汽车行业汽车转向系统

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1、汽车行业汽车转向系统汽车行业汽车转向系统 第一章 转向系统概述第一章 转向系统概述 在驾驶员看来， 转向系统仿佛是一种非常简单的系统。 简单地向所希望方向转动方向盘， 车辆则做出与之相应的反应。现在的转向系统远非那么简单。转向系统涉及到许多部件，这 些部件分布于扶握方向盘的手与支撑在路面上的前轮之间。 所有这些部件共同构成转向系统。 一、系统操作说明一、系统操作说明 在驾驶员和前轮之间的部件系列中，方向盘处于第一位。方向盘连接到转向柱上端，经 由中间轴或联轴节，转向柱接到位于下端的转向机上。当驾驶员转动方向盘，通过转向柱和 中间轴将旋转运动传递到转向机上。 转向机将来自方向盘的旋转运动转换成所

2、要求的横向(左右)运动， 从而转动前轮使之转 向适当的方向。 在驾驶员完成转向后， 轮胎和路面间的作用力有助于使车辆轮胎恢复到正前 方。 齿轮齿条转向机系统齿轮齿条转向机系统 二、转向系统组成二、转向系统组成 转向系统组成 三、转向系统类型三、转向系统类型 现在车辆上采用两种类型的转向机： 整体式转向机 齿轮齿条转向机 两种设计均能够装备手动转向机或动力辅助转向机， 手动和动力辅助转向机的机械操作 原理类似。但是，动力辅助转向机利用液体压力来减轻驾驶员对方向盘施加的作用力。 1. 整体式转向机系统1. 整体式转向机系统 多数后轮驱动车辆和绝大多数卡车继续采用整体式转向机。在这些系统上，如果准备

3、采 用动力辅助装置，则转向机和阀总成将安装在整体装置中。 整体式转向机系统示意图整体式转向机系统示意图 转向臂 转向机总成 中部拉杆 2. 齿轮齿条转向机系统2. 齿轮齿条转向机系统 现在所有前轮驱动车型和某些后轮驱动车型均采用了齿轮齿条系统。 齿轮、齿条是将方向盘旋转运动转换成横向运动的两个部件。转向轴连接到转向机的主 动齿轮上，而主动齿轮和方向盘一起旋转。主动齿轮轮齿与齿条轮齿啮合，旋转的主动齿轮 使得齿条左右移动。齿条横向作用力推拉转向横拉杆以改变车辆前轮的方向。 齿轮齿条系统具有下列优点： 重量较轻，改善了燃油经济性。 空间利用率好，便于紧凑的设计。 具有适应大量车辆技术规格设计的灵活

4、性。 与前轮驱动车辆设计相适应。 提高了灵敏度和增强“路感”。 齿轮齿条转向机系统示意图齿轮齿条转向机系统示意图 四、齿轮齿条转向机设计四、齿轮齿条转向机设计 有两种类型齿轮齿条转向机设计：端部输出(ETO)和中部输出(CTO)。每种类型的名称表 明了转向横拉杆相对于齿条的位置 ； 两种设计功能相同，能够和手动转向或动力辅助系统一 起使用。 端部输出齿轮齿条转向机的设计端部输出齿轮齿条转向机的设计 横向齿条运动 转向横拉杆 主动齿轮 中 间 轴 内侧转向横拉杆 与齿条端部相连接 内侧转向横拉杆 与齿条中部连接 中部输出齿轮齿条转向机的设计中部输出齿轮齿条转向机的设计 第二章 转向系统部件第二章

5、 转向系统部件 一、转向柱一、转向柱 概述 概述 转向管柱是由把方向盘旋转传送到转向机的转向主轴和把转向主轴固定到车身上的柱 管组成的。 转向主轴的顶端是锥形的和锯齿形的，方向盘是用一只螺母装配到其上面的。 转向管柱通常装有一个碰撞吸能机构，该机构吸收推力，否则在撞击时，该推力就施 加到驾驶员身上。转向管柱通过断开式托架装配到车身上，这样转向管柱可以在碰撞中很 容易塌缩。 除碰撞吸能机构外，在某些车辆上的转向主轴还可能装有许多的转向控制系统。例如 ： 转向锁定机构，倾斜转向机构，伸缩式转向机构。 1、碰撞吸能机构1、碰撞吸能机构 概述： 当车辆遭到碰撞时，该机构有两种方法帮助防止转向主轴伤及驾

