汽车底盘构造与检修转向系统.ppt

第七章 转向系统,第七章 转向系统,第七章 转向系统,第七章 转向系统,第七章 转向系统,第七章 转向系统,1、功用： 转向系的功用是按照驾驶员的意愿控制汽车能适应道路情况改变行驶方向，或保持稳定的直线行驶 2、组成： 转向操纵机构 转向器 转向传动机构,一、转向系功用及组成,转向盘,转向轴,转向万向节,转向器,转向摇臂,转向直拉杆,转向节臂,转向节,梯形臂,横拉杆,转向梯形,汽车转向时两转向轮内转角β与外转角α之差β-α称为前展为了产生前展，将转向机构设计成梯形二、转向系统术语,1、转向中心与转弯半径,（1）转向中心：汽车转向时，要求所有车轮轴线都应相交于一点，此交点O称为转向中心 （2）转弯半径：由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离R称为汽车的转弯半径2、转向梯形与前展,3、转向系统角传动比,⑴.转向器角传动比iw1 ： 转向盘转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比 ⑵.转向传动机构传动比iw2 ： 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 ⑶.转向系统角传动比i ：i=iw1 iw2 转向系统角传动比越大，转向越轻便，但传动比过大，将导致转向操纵不够灵敏4、转向盘自由行程：,转向盘在空转阶段中的角行程。

自由行程过大：转向不灵敏 自由行程过小：路面冲击大，驾驶员过度紧张组成：由转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等； 作用：是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器转向操纵机构,一、转向操纵机构,1、转向盘 （1）组成：它主要由轮毂、轮辐和轮圈组成1—轮圈 2—轮辐 3—轮毂,,,,2．转向轴、转向柱管及其吸能装置,转向轴是连接转向盘和转向器的传动件，转向柱管固定在车身上，转向轴从转向柱管中穿过，支承在柱管内的轴承和衬套上 轿车除要求装有吸能式转向盘外，还要求转向柱管必须装备能够缓和冲击的吸能装置转向轴和转向柱管吸能装置的基本工作原理是：当转向轴受到巨大冲击而产生轴向位移时，通过转向柱管或支架产生塑性变形、转向轴产生错位等方式，吸收冲击能量2．转向轴、转向柱管及其吸能装置,功用： 增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向转向器,（2）传动效率： 1）通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率； 2）称由路面的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率 3）根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和极限可逆式转向器三种类型。

1、转向器的传动比及传动效率,转向器,⑴.转向器角传动比iw1 ： ⑵.转向传动机构传动比iw2 ： ⑶.转向系统角传动比i ：i=iw1 iw2,转向器按结构不同分为： 齿轮齿条式﹑循环球—齿条齿扇式和循环球—曲柄指销式等2、转向器,1.转向横拉杆 2.防尘套 3.球头座 4.转向齿条 5.转向器壳体 6.调整螺塞 7.压紧弹簧 8.锁紧螺母 9.压块 10.万向节 11.转向齿轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承,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,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和转向梯形1、 与非独立悬架配用的转向传动机构,作用：是克服汽车行驶时转向轮产生的摆振，并提高汽车行驶的稳定性和乘座的舒适性1.连接环衬套 2.连接环橡胶套 3.油缸4.压缩阀总成 5.活塞及活塞杆总成 6.导向座 7.油封 8.挡圈 9.轴套及连接环总成 10.橡胶储液缸,2、转向减振器,二、与独立悬架配用的转向传动机构 当转向轮采用独立悬架时，为了满足转向轮独立运动的需要，转向桥是断开式的，转向传动机构中的转向梯形也必须断开。

与独立悬架配用的多数是齿轮齿条式转向器，转向器布置在车身上，转向横拉杆通过球头销与齿条及转向节臂相连一、动力转向系统概述 动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能（或电能），并在驾驶员控制下，对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力，使转向轮偏摆，以实现汽车转向的一系列装置采用动力转向系统可以减轻驾驶员的转向操纵力 动力转向系统由机械转向器和转向加力装置组成 根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型其中液压助力转向系统应用较为普遍，以下重点介绍其类型及典型零部件1．液压助力转向系统 1）常压式 其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 其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．液压助力转向系统的转向控制阀 1）滑阀式转向控制阀 阀体沿轴向移动来控制油液流量的转向控制阀，称为滑阀式转向控制阀，简称滑阀2）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。

二、整体式动力转向器 桑塔纳2000轿车采用的是整体式动力转向器，由转阀、齿轮齿条式转向器和转向动力缸组成的整体式动力转向器如下图所示，转向动力缸的助力直接作用在齿条上，齿条的动力由一端输出三、转向油罐与转向油泵 转向油罐和油泵是实现动力转向的必备部件，桑塔纳2000轿车的布置如下图所示1．转向油罐 转向油罐的作用是储存、滤清并冷却液压助力转向系统的工作油液2．转向油泵 转向油泵是液压助力转向系统的供能装置，其作用是将输入的机械能转换为液压能输出转向油泵的结构形式有齿轮式、叶片式、转子式、柱塞式等，其中外啮合齿轮式转向油泵应用最多进油口,出油口,叶片式油泵,叶片泵的工作原理,四、电控液压助力转向系统 在传统液压助力转向系统的基础上加装电控系统，使辅助转向力的大小不仅与转向盘的转角增量（或角速度）有关，还与车速有关，就形成了电控液压助力转向系统与传统液压助力转向系统相比，增加了液压反应装置和液流分配阀，而加设的电控系统则包括动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等电控液压助力转向系统利用电控单元根据车速调节作用在转向盘上的阻力，通过控制转向控制阀的开启程度以改变液压助力系统辅助力的大小，从而实现辅助转向力随车速而变化的助力特性。

