汽车转向系统的结构与系统解析转向盘的工作原理

2017-11-03

字体:

大中小

浏览:

文章简介：转向盘是汽车用于操控行驶方向的的轮状装置,方向盘一般是通过花键与转向轴相连,其功能是将驾驶员作用到转向盘边缘上的力转变为转矩后传递给转向轴.使用直径大些的转向盘转向时,驾驶员作用到转向盘上的手力可小些.转向传动轴在转向器与转向轴之间作为连接件有利于转向器通用化,补偿制造与安装时产生的误差,使转向器.转向盘在整车上的安装更合理.汽车转向轮的偏转方向与转向盘的转动方向相同.汽车在前进中,向左转动方向盘时,车头向左偏转,车身运动趋势向左.向右转动方向盘时,车头向右偏转,车身运动趋势向右.汽车在倒退过程

转向盘是汽车用于操控行驶方向的的轮状装置，方向盘一般是通过花键与转向轴相连，其功能是将驾驶员作用到转向盘边缘上的力转变为转矩后传递给转向轴。使用直径大些的转向盘转向时，驾驶员作用到转向盘上的手力可小些。转向传动轴在转向器与转向轴之间作为连接件有利于转向器通用化，补偿制造与安装时产生的误差，使转向器、转向盘在整车上的安装更合理。

汽车转向轮的偏转方向与转向盘的转动方向相同。汽车在前进中，向左转动方向盘时，车头向左偏转，车身运动趋势向左。向右转动方向盘时，车头向右偏转，车身运动趋势向右。汽车在倒退过程中，向左转动方向盘时，车头向左偏转，车身运动趋势向左。向右转动方向盘时，车头向右偏转，车身运动趋势向右。

转向器是采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能，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，总称为动力转向器。

动力转向器有气压式和液压式两种。装载质量特大的货车不宜采用气压动力转向器，因为气压系统的工作压力较低(一般不高于0.7MPa)，用于重型汽车上时，其部件尺寸将过于庞大。液压动力转向器的工作压力一般为6MPa，最高可达12MPa以上，其部件尺寸相对其转向器来说较精密。液压系统工作时有噪声，优点在于能吸收来自不平路面的冲击并产生比较正确的路感于驾驶员，使驾驶更加舒适与安全。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。

转向节又称为“羊角”，是汽车转向桥中的重要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。转向节通过三个衬套和两个螺栓与车身相连，并通过法兰盘的制动器安装孔与制动系统相连。

转向节可分为刚性转向节和挠性转向节。刚性转向节是靠零件的铰链式连接传递动力的，可分成不等速转向节(如十字轴式)、准等速转向节(如双联式、凸块式、三销轴式等)和等速转向节(如球叉式、球笼式等)。挠性转向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。

转向轴的功用是将驾驶员作用是通过转向轴带动从动部分，降速传递到转向节轴上，驱使左、右前轮轴线横摆。随着车型不同，方向机壳体、转向轴套管及横拉杆转换臂固定支承在不同位置上。它的上部与转向盘固定连接，下部与转向器相连。转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上。有些转向轴不但具有一定的刚度，还具有吸能功能，起到防伤作用。

转向轴分为两段，上转向轴的下端经弯曲成形后，其轴线与主轴轴线之间偏移一段距离，其端面与焊有两个圆头圆柱销的紧固板焊接，两圆柱销的中心线对称于上转向轴的主轴线。下转向轴呈T字形，其上端与一个压铸件相连，压铸件上铸有两孔，孔内压人橡胶套与塑料衬套后再与上转向轴呈倒钩状连接，构成安全转向轴。

动力转向泵是液压动力转向系统的动力源，它通过发动机作为传动介质，将机械能转换为液压能，转向器通过油泵输出的液压油把液压能转换成机械能，从而起到减轻驾驶员操作强度，提高整车可操纵性的作用。通过压力安全阀控制动力转向管路内部压力，确保转向系统安全。通过流量控制阀控制转向系统流量，保证车辆高速行驶时驾驶员转向手感。结构上可分为，叶片式转向泵、齿轮式转向泵、柱塞式转向泵。其中双作用叶片式转向泵因其尺寸小、噪音低、容积效率高等优点在各种车型中被广泛采用。