6、驶员：在碰撞(初 次撞击)时断开；当驾驶员由于惯性再次撞向方向盘时，减轻二次撞击的冲击。 碰撞吸能转向管柱分成下面类型： 弯曲托架型 球型 密封的破碎硅橡胶型 啮合型 波纹管型 本文说明的是弯曲托架型。 弯曲托架型工作原理： 图图 2 弯曲托架型 2 弯曲托架型 注意：注意： 因为碰撞吸收转向管设计成能吸收轴向冲击的结构，取下方向盘时，千万不能试图用锤 敲打转向主轴，因为用劲可能会使碰撞吸能机构中的销断裂。应始终使用为安全拆下 方向盘设计的专用维修工具。 因为破损后的转向管柱不可再用，因此，必须使用新的转向管柱更换。 2、转向锁定机构2、转向锁定机构 概述概述 这是一种防盗功能，当拔出点火钥匙

7、后，就将转向主轴锁定到转向管柱上，禁止 方向盘转动。有两种类型的转向锁定机构： 推式点火钥匙筒 按钮式点火钥匙筒 结构结构 转 向锁定机构 转 向锁定机构 3、倾斜转向主轴3、倾斜转向主轴 概述概述 倾斜转向机构可以用来选择方向盘位置 (以垂直方向)来匹配驾驶员驾车姿态。倾 斜转向机构可分为上支点式和下支点式两类。本文中描述的是下支点式。 倾 斜转向主轴 倾 斜转向主轴 结构结构 倾斜转向机构由一对倾斜转向止动器、倾斜锁定螺栓、断开式托架、倾斜度调整手 柄等组成。 工作原理工作原理 倾斜转向止动器旋转与倾斜度调整手柄操作一起进行。 当倾斜度调整手柄处于锁定 位置时，倾斜度向止动器的最高点向上抬

8、起，并推止动器顶到断开式托架和倾斜固定 件，锁紧断开式托架和倾斜固定件。另一方面，把倾斜度调整手柄移动到自由位置上， 消除倾斜转向止动器上的高度差，然后可以以垂直方向调节转向管柱。 图 2-12，图 2-12，结构 4、伸缩机构4、伸缩机构 概述概述 伸缩转向机构可以向前或向后调整方向盘位置以适合驾驶员的姿态。 伸缩机构伸缩机构 结构结构 伸缩机构由滑动轴管、两个楔形锁定块、止动器螺栓、伸缩调整杆等组成。 工作原理工作原理 楔形锁定块移动和伸缩调整杆操作同时一起进行。当楔形调整杆处于锁定位置时， 伸缩调整杆就压住楔形锁定块顶到滑动轴管，锁定滑动轴管。另一方面，当把伸缩调 整杆移动到自由位置上时

9、，在楔形锁定块与滑动轴管之间有间隙并且可以把转向管柱 向前或向后进行调节。 工 作 原 理 工 作 原 理 5、电动倾斜和电动伸缩式转向柱5、电动倾斜和电动伸缩式转向柱 概述概述 这种类型的转向柱可以电动调节倾斜机构和伸缩机构。 各机构都使用马达， 马达用 开关操纵。 结构结构 电动倾斜机构部分由倾斜马达、 倾斜蜗杆轴、 倾斜蜗轮蜗杆传动装置和滑动套组成。 电动伸缩式转向柱机构部分由伸缩马达、滑动管和伸缩螺杆组成。用于操纵这些马达 的开关安装在转向管柱盖板上。 电动倾斜和电动伸缩式转向柱电动倾斜和电动伸缩式转向柱 提示： 如果倾斜自动开关处在 0N(接通)位置上时，在拔出点火钥匙时，转向管柱的

10、倾斜 位置就自动地移到最高位，而伸缩位置移到驾驶员最短位以达到驾驶员舒适地进出。 而且，由于 ECU 把由传感器读出的转向柱位置储存到存储器里，当再插入点火钥匙时， 转向管柱就返回到其原来位置。 工作原理工作原理 (1) 电动倾斜操作 操作向上或向下开关来操纵倾斜马达。 倾斜蜗轮蜗杆传动装置和倾斜蜗杆轴就开 始转动并且滑动套滑动。与连杆件连接的转向管柱向上或向下倾斜。 (2) 电动伸缩机构工作原理 操作左或右开关来操纵伸缩机构马达。伸缩蜗轮蜗杆传动装置开始转动，并且 滑动管向前或向后滑动。 工作原理工作原理 二、转向机二、转向机 转向机组件里的传动装置不仅使前轮转向，而且同时起减速齿轮的作用，

11、由增加输出 扭矩来减小方向盘转向用力。 减速比也叫做转向比，它通常在 18 到 20 比 1 之间。虽然较大的比能减小转向用力， 但是同时使它必须在弯道上行驶是要更多地转动方向盘。有两种类型的转向机系统。 齿条和小齿轮式 循环球形式 现在几乎所有车型都采用齿条和小齿轮 式转向机系统。 转向机传动比转向机传动比： 齿条和小齿轮式： 方向盘转动量(以度为单位) 前轮转向角 t（以度为单位) 循环球形式： 方向盘转动量(以度为单位) 转向摇臂运动(以度为单位) 1、齿轮齿条式转向机1、齿轮齿条式转向机 结构:结构: 转向主轴下端上的转向齿轮与转向齿条啮合。当转动方向盘时，转向齿轮就转动， 向右向左移

