转向系统基本知识介绍-培训用

相反的方向偏转，从而使汽车恢复原来的行驶方向。这 一套来改变或恢复汽车行驶方向的转设机构，即称为转 向系。
4、制动系
使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的 速度保持稳定，以及使停使的汽车保持不动，这些作用统 称为汽车制动。汽车制动系必须满足这些要求，使汽车能 够安全、高速的行驶。 汽车制动系与汽车行驶安全的关系同样重要，因而组 成汽车制动系的各零部件也称为保安件。
动力转向系示意图
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
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原理：当开始转动方向盘时，转向轴随 之转动，因为转向节臂传递的地面摩擦阻力的作 用，摇臂轴、转向螺母、螺杆暂时不能运动，在 转向轴转向力矩与地面摩擦力矩的作用下，扭杆 产生扭转变形，阀芯相对阀套随之产生相对转动， 使转向器前后两腔产生压差，从而推动转向螺母 运动，带动摇臂轴、转向摇臂转动，使转向轮产 生转向动作，当方向盘不再受到转向力作用、停 止转动时，扭杆的扭转变形随之消失，转阀恢复 中位状态，前后两腔的压力恢复平衡，转向助力 停止。
㈡转向桥 转向桥除支撑汽车前部载荷外，还配合汽车转向系实 现汽车顺利转向。汽车的转向车轮支撑在转向节上， 随着转向节一道偏转一定的角度，实现汽车转向。 转 向节绕着转向主销转动，如同门上的“合叶”的铰接 关系。为保证汽车稳定直线行驶和使转向轻便，在转 向节、转向车轮和前轴三者之间的安装具有一定的相 对位置，这就是前轮定位。前轮定位对汽车的使用性 能有较大的影响。它包括：主销后倾、主销内倾、前 轮外倾和前轮前束。
（5）线控转向系统(SBW) 随着科学技术的发展，一种更新型的助力转向系—线 控转向系统（Steering By Wire，简称SBW）逐渐得到 人们的认可和采用。线控转向系统有两个电机，其中 一个与汽车前轮转向机构相连，作为转向执行机构； 另一个电机直接与转向传动轴连接，为驾驶员提供路 感力矩。因次这种转向系统中的转向盘与转向轮之间 没有机械连接，是断开的，通过CAN传输必要的信息， 故也称柔性转向系统。线控转向系统在设计上必须采 用机械冗余或电器冗余措施。
(二)齿轮齿条式转向器(rack and pinion steering gear)
由于齿轮齿条式转向器属于可逆式转向器，其正效率与 逆效率都很高，自动回正能力强。齿轮齿条式转向器结构简 单、加工方便、工作可靠、使用寿命长、不需要调整齿轮齿 条的间隙，因而得到了广泛的应用。
（3）电动转向器（Electric Power Steering gear）
其动力传动路线为：发动机动力经离和器传给变速器， 然后经万向传动装置传给驱动桥内的主减速器、差速器和 半轴，最后传给驱动车轮。
传动系动力传递示意图
2、行驶系
汽车行驶系包括四个部分：车桥、车架、车轮和悬架。 车桥（也称车轴）通过悬架和车架（或承载式车身）相连， 它的两端安装车轮，其功用是传递车架（或承载式车身）与 车轮之间的作用力及其力矩。 车桥分为驱动桥、转向桥、 转向驱动桥和支持桥四种类型。对轿车而言，若采用前置后 驱的传动形式，一般前桥为转向桥，后桥为驱动桥；若采用 前置前驱动，则前桥为转向驱动桥，后桥为支持桥。 ㈠驱动桥 驱动桥除桥壳外，还包括主减速器、差速器和半轴等部 件。
三、转向系的主要参数
1、转向器传动效率及方向盘自由行程
① 、转向器传动效率 转向器的输出功率与输入功率之比，称为转向器传动 效率。在功率由转向轴输入、由转向摇臂输出的情况下求 得的传动效率，称为正效率；而传动方向与上述相反求得 的效率，则称为逆效率。正效率愈大，转动转向轮时转向 器的摩擦损失愈小，转向操纵就愈容易。转向器的类型、 结构特点、结构参数和制造质量等是影响转向器正效率的 主要因素。循环球式转向器的传动副为滚动摩擦，摩擦损 失小，其正效率可达85%。逆效率表示转向器的可逆性。 根据逆效率值的大小，转向器又可分为可逆式、极限可逆 式与不可逆式三种。
转向节的铰接关系
(三) 、转向驱动桥 前置前驱形式有很多优点，如使结构紧凑、乘坐舒 适、减轻车重、降低车身及重心高度，提高汽车的操 纵稳定性和节省燃油，这种驱动形式在轿车上广泛应 用。
3、转向系
