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方向盘系统部件
名称:汽车系统电动助力转向系统结构技术
发布时间:2024-05-18 12:12:00 来源:IM电竞官网注册 作者:im电竞平台官网



说明:

  转向系统自汽车诞生起就开始了一步步的演化,与其他底盘部件相比,转向系统经历了最多迭代,且还在继续。与三十年前的车型相比,二十年前的车型在一个功能上就有了显著差异,液压转向系统转变为了电机驱动。在过去的十年中,又发生了另一种这样的转变,EPS经历了几次发展,已经成为了ADAS的一部分,不仅是车辆转向的一个因素,还会与操控、舒适性、安全性和转向感相关。转向系统对整车来说非常重要,很大程度上影响行车安全以及驾驶操控性。感受一辆车的操控性能,除了动力、底盘之外,更加直接的第一感触往往来自“路感”,也就是车辆的转向系统。转向系统性能好与不好,除了影响车辆操控性能之外,更关乎车辆的行驶安全。发展到今天,有了各种普遍使用的形式,汽车的转向系统经历了机械转向系统、机械液压助力转向系统、电控液压助力转向系统、电动助力转向系统的发展过程。传统纯机械转向系统几乎被替代,由机械液压助力转向系统(HPS),升级至电子液压助力转向系统(EHPS)之后,由电力驱动的电动助力转向系统(EPS)逐步占据主流。

  在现代汽车系统及模块电子化的趋势下,转向系统电子化渗透率加速,电子控制执行系统技术不断涌现,电动助力转向逐步占据主流。

  汽车行驶中,驾驶员通过操纵转向盘,经过一套传动机构,使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向,确保汽车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向用来改变或保持汽车行驶或方向的一整套机构(装置)称为汽车转向系统(Steering System)。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向,作用是通过驾驶员转动转向盘,根据需要改变汽车行驶方向。

  汽车转向系统能够让汽车按照驾驶员的意愿改变行驶方向,也能让驾驶员利用这套机构,在汽车转向轮受到路面干扰作用自动偏转而改变行驶方向时,使转向轮向相反方向偏转,从而使汽车恢复原来的行驶方向。毋庸置疑,汽车转向系统对汽车的行驶安全至关重要。汽车转向系统和之前介绍的制动系统,都是保证汽车行驶安全的重要系统。

  机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源,又称人力转向系。汽车转向时,驾驶员作用与转向盘上的力,经过转向轴(转向柱)传到转向器,转向器将转向力放大后,又通过转向传动机构的传递,推动转向轮偏转,致使汽车行驶方向改变。汽车的转向,完全由驾驶员所付的操纵力实现的,操纵较费力,劳动强度较大,无法同时满足转向轻便和转向灵敏,但其具有结构简单、工作可靠、路感性好、维护方便等优点,多应用于中小型货车或轿车上。

  汽车机械式转向系统,是指不借助外在动力,依靠驾驶员操作,以驾驶员的体力作为转向动力来源,其中所有力学传递结构都是机械的。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。其主要结构包括方向盘、转向轴、十字万向节、中间轴、转向器等,具体下图所示。

  在汽车转向时,驾驶员转动方向盘,通过转向轴将力矩传递到转向器,经转向器降速增矩后,通过转向摇臂与转向直拉杆传递到转向节臂上,使左转向节以及与其固定的左转向轮绕主销进行偏转运动。同时,左转向节及装于其上的左转向轮发生偏转会将运动通过左转向梯形臂、转向横拉杆以及右转向梯形臂的传递到右转向节,使得右转向节以及与其固定的右转向轮产生相同的偏转运动,从而实现车辆的转向功能。作为完全依靠人力的机械式转向系统,在车辆行驶过程中,人力和机械双重动作的配合,为保证汽车灵活和稳定的形式起到关键作用。

  转向盘到转向器之间的所有零部件总称。转向操纵机构由方向盘、转向管柱、转向轴、转向传动轴、转向万向节、快拆器、快拆轴、轴承座等组成,它的作用是将驾驶员转动方向盘的力传给转向器。

  古时候驾驭马车要控制好缰绳,现在驾驶汽车就要控制好方向盘。最早期的汽车方向控制是用舵柄来控制,那是连接在方向舵的控制杆。现在的汽车方向盘,结合安全气囊以及各种控制开关。时髦的环形,加上中间的喇叭,还有用来控制定速以及其他功能的开关。

  方向盘是汽车中非常重要的组成部分,是汽车转向系统必不可少的组件,是每个人都非常熟悉的,也是我们开车时所掌握和控制的。因为它可以通过最大程度地控制车轮来确保更安全的驾驶,除了不时操纵的变速杆之外,您的手始终会放在方向盘上。简而言之,方向盘可让您控制汽车在道路上行驶的方向。过去的方向盘直径比较大,也相对较薄,并且主要由硬塑料制成。当今的方向盘设计很有舒适感,经过设计师设计,可以将方向盘设计得很“轻”,方便驾驶员使用,可以很好的握住方向盘。

