（汽车行业）汽车转向系统 各部分结构作用图解 壹 .机械转向系统 l.转向盘 2.安全转向轴 3.转向节 4.转向 轮 5.转向节臂 6.转向横拉杆 7.转向减振 器 8.机械转向器 上图是壹种机械式转向系统。驾驶员对转向盘 1施加的转向力矩通过转向轴 2 输入转向器 8。 从转向盘到转向传动轴这壹系列零件即属于转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有 1、2 级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。经转向器放大后的 力矩和减速后的运动传到转向横拉杆 6 ，再传给固定于转向节3 上的转向节臂 5 ，使转向节 和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节臂属于 转向传动机构。二 .转向操纵机构 转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵 力传给转向器。 三 .机械转向器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器分俩端输出式和中间（或单端）输出式 俩种。 1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向 齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹 簧 8.锁紧螺母 9.压块 10.万向节 11.转向 齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承 俩端输出的齿轮齿条式转向器如图 d-zx-5 所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴 11 通过轴 承 12和 13 安装在转向器壳体 5 中，其上端通过花键和万向节*10和转向轴连接。和转向齿 轮啮合的转向齿条 4 水平布置，俩端通过球头座 3 和转向横拉杆 1相连。弹簧 7 通过压块 9 将齿条压 *在齿轮上，保证无间隙啮合。弹簧的预紧力可用调整螺塞 6 调整。当转动转向盘 时，转向器齿轮 11转动，使和之啮合的齿条 4 沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节 左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。中间输出的齿轮齿条式转向器如图 d-zx-6 所示，其结构及工作原理和俩端输出的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向 齿条的中部用螺栓 6 和左右转向横拉杆 7 相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的 壹端通过内外托架和转向横拉杆相连。（d-zx-6） 1.万向节*2.转向齿轮轴 3.调整螺母 4.向 心球轴承 5.滚针轴承 6.固定螺栓 7.转向 横拉杆 8.转向器壳体 9.防尘套 10.转向 齿条 11.调整螺塞 12.锁紧螺母 13.压紧 弹簧 14.压块 循环球式转向器循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之壹，壹般有俩级传动 副，第壹级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。为了减少转向螺杆转向螺母之间 的摩擦，二者的螺纹且不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母 上都加工出断面轮廓为俩段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配 合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。螺母侧面有俩对通孔，可将钢球从此孔塞云开官网入螺旋形通 道内。转向螺母外有俩根钢球导管，每根导管的俩端分别插入螺母侧面的壹对通孔中。导管 内也装满了钢球。这样，俩根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成俩条各自独立的封闭的钢 球 流道 。转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺 杆及螺母和钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成 球流 。在 转向器工作时，俩列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。 蜗杆曲柄指销式转向器蜗杆曲柄指销式转向器的传动副 (以转向蜗杆为主动件，其从动件是 装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，和之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动， 且带动摇臂轴转动。 四.