1、 第十八章 转向系汽车构造下概述转向器转向操纵机构第一节第二节第三节转向传动机构第四节动力转向第五节四轮转向第六节第一节概述驾驶员需要通过一套机构随时改变或恢复汽车行驶方向，该套专设机构即为汽车的转向系统。汽车的转向系按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类；按转向轮的数量分，可分为两轮转向和四轮转向。转向器第二节1 循环球式转向器转向器是转向系中的减速增矩传动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向。循环球式转向器是由两套传动副组成的，一套是螺杆螺母传动副，另一套是齿条齿扇传动副。图18-1为常见汽车的循环球式转向器。转向螺杆4由两个锥轴承支承在壳体3上，垫片2和6可
2、用来调整轴承预紧度。图18-1循环球式转向器-下盖；2、6-调整垫片；3-壳体；4-转向螺杆；5-加油螺塞；7-上盖；8-钢球导管；9-钢球；10-转向摇臂；11-转向摇臂轴；12-转向螺母；13-侧盖；14-螺母；15-调整螺钉2022-8-42 齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器具有结构简单、刚性大、转向灵敏等优点，另外齿条本身又具有传动杆的功能，不需要转向摇臂和纵拉杆，可简化结构，便于布置，目前齿轮齿条转向器在轿车与微型、轻型货车上得到了广泛使用。图18-2为齿轮齿条式转向示意图。图18-2齿轮齿条式转向示意图1-转向盘；2-转向轴；3-安全联轴器；4-齿轮；5-车身；6-转向减振器；7-
3、齿条；8-转向器壳体；9-转向节臂；10-转向拉杆2022-8-4转向操纵机构第三节转向盘1转向操纵机构的作用是将驾驶员作用在转向盘上的转向力矩传给转向器，转向器带动拉杆系运动，以实现汽车转向。转向操纵机构由转向盘、转向轴管和转向轴组成，转向轴管的作用是将转向轴等支承在汽车上，转向轴的作用是传递转矩。转向盘的作用是将驾驶员的转向力矩传给转向轴，使转向轴转动，从而使汽车转向。如图18-3 所示，转向盘由轮缘、轮辐 和轮毂 组成。图18-3转向盘-轮缘；-轮辐；-轮毂2022-8-4转向柱21、防撞转向柱防撞转向柱的作用是在汽车发生碰撞转向柱受到轴向作用力时，转向盘能够下移，让出转向盘后方的生存空
4、间，防止转向盘后移而挤伤驾驶员；另外，当驾驶员撞到转向盘上后，防撞转向柱可以起到一个缓冲的作用，减轻对驾驶员的二次伤害。图18-4 是一种用在丰田车上的防撞转向柱。转向轴管通过弯曲式支架和断开式支架安装到车身上，转向轴安装在转向轴管内。图18-4防撞转向柱组成2022-8-42、倾斜度可调转向柱如图18-5所示，倾斜度可调转向柱顾名思义就是转向柱的倾斜度可以调整，以调整转向盘的倾斜度，与可伸缩转向柱配合可以方便地调整出转向盘合适的空间位置，以适应不同驾驶习惯和不同身高驾驶员对转向盘位置的要求。按动力源不同有手动和电动两种形式。图18-5倾斜转向柱的作用2022-8-43、伸缩转向柱伸缩转向柱可
5、以调整转向柱的有效长度，见图18-6，以调整转向盘的轴向位置，如前所述，与转向柱的倾斜机构配合可以调整出转向盘合适的空间位置，以适应不同驾驶习惯和不同身高驾驶员对转向盘位置的要求。图18-6伸缩转向柱的作用2022-8-4第四节转向传动机构非独立悬架配用的转向传动机构1转向传动机构的功用是将转向器输出的力传给转向轮，且使两转向轮偏转角按一定的关系变化，以实现汽车顺利转向。1、转向摇臂转向摇臂见图18-7，它一般用中碳钢锻制而成。大端具有锥形的三角形细花键孔，与转向摇臂轴连接，并用螺母固定。其小端用锥形孔与球头销柄部连接，也用螺母固定，球头再与主拉杆做铰链连接。图18-7转向摇臂2022-8-4
