動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 看-

汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求在保證轉(zhuǎn)向靈敏性不變的條件下，有效地提高轉(zhuǎn)向操縱輕便性，提高響應(yīng)特性，保證高速行車安全，減少轉(zhuǎn)向盤(pán)的沖擊。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.1.2動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用、類型⑴汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，減少駕駛員對(duì)方向盤(pán)的操縱力；⑵限制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的減速比；⑶在原地轉(zhuǎn)向時(shí)，能提供必要的助力；⑷限制車輛高速或在薄冰上的助力，具有較好的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性；⑸在動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失效時(shí)，能保持機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的有效工作。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.2

普通動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)15.2.1組成與類型組成:機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向油罐和轉(zhuǎn)向油泵、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸等組成。類型:按轉(zhuǎn)向控制閥閥芯的運(yùn)動(dòng)方式，可分為滑閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修滑閥式汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修轉(zhuǎn)閥式汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.2.2滑閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本工作原理圖15.2液壓常流滑閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置工作原理圖汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.2液壓常流滑閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置工作原理圖汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車直線行駛時(shí)。汽車右轉(zhuǎn)向時(shí)。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)一定角度保持不動(dòng)時(shí)。解除轉(zhuǎn)向時(shí)。汽車直線行駛，遇路面不平，轉(zhuǎn)向輪可能左右偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)。汽車左轉(zhuǎn)向時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的工作原理與上述相同。動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置失效時(shí)。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.2.3轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)和基本工作理1．主要部件結(jié)構(gòu)如圖15.3所示為桑塔納轎車整體轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它是由齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)閥式轉(zhuǎn)向控制閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸、儲(chǔ)油罐、葉片泵、進(jìn)回油管及橫拉桿等組成。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.3桑塔納轎車動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修工作原理汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修1）中間位置汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修2）左轉(zhuǎn)向汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修3）右轉(zhuǎn)向汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.3電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)15.3.1液壓式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)流量控制式反力控制式電閥靈敏度控制式汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修一、流量控制式EPS流量控制式EPS——根據(jù)車速傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置供應(yīng)的壓力油液，改變油液的輸入輸出流量，以控制轉(zhuǎn)向力。1．豐田凌志轎車電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：車速傳感器電磁閥基本組成整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓泵電控單元工作原理：2．日產(chǎn)藍(lán)鳥(niǎo)轎車電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在轉(zhuǎn)向液壓泵與轉(zhuǎn)向機(jī)體之間設(shè)有旁通流量控制閥。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.4藍(lán)鳥(niǎo)轎車電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.5系統(tǒng)原理示意圖汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修流量控制式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在原來(lái)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向功能上再增

加壓力油流量控制功能，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。但是，當(dāng)流向動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

的壓力油降低到極限值時(shí)，對(duì)于快速轉(zhuǎn)

向會(huì)產(chǎn)生壓力不足、響應(yīng)較慢等缺點(diǎn)，

故使它的推廣應(yīng)用受到限制。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修二、反力控制式反力控制式——根據(jù)車速大小控制反力室油壓，從而改變輸入輸出增益幅度以控制轉(zhuǎn)向力。1．系統(tǒng)組成與工作原理：轉(zhuǎn)向控制閥——具有油壓反力室分流閥——分流控制閥和電磁閥的油液電磁閥——將油壓反力室一側(cè)的油壓流回儲(chǔ)油箱組成轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸轉(zhuǎn)向液壓泵儲(chǔ)油箱車速傳感器電控單元——根據(jù)車速控制電磁閥開(kāi)口面積2．反力控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例——豐田馬克Ⅱ型電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.7反力控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修反力控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是，具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度，轉(zhuǎn)向剛度大，駕駛員能確實(shí)感受到路面情況，可以獲得穩(wěn)定的操作手感等。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價(jià)格較高。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修三、閥靈敏度控制式EPS閥靈敏度控制式EPS——根據(jù)車速控制電磁閥，直接改變動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）來(lái)控制油壓。轉(zhuǎn)子閥電磁閥電控單元汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.8

