现代汽车转向技术

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4. 动力缸中的液压油经过回油管再次回到 储油罐,以实现循环控制。
二、液压助力转向系统
可分为常压式液压助力转向系统和常流式液压助力转 向系统。 1.常压式液压助力转向系统
特点是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,系统工作管路中总是保 持高压。 2.常流式液压助力转向系统
转阀结构
扭杆用销2与转向齿轮连接,用销7与阀芯连接,阀芯与转向 轴末端固定在一起,因而转向轴通过扭杆带动转向齿轮转动。
转阀式转向控制阀
阀体绕其轴线转动来控制油液流量的转向控制阀,称为 转阀式转向控制阀,简称转阀。
汽车直线行驶时,阀芯相对于阀体不动,油泵供给的油 液流入控制阀进油道,从阀芯和阀体的预开缝隙经回油道回到油 罐。动力缸上下两腔压力基本相同,活塞保持其位置基本不变, 因此车辆保持原有的行驶方向不变。方向盘右转时,阀体随转向 轴向右转动,由于转向阻力的反作用,扭杆与阀芯相连一端不能 转动,扭杆被扭转一个角度,这样就使阀芯相对于阀体向右转动 一个小角度,从而改变了阀芯与阀体所构成的通道。此时,从进 油道流入的高压油能流向动力缸的前腔,从而使前腔室成为高压 区,动力缸后腔室经阀体回油道与回油路相通成为低压区,活塞 在压力差作用下向后移动,推动转向轮向右偏转,汽车向右行驶。 汽车向左行驶时,情况与右转弯相近,控制阀改变油道使动力缸 前腔成为低压区,后腔变成了高压区,汽车向左行驶。
向系,正常情况下,驾驶员只提供一小部分能 量,在机械转向系的基础上,增加了转向加力 装置。
(1)机械转向系
转向摇臂
转向器
转向轴
转向直拉杆
转向万向节
转向节臂
转向盘
转向节 梯形臂
横拉杆
转向梯形
机械式转向系的工作过程
基本原理
转向盘→转向轴→机械转向器→转向摇臂 →转向直拉杆→转向节臂→左转向节→左 转向梯形臂→转向横拉杆→右转向梯形臂 →右转向节
1. 与独立悬架配用的转向传动机构
当汽车转向轮采用独立悬架时,两个转向 轮都需要相对于车身作独立运动,与转向 轮相连的转向横拉杆必须断开才能传递转 向力。
目前,现代轿车广泛应用这种转向传动机 构,如上海桑塔纳、一汽奥迪、奔驰、本 田等。
2. 与非独立悬架配用的转向传动机构
由转向垂臂、转向 横拉杆、转向直拉 杆、转向节臂,梯 形臂及球头销等部 件组成,如图所示。
优点:
a.效率可达到90%以上,液压动力转向效率一般为60%~70%。 b.路感和回正性好,电动助力系统结构简单,内阻小、回正性好,
改善了汽车操纵性。
c.能耗少,EPS只在转向时电动机才提供助力,汽车油耗可降低 3%左右。
d.系统便于集成,整体尺寸减小,结构简单,质量小。 e.可独立于发动机工作,EPS以蓄电池为能源,以电动机为动力元
1.转向盘
(2).转向轴
转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操 纵力传给转向器的传力轴,它的上部与转 向盘固定连接,下部装有转向器。
转向轴与转向器连接有两种:
一种是与转向器的输入轴直接相连; 另一种是通过十字轴万向节或者柔性万向节间
接与转向器的输入轴连接。
(3).可调节转向柱
驾驶员不同的驾驶姿势和身材对方向 盘的最佳操纵位置有不同的要求。而且, 方向盘的这一位置往往会与驾驶员进、出 汽车的方便性发生矛盾。
b.减速机构、电动机等部件会影响汽车的操纵稳定性,正确匹配整 车性能至关重要。
c.使用电动机、减速机构和转矩传感器等部件、增加了系统的成本。
四、动力转向器
1.动力转向器的结构 转阀整体式动力转向器是由机械转向器、转
向动力缸和旋转式转向控制阀三者组合成一体的转 向器。这种转向器结构紧凑、重量轻、传动效率高、 操纵轻便、反应灵敏、使用寿命长,易于调整,但 结构复杂,制造成本高。
齿轮齿条式转向器的工作过程
2 循环球式转向器结构
1)工作过程 当转动转向盘时,转向螺杆也随之转动,通过钢球
将作用力传给螺母,螺母即产生轴向移动,同时, 由于摩擦力的作用,所有钢球在螺杆与螺母之间滚 动,形成 “球流”。钢球在螺母内绕行两周后, 流出螺母进入导管,再由导管流回螺母,随着螺母 沿螺杆作轴向移动,其齿条带动齿扇运动,齿扇带 动摇臂轴转动,从而使转向摇臂产生摆动,通过转 向传动机构使转向轮偏转完成汽车转向。 2)特点: 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,第二级是齿条齿扇传动副 3)应用: 如解放CAl091、北京BJl04l、BJ2023、黄河 JN1181C13等型汽车的转向器