转向传动机构汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕壹个中心点 O 转动，如图 d-zx-07 所示。显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，且且左、右前轮也 必须以这个中心点 O 为圆心而转动。为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关 系： 和非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂 2、转向直拉杆 3 转向节臂 4 和转向梯 形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆 6 和左、右梯形臂 5 组成的转向梯形壹般布 置在前桥之后，如图 d-zx-08a 所示。当转向轮处于和汽车直线行驶相应的中立云开官网位置时，梯 形臂 5 和横拉杆 6 在和道路平行的平面 (水平面 )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，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角＜ 90 ，如图d-zx-08b 所示。若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在和道路平行 的平面向左右摇动，则可将转向直拉杆 3 横置，且借球头销直接带动转向横拉杆 6 ，从而推 使俩侧梯形臂转动， 1.转向器 2.转向摇臂 3.转向直拉杆 4.转 向节臂 5.梯形臂 6.转向横拉杆 当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式 的。和此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。 1.转向摇臂 2.转向直拉杆 3.左转向横拉 杆 4.右转向横拉杆 5.左梯形臂 6.右梯形 臂 7.摇杆 8.悬架左摆臂 9.悬架右摆臂 10.齿轮齿条式转向器 转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂 (或转向节臂 )。它所受的力 既有拉力、也有压力，因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的，以保证工作可*。直拉杆 的典型结构如图十所示。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆 和转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，上述三者间的连接 都采用球销。 1.螺母 2.球头销 3.橡胶防尘垫 4.螺塞 5. 球头座 6.压缩弹簧 7.弹簧座 8.油嘴 9.直 拉杆体 10.转向摇臂球头销 随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振（转向轮绕主销轴线往复摆动，甚至引 起整车车身的振动），这不仅影响汽车的稳定性，而且仍影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎 的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的壹 端和车身（或前桥）铰接，另壹端和转向直拉杆（或转向器）铰接。 1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸 4.压缩阀总成 5.活塞及活塞杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成 10.橡胶储液缸 五 .液压助力转向系统动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机 (或电机 )的动力为转向能源的 转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设壹套转向加力装置而形成的。其中属于转向加 力装置的部件是：转向油泵 5、转向油管 4、转向油罐 6 以及位于整体式转向器 10 内部的转 向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘 1 时，转向摇臂 9 摆动，通过转向直拉杆 11、横拉杆 8、转向节臂 7 ，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。 1.方向盘 2.转向轴 3.转向中间轴 4.转向 油管 5.转向油泵 6.转向油罐 7.转向节臂 8.转向横拉杆 9.转向摇臂 10.整体式转 向器 11.转向直拉杆 12.转向减振器 和此同时，转向器输入轴仍带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用 力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要 加于转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。