系具有三种控制状态。电子控制单元（ECU）根据车速传感器信号判断出车辆停止、低速状态与中高速状态，控制电磁阀通电电流。1停车与低速状态电子控制单元（ECU）使电磁阀通电电流大，经分流阀分流的油液通过电磁阀流回油箱，柱塞受到的背压小（油压低），柱塞推动控制阀阀杆的力矩小，因此只需要较小的转向力就可使扭杆扭转变形，使阀体与阀杆发生相对转动而使控制阀打开，油泵输出油压作用到动力缸右室（或左室），使动力缸活塞左移（或右移），产生转向助力。2中高速直行状态车辆直行时，转向偏摆角小，扭杆相对转矩小，控制阀油孔开度减小，控制阀侧油压升高。由于分流阀的作用，使电磁阀侧油量增加。同时，随着车速的升高，通电电流减小，通过电磁阀流回油箱的阻尼增大，油压反力室的反力增大，使柱塞推动控制阀阀杆的力矩增大，转向盘手感增强。3中高速转向状态从存在油压反力的中高速直行状态转向时，扭杆的扭转角更加减小，控制阀开度更加减小，控制阀侧油压进一步升高。随着该油压升高，将从固定阻尼孔向油压反力室供给油液。这样，除从分流阀向油压反力室供给的一定流量油液外，增加了从固定阻尼孔侧供给的油液，导致柱塞推力进一步增强。此时需要较大的转向力才能使阀体与阀杆之间作相对转动而实现转向助力作用，使得在中高速时驾驶员可获得良好的转向手感和转向特性。测试题：1电控液力式动力转向系主要由哪几部分组成？对照实物指出电控力式动力转向系统各部件的名称，简述其作用原理。2叙述电控液力式动力转向系的工作原理。 课题11.8 四轮转向系学习目标鉴定标准教学建议1.       掌握机械式四轮转向系的组成、基本结构和工作原理2.       掌握液压式四轮转向系的组成、基本结构和工作原理3.       掌握电子控制液压式四轮转向系的组成、基本结构和工作原理应知：各种四轮转向系的功用、组成、结构、工作原理应会：各种四轮转向系零部件认识建议：采用多媒体软件或实物示教板讲解组成、基本结构和工作原理 四轮转向系使汽车低速行驶转向并且转向盘转动角度很大时，后轮相对于前轮反向偏转，并且偏转角度随转向盘转角增大而在一定范围内增大。如汽车急转弯、调头行驶、避障行驶或进出车库时，从而使汽车转向半径减小，转向机动性能提高。汽车在高速行驶转向时，后轮应相对于前轮同向偏转，从而使汽车车身的横摆角度和横摆角速度大为减小，使汽车高速行驶时的操纵稳定性显著提高。从后轮转向装置的控制方法上，四轮转向系可分为转角随动型四轮转向系和车速感应型四轮转向系。转角随动型四轮转向系都是采用机械式的；而车速感应型四轮转向系有液压式、电子控制液压式和全电子控制式。下面介绍不同类型的四轮转向系。一、机械式四轮转向系1机械式四轮转向系统的组成如图11-39所示，机械式四轮转向系主要由转向盘、前轮转向器、后轮取力齿轮箱、后轮转向传动轴、后轮转向器等组成。后轮转向也是绕转向节主销偏转的，其结构与前轮相似。图11-39 机械式四轮转向系的组成1-后轮转向取力齿轮箱 2-转向盘 3-后轮转向传动轴 4-后轮转向器2后轮转向取力齿轮箱1) 结构后轮转向取力齿轮箱的结构如图11-40所示。后轮转向取力齿轮箱中只有一对齿轮齿条传动机构，其齿条与前轮转向器中的齿条共用，取力齿轮固定在与后轮转向传动轴相连的齿轮轴上，齿轮轴通过衬套支撑在齿轮箱壳的轴承孔中，后轮转向取力齿轮箱固定在车架上。