汽车底盘构造之转向系概述

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动力转向器：
以司机体力（小部分）作为转向能源。 以发动机动力（大部分）作为转向能源。
液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很 小。液压系统工作时无噪声，而且能吸收来自不平路面的冲击。
转向摇臂
机械转向器
转向油罐
转向油泵 转向拉杆
转向节
转向控制阀
梯形臂
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转向动力缸 转向横拉杆
2、机械转向系的组成：
管柱的可弯曲支架
要求转向柱管必须 具备有缓和冲击的 吸能装置。当转向 轴受到巨大冲击时， 转向轴产生轴向位 移，使支架或某些 支承产生塑性变形， 从而吸收冲击能量。
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第三节 转向传动机构
转向传动机构功用：将转向器传来的力传给转向轮，使左右两侧车轮按一定 的规律偏转，实现汽车转向。 转向传动机构的组成和布置，因转向器位置和转向轮悬架类型不同而异。
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第四节 转向加力装置
转向动力：小部分为司机提供的体力，大部分为发动机驱动油泵提供的液压 能（或气压能），液压能主要加于一些司机施力不足的零部件上，这套装置 称转向加力装置。目前液压转向加力装置在重型汽车上应用较多。
1、常压式液压转向加力装置：(滑阀式转向控制阀）
高压 油罐
低压油罐
12
3
3
21
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电动液压助力转向系统
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电动液压助力转向系统优点
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带双小齿轮的电动机械转向助力器
转向系统的部件有： - 方向盘 - 带转向角传感器G85的组合开关 - 转向柱 - 转向力矩传感器J269 - 转向器 - 电动机械转向助力器马达V187 - 转向辅助控制单元J500
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Die Gesamtübersicht der elektromechanischen Servolenkung mit
第一节 概述 转向系的功用：可改变汽车的行驶方向和保持汽车稳定的直线行驶。
一、汽车转向系的类型和组成： 1、 类型：机械转向系和动力转向系
机械转向系：用司机体力为转向能源，所有传力件都是机械的。
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转向系转向原理
转向器
转向摇 臂
转向直拉杆
M
M
左转向节
转向节臂
转向梯形臂
转向直拉杆 •
机械式转向系的工作演示
一、与非独立悬架配用的转向传动机构：
转向摇臂
1、组成： 转向直拉杆
转向节臂 转向梯形臂
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2、 布置形式分析
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 （a）转向器位于前轴后方,后置梯形：用于转向桥θ > 90º （b）转向器位于前轴后方,前置梯形：用于转向驱动桥或发动机位置较低的车 θ < 90º （d）转向器位于前轴后方,前置梯形：转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，
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二、两侧转向轮偏角之间的理想关系式：
汽车转弯时，内、外轮所驶过的距离是不等的，在后桥中，由于装有差
速器，可使左、右两车轮以不同的转速滚过不同的距离，基本上是纯滚动而 无滑动。但一般汽车的前桥（从动桥）为一根刚性梁，汽车转弯时，两侧车 轮滚过不同的距离，势必引起车轮沿路面的运动是既有滚动又有滑动。
机油罐、过滤器， - 取消了液压油， - 节省了安装空间， - 形成较小的噪音， - 节约能源， - 取消了繁琐的管路连接和线路连接。
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驾驶员在各种情况下都能有良好的驾驶感觉 - 良好的正前行驶（转向系统回位到正前行驶
位置由电动机械转向助力器主动支持）， - 直接、轻缓地对转向指令作出响应， - 路面不平整时不会产生不舒适的转向动作。
转向盘而产生“打手”现象
极限可逆式 转向器
h+较高、 h－较
低
既不会造成转向器零件突然过载，又 能给司机路感。
越野车及 工矿自卸
车
不可逆式转 h+较高、 ①转向传动机构承受冲击力易损坏②
向器
h－很 低
驾驶员无“路感”，且车轮不能自动
回正