12、动转向齿条。通过转向齿条接头和横拉杆接头把转向齿条的运动传送到转 向节臂上。 特性:特性: 结构是紧凑、简单和轻便。因为齿轮箱小，并且齿条本身可用作转向传动机 构。 直接齿轮啮合，所以转向反应 非常灵敏。 滑动和转动阻力小，转矩传送好，所以转向非常轻。 转向齿轮组件完全密封的，所 以它不需要维护。 齿轮齿条式转向机齿轮齿条式转向机 2、循环球式转向机2、循环球式转向机 结构:结构: 螺旋槽切进蜗杆轴里并且循环球螺母和许多钢球在蜗杆轴和循环球螺母旋槽里循 环滚动。循环球螺母的侧面有齿条齿，它们与齿扇轴上的齿轮啮合。 特性：特性： 因为转向主轴的旋转是靠滚动球接触面传送的， 所以循环球螺母滑动的摩

13、擦 力非常之小。 这种结构可以耐大载荷。 滑动阻力小，因为由于循环球的作用在蜗杆轴与齿扇轴之间的摩擦非常小。 操作角度大。 循环球式转向机系统循环球式转向机系统 三、转向杆系三、转向杆系 概述概述 转向传动机构是一个杆和臂的组合件。 它们把转向机的运动传送给左右前轮。 转向 传动机构必须十分精确地把方向盘的运动传送给前轮，因为车辆行驶的同时前轮在上 下跳动。为实现这样的功能设计了各式各样的传动机构布置和连接结构。 结构:结构: 转向传动杆系把横拉杆及两个前轮与转向器总成连在一起。传动杆包括： 转向臂 随动转向臂 中间拉杆 横拉杆 转向臂通过转向臂轴把传动杆系统各部分与转向器连接起来。转向臂轴转

14、动时，带动臂 左右运动。传动杆系则将车轮转向所要求的方向。 图 2-20，转向杆系图 2-20，转向杆系 第三章 动力转向系统第三章 动力转向系统 一、液压理论一、液压理论 液体压力和流量液体压力和流量 “压力” 是对流动的阻力，图中，气缸 A 具体说明了加压液体如何产生足够的作用力使 活塞移动到右边。只要作用在左侧的压力高于右侧的压力，那么活塞将向右侧移动。气缸 B 活塞的左右两侧均有压力， 但左侧的压力仍旧高于右侧的压力， 因此活塞将继续向右侧移动。 气缸 C 包含有液体压力和一个作用在右侧的辅助弹簧力，而左侧只有液体压力，弹簧弹 力和液体压力的合力作用在左侧上， 如果右侧的作用力超过了左

15、侧的作用力， 那么活塞将开 始向左侧移动。 压力产生作用力压力产生作用力 外侧横拉杆 外侧横拉杆 随动转向臂 转向臂 平衡作用力 50 psi 平衡作用力 气缸 C 作用力 作用力 低压力 50 psi 100 psi 100 psi 1 sp. Inch 100 psi 流经直径相同气缸的液体压力在整个气缸内保持不变(气缸 A)。节流对流动产生了阻力 (气缸 B)，节流孔越小；则对流动产生的阻力越大。这种对液体的节流在节流孔前增加了压 力，而在节流孔后减少了压力，节流孔两侧的压力差别称为“压力差”。 压力差压力差 提高流动速率将会增加液体压力，通常 称之为“背压” ，减缓流动速率将会降低液

16、体压力。 背压背压 气缸中没有发生流动时，所有内表面上的压力保持相同，而与这些表面的形状和尺寸无 关。如果汽缸包含有一个节流孔，但没有流动发生，则整个气缸的压力仍保持相等。 压力相等压力相等 二、典型的动力转向系统二、典型的动力转向系统 在动力转向系统中，液压泵产生液体压力，从而导致液体流动，通过压力软管，流到转 向机阀总成，转向机阀总成将进入的液体调节到左、右工作室，以辅助左、右转向。 转动方向盘将启动阀总成，阀总成将使压力大的液体，流向转向机活塞的一侧，使压力 小的液体流到转向机活塞的另一侧。 这种压力辅助了转向机活塞的移动。 转向横拉杆将这个 作用力传递到前轮，从而使车辆向右或向左转向。 压力差别 更小的节流孔节流 相同的压力 流动 流动 减少更低压力 增加更高压力 B P1 P2 低流量 高流