看了这里的转向系统，遇到转向问题不慌了

第二十三章汽车转向系统

第一节概述

• 汽车转向系统的功用是保证汽车能按驾驶员的意志而进行转向行驶。

·     一、汽车转向系统的类型和组成

·     按转向能源的不同

·     机械转向系统

·     以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的

·     转向操纵机构

·     从转向盘到转向传动轴这一系列零部件，均属于转向操纵机构。

·     转向器

·     转向传动机构

·   由转向摇臂至转向梯形这一系列零部件（不含转向节），均属于转向传动机构。

·     动力转向系统

·     动力转向系统是一套兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系统。

·     二、两侧转向轮偏转角之间的理想关系式

·     为了避免在汽车转向时产生路面对汽车行驶的附加阻力和轮胎过快磨损，要求转向系统能保证在汽车转向时所有车轮均作纯滚动。这只有在所有车轮的轴线都相交于一点时才能实现

·     多轴车

·     多轴车最小转角等于两轴车的1/2

·     三、转向系统角传动比

·     基本概念

转向系统角传动比主要取决于转向器角传动比

·     转向盘的转角增量与相应的转向摇臂转角增量之比称为转向器角传动比

·   货车的转向器角传动比i约为16~32，轿车约为12~20。

采用传动比可变的转向器只能在一定程度上改善转向“轻”与“灵”之间的矛盾。

·     转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节相应的转角增量之比₂称为转向传动机构角传动比；

·     对于一般汽车而言，转向传动机构角传动比i，大约为1。

·     转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比i。则为转向系统角传动比。

·     两个转向轮所受到的转向阻力与驾驶员作用在转向盘上的手力之比称为转向系统的力传动比，它与角传动比成正比。

第二节转向器及转向操纵机构

转向梯形就是由前桥，左右转向节臂，转向横拉杆组成的梯形。其作用就是保证转向时左右车轮按一定的比例转过一个角度。

• 一、转向器传动效率及转向盘自由行程

·     转向器是转向系统的减速传动装置，一般有1~2级减速传动副，可按传动副的结构形式分类。

·     齿轮齿条式

·     特别适合与烛式和麦弗逊式悬架配用，因此，目前它在轿车和微型、轻型货车上得到了广泛的应用。

例如，一汽的红旗CA7220型轿车、奥迪100型轿车、捷达轿车、上海桑塔纳轿车、天津夏利轿车以及天津TJ1010型微型货车和南京依维柯轻型货车等，都采用了齿轮齿条式转向器。

·     ，采用齿轮齿条式转向器省略了转向摇臂和转向直拉杆，使转向传动机构简化。这也是目前在轿车和微、轻型载货汽车上应用日趋广泛的原因之一。

·     循环球一齿条齿扇式

·     循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级一般采用齿条齿扇传动副

如解放CA1040系列轻型载货汽车、北京BJ1041型、BJ2023型、解放CA1091型和黄河JN1181C13型等汽车的转向器。

·     钢珠

·     使滑动摩擦变为滚动摩擦

·     齿扇轴

·     与齿条相啮合的齿扇，其齿厚是在分度圆上沿齿扇轴线按线性关系变化的，即为变厚齿扇。

调整螺钉调整啮合间隙

·     特点

·     循环球式转向器的正传动效率很高（可达90%~95%），故操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠。

·     但其逆效率也很高，容易将路面冲击力传到转向盘。

·     对于前轴载质量不大而又经常在平坦路面上行驶的汽车而言，这一缺点影响不大。

·     因此，循环球式转向器广泛应用于各类各级汽车。

·     1.转向器传动效率

·     转向器的输出功率与输入功率之比称为转向器传动效率。

·     在功率由转向轴输入、由转向摇臂输出的情况下求得的传动效率称为正效率；

·     传动方向与上述相反时求得的效率，则称为逆效率。

·   将坏路面对车轮的冲击力传到转向盘，发生“打手”情况。

·     逆效率略高于不可逆式的转向器称为极限可逆式转向器，其反向传力性能介于可逆式和不可逆式之间，而接近于不可逆式。623

·     极限可逆式转向器多用于中型以上越野汽车和矿用自卸汽车。

·     2.转向盘自由行程

·   因为在整个转向系统中，各传动件之间都必然存在着装配间隙，而且这些间隙将随着零件的磨损而增大。在转向盘转动过程的开始阶段，驾驶员对转向盘所施加的力矩很小，因为只是用来克服转向系统内部的摩擦，使各传动件运动到其间的间隙完全消除，故可以认为这一阶段是转向盘空转阶段。此后，才需要对转向盘施加更大的转向力矩，以克服经车轮传到转向节上的转向阻力矩，从而实现使各转向轮的偏转。转向盘在空转阶段中的角行程称为转向盘自由行程。