  方向盘的尺寸在驾驶中很重要,因为尺寸与转动方向盘所需的力成反比。这意味着方向盘的直径越大,转动方向盘所需的力就越小。相反,方向盘的直径越小,转动方向盘所需的力就越大。

  (2)转向轴和转向柱 转向柱管固定在车身上,支承着转向盘;转向轴是连接转向盘和转向器的传动性;转向轴从转向柱管中穿过,支承在柱管内的轴承和衬套上。 转向轴和转向柱统称为转向管柱,将方向盘连接到转向系统在车轮附近或车轮中的其余部分。大多数现代汽车都配有由两根钢管组成的伸缩式转向轴,其中一根是实心的,另一根是空心的。

  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。 ①转向轴错位缓冲:当发生猛烈撞车时,转向轴上的上、下凸缘盘的销子和销孔脱开,缓和冲击,吸收冲击能量。

  ②转向轴错位和支架变形缓冲 转向柱管通过支架和U形金属板固定在仪表板上。当驾驶员身体撞击转向盘后,转向管柱和支架从仪表板上脱离下来向前移动。这时,一端固定在支架上的U形金属板就会产生扭曲变形并吸收冲击能量。

  网格状或波纹管式转向柱吸能装置:当发生猛烈撞车导致冲撞转向盘时,网格部分或波纹管部分将被压缩产生塑性变形,吸收冲击能量。

  转向器(通常也叫转向机)是完成由旋转运动到直线运动的一组齿轮机构,同时也是转向系中的减速传动装置。转向器是转向系的减速传动装置,一般有1~2个减速传动副。转向器包括齿轮、齿条、弹簧、调整螺钉、锁紧螺母、石墨压块、防尘罩及防尘罩支座、轴承、壳体等。

  将驾驶员作用在转向盘上的力矩放大,传给转向传动机构。转向器的作用是增大由转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向,获得所要求的摆动速度和角度。即减速增扭、改变扭矩方向。

  ①可逆式转向器:逆效率很高的转向器,可以将路面阻力完全反馈到转向盘,驾驶员路感好,可以实现方向盘的自动回正,但可能易发生“打手”现象,常用。

  ②不可逆转向器:逆效率很低的转向器,让驾驶员丧失路感,无法根据路面阻力调整方向盘转矩;方向盘不会回正,易磨损,不用。

  ③极限可逆式转向器:逆效率略高于不可逆式的转向器,可以获得一定的路感,转向盘可自动回正,理想。

  2)按结构型式,可分为蜗杆曲柄指销式、循环球式和齿轮齿条式三种;循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、齿轮齿条式和蜗杆曲柄指销式等。从目前使用的普遍程度来看,主要的转向器类型有4种:齿轮齿条式(RP型)、循环球式(BS型)、蜗杆曲柄指销式(WP型)、蜗杆滚轮式(WR型)等。

  据了解,在世界范围内,汽车循环球式转向器占45%左右,齿条齿轮式转向器占40%左右,蜗杆滚轮式转向器占10%左右,型式的转向器占5%。循环球式转向器一直在稳步发展。在西欧小客车中,齿条齿轮式转向器有很大的发展。日本汽车转向器的特点是循环球式转向器占的比重越来越大,日本装备不同类型发动机的各类型汽车,采用不同类型转向器。在公共汽车中使用的循环球式转向器,已由60年代的62.5%,发展到现今的100%了(蜗杆滚轮式转向器在公共汽车上已经被淘汰)。大、小型货车大都采用循环球式转向器,但齿条齿轮式转向器也有所发展。微型货车用循环球式转向器占65%,齿条齿轮式占35%。

  弹簧通过转向齿条压块将转向齿条压紧在转向齿轮上,以保证齿轮齿条始终无间隙啮合,有效地减小转向自由行程,提高操纵灵敏度,而其弹力的大小可由调整螺钉调整。

  弹簧通过垫片、压块将齿条压靠在齿轮上,保证无间隙配合。弹簧预紧力用调整螺钉调节,螺钉端部起到限位作用,防止跳齿。

  转向器通过两个U形支架和橡胶管支承并固定在副车架上,转向齿轮与转向轴和转向盘连接,两个转向横拉杆分别通过球头销与转向齿条的两端相连。

  齿轮齿条转向器的四种结构型式:侧面输入两端输出;中间输入两端输出;侧面输入中间输出;侧面输入一端输出。

  它的优点是结构简单、紧凑,质量轻、刚度大;转向灵敏,正、逆效率都高,制造容易,成本低廉;省略了转向摇臂和转向直拉杆,使转向传动机构简化,便于布置,而且特别适合于与烛式悬架和麦弗逊式独立悬架配用,还可以直接带动横拉杆,简化转向传动机构;具有结构轻巧,传力杆件少,维修方便,操纵灵敏等优点,目前广泛用于采用前轮独立悬架的轻、微型汽车和中、高级轿车上,如上海大宗桑塔纳、一汽奥迪、天津TJ7100等。

  驾驶员通过转向操纵机构,转向齿轮转动,从而使转向齿条移。


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