第15章 动力转向系统与四轮转向系统

动力转向系统与四轮转向系统

对转向系统的要求 在保证转向灵敏性不变的条件下，有效地提高转向操纵轻便性，提高响应特性，保证高速行车安全，减少转向盘的冲击。动力转向系统的功用、类型⑴汽车转弯时，减少驾驶员对方向盘的操纵力；⑵限制转向系统的减速比；⑶在原地转向时，能提供必要的助力；⑷限制车辆高速或在薄冰上的助力，具有较好的转向稳定性；⑸在动力转向系统失效时，能保持机械转向系统的有效工作。

动力转向类型传能介质气压式液压式常压式常流式转向控制阀阀芯运动方式滑阀式转阀式机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀的布置和联接关系整体式组合式分离式动力转向装置

1、什么是动力转向器？发动机(或电机)：机械能→压力能→施加在某一传动件上→助驾驶员施力一系列零部件。

2、动力来源：驾驶员体能－小部分，发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)的液压能(或气压能)－大部分。

动力转向装置组成：机械转向器、转向动力缸、转向控制阀、转向油泵。滑阀式转阀式1．液压常流滑阀式动力转向装置的工作原理转向控制阀经常处于开启位置转向动力缸的活塞两端工作腔均与低压回油管路相通而不起作用，转向油泵输出的油液流入转向控制阀后又流回转向油罐，回流阻力很小，所以油泵输出压力很低，处于空转状态当驾驶员转动转向盘时，机械转向器使转向控制阀处于工作位置，转向动力缸的相应工作腔与回油路隔绝，转而与油泵输出管路相通，动力腔另一侧仍然与回油管路相通转向阻力大于油管压力，油泵输出的油压迅速升高，直到推动转向动力缸活塞为止转向盘停止转动，转向控制阀随即回到中立位置（2）工作过程（1）汽车直线行驶时。（2）汽车右转向时。（3）转向盘转过一定角度保持不动时。（4）解除转向时。（5）汽车直线行驶，遇路面不平，转向轮可能左右偏转而产生振动时。（6）汽车左转向时，动力转向装置的工作原理与上述相同。（7）动力转向装置失效时。滑阀整体式动力转向器阀体顺转→液压泵的油压→流经四个通道→进入动力缸一腔→。另四个通道被隔断→压力油不能进→动力缸另一腔的低压油，在活塞推动下经回油遭流回储油罐。结构：阀体绕其圆心转动来控制油液流量的转向控制阀，称为转阀式转向控制阀；转阀具有四个互相连通的进油道，出油通道分别与动力缸的左、右腔连通。2．液压常流转阀式动力转向装置的工作原理转阀的结构液压常流转阀式动力转向装置的工作原理工作原理1）中间位置2）左转向3）右转向当汽车直线行驶时，转阀处于中间位置，如图所示。电子控制动力转向系统的组成与分类电子控制动力转向系统EPS流量控制反力控制电子控制电动式1、流量控制式电子控制动力转向系(EPS)

工作原理：泵与转向器间设旁通道，旁通管路中设旁通流量控制阀。

车速传感器-旁通流量控制阀-旁通量-转向器流量-转向器控制阀助力作用变化根据车速传感器信号调节动力转向装置供应的压力油液，改变油液的输入输出流量，以控制转向力旁通流量控制阀

流量控制式电子控制动力转向系统的优点是在原来液压动力转向功能上再增加压力油流量控制功能，所以结构简单，成本较低。但是，当流向动力转向机构的压力油降低到极限值时，对于快速转向会产生压力不足、响应较慢等缺点，故使它的推广应用受到限制。

2.反力控制式电子控制动力转向

组成：转向控制阀、分流阀、电磁阀、转向动力缸、转向液压泵、储油箱、车速传感器及电控单元。2种状态：1)停车及低速控制；2)中高速转向行驶。功用：根据车速大小控制反力室油压，从而改变输入输出增益幅度以控制转向力。

反力控制式动力转向系统优点是，具有较大的选择转向力的自由度，转向刚度大，驾驶员能确实感受到路面情况，可以获得稳定的操作手感等。其缺点是结构复杂，且价格较高。

（3）电子控制电动式转向系统优点：⑴电动机、离合器、减速装置、转向杆等各部件装配成一个整体，这既无管道也无控制阀，使其结构紧凑、质量减轻。⑵没有液压式动力转向系统所必须的常运转转向油泵，电动机只是在需要转向时才接通电源，所以可节省燃料。⑶省去了油压系统，所以不需要给转向油泵补充油，也不必担心漏油。⑷可以比较容易地按照汽车的需要设置、修改转向助力特性。电动式电控动力转向系统四轮转向系统普通转向系统存在的问题：转弯半径较大，高速转弯时侧滑、甩尾等。定义：在汽车前轮设置转向装置的基础上，后轮也设置有转向装置，称为四轮转向系统(fourwheelsteering，简称4WS)。作用：后轮转向装置对汽车转向是有利的，可改善汽车的转向性能。优点：缩短转向动作过程；提高转向时的稳定性；提高转向操作随动性和正确性；变换车道容易和缩短最小转弯半径。其中：C＞A＞B四轮转向系统作用四轮转向汽车的转向特性：低速时逆向转向特性高速时同向转向特性1．低速时逆相位转向

低速转向时的行驶轨迹，可知2WS车的情况是后轮不转向，所以转向中心大致在后轴的延长线上。4WS车的情况是对后轮进行逆向转向操纵，转向中心就比2WS车的超前并在靠近车体处。在低速转向时，若前轮转向角相同，则4WS车的转向半径更小，内轮差也减小，所以转向性好。

低速转向时的行驶轨迹2．高速时同相位转向

直行汽车的转向是由下列两个运动的合成，即车辆的质心点绕改变前进方向的转向中心的公转和绕质心点的自转运动。2WS车高速转向时车辆的运动状态

如图所示，为2WS车高速转向时车辆的运动状态。前轮转向时，前轮产生侧偏角α，且产生旋转向心力使车体开始自转。当车体出现偏向时，后轮也出现侧偏角β，且产生旋转向心力。四个车轮分担自转和公转的力，一边平衡一边转向。但是，车速越高，离心力就越大，所以必须给前轮更大的侧偏角，使它产生更大的旋转向心力。为了使后轮也产生与此相对应的侧偏角，车体就会产生更大的自转运动。但是，车速越高，车体的自转运动就越不稳定，容易引起车辆的激转或侧滑。

高速转向时2WS车和4WS车同向转向操纵的比较

理想的高速转向的运动状态是尽可能使车身的倾向和前进方向一致，以防多余的自转运动。在4WS的车上通过对后轮的同相转向操纵，使后轮侧偏角和前轮相同，使它与前轮的旋转向心力相平衡，从而抑制自转运动。这样就有可能得到车身方向与车辆前进方向相一致的稳定转向状态，如上图所示。此外，4WS车对于直线行驶时路面的干扰，车身变化小，便于驾驶员修正方向盘。如下图所示。

直行时2WS车和4WS车的比较四轮转向系统的类型

4WS系统的应用：四轮转向系统在日本的本田,马自达轿车以及美国各公司的轿车上都有应用,如97款三菱3000GT,94款本田Prelude.

结构：两个转向器，分别用于前、后轮偏转。两个转向器之间用－根双曲轴连接，采用的转向传动机构为常规