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已淘汰
二、转向器
1、齿轮齿条式转向器组成
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
转向操纵机构：转向盘、转向轴、万向节（上、下）、转向传动轴。
（ 采用万向传动装置有助于转向盘和转向器等部件和组件的通用化和系列化）
转向器：内设减速传动付，作用减速增扭。
转向传动机构：转向摇臂、转向主拉杆、转向节臂、 转向节、转向梯形。
转向摇臂
转向器
转向轴
转向盘
转向直拉杆
转向万向节
转向节臂 转向节
梯形臂
解决矛盾的措施：
（1）采用动力转向器
（2）采用变速比转向器
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例如：齿轮齿条式变速比转向器： 相互啮合的齿轮基圆齿距必须相等，使一个具有标准齿的 小齿轮与一个具有变模数（mt）、变压力角（at）的齿条相啮 合；即：
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第二节 转向器 及转向操纵机构
一、转向器传动效率及转向盘自由行程
1、转向器传动效率
第二级齿条 齿扇传动副
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3蜗杆指销式转向器
调整摇螺臂栓轴
旋入，间 隙减小；反 之增大。
摇臂 •
三、转向操纵机构的组成和布置： 组成：转向盘、转向柱管、转向轴、上下万向节、转向传动轴
轮缘
轮辐
轮毂
1、转向盘：轮缘、轮辐（2— 4根）、轮毂
设计要求： （1）具有柔软的外表皮，可起缓冲作用，撞车时，骨架能
ctg α＝
X+B
L
R
ctg α= ctgβ+
B L
X
L
R = sin α
——称为转向半径。
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转向车轮作纯滚动的充要条件是：
ctg = ctgβ+
B
L
—外轮转角；β—内轮转角； B—主销中心距； L—汽车轴距
对于双桥转向汽车： ctg α1= ctgβ1+B / L1
ctg α2= ctgβ2+B / L2
对齐记号 转向器
转向摇臂
球头销
转向直拉杆
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4、转向直拉杆： 是转向摇臂与转向节臂间的传动件。它与上述两部件用球 形铰链联接，以保证空间运动时不发出运动干涉。
转向节臂 球头座
球头销 转向直拉杆 油嘴 弹簧座 压缩弹簧
连接转向节臂
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端部螺塞
橡胶防尘垫 球头销 螺母
5、转向横拉杆：是转向梯形机构的底边。
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随着电动机械转向助力器的使用，液压式转 向助力系统可以被取消了。由于不再使用液 压油，所以该转向系统在环境保护方面作出 了重大贡献。
所使用的电动机械转向助力器是一种双小齿轮方 案。它以两只小齿轮（转向和驱动小齿轮）命名。 在它们的帮助下，需要的转向力被传导到齿条上。
提供转向助力时，将根据需要控制电动马达。 该系统为驾驶员提供了由行驶条件决定的转向 助力（servotronic电控转向助力系统）。
转向直拉杆wk.baidu.com
转向摇臂
2、常流式液压转向加力装置： (转阀式转向控制阀）
转向传动结构
阀芯
阀套
转向动力缸右腔
机械转 向器与 转向动 力缸总
成
转向动力缸左腔
转向控制阀
接转向油罐
转向油罐 接右转向动力腔 接转向油泵 接左转向动力腔
直线行驶
向右转
向左转
转向 油泵
转向操纵机构
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阀芯 阀套
接转向油罐 接右转向动力腔 接转向油泵 接左转向动力腔
到直线行驶位置并稳定行驶。 （4）转向轮碰撞到障碍物后，传给转向盘的反冲力要尽可能小。 （5）转向器和转向传动机构的球头处，有消除因磨损而产生间
隙的调整机构。 （6）在车祸中，当转向轴和转向盘由于车架或车身变形而共同
后移时，转向系应有能使驾驶员免遭或减轻伤害的防伤装置。 （7） 操纵轻便，以减轻司机劳动强度 。
采用齿轮齿条式转向器可以使
转向传动机构简化(不需转向摇
臂和转向直拉杆等)。
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齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器工作原理
1
齿轮
压块
啮合间隙调整 弹簧
调整螺栓
齿条
转向横拉 杆
转向齿条 防尘套 转向器壳体
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2、循环球式转向器
第一级螺杆 螺母传动副
旋入，间隙减小； 反之增大。
特点：正传动效率 很高，操纵轻便， 使用寿命长。但逆 效率也高，容易将 路面冲击力传到转 向盘上。