·     一般说来，转向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的自由行程最好不超过10°~15。当零件磨损严重到使转向盘自由行程超过25°~30°时，必须进行调整。

• 二、蜗杆曲柄指销式转向器

·     EQ1090

• 三、转向操纵机构

为了保证转向器摇臂轴在中间位置时，从转向摇臂13起始的全套转向传动机构也处于中间位置，在摇臂轴的外端面和转向摇臂上孔外端面上，各刻印有短线作为装配标记。装配时，应将两个零件上的标记短线对齐。

·     1.转向操纵机构的组成和布置

·     从转向盘到转向传动轴这一系列零部件属于转向操纵机构。

·     转向盘

·     轮缘1

·     轮辐2

·     轮辐一般为三根辐条或四根辐条，也有用两根辐条的。

·     轮毂3

·     转向盘轮毂孔具有细牙内花键，借此与转向轴连接。

·     转向柱管

·     转向轴

·     上万向节

·     下万向节

·     转向传动轴

·     3.转向轴和转向柱管的吸能装置

与此同时，在惯性作用下驾驶员人体向前冲，致使转向轴上的上、下凸缘盘的销子与销孔脱开，从而缓和了冲击，吸收了冲击能量，有效地减轻了驾驶员受伤的程度。

·     转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，并传递它们之间的转矩。

·     转向柱管安装在车身上，支承着转向盘。

·     转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。

第三节转向传动机构

• 一、与非独立悬架配用的转向传动机构

·     1.转向传动机构的组成与布置

·     当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时，梯形臂与横拉杆在与道路平行的平面（水平平面）内的交角>90°。

·     在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动的干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前。此时，上述交角<90°。

·     若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在与道路平行的平面内左右摆动（如北京BJ2020N型汽车），则可将转向直拉杆3横置，并借球头销直接带动转向横拉杆6，使两侧梯形臂转动（图23-14c）

·     2.转向摇臂

·     东风EQ1090E型汽车的转向摇臂13的大端用锥形三角细花键与转向器中摇臂轴的外端连接；其小端带有球头销，以便与转向直拉杆14作空间铰链连接。

·     3.转向直拉杆

·     转向直拉杆是转向摇臂与转向节臂之间的传动杆件。

·     4.转向横拉杆

·     转向横拉杆是转向梯形机构的底边。

• 二、与独立悬架配用的转向传动机构

·   当转向轮采用独立悬架时，每个转向轮分别相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。

·     与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段，并且由在平行于路面的平面中摆动的转向摇臂直接带动或通过转向直拉杆带动。

第四节转向加力装置

• 一、概述

·     用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能（液压能或气压能），并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为转向加力装置。

·     组成

·     机械转向器

·     转向动力缸

·     转向控制阀

·     类别

·     按传能介质不同

·     气压式

·     气压转向加力装置主要应用于一部分其前轴最大轴载质量为3~7t并采用气压制动系统的货车和客车。

·     气压系统的工作压力较低（一般不高于0.7MPa）

·     液压式

·     液压转向加力装置的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压转向加力装置已在各类各级汽车上获得广泛应用。

·     常压式

·     无论转向盘处于中立位置还是转向位置，也无论转向盘保持静止还是运动状态，该系统工作管路中总是保持高压。

·     常流式

·     因转向控制阀的节流阻力很小，故液压泵输出压力也很低，液压泵实际上处于空转状态。当驾驶员转动转向盘、通过机械转向器7使转向控制阀处于与某一转弯方向的相应工作位置时，转向动力缸的相应工作腔方与回油管路隔绝，转而与液压泵输出管路相通，而动力缸的另一腔则仍然通回油管路。

·     比较

·     常压式的优点在于有蓄能器积蓄液压能，可以使用流量较小的转向液压泵，而且还可以在液压泵不运转的情况下保持一定的转向加力能力，使汽车有可能续驶一定距离。这一点对重型汽车而言尤为重要。

