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转向系统的功用、原理、组成、偏转角关系

导读: 汽车转向行驶时,为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力,减轻轮胎磨损,要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动,即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。

汽车转向系统的功用

保证汽车能按驾驶员的意愿进行直线或转向行驶。

汽车转向系统的类型

机械转向系统、动力转向系统

汽车转向系统的组成:

转向操纵机构、转向器、转向传动机构

两侧转向轮偏转角的关系

不知道大家有没有注意到,汽车在转向时,两个转向轮的偏转角度并不是一样的,这是为什么呢?它们又有什么样的关系呢?

汽车转向行驶时,为了避免车轮相对地面滑动而产生附加阻力,减轻轮胎磨损,要求转向系统能保证所有车轮均作纯滚动,即所有车轮轴线的延长线都要相交于一点。

下图中就是汽车转向时转向轮偏转角度的关系图:

其中α、β分别是内外侧转向轮的偏转角,B是两侧主销轴线与地面相交点之间的距离;L是汽车轴距。它们之间具有如下关系:

cotα=cotβ+B/L

这就是两侧转向轮偏转角之间的理想关系式。它是由转向传动机构的结构型式决定的。

转向系统传动比

转向系统的传动比参数主要有转向器角传动比、转向传动机构角传动比、转向系统角传动比、转向系统的力传动比几个参数值,这个数值越大,转向系统对驾驶员操纵力的放大倍数越大,转向就越轻,但转向灵敏度会下降。

转向盘的自由行程

我们在转动方向盘时,会感觉到一段空行程,这种转向盘在空转阶段的角行程称为转向盘的自由行程。

转向盘的自由行程有利于缓和路面冲击,避免驾驶员过度紧张,但不宜过大,否则将使转向灵敏性能下降。一般方向盘自由行程不大于10度或方向盘圆周弧长0~15mm。

1.液压助力齿轮齿条式转向器的工作原理

当液压助力齿轮齿条式转向器在没有液压辅助的情况下,转向器的工作原理简图如下所示  ▼

在转向盘上施加的扭转力,通过中间轴传递到转向器主动齿轮(转向控制阀齿轮)上,因为主动齿轮轮齿(转向控制阀齿轮轮齿)与齿条轮齿处于啮合状态,将转向盘传递来的扭转力转换成齿条的线形力,使得齿条左右移动。线性力传递到内、外转向横拉杆,再传递到转向节,转向节扭转车轮方向。

带有液压助力齿轮齿条式的转向器系统如下图所示,它是将齿轮齿条式机械转向器与转向动力缸、转向控制阀设计成一体,组成整体式的动力转向器。动力缸活塞与齿条制成一体,将动力缸分成左右两腔。

转向控制阀结构如下图所示 ▼

在没有转动转向盘时,转向控制阀处于中间位置,来自动力转向泵总成的油液从转向控制阀进油口流入阀腔。由于转向控制阀处于中间位置,使动力缸左右两腔相通,油液从转向控制阀出油口流回到油壶,因此液压助力就不起作用。

转向控制阀原理:

控制阀位于中间▼

控制阀左转  ▼

控制阀右转  ▼

当转动转向盘时,转向轴连同转向控制阀阀芯一起转动,因为受到转向节臂传来的路面转向阻力,动力缸活塞和齿条暂时都不能运动,所以转向控制阀齿轮也暂时不能和转向轴一起转动。

这样,由转向轴传到转向控制阀齿轮的转矩只能使转向控制阀内的扭杆产生少许扭转变形,使转向轴连同转向控制阀阀芯得以相对转向控制阀齿轮产生不大的转动,从而转向控制阀使动力缸的一侧腔成为高压的进油腔,另一侧腔则成为低压的回油腔。作用在动力缸活塞上的高液压作用力帮助转向控制阀齿轮迫使转向齿条向一侧移动。同时转向控制阀齿轮本身也开始与转向轴同向转动。

只要转向盘继续转动,扭杆的扭转变形便一直保持不变,转向控制阀的助力作用也不变。一旦转向盘停止转动,动力缸的一侧腔内的高液压作用力暂时还继续存在,导致转向控制阀齿轮继续转动,使扭杆的变形减小,直到扭杆恢复到自然状态。转向控制阀恢复到中间位置,动力缸左右两侧相通,使液压助力不起作用。此时,转向盘即停驻在某一位置上而不动,则车轮转角保持一定。若再转动转向盘,液压助力又起作用。

动力缸活塞所受的液压力转换成线形力,帮助齿条左右移动,通过转向横拉杆,推动转向节及车轮的转动。

2.动力转向泵总成的工作原理

动力转向泵常见形式为叶片型,其工作原理如下图所示 ▼

发动机转动转矩,经传动皮带传递到动力转向泵总成皮带盘上,并带动动力转向泵总成轴及转子转动。安装在转子上的叶片,因旋转的离心力作用被甩出,紧贴着泵环(泵后壳体)内壁旋转,将油壶内的转向液吸入泵腔内,并且将转向液经流量控制阀压入转向器,给转向器提供液压助力。流量控制阀是根据系统中油液的压力,来调节流入转向器中油液的流量,从而对系统中油液的压力进行调整,防止系统液压过高。

3.各部件位置及分解图

转向系统部件位置图  ▼

转向柱与转向器安装图  ▼

转向器分解图  ▼

动力转向泵分解图  ▼

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