转向油罐
转向油泵
转向减振器 转向直拉杆
转向器 转向摇臂
转向横拉杆
转向油管 转向控制阀
转向节臂
4 工作原理
1.发动机驱动油泵,将液压油从储油罐中 吸出,由流量控制阀对液压油的流量及压 力进行调节。
2.经过调压的液压油进入转向控制阀,由 转向控制阀对液压油的流向进行控制。
3.改变流向的液压油进入动力缸,对转向 器进行控制,以实现转向作用。
2.直接助力式电动转向系统
直接助力式电动转向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,无动力缸、液压油泵、转阀、 液压管道等液压元件。
(1)直接助力式电动转向系统的结构和工作原理
当转向轴转动时,转矩传感器开始工作,把两段转向 轴在扭杆作用下产生的相对转角转变成电信号传给电子控 制单元(ECU),ECU根据车速传感器和转矩传感器的信号 决定电动机的旋转方向和助力电流的大小,并将指令传递 给电动机,通过离合器和减速机构将辅助动力施加到转向 系统中,从而完成实时控制的助力转向。 (2)类型
件,与发动机无关。
f.省去了油泵和辅助管路,总布置更加方便 g.对环境污染小,而液压助力转向系统液压管路接头存在油泄漏问
题且液压管路不可回收。
h.装配性好,易于布置,由于EPS主要部件(电动机、减速器、传 感器、电控单元等)可集成在一起,便于整车布置和装配。
缺点:
a.直接助力式电动转向系统提供的辅助动力较小,难以用于大型车 辆,主要用于轿车和轻型汽车,对电动汽车、混合动力汽车、燃 料电池车是最佳选择。
现代汽车转向技术
目录
1 概述 2 电控液压助力转向系统(EHPS) 3 电动助力转向系统(EPS) 4 四轮转向系统(4WS) 5 线控转向技术(SBW)
一、概述
1、功用 改变或恢复行驶方向。
2、组成
由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三个基本组 成部分。
转向操纵机构是驾驶员操纵转向器的工作机构, 主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成;
2)液压式:工作时无噪声,工作滞后时间短,且能吸收 来自不平路面的冲击,应用广泛。
3.液压式动力转向装置的基本组成
该系统主要由储油罐、油管、由齿轮齿条转向器和转 向控制阀组成的动力转向器、叶片式油泵、安全阀等 组成
(1)转向油泵:为叶片转子式结构,固定于发动机机体, 由发动驱动产生转向动力油压,供给转向机正常工作。
(2)动力转向系
转向油罐
转向油泵
转向减振器 转向直拉杆
转向器 转向摇臂
转向横拉杆
转向油管 转向控制阀
转向节臂
动力转向系
4、对转向系统的要求
1)、要求工作可靠,操纵轻便。 2)、转向机构还应能减小地面传到转向盘上的冲
击,并保持适当的"路感"。 3)、当汽车发生碰撞时,转向装置应能减轻或避
免对驾驶员的伤害。
转向器是将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或 齿条轴的直线往复运动,并对转向操纵力进行放 大的机构;
转向传动机构是将转向器输出的力和运动传给车 轮(转向节),并使左右车轮按照一定关系进行 偏转的机构。
Biblioteka Baidu.分类
按转向动力源的不同,分为:
机械转向系: 以驾驶员的体力作为转向动力的转向系,其中所
有传力件都是机械的; 动力转向系: 兼用驾驶员体力和发动机动力为传动动力的转
一 、概述
1.功用
⑴汽车转弯时,减少驾驶员对方向盘的操纵力; ⑶在原地转向时,能提供必要的助力; ⑷限制车辆高速或在薄冰上的助力,具有较好的转向稳定
性; ⑸在动力转向系统失效时,能保持机械转向系统的有效工
作。
2.动力转向装置的类型 动力转向装置按照传递能量的介质不同,可以分为液
压式和气压式两种。
1)气压式:前轴最大轴载质量为3~7吨并采用气压制动的 货车或轿车。
整体式动力转向器
桑塔纳2000轿车整体式动力转向器的外形
桑塔纳2000轿车整体式动力转向器零件分解图
2.旋转式控制阀工作原理
