汽车转向系统的结构分析与创新方案

与独立悬架配用的转向传动机构
1．与循环球式转向器配用的转向传动机构 • 两段式 • 图2-2为循环球式转向器配用的转向传动机构，转向摇臂1
为主动件，绕固定铰点作往复摆动。其中两根转向横拉杆 3、4布置在车轴的后方，形成两段式结构
• 三段式
• 图中两根转向横拉杆3、4布置在车轴的前方，和转向直拉 杆2一起构成三段式的前置梯形结构
• 三大部分。
转向操纵机构结构图
转向操纵机构
• 如图1所示，它包括：转向盘1、转向柱管2、 转向轴15、 上万向节8、下万向节11和转向传动轴9等。转向柱管2中 部用橡胶垫3和半圆形冲压支架4固定在驾驶室前围板上， 下端插入铸铁支座5的孔中。支座5则固定在转向操纵机构 支架6上。
• 穿过转向柱管的转向轴15上端借衬套16支承，下端则支承 在转向柱管支座5中的圆锥滚子轴承上，其轴向位置由限 位弹簧7限定。转向轴通过双万向节万向传动装置与转向 器中的转向蜗杆相连。下万向节11与转向传动轴9用 滑动 花键连接。
• 为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦，两者之间的螺 纹被沿螺旋槽滚动的许多钢球取代，以实现滑动摩擦变为 滚动摩擦。
蜗杆曲柄指销式转向器
• 蜗杆曲柄指销式转向器的传动副（如下图）以转向蜗杆3 为主动ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，其从动件是装在摇臂轴1曲柄端部的指销2。转 向蜗杆转动时，与之啮合的 指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧 运动，并带动摇臂转动。再 通过转向传动机构使转向轮
液压转向机构
传统的液压动力转向系统(HPS) • 液压转向系统在机械系统的基础上增加了液压系统，包括
液压泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。 它借助于汽车发动机的动力驱动液压泵、空气压缩机和发 电机等，以液力、气力或电力增大驾驶员操纵前轮转向的 力量，使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向，减轻了劳 动强度，提高了行驶安全性。 • 液压助力转向系统从发明到现在已经有了大约半个世纪的 历史，可以说是一种较为完善的系统，由于其工作可靠、 技术成熟至今仍被广泛应用。它由液压泵作为动力源，经 油管道控制阀向动力液压缸供油，通过活塞杆带动转向机 构动作，可通过改变缸径及油压的大小来改变助力的大小， 由此达到转向助力的作用。传统液压式动力转向系统一般 按液流的形式可以分为常流式和常压式2种类型，也可根 据控制阀形式分为转阀式和滑阀式。
汽车转向系统的结构分析与创 新方案
引言
随着汽车电子技术的迅猛发展，人们对 汽车转向操纵性能的要求也日益提高。汽 车转向系统已从传统机械转向、液压助力 转向、电控液压助力转向，发展到电动助 力转向系统，最终还将过渡到线控转向系 统。
转向系统结构
• 传统机械转向系统可分为 转向操纵机构 转向器 转向传动机构
偏转。
与非独立悬架配用的转向传动机构
• 与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转 向直拉杆、转向节臂、两个梯形臂和转向横拉杆等组成转 向梯形。
1．转向梯形后置，转向直拉杆纵置 • 如图所示，在前桥仅为转向桥时，由转向横拉杆5和左、
右转向梯形臂4组成的转向梯形一般布置在前桥之后，以 避免其在转向过程中与车轮发生干涉。
齿轮齿条式转向器
• 它是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的 小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线 运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转 向，如图所示。
• 为了衰减转向轮摆振， 往往在带有齿轮齿条 式转向器的转向系统
中增设转向减振器。
循环球式转向器
• 循环球式转向器也是目前国内外汽车上较为流行的一种结 构形式。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，第二级是齿轮齿条传动副或滑块曲柄销 传动副，如下图所示。
• 齿轮齿条式转向器是一种最简单的转向器。它的优点是结 构简单、紧凑，刚度大，成本低廉，转向灵敏，正、逆效 率都高，便于布置，而且特别适合于与烛式悬架和麦弗逊 悬架配用，还可以直接带动横拉杆，简化转向传动机构。 因此在轿车和微、轻型货车上得到广泛应用。
• 循环球式转向器正、逆效率都很高，故操纵轻便，寿命长， 工作稳定可靠；但是由于逆效率很高，导致容易将路面冲 击力传到方向盘上。
2．与齿轮齿条式转向器配用的转向传动机构 • (1)转向器位于前轴后方，后置梯形，如图(a)所示。 • (2)转向器位于前轴后方，前置梯形，如图(b)所示。 • (3)转向器位于前轴前方，后置梯形，如图(c)所示。 • (4)转向器位于前轴前方，前置梯形，如图(d)所示。
转向系统的创新方案
• 随着科技的进步人们不断研究新的转向系 统方案，液压转向系统，电动助力转向系 统（EPS），线控电动转向系统便应运而 生。
2．转向梯形前置，转向直拉杆纵置
3．转向梯形前量，转向直拉杆横置 • 如图所示，若转向摇臂1不是在汽车纵向平面内前后摆动，
而是在与道路平行的平面内左右摆动，则可将转向直拉杆 2横置，并借球头销直接带动转向横拉杆5，从而使两侧梯 形臂转动。这种与非独立悬架配用的转向传动机构常被称 为整体式转向梯形机构。
• 当汽车发生碰撞时，从安全性考虑，不仅要求转向盘应具 有柔软的外表皮，可起缓冲作用，而且还要求转向盘在撞 车时，其骨架能产生变形，以吸收冲击能量，减轻驾驶员 的受伤程度。
转向器
• 历史上曾出现过许多种形式的转向器，但是很多已经被淘 汰。按照助力形式分类，转向器可以分为机械式和动力式。
• 机械式转向器按照结构形式的不同，又可以分为齿轮齿条 式、循环球式、蜗杆曲柄指销式、循环球曲柄指销式、蜗 杆滚轮式等。常用的是齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄 指销式。
• 为了保证转向器摇臂轴在中间位置时，从转向摇臂13起始 的全套转向传动机构也处于中间位置，在摇臂轴的外端面 和转向摇臂上孔外端面上各刻印有短线，作为装配标记。 装配时，应将两个零件上的标记短线对齐。
转向盘结构分析
• 转向盘由轮缘1、轮辐2和轮毂3组成。轮辐一般为三根辐 条或四根辐条，也有用两根辐条的。转向盘轮毂孔具有细 牙内花键，借此与转向轴连接。 转向盘内部是由成形的 金属骨架构成。骨架外面一般包有柔软的合成橡胶或树脂， 也有包皮革的，这样可有良好的手感，而且还可防止手心 出汗时握转向盘打滑。