图11-40 后轮转向取力齿轮箱1-小齿轮输出轴 2-齿条2) 工作原理当转动转向盘使前轮转向时，后轮转向取力齿轮箱中的齿条在前轮转向器中转向齿条的带动下左、右移动，驱动与其啮合的取力齿轮旋转，并带动后轮转向传动轴旋转，转向盘的转向操纵力的方向、大小、快慢就由后轮转向传动轴传给后轮转向器。3后轮转向器1) 功用后轮转向器的功用是利用后轮转向传动轴传来的转向操纵力，驱动后轮偏转并实现后轮转向。另外，还要控制后轮在转向盘的不同转角下，相对于前轮作同向或异向偏转。2) 结构后轮转向器的结构如图11-41所示，主要由偏心轴、齿圈、行星齿轮、滑块、导向块、转向横拉杆和后轮转向器壳等组成。图11-41 后轮转向器结构1-后轮转向器壳 2-行星齿轮 3-偏心轴 4-齿圈 5-滑块 6-齿轮箱盖 7-导向块 8-转向横拉杆3) 工作原理后轮转向器的工作原理如图11-42所示。图11-42 后轮转向器的工作原理1-偏心轴 2-齿圈（固定） 3-行星齿轮 4-滑块 5-转向横拉杆 6-导向块 7、8-偏心轴后轮转向传动轴输入的转向操纵力首先驱动偏心轴使其绕轴线O转动，这时行星齿轮在偏心销的带动下绕轴线O公转，同时还与齿圈啮合绕轴线P自转，偏置在行星齿轮上的偏心销穿过滑块的中心孔并带动滑块运动，滑块的水平运动通过导向块传给转向横拉杆，驱动后轮作转向运动。当转向盘转角很大时（行驶速度很低，处于急转弯状态），后轮相对于前轮反向偏转，汽车转向半径减小，转向机动性能提高。当转向盘转角很小时（高速调整行车方向或移线行驶），后轮与前轮同向偏转，使汽车高速行驶的操纵稳定性显著提高。二、液压式四轮转向系机械式四轮转向系的后轮偏转是依靠机械传动将前轮偏转运动传到后轮上。由于机械部分不可避免地存在磨损，传动间隙增大，而使后轮实际偏转角不准确，性能下降。因此将被车速感应型四轮转向装置所取代。1液压式车速感应型四轮转向系统的结构液压式车速感应型四轮转向系统的结构如图11-43所示，主要由前轮动力转向器、前轮转向油泵、控制阀与后轮转向动力缸、后轮转向油泵等组成。后轮转向系统由控制阀、后轮转向油泵和后轮转向动力缸组成。控制阀的内腔被柱塞分割成几个工作油腔，左、右油腔分别与前轮转向动力缸的左、右油腔相通，柱塞的位置由前轮动力缸内的油压进行控制。后轮转向油泵由后轴差速器驱动，其输出油量只受车速影响。 图11-43 液压式四轮转向系示意图1-储油罐 2-转向油泵 3-前轮动力转向器 4-转向盘 5-后轮转向控制阀 6-后轮转向动力缸 7-铰接头 8-从动臂 9-后轮转向专用油泵前轮为齿轮齿条式动力转向器，其结构与普通液压动力转向系相同。液压式四轮转向系的特点是低速时汽车只采用两轮转向，只在汽车行驶达到一定车速（50km/h）后才进行四轮转向。2液压式车速感应型四轮转向系的工作原理当向左转动转向盘时，如图11-44所示，前轮动力缸与控制阀侧压力腔压力升高。控制柱塞向右移动，柱塞的移动量受前轮动力缸左右腔压力差控制，以与受转向盘操纵力大小的控制，转向盘操纵力越大，同时后轮转向动力缸输出的油液经过控制阀的相应通道进入后轮转向动力缸的右腔，使动力缸活塞向左移动，通过活塞杆将作用力作用于后轮悬架的中间球铰接头，使后轮与前轮同向偏转。当向右转动转向盘时，情况则与上述相反，后轮与前轮仍同向偏转。因后油泵送油量与车速成正比，高速时送油量大，反应快，后轮转角也大。