四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述課堂

1、1,第一節(jié),四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述,2,四輪轉(zhuǎn)向,1,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述,2,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述及控制,3,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的應(yīng)用,3,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述,1,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能和組成,1.1,功能,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅可以改變汽車的行駛方向,而且可以克服由于路,面的惻向干擾力使車輪自行產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向,恢復(fù)汽車原來的行駛,方向,1.2,組成,轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)都是由轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)向器,轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)三部分組,成,2,轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理示意圖,4,5,四輪轉(zhuǎn)向的概述及結(jié)構(gòu)類型,1,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的的功能,確保車輛良好的操縱性和穩(wěn)定性,即有效控制車輛,的橫向運(yùn)動(dòng)特性,以充分保證車輛的操縱穩(wěn)定性,2,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),2.1,轉(zhuǎn)向響應(yīng)快,2.2,轉(zhuǎn)向

2、能力強(qiáng),2.3,直線行駛穩(wěn)定性好,2.4,低速性能好,3,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的類型,機(jī)械式,液壓式,電子,液壓式,電子控制式,6,什么是四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng),4WS(4 wheel steering System,汽車是依靠,后輪和前輪共同完成轉(zhuǎn)向任務(wù),四輪轉(zhuǎn)向的目,的在于,低速行駛時(shí)依靠逆向轉(zhuǎn)向,前輪與后,輪轉(zhuǎn)角方向相反）改善汽車的操作性，獲得,較小的轉(zhuǎn)向半徑，在中,高速行駛時(shí)依靠同向,轉(zhuǎn)向,前輪與后輪的轉(zhuǎn)角方向相同），減小,汽車的橫擺運(yùn)動(dòng)，提高車道變更和曲線行駛,的操縱穩(wěn)定性,7,1,后,輪,轉(zhuǎn),向,取,力,齒,輪,箱,2,轉(zhuǎn)向盤,3,后,輪,轉(zhuǎn),向,傳動(dòng)軸,4,后,輪,轉(zhuǎn),向,器,機(jī)械式四輪轉(zhuǎn)向系的組

3、成,8,1,儲油罐,2,轉(zhuǎn)向油泵,3,前輪動(dòng)力轉(zhuǎn)向器,4,轉(zhuǎn)向盤,5,后輪轉(zhuǎn)向控制閥,6,后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸,7,鉸接頭,8,從動(dòng)臂,9,后輪轉(zhuǎn)向?qū)Ｓ糜?泵,液壓式四輪轉(zhuǎn)向系示意圖,9,電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系,1,轉(zhuǎn)向盤,2,后輪轉(zhuǎn)向系,3,后輪轉(zhuǎn)向傳,動(dòng)軸,4,電子控制單,元,5,車速傳感器,6,前動(dòng)力轉(zhuǎn)向,器,7,轉(zhuǎn)向油泵,10,電子式四輪轉(zhuǎn)向系的組成,11,電子式四輪轉(zhuǎn)向系的組成,12,4WS,車低速四輪轉(zhuǎn)向特性,13,4WS,車低速四輪轉(zhuǎn)向特性,如圖所示為低速轉(zhuǎn)向行駛軌跡,2WS,汽車的,情況是后輪不轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向中心大致在后軸,的延長線上,4WS,汽車的情況是對后輪進(jìn)行,逆向操縱，轉(zhuǎn)向

4、中心比,2WS,汽車靠近車體處,在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，若兩前輪轉(zhuǎn)向角相同，則,4WS,汽車的轉(zhuǎn)向半徑更小，內(nèi)輪差也小，轉(zhuǎn),向性能好。對小轎車而言，如果后輪逆向轉(zhuǎn)向,5,度，則可以減少最小轉(zhuǎn)向半徑,0.5,米，內(nèi)輪差,約,0.1,米,14,4WS,中高速轉(zhuǎn)向特性,直線行駛的汽車轉(zhuǎn)向是下列兩運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)：汽車,質(zhì)心繞轉(zhuǎn)向中心的公轉(zhuǎn)和汽車?yán)@質(zhì)心的自轉(zhuǎn)。如圖,所示為,2WS,汽車中高速轉(zhuǎn)向時(shí)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：前,輪轉(zhuǎn)向時(shí)，前輪產(chǎn)生側(cè)偏角,并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力使,車體開始自轉(zhuǎn)，當(dāng)車體出現(xiàn)自轉(zhuǎn)時(shí)，后輪產(chǎn)生側(cè)偏,角,和旋轉(zhuǎn)向心力，車速越高，離心力越大，所以,必須給前輪更大的側(cè)偏角，使它產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)向,心力，與此同時(shí)，