·     常流式的优点则是结构简单，液压泵寿命长，泄漏较少，消耗功率也较少。

·     目前只有少数重型汽车（如法国贝利埃T25型、美国WABCO120C型等自卸汽车）采用常压式，常流式广泛应用于各种汽车。

·     （二）液压转向加力装置的转向控制阀分类

·     1.滑阀式转向控制阀

·     2.转阀式转向控制阀

• 二、整体式动力转向器

·     目前，国产轿车上几乎毫无例外地采用了转阀式的整体式动力转向器。

·     转阀的构造

·     解放动力转向器

• 三、半整体式动力转向器

·   原红岩CQ261型汽车的液压转向加力装置是半整体式动力转向器，如图23-29所示。它是由机械转向器5和转向控制阀4组合成一个部件——半整体式动力转向器，转向动力缸则是独立部件。

·     该装置与备（用车）轮架液压升降装置共用一套由转向油罐2和内装流量控制阀及溢流阀的转向液压泵3组成的供能装置。

• 四、转向加力器

控制阀体前后两端分别用螺钉与带球铰链的接头4及转向动力缸体连接，转向动力缸的活塞杆后端用球铰链与车架相连。
动力缸工作时，其缸体将相对于活塞杆作轴向运动，并且同活塞杆一起绕固定球铰链摆动。

·     转向控制阀

·     转向动力缸

第五节转向油罐与转向液压泵

• 一、转向油罐

·     转向油罐的作用是储存、滤清并冷却液压转向加力装置的工作油液（一般是键子油或透平油）。转向油罐一般是单独安装，但也有直接装在转向液压泵上的。

• 二、转向液压泵

·     转向液压泵是液压转向加力装置的供能装置，其作用是将输入的机械能转换为液压能输出。在转向液压泵只受发动机驱动的情况下，一旦发动机停止运转，液压泵即无压力油输出。

·     转向液压泵的流量与齿轮转速（从而与发动机转速）成正比。转向加力装置中必须设置流量控制阀，以限制转向液压泵最大流量。

·     转向液压泵的输出压力取决于液压系统的负荷（即动力缸活塞所受的运动阻力）。液压系统中还必须装设用以限制系统最高压力的溢流阀。

·     一般齿轮式液压泵的最高压力多为6~7MPa，但也有高达14~16MPa的。上述齿轮泵为溢流阀所限定的最高压力约为7MPa。

第六节电动助力转向系统

• 一、电动助力转向系统概述

·     电动助力转向（ElectricPower Aided Steering，简称EPAS）系统是一种直接依靠电动机提供辅助转矩的动力转向系统，是为了满足人们对驾驶轻便性的要求而产生的。

·     电动助力转向系统主要包括机械式转向器、转矩传感器、减速机构、离合器、电动机、电子控制单元（ECU）和车速传感器等。

·     EPAS系统与传统的液压助力转向系统相比较，具有以下优点：

·     1）节省空间。因为电动机和减速机构集成在转向柱或者转向器壳体中，此外也省略了液压泵和辅助管路。

·     2）质量小。因为仅仅是在机械转向系统的基础上增加了一套电动机和减速机构。

·     3）节省动力。因为设计的控制电路使电动机只在需要时才工作，而省去了不断工作的液压泵。

·     4）因为部件更少且不需要充入液体或滤清空气，所以更加容易集成。

·     缺点

·     使用了电动机和减速机构等部件，增加了系统的成本；

·     减速机构、电动机等部件产生的摩擦力和惯性力可能会影响转向特性（例如：产生过多转向），或者改变了转向盘的自动回正作用以及它的阻尼特性等。

• 二、EPAS系统的类型

·     根据电动机布置位置不同

·     转向轴助力式

·     齿轮助力式

·     齿条助力式

• 三、EPAS系统的关键部件

·     1.转矩传感器

·     转矩传感器是测量驾驶员作用在转向盘上力矩的大小与方向的，有的转矩传感器还能够测量转向盘转角的大小和方向。

·     接触式

·     非接触式

·     2.电动机

·     电动机是EPAS系统的动力源，其功能是根据电子控制单元的指令输出适当的辅助转矩。目前采用较多的是永磁式直流电动机，它分为有刷式和无刷式两种。

·     3.减速机构

·     EPAS系统的减速机构与电动机相连，起降速增扭作用。常采用蜗轮蜗杆机构、滚珠螺杆螺母机构和行星齿轮机构等。

·     4.电子控制单元

·     电子控制单元（ECU）的功能是根据转矩传感器和车速传感器传来的信号，进行逻辑分析与计算后发出指令，控制电动机和离合器的动作。

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