淺談不同類型汽車轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)

田林參 陳琦偉 楚開元

摘要：隨著汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量在不斷提升，汽車內(nèi)部組合機(jī)械部件結(jié)構(gòu)日趨多樣化，功能也更加完善。在汽車底盤系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)揮的作用至關(guān)重要，其核心部件是轉(zhuǎn)向器，主要功能是滿足汽車行駛的轉(zhuǎn)向需求，屬于直接部件，該部件也對(duì)駕駛員的操縱感受有著不可忽視的影響，轉(zhuǎn)向器會(huì)通過轉(zhuǎn)向盤完成轉(zhuǎn)向力矩的傳遞，緊接著，科學(xué)變換汽車的轉(zhuǎn)向角，實(shí)現(xiàn)減速與增矩，然后通過轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)的輸出完成汽車的轉(zhuǎn)向。從基本類型來看，汽車轉(zhuǎn)向器大致分為兩大類：第一類，機(jī)械式類型轉(zhuǎn)向器;第二類，動(dòng)力式類型轉(zhuǎn)向器。其中，機(jī)械式類型轉(zhuǎn)向器又細(xì)分為齒輪齒條式類型汽車轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式類型汽車轉(zhuǎn)向器、蝸桿曲柄指銷式類型汽車轉(zhuǎn)向器;動(dòng)力式類型轉(zhuǎn)向器又名助力式類型轉(zhuǎn)向器，可分為汽車液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)汽車助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，不同類型的轉(zhuǎn)向器各有優(yōu)劣，在使用過程中應(yīng)注意揚(yáng)長(zhǎng)避短。

關(guān)鍵詞：汽車;轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu);特點(diǎn)

引言

在一個(gè)多世紀(jì)以來作為工業(yè)產(chǎn)品出現(xiàn)的工業(yè)化背景下，汽車現(xiàn)在已經(jīng)融入人們的生活，成為不可或缺的存在。隨著汽車的發(fā)展，汽車內(nèi)的機(jī)械部件越來越多地以不同的結(jié)構(gòu)形式出現(xiàn)，如汽車的四缸或六缸發(fā)動(dòng)機(jī)、不同結(jié)構(gòu)的部件或相同功能的組織形式，如汽車的獨(dú)立控制臺(tái)和非獨(dú)立控制臺(tái)。能夠接收駕駛員指示并跟蹤駕駛員所需軌跡運(yùn)動(dòng)的中心系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，也是汽車底盤的四個(gè)主要系統(tǒng)之一，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心是轉(zhuǎn)向裝置，它是汽車轉(zhuǎn)向需求的直接組成部分，與操縱轉(zhuǎn)向裝置的作用是通過轉(zhuǎn)向架傳遞轉(zhuǎn)向力矩，對(duì)轉(zhuǎn)向角進(jìn)行適當(dāng)變換以獲得減速力矩，然后導(dǎo)出到牽引桿機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)汽車方向。因此，重要的是要研究各種反應(yīng)釜的結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)。

1汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成與工作原理

汽車車身由行駛系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)非常重要，目前按照動(dòng)力分類主要有：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的硬件組成部分主要有：方向盤轉(zhuǎn)向柱（可以電動(dòng)或者機(jī)械）、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向器（可以電動(dòng)或者機(jī)械）。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理：駕駛員打方向時(shí)，轉(zhuǎn)向支持開始，方向盤通過轉(zhuǎn)向管柱，萬向節(jié)，剛性的傳遞到方向機(jī)的扭矩傳感器，扭矩傳感器里面磁場(chǎng)信號(hào)通過芯片處理成電信號(hào)，再給到控制單元，同時(shí)控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩、車速、轉(zhuǎn)向角度和控制單元中的特性曲線計(jì)算出必要的支持扭矩，并且起動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)給出G85轉(zhuǎn)向角度信號(hào)給到輪速傳感、ESP、發(fā)動(dòng)機(jī)等模塊方向盤上的力矩和支持扭矩的總和就是轉(zhuǎn)向器上的有效扭矩，該扭矩來傳動(dòng)齒條。