目前汽车用转向泵多为双作用叶片式转向泵，其主要由普通双作用叶片泵、流量控制阀和压力安全阀组成；双作用叶片泵提供高压油，流量控制阀保证转向泵输出适合整车需求的流量，压力安全阀控制转向泵的最高输出压力，对于发动机功率较小的汽油机, 还应配备压力开关。

转向节转向节是汽车重要安全零部件，其的功用是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。转向节是车轮转向的铰链，一般呈叉形。上下两叉有安装主销的两个同轴孔，转向节轴颈用来安装车轮。转向节上销孔的两耳通过主销与前轴两端的拳形部分相连，使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。为了减小磨损，转向节销孔内压入青铜衬套，衬套的润滑用装在转向节上的油嘴注入润滑脂润滑。为使转向灵活，在转向节下耳与前轴拳形部分之间装有轴承。在转向节上耳与拳形部分之间还装有调整垫片，以调整其间的间隙。

为了保持汽车直线行驶的稳定性、转向的轻便性和减小轮胎与机件间的磨损，转向轮、转向节和前轴三者之间与车架必须保持一定的相对位置，这种具有一定相对位置的安装称为转向轮定位，也称前轮定位。正确的前轮定位应做到：可使汽车直线行驶稳定而不摆动，转向时转向盘上的作用力不大，转向后转向盘具有自动回正作用。轮胎与地面间不打滑以减少油耗，延长轮胎使用寿命。前轮定位包括主销后倾、主销内倾、前轮外倾及前轮前束。

主动式转向并不是指汽车可以自动转向，而是指它可以根据车速变化而不断改变转向系统中的传动比，使你在低速行驶时可以以较小的转转向盘幅度而实现较大的转向，而在高速行驶时则相反。主动转向系统中统包含了一个拳头般大小的行星齿轮，以及两根输入轴。其中一根输入轴连接到方向盘，另一根则通过螺旋齿轮，由电动马达进行控制。

主动式转向系统令汽车在高速公路上的行驶亦更加轻松。这是因为该系统能够降低高速下的转向灵敏度，而由外在因素所造成的方向盘震动，比如行驶在崎岖路面上，对方向稳定性的影响也更轻微。"在高速转弯时，转向变得更简单、更平顺。"即使面对突发的转向动作，例如躲避前方突然出现的障碍物，系统动作依然很平顺自然。此外，搭配原有的转向动力伺服系统，转向扭矩会配合车速提供更多的动力，以避免方向盘失控。

整体主动转向的原理是利用集中在控制系统，接受车辆各种的动态行驶信号，然后综合判断输出一个相适的转向角度，驱动螺母带动丝杠产生轴向移动，使得后轮产生小幅度的转向，后轮与前轮同向偏转，提升高速过弯的稳定性。在整体主动转向系统中，需要一个液压的或电动的伺服转向系统作为基础，在转向传动路线中，将转向盘与伺服转向器转向齿轮之间的转向柱断开。在断开位置，加入一个转向角执行器作为电子调节装置，它由电动机和减速机构组成，按照车辆状态与驾驶员输入的转向角增大或减小。由于这种叠加的转向角，这种系统也称为叠加转向系统。

对于大型豪华车来说，不断加长的轴距为车内带来了良好舒适的乘坐空间，但是这也对车辆的操控性带来了一定的负面影响。无论是低速时的转弯半径，还是高速行驶时的稳定性都会打折扣。通过加入后轮转向系统则可以弥补轴距增加后对车辆行驶特性造成的影响，同时让一款豪华车同样具有很好的驾驶乐趣。

动力随速转向是较先进的一种助力系统。首先，动力助力转向是指在转向里面加入了除人力外的外部辅助力量，使得转向时人可以用更小的力量，助力转向有液压助力和电子助力两种。动力随速转向已经包含助力成份，只是在转向柱上附加了调整电机，使得车辆在“低速时以较小的方向盘角度获得较大的车轮转向角度，高速时则与之相反”，是一种变传动比的转向型式。比较先进的前轮主动转向系统就是这一类。