5、后輪也產(chǎn)生與此相應(yīng)的側(cè)偏角,車體的自轉(zhuǎn)趨勢更加嚴(yán)重。也就是說，車速越高,轉(zhuǎn)向時(shí)容易引起車輛的旋轉(zhuǎn)和側(cè)滑,15,4WS,中高速轉(zhuǎn)向特性,理想的高速轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是盡可能使車體,的傾向和前進(jìn)方向一致，從而使后輪產(chǎn)生,足夠的旋轉(zhuǎn)向心力。在,4WS,汽車通過對后,輪同向轉(zhuǎn)向操縱，使后輪也產(chǎn)生側(cè)偏角,使它與前輪的旋轉(zhuǎn)向心力相平衡，從而抑,制自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，得到車體方向和車輛前進(jìn)方,向一致的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向狀態(tài),16,4WS,中高速轉(zhuǎn)向特性,中,高,速,轉(zhuǎn),向,時(shí),2WS,和,4WS,同,向,轉(zhuǎn),向,操,17,轉(zhuǎn)向角比例控制,系統(tǒng)組成與工作原理,如圖所示為,4WS,轉(zhuǎn)向角比例控制的系統(tǒng)圖,前后,的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是機(jī)械方式連接,

6、轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)通過,前轉(zhuǎn)向齒輪箱,齒輪齒條式,中的齒條帶動(dòng)轉(zhuǎn)向,橫拉桿左右移動(dòng),使前輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向,同時(shí)小齒輪,的旋轉(zhuǎn)輸出通過通過連接軸由輸入小齒輪傳給,后轉(zhuǎn)向齒輪箱,經(jīng)過轉(zhuǎn)向樞軸和,4WS,轉(zhuǎn)換器實(shí),現(xiàn)后輪轉(zhuǎn)向,18,19,轉(zhuǎn)向角比例控制,20,轉(zhuǎn)向樞軸,21,偏,心,軸,和,樞,軸,的,運(yùn),動(dòng),22,轉(zhuǎn)向角比例控制,如圖所示為,ECU,控制流程方框圖,通過轉(zhuǎn)向,角傳感器,車速傳感器等輸入信號,實(shí)現(xiàn)以下,控制,1,轉(zhuǎn)向角控制,2.2WS,選擇功能,3,安全性控制,23,轉(zhuǎn)向角比例控制,4WS,控制流程方框圖,24,橫擺角速度比例控制,系統(tǒng)組成與工作原理,如圖所示為,4WS,橫擺角比例控制系統(tǒng)的組,

7、成,使后輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向角的工作原理就是轉(zhuǎn)換,后轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的控制閥油路,使閥芯左右移動(dòng),在前輪轉(zhuǎn)向時(shí)控制閥將后輪的最大轉(zhuǎn)角控,制到,5,度,而與前輪轉(zhuǎn)向無關(guān)時(shí)將后輪轉(zhuǎn)向角,控制到,1,度,后輪轉(zhuǎn)向是機(jī)械式轉(zhuǎn)向和電子式,轉(zhuǎn)向的合轉(zhuǎn)向,25,橫擺角速度比例控制,26,三、橫擺角速度比例控制,27,前輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu),28,前輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向器的小齒輪和齒,條，并隨著齒條的左右移動(dòng)帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn),此時(shí)與小齒輪成為一體的前帶輪就做正反旋轉(zhuǎn),前帶輪的旋轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)向角纜繩傳動(dòng)到后輪轉(zhuǎn)向,操縱機(jī)構(gòu)的后帶輪上?？刂讫X條上有長為,l,的自,由行程，相應(yīng)的轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為,250,度,所以不能進(jìn)行