89型地平線牌轎車電子控制式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.9閥體等效液壓回路汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.3.2電動(dòng)式電子控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1．電動(dòng)式EPS的組成和原理（1）組成。電動(dòng)式EPS通常由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元（ECU）、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)組成，如圖15.10所示。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.10電動(dòng)式EPS的組成汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修優(yōu)點(diǎn)：⑴電動(dòng)機(jī)、離合器、減速裝置、轉(zhuǎn)向桿等各部件裝配成一個(gè)整體，這既無(wú)管道也無(wú)控制閥，使其

結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量減輕。⑵沒(méi)有液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵，電動(dòng)機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時(shí)才接通電源，所

以可節(jié)省燃料。⑶省去了油壓系統(tǒng)，所以不需要給轉(zhuǎn)向油泵補(bǔ)充油也不必?fù)?dān)心漏油。⑷可以比較容易地按照汽車的需要設(shè)置、修改轉(zhuǎn)向助力特性。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.4四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)15.4.1四輪轉(zhuǎn)向汽車的轉(zhuǎn)向特性低速時(shí)逆向轉(zhuǎn)向特性高速時(shí)同向轉(zhuǎn)向特性汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修1．低速時(shí)逆相位轉(zhuǎn)向低速轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛軌跡，可知2WS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(zhǎng)線上。4WS車的情況是對(duì)后輪進(jìn)行逆向轉(zhuǎn)向操縱，轉(zhuǎn)向中心就比2WS車的超前并在靠近車體處。在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，若前輪轉(zhuǎn)向角相同，則

4WS車的轉(zhuǎn)向半徑更小，內(nèi)輪差也減小，所以轉(zhuǎn)向性好。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.16低速轉(zhuǎn)向時(shí)的行駛軌跡汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修2．高速時(shí)同相位轉(zhuǎn)向直行汽車的轉(zhuǎn)向是由下列兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的合成，即車輛的質(zhì)心點(diǎn)繞改變前進(jìn)方向的轉(zhuǎn)向中心的公轉(zhuǎn)和繞質(zhì)心點(diǎn)的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.17

2WS車高速轉(zhuǎn)向時(shí)車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修如圖15.17所示，為2WS車高速轉(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α，且產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力使車體開(kāi)始自轉(zhuǎn)。當(dāng)車體出現(xiàn)偏向時(shí)，后輪也出現(xiàn)側(cè)偏角β，且產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力。四個(gè)車輪分擔(dān)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的力，一邊平衡一邊轉(zhuǎn)向。但是，車速越高，離心力就越大，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。為了使后輪也產(chǎn)生與此相對(duì)應(yīng)的側(cè)偏角，車體就會(huì)產(chǎn)生更大的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。但是，車速越高，車體的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就越不穩(wěn)定，容易引起車輛的激轉(zhuǎn)或側(cè)滑。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修?圖15.18高速轉(zhuǎn)向時(shí)2WS車和4WS車同向轉(zhuǎn)向操縱的比較汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修理想的高速轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是盡可能使車身的傾向和前進(jìn)方向一致，以防多余的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在4WS的車上通過(guò)對(duì)后輪的同相轉(zhuǎn)向操縱，使后輪側(cè)偏角和前輪相同，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)。這樣就有可能得到車身方向與車輛前進(jìn)方向相一致的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)，如圖15.18所示。此外，4WS車對(duì)于直線行駛時(shí)路面的干擾，車身變化小，便于駕駛員修正方向盤(pán)。如圖

15.19所示。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.19直行時(shí)2WS車和4WS車的比較汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修15.4.2轉(zhuǎn)向角比例控制轉(zhuǎn)向角比例控制就是后輪轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角成比例變化：在低速區(qū)是逆相位而在中高速區(qū)是同相位。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修1．系統(tǒng)組成如圖15.20所示，為豐田4WS轉(zhuǎn)向角比例控制的系統(tǒng)圖。該方式是在機(jī)械式4WS的結(jié)構(gòu)上增加了電子控制裝置，前后輪都有齒輪機(jī)構(gòu)，中間由連接軸連接。轉(zhuǎn)向時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)的旋轉(zhuǎn)傳遞到齒輪齒條轉(zhuǎn)向器，由齒條帶動(dòng)橫拉桿左右運(yùn)動(dòng)，使前輪轉(zhuǎn)向。同時(shí)，小齒輪向后輸出動(dòng)力，通過(guò)連接軸傳給后輪齒輪機(jī)構(gòu)。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.20