6、2、转向主拉杆转向主拉杆见图18-8主拉杆体9由两端加粗的钢管制成，在两端加粗处装有转向节球头销、球头座、弹簧座、弹簧 和螺塞 等，它们组成球铰接。图18-8转向主拉杆1-螺母；2-转向节臂球头销；3-橡胶防尘垫；4-端部螺塞；5-球头座；-压缩弹簧；-弹簧座；-注油嘴；-主拉杆体；10-转向摇臂球头销2022-8-43、转向横拉杆如图18-9所示，转向横拉杆由横拉杆体2 与旋装在两端的接头1组成。横拉杆体用钢管或钢钎制成，它的两端切制有正、反螺纹与横拉杆接头连接。由于横拉杆体两端是正反螺纹，所以当放松夹紧螺栓3时，旋转横拉杆体即可改变转向横拉杆的有效长度，以调整前轮的前束值。调妥后，应将夹紧
7、螺栓拧紧。在横拉杆接头上装有球头销等零件，组成球形铰接，分别与两侧的转向梯形臂相连接。球头销的球头部分夹紧在球头销座9 内。上、下球头销座常用尼龙或聚甲醛制成，具有较好的耐磨性。弹簧12将球头座压在球头上，这样在球头和球头座图18-9转向横拉杆)转向横拉杆；)接头；)球头座1-横拉杆接头；2-横拉杆体；3-夹紧螺栓；4-开口销；5-槽形螺母；6-防尘垫座；7-防尘垫；8-防尘套；9-球头座；10-限位销；11-螺塞；12-弹簧；13-弹簧座；14-球头销磨损时能自动消除间隙，既可减小转向盘自由行程，也可防止左、右两球头中心距发生改变。球头节上部设有防尘套8，以防尘土侵入。2022-8-4与独立
8、悬架配用的转向传动机构3当转向桥配用独立悬架时，每个转向轮都能相对于车架做独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相适应，转向梯形也必须分成两段或三段，转向摇臂需横向摆动传力。图18-10是与独立悬架配用的转向传动机构示意图，驾驶员通过转向盘驱动转向器摇臂3摆动，摇臂通过转向拉杆 带动左、右横拉杆2、6 移动，横拉杆驱动悬架左、右梯形臂1、7带动车轮偏转，从而实现转向。图18-10与独立悬架配用的转向传动机构示意图1-左梯形臂；2-左转向横拉杆；3-转向器摇臂；4-转向拉杆；5-摆杆；6-右转向横拉杆；7-右梯形臂；8-悬架右摆臂；9-悬架左摆臂2022-8-4第五节动力转向动力转向的分类11
9、、动力转向按动力能源分类()液压式:以液压为动力源，目前广泛应用。()气压式:以压缩空气为动力源，仅限于重型且采用气压制动的车。()电动式:以电动机为动力源驱动车轮转向。.按动力缸、控制阀及转向器的相对位置分类()整体式:其机械转向器和动力缸设计成一体，并与转向控制阀组装在一起。()分体式:其转向控制阀同机械转向器组合成一体，而转向动力缸则作为一个独立的部件存在。()转向加力器:其机械转向器独立，而将转向控制阀和转向动力缸组合成一体。2022-8-4液压动力转向系统21、液控动力转向1）动力转向系统的组成液压动力转向的组成，见图18-11。)工作原理当汽车直线行驶时，转向控制阀将转向油泵泵出来