在低速或倒车时，则不产生作用。当油压系统发生故障时，控制阀柱塞会保持在中间位置，保持两轮转向。图11-44 液压式车速感应型四轮转向系的工作原理三、电子控制液压式四轮转向系随着电子技术的发展，电子控制技术也应用于四轮转向系。在前两种四轮转向系中，由于采用机械和随车速变化的油压控制，使后轮偏转角的控制不够精确。在电子控制液压式四轮转向系中，由于采用了电子相位控制系统，使后轮偏转角度控制更精确。1电子控制液压式四轮转向系的组成与结构如图11-45所示，该系统主要由转向盘、转向油泵、前动力转向器、后轮转向传动轴、车速传感器、电子控制单元、后轮转向系统组成。图11-45 电子控制液压式四轮转向系1-转向盘 2-后轮转向系 3-后轮转向传动轴 4-电子控制单元 5-车速传感器 6-前动力转向器 7-转向油泵1) 前轮转向器和后轮转向传动轴前轮转向器为齿轮齿条式，但将齿条加长，与固定在后轮转向传动轴上的小齿轮啮合。当转动转向盘使齿条水平移动时，齿条一方面控制前轮转向动力缸工作，推动前轮转向，同时将转向盘转动的方向、快慢和转动的角度传给后轮转向传动轴，驱动该轴转动，以控制后轮转向。如图11-46所示。图11-46 前轮转向器1-转向动力缸活塞杆 2-转向动力缸 3-转向控制阀 4-转向油泵 5-储油罐 6-转向齿条 7-后轮转向传动轴 8-转向齿轮 9-连接板后轮转向传动轴的结构如图11-47所示。图11-47 后轮转向传动轴A-接前轮转向系 B-接后轮转向系2) 后轮转向系后轮转向系如图11-48所示，它主要包括相位控制系统、液压控制阀、后轮转向动力缸等组成。图11-48 后轮转向系1-转向角比传感器 2-后轮转向动力缸 3-后轮转向传动轴 4-电控制阀 5-液压控制阀 6-动力输出杆 7-步进电机 8-回位弹簧（1）相位控制系统相位控制系统包括步进电机、扇形控制齿板、摆臂、大锥齿轮、小锥齿轮、液压控制阀联杆等组成，如图11-49示。后轮转向传动轴与转向齿轮连接并输入前转向齿条的运动状态。一个前、后车轮转向角比传感器安装在扇形控制齿板旋转轴上。图11-49 相位控制系统1-扇形控制齿板 2-转向角比传感器 3-大锥齿轮 4-液压控制阀联杆 5-液压控制阀主动杆 6-液压控制阀 7-后轮转向传动轴 8-摆臂 9-步进电机a步进电机：用螺栓固定在壳体一端，电机输出轴装一锥齿轮，与固定在蜗杆轴上的另一锥齿轮啮合，蜗杆轴的转动将使扇形控制齿板摆动。步进电机接受车速传感器的电信号而转动，转动结果使扇形控制齿板正向摆动或逆向摆动一定角度，从而将摆臂拉向或推离步进电机。b液压控制阀联杆：其一端连接摆臂，中间穿过大锥齿轮上的孔，另一端与液压控制阀主动杆连接。大锥齿轮的旋转运动是由小锥齿轮驱动的，而小锥齿轮的转动是由后轮转向传动轴驱动的。由此可见，液压控制阀联杆的运动是摆臂运动和大锥齿轮运动的合成，即液压控制阀联杆的运动受车速和前轮转向运动的综合影响。（2）液压控制阀如图11-50所示，液压控制阀是一滑阀结构，其滑阀的位置取决于车速和前轮转向系转角。图中表示滑阀向左移动的过程，此时油泵送来的油液通过液压控制阀进入动力缸右腔，同时动力缸左腔通过液压控制阀与储油罐相通。在动力缸左右腔压力的作用下，动力输出杆左移，使后轮向右偏转。