汽车在行驶过程中，需按驾驶员的意志经常改变其行驶方 向，即所谓汽车转向。就轮式汽车而言，实现汽车转向的方 法是，驾驶员通过一套专设的机构，使汽车转向桥上的车轮 相对于汽车纵轴线偏转一定的角度。在汽车直线行驶时，往 往转向轮也会受到路面侧向干扰力的作用，自动偏转而改变 行驶方向。此时，驾驶员也可以利用这套机构使转向轮向
（4）电液转向器(Electric hydraulic Power Steering gear ,EHPS)
电液转向器组成
工作原理： 这种转向系统采用一个集成在电动泵总成中的齿轮 泵取代人们所熟悉的助力转向系统中的伺服泵，该齿 轮泵不是直接有汽车发动机来驱动，而是由集成在电 动泵总成中的电动机来驱动的。点火接通及发动机运 转时，转动方向盘，此时方向盘转向角速度、车速及 发动机转速信号将传送给电控单元。该控制单元可以 调节电动机及齿轮泵的转速，进而调节供油量更确切 地说液压油的体积流量。这就保证了在不同车速下提 供的转向助力不同。这也正是电液助力的好处：低速 助力大，方便倒车停车；高速助力小，保证高速行车 方向盘平稳安全。
电动转向机构示意图
电动助力转向是依靠直流电机产生助力的机构， 助力型有：转向轴助力式，齿轮助力式，齿条助 力式。电动PS由车速传感器、力矩传感器、减速 器、电机和离合器、发电机、发动机转速传感器、 蓄电池、控制器等组成。
基本工作原理：转向盘转动时，扭矩传感器将检测到 方向盘上的扭矩信号和转向信号传给ECU，ECU同时 接受车速信号，据此决定助力电机助力电流，然后一 般还生成电机惯性补偿电流和阻尼补偿电流，总电流 作为电机目标电流，通过ECU内部的电机驱动电路对 电机进行扭矩控制。
附:GB 7258-2004〈机动车运行安全技术条件〉: 6.4 机动车方向盘的最大自由转动量不允许大于： a）最高设计车速不小于 100km/h 的机动车 20°； b）三轮汽车 45°； c）其它机动车 30°。
2、转向系的角传动比和力传动比
①、转向盘的转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比i1， 称为转向器角传动比。转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧 的转向节的转角相应增量之比i2，称为转向传动机构的角传 动比。转向盘转角增量与同侧转向节相应转角增量之比则称 为转向系传动比, 以i3表示。显然，i3= i1×i2。 转向传动比i3越大，则为了克服一定的地面的转向阻力 矩所需的转向盘的转向力矩便越小，从而在转向盘直径一定 时，驾驶员应加于转向盘的手力也越小。但i3过大，将导致 转向操纵不够灵敏，即为了得到一定的转向节偏转角，所需 的转向盘转角过大。所以，选取i3时应适当兼顾转向省力和 转向灵敏的要求。
3、转向器
㈠循环球式动力转向器(recirculating ball steering gear)
循环球式转向器示意图
循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一， 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。 为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接 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两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。 螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。 转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧 面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺 母内的螺旋管状通道组合成两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，在螺杆及螺母与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，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。