10、的工作液与油罐相通，转向油泵处于卸荷状态，动力转向不工作。当汽车需要转弯时，如右转弯，驾驶员向右打转向盘，转向控制阀将转向油泵泵出来的工作液与 腔接通，将 腔与油罐接通，在油压的作用下，齿条活塞移动，通过扇齿使摇臂轴逆时针转动，拉动主拉杆通过转向节、转向梯形使左、右轮向右摆动，从而实现右转向，左转弯则相反。图18-11液压动力转向示意图1-转向盘；-转向轴；-转向控制阀；-转向螺杆；-齿条活塞；-扇齿；-摇臂；-转向主拉杆；-转向节；-转向横拉杆；-转向梯形臂；-转向油罐；-转向油泵；-右转向动力腔；-左转向动力腔2022-8-43)液压动力转向器（3）液压动力转向器结构。图18-12液压整体
11、式动力转向器-卡环；-短轴扭杆的锁定销；-短轴；-扭杆轴；-骨架油封；-调整螺塞；-锁止螺母；-形密封圈；-推力滚针轴承；-形密封圈；-聚四氟乙烯环和 形密封圈组件；-转阀；-阀体；-下端轴盖；-形密封圈；-转阀螺杆与阀体的锁定销；-转向螺杆；-转向摇臂轴；-齿条活塞；-聚四氟乙烯环和 型密封圈组件；-转向器端盖；-壳体；-循环球导管；-导管压紧板；-侧盖；-锁紧螺母；-调整螺钉；-推力滚针轴承；-下端轴盖与阀体的定位销；-转向阀与端轴的锁定销；-进油口座及单向阀；-进油口；-出油口；-滚针轴承2022-8-4()工作原理图18-13汽车直线行驶时转阀的工作情况)转阀与阀体的相对位置；)转阀中
12、的油流情况-接油转向动力腔；-接左转向动力腔；-接转向油泵；-接转向油罐(其余图注同图18-12)2022-8-4图18-14汽车左转弯的转阀的工作情况(图注同图18-13)图18-15汽车右转弯时转阀的工作情况(图注同图18-13)2022-8-42、电液控液压动力转向1）电子控制液压动力转向系统的组成如图18-15所示，电液控液压动力转向系统由储液罐、转向油泵、转向齿轮箱、动力缸、电磁阀、车速传感器、液流分配阀、等组成。图18-15电液控液压动力转向2022-8-42)电子控制液压动力转向系统的工作原理（1）低车速转向或停车转向时在低车速转向时，通过小的转向盘力就可以产生大的液压助力，如图
13、18-15所示。()中高速小转向时图18-16中高速转向时的液压回路2022-8-4()中高速大转向时在中高速大转向时，即中高速且转向盘转角又大时，转阀内的油压进一步增加。同时，因中高速时电磁阀关小或关闭，并且大转向时因油压高而使液流控制阀关闭。因此，液压反应室中压力的增大，仅仅是根据流过管孔液流量的增大而增大。相应地，液压反应力随着转向角的增大而增大，这使得转向盘的反应力在高速大转向角时保持较大的值，以提醒驾驶员集中注意力。3)电液控液压动力转向系统主要总成的结构与工作原理转向齿轮箱总成由控制阀总成、液压反应装置、液流分配阀和管孔等组成。(1)控制阀总成LS400动力转向系统的控制阀为扭杆转
14、阀式结构，它与转向器装为一体，称为整体式结构。控制阀总成由扭杆、控制阀轴和转阀等组成。2022-8-4(2)液压反应装置液压反应装置设置在转阀的下面，装在转向齿轮孔中。它由液压反应室、四个液压反应活塞、控制阀轴杆等组成。液压反应装置的作用是，将ECU根据车速控制的反应室的液压反应给转向盘，提醒驾驶员是在高速行驶转向，以便其能集中注意力，进而达到行驶安全的目的，液压反应装置的工作情况如图18-17所示。图18-17液压反应装置)汽车直线行驶时；)汽车左转向时2022-8-4(3)液流分配阀液流分配阀的结构如图18-18所示。(4)管孔管孔的作用是，当液流分配阀下移到将通向电磁阀和液压反应室的孔口