电控动力转向与四轮转向系统,1.液压式电子控制动力转向系统是在传统的液压动力转向系统的基础上增设电子控制装置而构成的根据控制方式的不同，液压式电子控制动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式2.电动式动力转向系统（EPS）是一种直接依靠电动机提供辅助扭矩的电动助力式转向系统该系统仅需要控制电动机电流的方向和幅值，不需要复杂的控制机构另外，该系统由于利用微机控制，为转向系统提供了较高的自由度，同时还降低了成本和重量电控动力转向可分为液压式和电动式电动式电控动力转向系统组成(速腾轿车),电动式电控动力转向系统部件,控制系统组成,电动式电控动力转向系统主要功能,随速功能——工作过程,随速功能——工作过程说明,1.当驾驶员用力旋转转向盘时助力转向系统开始工作 2.作用在转向盘上的力引起了转向小齿轮的旋转，转向力矩传感器G269察觉的旋转并将计算出的转向力传给控制单元J500 3.转向盘转角传感器G85将正确的转向盘转动的角度传给控制单元J500，同时转子传感器将正确的转动速度传给控制单元J500 4.根据转向力、发动机转速、车速、转向盘转角、转向盘转速以及存储在控制单元中的特性曲线图，控制单元计算出必要的助力力矩并控制电动机开始工作。

5.由电动机驱动的第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生转向助力，电动机是通过一个蠕动齿轮驱动小齿轮，从而驱动转向齿条产生助力 6.助力转向力矩和施加在转向盘上的力矩的总和是最终驱动转向齿条上的有效力矩主动回正功能——工作过程,主动回正功能——工作过程说明,1.如果驾驶员在转弯的过程中减少了施加在转向盘上的力，旋转杆上的扭转也相应减少 2.转向力的减少的同时，包括转向角度和转向的速度都相应的减少，一个精确的回转速度也相应的计算出来将其和转向角度和速度进行比较，其结果就是需要的回正力 3.作用在转向盘上的转向回正力是由整个运动装置设计的结果，转向回正力经常很微弱，因为转向系统及悬挂系统的摩擦力就可以使车轮回到中心位置 4.控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图评估出电动机需要的必要的回正力 5.电动机工作促使车轮回到直线向前行驶的方向，回到中心位置直线行驶功能——工作过程,直线行驶功能是主动回正功能的一个扩展，当没有力提供时，系统产生一个助力使车轮回到中心位置为实现功能，又分为长时间法则和短时间法则两种不同的情况直线行驶功能——工作过程说明,1.当车辆受到持续的侧向力时，如侧向风。

2.驾驶员给转向盘一个力使车辆保持直线行驶状态 3.控制单元根据转向力、车速、发动机转速、转向角度、转向速度和存储在控制单元中的特性曲线图评估出要保持直线行驶状态电动机需要提供的必要力 4.电动机工作，车辆回到直线行驶状态，驾驶员不需要再用力保持转向盘了四轮转向控制系统（4WS）,高速转向时的2WS车与4WS车的比较,a）2WS车 b）4WS车,转向角比例控制4WS系统,横摆角速度比例控制4WS系统,1 汽车线控技术的应用背景,线控技术（X-by-Wire） 源于飞机控制系统，飞机的新型飞行控制系统是一种线控系统（Fly-by-Wire），它将飞机驾驶员的操纵命令转换成电信号，利用计算机控制飞机飞行 这种控制方式引入到汽车驾驶上，就是将驾驶员的操作动作经过传感器转变成电信号，通过电信号网络传输到攻率放大再推动执行机构图1 线控系统的组成框图 其实质就是在需要有机构动作的地方不是应用液压系统来传递操纵动作，而是利用弱电信号再控制强电执行机构来完成线控（电控）系统中弱电信号早期用模拟信号较多，目前多用数字信号线控技术就可理解为电控方式这里的“X”代表着汽车中传统上由机械或液压控制的各个功能部件，如：制动、转向、悬架、油门、离合器、门锁等。

典型的有线控转向（ Steer-by-Wire）、线控制动（Brake-by-Wire）等采用线控技术，可以降低部件的复杂性，减少液压与机械控制装置，可以减少杠杆、轴承等金属连接件，减轻质量，降低油耗和制造成本，相应也提高了可靠性和安全性 由于电线走向布置的灵活性，因此汽车操纵部件的布置也具有灵活性，扩大了汽车设计的自由空间目前所有大型汽车制造商都在开发线控系统雏形及其产品 美国TRW公司开发的线控驾驶系统使得燃油经济性上升5％；DELPHI汽车在电子转向系统中也作了类似改进；BOSCH、VALEO公司和其他一些设备制造商已开发或正在开发线控技术和产品；,线控技术得以逐渐在汽车上普遍应用的技术背景： 微电子器件的成本降低、可靠性提高，如单片机，DSP等； 电力电子装置的功能增强、成本降低，可靠性提高，如执行步进电机，伺服电机，传感器等等随着汽车电子化的不断深入，线控技术将在汽车上得到普遍应用，笨重、精确度低的机械系统将被精确、敏感的电子传感器和执行元件所代替，汽车传统的操纵机构、操纵方式、执行机构也将会发生根本性的变革 目前几乎所以汽车上要操纵控制动作的地方都可以用电（线）控，下介绍汽车线控技术的几个具体应用。

线控转向系统 Steer-by-Wire,常规转向系,线控转向系统取消了传统的机械式转向装置，转向器与转向柱间无机械连接 整个系统主要由转向盘位置传感器、力反馈电动机、转向执行机构、转向ECU、轮胎角度传感器、环境传感器组成，结构如图3所示线控转向系统原理图,线控转向系统,线控转向系统由方向盘总成、控制器（ECU）和转向执行总成3部分以及自动防故。