旋转式控制阀简称转阀,转阀是动力转向器 的核心部件。转阀主要由阀体、阀芯和扭杆等组 成。扭杆的一端同阀体连接在转向轴上,另一端 通过定位销与阀芯相连。阀体和阀芯上开有相对 应的油道,动力缸左腔和右腔分别与阀体上相对 的两油道相连,阀上还开有回油道。
(五)、转向操纵机构
1.作用和结构 转向操纵机构的主要作用是操纵转向器
和转向传动机构,使转向轮偏转。 转向操纵机构一般由方向盘、转向轴、
转向柱管、万向节及转向传动轴等组成, 2.安全转向柱 安全转向柱是在转向柱上设置能量吸收装 置,当汽车紧急制动或发生撞车事故时, 吸收冲击能量,减轻或防止冲击对驾驶员 的伤害。
第一级螺杆螺 母传动副
第二级齿条齿 扇传动副
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。
四、转向传动机构
功用: 将转向器输出的力传给转向轮,且使二转向轮偏转角 按一定的关系变化,实现汽车顺利转向。 要求: 较大的刚度和强度 吸收振动、缓冲 分类: 独立悬架配用转向传动机构 非独立悬架配用转向传动机构
三、 机械式转向器
功用: 增大转向盘传到转向节的力,并改变力的传递方向。 分类: 1)按传动效率分: 可逆式转向器:逆效率很高的转向器。其特点是路面传到转向传 动机构的反力很容易传到转向轴和转向盘上,利于汽车转向结束 后转向轮和转向盘的自动回正,但也将坏路面对车轮的冲击力传 到转向盘,发生“打手”现象。
根据电动机布置位置的不同,可以分为转向轴助力式、 齿轮助力式、齿条助力式三种类型。
根据电动机位置的不同,直接助力式电动转向系统可以分 为: 1. 转向轴助力式,占用空间少,距离驾驶员近,振动噪声大; 2. 齿轮助力式,转向助力比较大;
3. 齿条助力式 ,刚度好,传力大,适用于前轴负荷大汽车。
(3)采用电动助力转向系统的优缺点
1、齿轮齿条式转向器
1)工作过程:
驾驶员通过转向操纵机构,转向齿轮转动,从 而使转向齿条移动,转向齿条通过转向直拉杆, 转向摆杆和左右转向横拉杆,使两车轮绕主销 偏转。即转向盘-转向轴-万向节-转向器- 转向轮。
2)特点:
操纵灵敏性高、结构简单,维修方便。
3)应用:多用于前轮为独立悬架的轻型及微 型轿车和货车上。奥迪100、桑塔纳、夏利、 依维柯轻卡。
(2)流量控制阀: 控制油泵最大输油量,并能将流量 控制在规定范圈内,满足转向动力的需要。
(3)安全阀:限制最高油压。当油泵输出油压过高时, 安全阀便自动打开,使出油口、进油口连通,从而降 低输出油压,保证转向系安全正常工作。
(4)储油罐:储存、滤清并冷却动力转向装置的工作油 液。
动力转向系
极限可逆式转向器:正传动效率远大于逆传动效率的转向器。即 当地面冲击力很大时,冲击力才能传到转向盘上,即正效率远大 于逆效率的转向器。
不可逆转向器:逆效率很低的转向器。转向结束后方向盘不会自 动回正,驾驶员丧失路感,无法根据路面阻力调整方向盘转距。
2)按结构分: 齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式
特点是转向油泵始终处于工作状态,但液压助力系 统不工作时,基本处于空转状态。多数汽车都采用常流式 液压助力转向系统。
2.常流式:油罐、油泵、控制阀、动力缸等
特点:
不转向时系 统无压力, 转向时系统 才提供压力
三、电动助力转向系统
利用直流电动机提供转向动力,辅助驾驶员进行转向操作。 电动助力转向系统根据其助力机构的不同可以分为电动液压式和 电动机直接助力式两种。
为此,一些汽车装设了可调节式转向柱, 使驾驶员可以在一定的范围内调节方向盘 的位置。调节形式分为倾斜角度调节和轴 向位置调节两种。图1所示为方向盘倾斜 角度的变化图,图2所示为轴向收缩式转 向柱。
图1 转向盘倾斜角度的变化 柱
图2 伸缩式转向
转向柱
第二节 动力转向系
重点: 1、动力转向系基本组成及特点。 2、动力转向系的分类。 3、动力转向系的工作原理。 4、叶片泵的工作原理。
1.电动液压助力转向系统
电动液压助力系统的液压泵通过电动机驱动,与发动机在机 械上毫无关系,助力效果只与转向盘角速度和行驶速度有关,是 典型的可变助力转向系统。
其特点是由ECU提供供油特性,汽车低速行驶时助力作用大, 驾驶员操纵轻便灵活;在高速行驶时转向系统的助力作用减弱, 驾驶员的操纵力增大,具有明显的路感,既可保证转向操纵的舒 适性和灵活性,又提高了高速行驶中的稳定性和安全感。
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