8、與前輪轉(zhuǎn)向角連動(dòng)的后輪轉(zhuǎn)向操,縱，高速行駛時(shí)，后輪只是通過脈沖電機(jī)進(jìn)行,電子式轉(zhuǎn)向控制,29,后輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu),30,后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器構(gòu)造（電子式,31,后輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu),機(jī)械式轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)的情況是通過纜繩將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞,到后帶輪并帶動(dòng)控制凸輪，而凸輪推桿仿照凸輪外,形運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)閥套筒左右移動(dòng)。轉(zhuǎn)向盤向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),后帶輪作向右旋轉(zhuǎn)。隨著旋轉(zhuǎn)，凸輪曲率半徑變小,凸輪推桿被拉出，閥套筒就向左移動(dòng)。轉(zhuǎn)盤右轉(zhuǎn)時(shí),則相反。隨著凸輪曲率半徑變大，凸輪推桿被推進(jìn),閥套筒就向右移動(dòng)。由于閥套筒和閥心的相對位移,使來自液壓泵的工作壓力油路被切換，轉(zhuǎn)向盤左轉(zhuǎn),時(shí)，閥套筒就向左移，使油液進(jìn)入液壓缸的右室,動(dòng)力活塞向左移動(dòng)，此

9、時(shí)與活塞一體的拉桿向左移,動(dòng)，將后輪向右轉(zhuǎn),32,大轉(zhuǎn)向角控制,33,大轉(zhuǎn)向角控制,當(dāng)前輪向左轉(zhuǎn)向時(shí)，閥套筒向左方向移動(dòng)，并與閥心,之間產(chǎn)生相對位移。如圖所示,a,和,b,部位被節(jié)流，高,壓作用于動(dòng)力油缸的右室，推動(dòng)活塞桿向左移動(dòng)，而,后輪就向右轉(zhuǎn)向。當(dāng)活塞桿向左移動(dòng)時(shí)，因?yàn)槊}沖電,機(jī)不工作，閥控制桿就以支點(diǎn),A,為中心回轉(zhuǎn)并將閥心,從,B,點(diǎn)移到左方的,B,點(diǎn)。因此，打開處于節(jié)流狀態(tài)的,閥,a,部分以及,b,部分，降低動(dòng)力油缸右室的壓力，結(jié),果是當(dāng)活塞桿移動(dòng)到規(guī)定的位置時(shí),a,部分以及,b,部,分的節(jié)流壓力與來自車輪的外力相平衡，后輪就不能,進(jìn)行更多的轉(zhuǎn)向,34,小轉(zhuǎn)向角控制,35,小轉(zhuǎn)向角控制,采用螺旋齒輪和曲柄組合結(jié)構(gòu)將脈沖電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn),運(yùn)動(dòng)變?yōu)殚y心的直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)從動(dòng)齒輪向左旋轉(zhuǎn)時(shí),閥控制桿的上斷支點(diǎn),A,就以從動(dòng)齒輪中心,O,為回轉(zhuǎn)中,心移動(dòng)到,A,脈沖電機(jī)剛起動(dòng)瞬間，后轉(zhuǎn)向軸還沒,有運(yùn)動(dòng)，所以閥控制桿就以,C,點(diǎn)為回轉(zhuǎn)中心向左運(yùn)動(dòng),桿中央的,B,點(diǎn)成為,B,點(diǎn)，使閥心向左移動(dòng)。纜繩不動(dòng),時(shí)，閥套筒固定不動(dòng)，與閥套筒產(chǎn)生相對位移，閥,的,a,部分以及,b,部分被節(jié)流，高壓油進(jìn)入油缸左室,36,4WS,系統(tǒng)的應(yīng)用,四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在日本的本田,馬自達(dá)轎車以,及美國