2機(jī)械式類型轉(zhuǎn)向器

2.1齒輪齒條式類型汽車轉(zhuǎn)向器

齒輪齒條式類型汽車轉(zhuǎn)向器的組合結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，其生產(chǎn)流程相對(duì)最簡(jiǎn)便，這種轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)組合包括轉(zhuǎn)向器的外殼、調(diào)整螺釘、齒輪和齒條以及齒條的導(dǎo)塊。在齒條和調(diào)整螺釘之間，安置了一個(gè)彈簧，可以讓螺釘產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而給予齒條能夠沿著齒輪方向施展運(yùn)動(dòng)的力，使齒條可以和齒輪進(jìn)行非常牢固的接合，與此同時(shí)，齒條導(dǎo)塊和轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)齒條的移動(dòng)關(guān)系頗為密切。對(duì)于轉(zhuǎn)向器來說，其核心零件有三種：第一，齒條;第二，齒輪;第三，轉(zhuǎn)向器的外殼。從轉(zhuǎn)向器的外殼形狀來看，它是一個(gè)T字形，轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的齒輪和轉(zhuǎn)向軸是一體化組織，而轉(zhuǎn)向的橫拉桿則是與齒條為一體化組織。

2.2循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器

球轉(zhuǎn)向架的主要部件包括螺母、螺釘、轉(zhuǎn)向架外殼和許多小鋼球。鋼球轉(zhuǎn)向架中的鋼球是指這些小鋼球，放在螺母和螺釘之間的封閉管路中，將轉(zhuǎn)向方向盤固定在管柱和螺釘上。螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺釘可上下推動(dòng)螺母，然后螺母可通過推動(dòng)齒輪以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)樞的交替運(yùn)動(dòng)。其中，圓球形旋轉(zhuǎn)方向有兩個(gè)傳動(dòng)對(duì)，方向螺釘和方向螺母形成第一級(jí)傳動(dòng)對(duì)，方向螺釘連接到方向軸;齒條和風(fēng)扇形成另一對(duì)變速器，在方向螺母的底部平面上變?yōu)榫W(wǎng)架，并且齒扇與齒扇軸形成一個(gè)整體。因此，方向螺母不僅是一級(jí)傳動(dòng)對(duì)的驅(qū)動(dòng)零件，也是二級(jí)傳動(dòng)對(duì)的活動(dòng)零件。為了減少轉(zhuǎn)向螺釘和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦和磨損，兩個(gè)螺釘上的螺紋將轉(zhuǎn)換為在軸承路徑中間有大量鋼球的軸承路徑，從而將滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)換為軸承摩擦。

3動(dòng)力式類型其次轉(zhuǎn)向器

3.1液壓式類型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

液壓式類型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組合包括六大核心部件：第一，油管。第二，形狀為V形的車輛傳動(dòng)皮帶。第三，車輛的液壓泵。第四，汽車儲(chǔ)油罐。第五，汽車壓力流體控制閥。該系統(tǒng)的核心動(dòng)力源是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)向油泵主要是借助發(fā)動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行工作，轉(zhuǎn)向控制閥在運(yùn)作過程中必然會(huì)順著控制油液的流動(dòng)方向，同時(shí)，會(huì)結(jié)合油壓參數(shù)為汽車的行駛提供相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力，以此產(chǎn)生良好的助力效果，減輕駕駛員的操作負(fù)擔(dān)。液壓式類型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為兩種：第一種，機(jī)械式液壓類型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng);第二種，電控式液壓類型助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。第二種系統(tǒng)是在第一種系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上增設(shè)了液流分配閥、液壓系統(tǒng)自動(dòng)反應(yīng)裝置與智能化電控系統(tǒng)。從精密的組合結(jié)構(gòu)來看，第二種系統(tǒng)主要部件有三種，分別是汽車的速度傳感器、電磁閥以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU。

3.2電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由電子控制單元（ECU）、扭矩傳感器、車速傳感器、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)等組成，其中核心部件為電子控制單元，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理為，當(dāng)駕駛?cè)瞬倏v方向盤時(shí)，上下兩端轉(zhuǎn)向軸在轉(zhuǎn)向力矩作用下產(chǎn)生的相對(duì)轉(zhuǎn)角值被轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并傳遞給電控單元ECU，控制器根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器，車速傳感器等傳遞的信號(hào)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及助力目標(biāo)電流的大小，控制指令被輸送給電機(jī)，再由電機(jī)的底層控制消除目標(biāo)電流及實(shí)際電流的偏差。

結(jié)束語

綜上所述，汽車轉(zhuǎn)向器主要包括機(jī)械式類型轉(zhuǎn)向器和動(dòng)力式類型轉(zhuǎn)向器。前者又細(xì)分為齒輪齒條式類型汽車轉(zhuǎn)向器、循環(huán)球式類型汽車轉(zhuǎn)向器和蝸桿曲柄指銷式類型汽車轉(zhuǎn)向器;后者可分為汽車液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)汽車助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，這些轉(zhuǎn)向器有優(yōu)點(diǎn)也有不足，因而，在具體選用與操作中應(yīng)注意發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)不足，不斷完善轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)設(shè)置方案。

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