4WS系統(tǒng)工作原理簡(jiǎn)圖汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修⑴轉(zhuǎn)向樞軸如圖15.21a所示，后轉(zhuǎn)向齒輪箱的轉(zhuǎn)向樞軸是一個(gè)大軸承。其外圈與扇形齒輪成為一體，圍繞樞軸可左右轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)圈與連桿突出的偏心軸相連接，連桿由4WS轉(zhuǎn)換器的電機(jī)帶動(dòng)繞其自身軸線作正反轉(zhuǎn)動(dòng)。偏心軸在轉(zhuǎn)向樞軸機(jī)構(gòu)內(nèi)可上下回轉(zhuǎn)約55o。轉(zhuǎn)向時(shí)，通過(guò)連接軸的輸入使小齒輪向左或向右旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)力就傳遞到扇形齒輪，再由轉(zhuǎn)向樞軸通過(guò)偏心軸使連桿向左右方向移動(dòng)。連桿帶動(dòng)后轉(zhuǎn)向橫拉桿和后轉(zhuǎn)向節(jié)臂實(shí)現(xiàn)后輪的轉(zhuǎn)向。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修如圖15.21(b)、（c）、（d）所示，為由

于樞軸與偏心軸的運(yùn)動(dòng)，形成后輪的同相位

和逆相位的轉(zhuǎn)向原理圖。偏心軸的前端與樞

軸左右旋轉(zhuǎn)中心重合時(shí)，即使轉(zhuǎn)向樞軸左右

轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿也完全不動(dòng)，后輪處于中立狀態(tài)。隨著偏心軸前端位置與樞軸的旋轉(zhuǎn)中心上下

方向的偏離，樞軸左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的連桿的移動(dòng)

量就變大。偏心軸前端位置在轉(zhuǎn)向樞軸的上

側(cè)時(shí)為逆相位轉(zhuǎn)向，而下側(cè)時(shí)為同相位轉(zhuǎn)向。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修⑵4WS轉(zhuǎn)換器如圖15.22所示，為4WS轉(zhuǎn)換器部分的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換器由主電機(jī)、副電機(jī)、行星齒輪的減速機(jī)構(gòu)等組成。通常主電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，副電機(jī)就處于停止?fàn)顟B(tài)。副電機(jī)的輸出軸與行星齒輪的中心齒輪相連，齒圈就是4WS轉(zhuǎn)換器的輸出軸，通常中心齒輪固定不動(dòng)，而與主電動(dòng)機(jī)相連的小齒輪旋轉(zhuǎn)。因此，小齒輪圍繞著中心輪進(jìn)行公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)．以此帶動(dòng)4WS轉(zhuǎn)換器的輸出齒圈。主電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，小齒輪就變成空轉(zhuǎn)齒輪，并將副電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)傳遞到齒圈，使連桿同相位方向旋轉(zhuǎn)。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.21轉(zhuǎn)向樞軸汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修圖15.22

4WS轉(zhuǎn)換器汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修2．控制邏輯ECU通過(guò)轉(zhuǎn)向角傳感器、車速傳感器等輸入信號(hào)，進(jìn)行以下控制：⑴轉(zhuǎn)向角控制如圖15.23所示，駕駛員通過(guò)4WS方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，可選擇常規(guī)模式(NORMAL)和運(yùn)動(dòng)模式(SPORT)。車速主要由車速表的傳感器提供，作為輔助信號(hào)用

ABS車速傳感器中的前輪的一個(gè)傳感器輸入信號(hào)。轉(zhuǎn)向角傳感器是檢測(cè)后轉(zhuǎn)向齒輪箱內(nèi)的連桿的旋轉(zhuǎn)角度，根據(jù)滑動(dòng)阻力相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角的模擬電壓輸人到ECU。此外，倒車時(shí)停止4WS的工作，便于駕駛員駕駛。汽車底盤(pán)構(gòu)造與維修⑵安全性控制轉(zhuǎn)向角傳感器異常時(shí)，通過(guò)副電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)到同相方向