二、转向系统类型、组成及 工作原理
汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力 转向系统。完全靠驾驶员手力操纵的转向系统称为 机械转向系统。借助动力来操纵的转向系统称为动 力转向系统。
1、机械转向系统(manual steering system)
机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源，其中 所有的传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机 构、转向器和转向传动机构三大部分组成。
2、 动力转向系统(power steering system) 动力转向系是兼用驾驶员体力和发动机动力 为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转 向所需的能量，只有一小部分由驾驶员提供， 而大部分是由发动机通过助力装置提供的。但 在转向装置失效时，一般还能由驾驶员独立承 担汽车转向任务。因此，动力转向系是在机械 转向系的基础上加上一套转向加力装置而形成 的。
培训资料
汽车转向系统基本知识
目
一、底盘概述
录
二、转向系统类型、组成及工作原理 转向系统类型、 三、转向系的主要参数 四、汽车转向传动机构
一、底盘概述
汽车底盘包括：传动系、行驶系、 汽车底盘包括：传动系、行驶系、转向系和制动 系。
1、传动系
汽车传动系的基本功用是将发动机发出的动力传给 驱动车轮。传动系的基本组成有：离合器、变速器、万 向传动装置、驱动桥。 传动系的布置形式一般有两种：前置前驱（FF）、 前置后驱（FR）。
② 、方向盘自由行程 单从转向操纵灵敏而言,最好是方向盘和转向节的运动能 同步开始并同步终止.然而,这在实际上是不可能的.因为在整 个转向系中,各传动件之间都必然存在着装配间隙,而且这些间 隙将随着零件的磨损而增大。在转向盘开始转动时，所需的转 动力矩很小，只是用来克服整个转向系统内部的摩擦，使各个 传动副的间隙得以完全消除，所以在这一阶段转向盘的转动只 是空转。然后再对转向盘施加更大的转动力矩，用以克服路面 对转向车轮造成的阻力矩，以达按驾驶员的意图进行转向操作 的目的。可以看出，在真正地实施转向之前，转向盘有一段空 转的角行程，这段角行程称为转向盘的自由行程。转向盘自由 行程的存在，可以在一定程度上缓和路面通过转向操纵机构对 驾驶员手的冲击，也可以减少驾驶员操作的紧张程度。但转向 盘自由行程不宜过大，过大则会影响转向操作的灵敏性。一般 来说,方向盘从相应于汽车直线行驶的中间位置向任一方向的 自由行程最好不要超过10°～15° 。当零件磨损严重到使方 向盘自由行程超过25～30° 。必须进行调整。
机械转向系统的布置和组成示意图
1-转向盘 2-转向轴 3-转向万向节 4-转向传动轴 5-转向器 6-转向摇臂 7-转向 直拉杆 8-转向节臂 9-左转向节 10、12-梯形臂 11-转向横拉杆 13-右转向节
原理：当汽车转向时，驾驶员对转向盘1施加一 个转向力矩。该力矩通过转向轴2、转向万向节3 和转向传动轴4输入转向器5。经转向器放大后的 力矩和减速后的运动传到转向摇臂6，再经过转 向直拉杆7传给固定于左转向节9上的转向节臂8， 使左转向节和它所支撑的左转向轮偏转。为使右 转向节13及其支撑的右转向轮随之偏转相应角度， 还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转 向节上的梯形臂10、12和两端与梯形臂作球铰链 连接的转向横拉杆11组成。
可逆式转向器的逆效率较高，这种转向器可将路面作用 在转向轮的大部分力传递到转向盘上，使司机的路感好。在 汽车转向后也能保证转向轮与转向盘自动回正，使转向轮行 驶稳定。但在坏路面上，当转向轮上作用有侧向力时，转向 轮受到的冲击大部分会传给转向盘，容易产生“打手”现象， 同时转向轮容易产生摆振。因此，可逆式转向器宜于在良好 路面上行驶的车辆。循环球转向器和齿轮齿条式转向器均属 这一类。 不可逆式转向器不会将转向抡受到的冲击力传到转向盘 上。由于它使司机没有路感，又不能保证转向抡的自动回正， 现代汽车已不采用。 极限可逆式转向器介于上述两者之间。其逆效率较低， 适用在坏路面上行驶的汽车。当转向轮受到冲击力时，其中 只有较小的一部分传给转向盘。