当转子顺时针方向 旋转时，叶片在离心力及高压油的作用下紧贴在定子的内表面上。其工作容积开始由小变大， 从吸油口吸进油液；而后工作容积由大变小，压缩油液，经压油口向外供油。由于转子每旋 转壹周，每个工作腔都各自吸、压油俩次，故将这种型式的叶片泵称为双作用式叶片泵。双 作用叶片泵有俩个吸油区和俩个压油区，且且各自的中心角是对称的，所以作用在转子上的 油压作用力互相平衡。因此，这种油泵也称为卸荷式叶片泵。 1.进油口 2.叶片 3.定子 4.出油口 5.转子 汽车直线行驶时，阀芯和阀套的位置关系如图中所示。自泵来的液压油经阀芯和阀套间的间 隙，流向动力缸俩端，动力缸俩端油压相等。驾驶员转动方向盘时，阀芯和阀套的相对位置 发生改变，使得大部分或全部来自泵的液压油流入动力缸某壹端，而另壹端和回油管路接通， 动力缸促进汽车左传或右转。 转向油泵是助力转向系统的动力源。转向油泵经转向控制阀向转向助力缸提供壹定压力和流 量的工作油液。目前，转向油泵大多采用双作用式叶片泵。这种油泵有俩种结构型式，壹种 是潜没式转向油泵，另壹种为非潜没式转向油泵。本图所示为潜没式油泵，它和贮液罐是壹 体的，即油泵潜没在贮液罐的油液中；非潜没式转向油泵的贮液罐和转向油泵分开安装，用 油管和转向油泵相连接。 l.驱动轴 2.壳体 3.前配油盘 4.叶片 5.储油罐 6.定子 7.后配油盘 8. 后盖 9.弹簧 10.管接头 11.柱塞 12.阀杆 13.钢球 14.转子 A.出油口 B.出油腔 C.进油腔 D.油道 H.主量孔 六 .车轮定位角当汽车水平停放时，在汽车的纵向垂面内，主销上部向后倾斜壹个角度 r,称 为主销后倾角。当主销具有后倾角时，主销轴线和路面交点 A 将位于车轮和路面接触点的前 面。当汽车直线行驶时，若转向轮偶然受到外力作用而稍有偏转（例如向右偏转，如图中箭 头所示），能产生回正作用。 当汽车水平停放时，在汽车的横向垂面内，主销轴线和地面垂线的夹角为主销内倾角。主销 内倾角的作用是使车轮自动回正。通常车轮轴线不在水平面，为了方便说明这里假设直线行 驶时车轮轴线在水平面上。对于车轮轴线不在水平面的情况，只要把下图的水平面改为锥面。 如下图所示，考虑该水平面上和主销有交点的直线，主销和这些直线的夹角有壹个最大值。 而汽车直线行驶时，车轮轴线和主销的交角恰为这个最大值。车轮轴线和主销夹角在转向过 程中是不变的，当车轮转过壹个角度，车轮轴线就离开水平面往下倾斜，致使车身上抬，势 能增加。这样汽车本身的重力就有使转向轮回复到原来中间位置的效果。 如下图所示，当汽车水平停放时，在汽车的横向垂面内，车轮平面和地面垂线的夹角为前轮 外倾角。如果空车时车轮的安装正好垂直于路面，则满载时车桥因承载变形而可能出现车轮 内倾，这样将加速车轮胎的磨损。另外，路面对车轮的垂直反力沿轮毂的轴向分力将使轮毂 压向外端的小轴承，加重了外端小轴承及轮毂紧固螺母的负荷，降低它们的寿命。因此，为 了前轮有壹个外倾角。可是外倾角也不宜过大，否则也会使轮胎产生偏磨损。 车轮有了外倾角后，在滚动时就类似于滚锥，从而导致俩侧车轮向外滚开。由于转向横拉杆 和车桥的约束车轮不致向外滚开，车轮将在地面上出现边滚边向内滑的现象，从而增加了轮 胎的磨损。为了避免这种由于圆锥滚动效应带来的不良后果，将俩前轮适当向内偏转，即形 成前轮前束。 七 .电控液压助力转向及电动动力转向电磁旋转助力器由静止和旋转俩格部分构成。静止部 分包括外部磁路（壳体２等）和励磁线紧固在转向器壳体上。旋转部分包 括永磁体和齿型组件图。永磁体 a 由３０个磁极构成的永久磁环７和塑料保持架８组成，且 通过注塑连接在阀芯轴９上。 1励磁线 塑料保持架 当驾驶员转动转向盘时，因扭杆产生角位移，使永磁体 a 和齿型组件 b 之间既产生相对转动， 又随转向盘壹起旋转。当电子控制器感受车速信号且发出适合这壹车速的电流指令时，若励 磁线为右旋绕组，则当通过正向电流时，按右手定则磁力线应是自下而上由中心向外环 流，将齿轮６的齿顶端部磁化成 N 极，齿环５的齿顶端部磁化为 S 极，这俩种磁极分别和永 久磁环７的磁极发生磁力作用（同性向斥，异性相吸），其结果使永久磁环７处于稳定的中 间平衡状态。若相使永久磁环７离开此平衡位置时（即和齿型组件 b 产生相对位移），需要 克服电磁力的作用才能实现，故增加了转向阻力，使车辆高速运行更加稳定。和此相反，当 励磁线通过负相电流时（f）），使永久磁环７处于不稳定的中间状态，略有外力作用便 产生相对运动，故起到转向助力作用，使低速或停车转向时更加轻便和机动。 1励磁线 塑料保持架 EPS 的构成如图 d-zx-36 所示：它由机械转向器、电动机、离合器、控制装置、转矩传感器 和车速传感器组成。在操纵转向盘时，扭矩传感器根据输入力的大小产生相应的电压信号， 由此 EPS 系统就能够检测出转向力的大小，同时根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车 速，再用于控制电动机的电流，从而形成适当的转向助力。 1.输出轴 2.减速器 3.扭杆 4.转距传感器 5.方向盘 6.输入轴 7.车速信号 8.电动机

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