正传动效率 h+ = 转向摇臂的输出功率 / 转向轴的输入功率 （传动方向与之相反时所求得的效率称为逆传动效率 h－ =由转向轴的输出 功率/转向摇臂的输入功率 ）
h值
特点
应用
可逆式转向 器
h+、h－ 较高
①保证汽车转向后，转向轮自动回正， 在良好路
以降低疲劳、提高安全性；
面上行驶
②易将车轮受到的大部分冲击力传给 的车辆
试验证明， 要保证汽车转向时，每个车轮都作纯滚动而不产生滑移，就必
须使车轮的滚动轨迹符合一定的规律，即各轮的轴线在转向时应交于一点， 使所有的车轮绕着该点滚动。该点称瞬时转向中心。（由于汽车由直线 转
弯 直线行驶，转角由0 大 小 点统称为瞬时转向中心。）
0，所以，轴线交点O是变化的，这些
瞬心到外轮中心 面的距离：
台架实验中， 模型躯干以
产生变形，以吸收冲击能量，减轻司机受伤程度。
6.70m/s撞方向盘， 作用力≯11123N
（2）转向盘上装有喇叭按钮，有些轿车上还装有车速控制
开关和撞车气囊装置•。
（3）转向轴和转向柱管的吸能装置：
吸能式转向盘骨架变形图
V=48km/h，正面碰撞中，管柱后移量≯127mm
（1）传力 （2）调整转向轮前轮前束。与左右转向梯形臂采用球头销铰链。
转向横拉杆 球头座
转向横拉杆
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二、与独立悬架配用的转向传动机构 独立悬架的每个转向轮分别相对车架作独立运动，因而 转向桥必须是断开的，所以，转向传动机构中的转向梯形也 必须分成两段或三段。
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.悬架左臂 9.悬架右摆臂 10.齿轮齿条式转向器
横拉杆
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转向梯形
3、转向盘左置： 交规是右侧行驶。方向盘在左侧，可使司机视野好，坐在 司机身旁的乘客，能够从车门直接走到人行道上。
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4、转向系的设计要求：
（1）零部件应有足够强度及刚度， 以保证汽车安全行驶。 （2）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何
车轮不应有侧滑。 （3）汽车转向行驶后，驾驶员松开转向盘，转向轮能自动返回
而是• 在与道路平行的平面内左右摆动
转向传动机构工作演示
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3、转向摇臂：
是转向器与直拉杆间的传动件，其大端用锥形三角细花键 与转向器中摇臂轴外端连接，以保证在圆周上受力均匀。为 了保证转向器摇臂轴在中间位置，在摇臂轴的外端面和转向 摇臂上孔外端面上，刻有短线装配标记，装配时，对齐记号。 其小端用带有的球头销与直拉杆作空间铰链。
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特性曲线组和特性曲线
转向助力是通过一个控制单元永久程序存储器中的特性曲 线组来进行控制的。该存储器统计了最大16条不同的特性 曲线组。比如在高尔夫2004中从提供的特性曲线组中选择8 条特性曲线组使用。将根据要求（比如车辆重量）在出厂 前激活一条特性曲线组。
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电动机械转向助力器在“主动回位”功能下支持转向 系统回位到正前行驶位置。这可以在任何行驶状态下 提供出色的正中感觉和格外精确的线性导向。
当车辆处于持续侧风冲击或倾斜的路面上时，正 前行驶修正功能将产生一个助力力矩，减轻驾驶 员在正前行驶时的负担。
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电动机械转向助力器的优点 电动机械转向助力器与液压转向系统相比，主要 优点在于不再需要液压系统。从而形成如下优点， 如： - 取消了液压部件，如伺服机油泵、管路连接、
Doppelritzel
Die Bauteile der Lenkung sind: - Lenkrad - Lenkstockschalter mit Geber für Lenkwinkel G85 - Lenksaeule - Geber für Lenkmoment J269 - Lenkgetriebe - Motor für elektro-mechanische Servolenkung V187 - Steuergeraet für Lenkhilfe J500
转向车轮作纯滚动的必要条件： ββ>>
由转向梯行机构保证。
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三、转向系角传动比：
转向系角传动比对转向系的 （1）操纵轻便性 影响很大。 （2）转向灵敏性
转向系的传动比 ，主要由转向器的传动比 iω1决定。
∵ i = M从/ M主= n主/ n从
∴ iω1越大，操纵越省力、轻便；但不能实现迅速转向，即灵敏性较差。 反之， iω过小，灵敏性增加，但司机操纵费力，易疲劳。