15、关闭，即分配阀口关闭时，在中高速转向时，电磁阀关闭后，随着转阀中油压的继续增大，此时允许少量的油液流进液压反应室。图18-18液流分配阀2022-8-4)电子控制装置的结构与工作原理()电磁阀电磁阀的作用与结构电磁阀的工作原理当电磁阀不通电或通小电流时，阀套在弹簧张力的作用下被压在最上端，此时阀孔关闭，而固定小孔开启。因固定小孔的通道截面很小，从液压反应室流过该阀的液流很小。图18-19电磁阀的结构示意图当电磁阀的电流逐渐增大时，电磁线圈中产生的电磁吸力克服弹簧的弹力，将空心阀逐渐吸下，阀孔的开启截面逐渐增大，液压反应室中的液压逐渐减小。当电磁阀的电流增大到一定值时，阀孔的开启截面达最大，此时
16、，液压反应室中的压力最低。此后，随着电流的继续增大，阀孔的开启截面也不再变化。2022-8-4()车速传感器和动力转向ECU车速传感器的功用是检测车速信号，将车速信号转变为电信号送给ECULS400汽车有两个车速传感器，其动力转向系统采用1号车速传感器，该传感器也用于车速表和发动机控制系统。动力转向ECU根据车速传感器的信号来控制电磁阀的电流。当车速增加时，ECU输出电流减小，从而使电磁阀阀口的开启量减小。3、液压动力转向油泵图18-20叶片式转向油泵示意图-定子；-转子；-叶片；-转子轴；-节流孔；-流量控制阀；-限压阀；-进油口；-出油口2022-8-4电动油泵液压助力转向系统4随着电子技
17、术的不断发展，许多轿车应用一体化的电动油泵液压转向助力系统，如图18-21所示，该系统由一体化的电脑/、直流电机、转子式油泵和控制阀(分配阀、扭杆)、转角传感器、动力缸、齿轮和齿条等组成。图18-21轿车电动油泵液压助力转向系统的组成2022-8-4电动助力动力转向系统EPS51、系统的优点()液压助力转向系统的油泵，在汽车不转向时也工作，加大了能量消耗。电动助力动力转向系统只有在转向时电动机才工作，因而能减少了能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力。()减小了由于路面不平对转向系统的干扰，减轻了汽车低速行驶时的转向操纵力，提高了汽车图18-22电控电动助力动力转向系统 的组成高速行
18、驶时的转向稳定性，改善了汽车的转向性能，进而提高了汽车的主动安全性。()由于不需要加注液压油和安装液压油管，所以系统的安装简便、自由度大，而且成本低，无漏油故障，它比常规的液压转向助力系统具有更好的通用性。2022-8-43、电动助力动力转向系统的组成如图18-23所示，电动助力动力转向系统由装在转向器输入端的转矩传感器、电磁离合器、电动机及变速器(减速机构)、电脑/等元件组成。图18-23电控电动助力动力转向系统的组成2022-8-4第六节四轮转向机械传动电子控制式1四轮转向系统有以下两种不同的结构形式。图18-24机械传动电子控制式四轮转向系统1-车速传感器；2-前轮转向器；3-转向盘；4-后轮转向取力箱；5-后轮转向传动轴；6-中继杆；7-扇形齿轮；8-旋转枢轴；9-后轮偏转角传感器；10-副步进电机；11-后轮转向齿轮箱；12-主步进电机；13-四轮转向控制单元；14-模式转换开关；15-两轮转向开关；16-车速表；-车速传感器的车速信号；-偏转角传感器的后轮偏转角信号2022-8-4液压传动电子控制式2如图18-25所示，主要是由储液罐、转向助力泵、分流阀总成、后轮控制阀、动力缸、车速传感器、轮速传感器、转向盘转角传感器、油压传感器，以及WSECU 等组成。图18-25液压传动电子控制式