因为阀套与动力输出杆固定在一起，所以当动力输出杆左移时将带动阀套左移，从而改变油路通道大小，当油压与回位弹簧与转向阻力的合力达到平衡时动力输出杆（连同阀套）停止移动。图11-50 液压控制阀结构示意图1-动力缸活塞 2-阀套 3-动力输出杆 4-滑阀 5-回油道 6-液压控制阀主动杆 A-进油口 B-回油口提示：上述作用原理与液压常流滑阀式动力转向装置基本一致。（3）后轮转向动力缸阀套将滑阀密封，阀套内含有连接相位控制系统和动力缸的油道。输出杆穿过动力缸活塞（输出杆与动力缸活塞固定连接），两端分别与左、右转向横拉杆连接，在动力缸两腔的压差作用下，输出杆向左或向右移动，从而使得后轮作相应偏转。当汽车直线行驶时，在动力缸两腔的回位弹簧与油压作用下，使后轮处于直线行驶位置。此功能也使得当电子控制系统或液压回路出现故障时，后轮回到直线行驶位置，使四轮转向变成一般的两轮转向工作状态。3) 电子控制系统电子控制系统由四轮转向电子控制单元、转角比传感器和电控油阀组成。（1）四轮转向电子控制单元四轮转向电子控制单元的功用是：a根据车速传感器送来的电脉冲信号计算汽车的车速，再根据车速的高低计算汽车转向时前后轮的转角比。b比较前后轮理论转角比与当时的前后轮实际转角比，并向步进电机发出正转或反转与转角大小的运转指令。另外还起监视控制四轮转向电控系统工作是否正常的作用。c发现四轮转向机构工作出现异常时，点亮警告信号灯，并断开电控油阀的电源，使四轮转向处于两轮转向状态。（2）转角比传感器转角比传感器的功用是检测相位控制系统中的扇形控制齿板的转角位置，并将检测出的信号反馈给四轮转向电子控制单元，作为监督和控制信号使用。（3）电控油阀电控油阀的功用是控制由转向油泵输向后轮转向动力缸的油路通断。当液压回路或电子控制线路出现故障时，电控油阀就切断由转向油泵通向液压控制阀的油液通道，使四轮转向装置处于一般两轮转向工作状态，起到失效保护的作用。2后轮转向系统的工作原理1) 当车速低于35km/h时，如图11-51a)所示。扇形控制齿板在步进电机的控制下向负方向偏转。假设转向盘向右转动，则小锥齿轮、大锥齿轮分别向空白箭头方向转动，摆臂在扇形齿板和大齿轮的带动下最终向右上方摆动，液压控制阀输入杆和滑阀也向右移动，由转向油泵输送的高压油液进入后轮转向动力缸的左腔，使后轮向左偏转，即后轮相对于前轮反向偏转。使车辆转向半径减小，提高了低速时的机动性。图11-51 后轮转向系统的工作原理(a)逆相位 （b）同相位 （c）中间位置 1-大锥齿轮 2-扇形控制齿板提示：液压控制阀移动的行程大小与扇形齿板的转角大小成正比。2) 当车速高于35km/h时，如图11-51b)所示。扇形控制齿板在步进电机的控制下向图中正方向移动。假设这时转向盘仍向右转动，摆臂向左上方摆动，将液压控制阀输入杆和滑阀向左拉动，由转向油泵输送的高压油液进入后轮转向动力缸的右腔，结果使后轮向右偏转，即后轮相对于前轮同向偏转。使汽车高速行驶时的操纵稳定性显著提高。3) 当车速等于35km/h时，如图11-51c)所示。扇形控制齿板处于中间位置，摇臂处于与大锥齿轮轴线垂直的位置。不管转向盘向左还是向右转动，液压控制阀输入杆均不产生轴向位移，后轮保持与汽车纵向轴线平行的直线行驶状态。测试题：1说明机械式和液压式车速感应型四轮转向系的基本组成。2对照实物或图片说明电子控制液压式四轮转向系的组成、各主要机件的名称和工作原理。