动力转向系统与四轮转向系统 看-

汽车底盘构造与维修动力转向系统与四轮转向系统概述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。汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修15.1.2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。汽车底盘构造与维修15.2

普通动力转向系统15.2.1组成与类型组成:机械转向器、转向控制阀、转向油罐和转向油泵、转向动力缸等组成。类型:按转向控制阀阀芯的运动方式，可分为滑阀式动力转向系统和转阀式动力转向系统。汽车底盘构造与维修滑阀式汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修转阀式汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修15.2.2滑阀式动力转向系统的基本工作原理图15.2液压常流滑阀式动力转向装置工作原理图汽车底盘构造与维修图15.2液压常流滑阀式动力转向装置工作原理图汽车底盘构造与维修汽车直线行驶时。汽车右转向时。转向盘转过一定角度保持不动时。解除转向时。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。汽车左转向时，动力转向装置的工作原理与上述相同。动力转向装置失效时。汽车底盘构造与维修15.2.3转阀式动力转向的结构和基本工作理1．主要部件结构如图15.3所示为桑塔纳轿车整体转阀式动力转向系统，它是由齿轮齿条式机械转向器、转阀式转向控制阀、转向动力缸、储油罐、叶片泵、进回油管及横拉杆等组成。汽车底盘构造与维修图15.3桑塔纳轿车动力转向系统汽车底盘构造与维修工作原理汽车底盘构造与维修1）中间位置汽车底盘构造与维修2）左转向汽车底盘构造与维修3）右转向汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修15.3电控动力转向系统15.3.1液压式电子控制动力转向系统流量控制式反力控制式电阀灵敏度控制式汽车底盘构造与维修一、流量控制式EPS流量控制式EPS——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。1．丰田凌志轿车电控动力转向系统：车速传感器电磁阀基本组成整体式动力转向控制阀动力转向液压泵电控单元工作原理：2．日产蓝鸟轿车电控动力转向系统：结构特点：在转向液压泵与转向机体之间设有旁通流量控制阀。汽车底盘构造与维修图15.4蓝鸟轿车电控动力转向系统汽车底盘构造与维修图15.5系统原理示意图汽车底盘构造与维修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。汽车底盘构造与维修二、反力控制式反力控制式——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。1．系统组成与工作原理：转向控制阀——具有油压反力室分流阀——分流控制阀和电磁阀的油液电磁阀——将油压反力室一侧的油压流回储油箱组成转向动力缸转向液压泵储油箱车速传感器电控单元——根据车速控制电磁阀开口面积2．反力控制式动力转向系统实例——丰田马克Ⅱ型电控动力转向系统汽车底盘构造与维修图15.7反力控制式动力转向系统的组成汽车底盘构造与维修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。汽车底盘构造与维修三、阀灵敏度控制式EPS阀灵敏度控制式EPS——根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制油压。转子阀电磁阀电控单元汽车底盘构造与维修图15.8

89型地平线牌轿车电子控制式动力转向系统汽车底盘构造与维修图15.9阀体等效液压回路汽车底盘构造与维修15.3.2电动式电子控制动力转向系统1．电动式EPS的组成和原理（1）组成。电动式EPS通常由转矩传感器、车速传感器、电子控制单元（ECU）、电动机、电磁离合器和减速机构组成，如图15.10所示。汽车底盘构造与维修图15.10电动式EPS的组成汽车底盘构造与维修汽车底盘构造与维修优点：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。汽车底盘构造与维修电动式电控动力转向系统汽车底盘构造与维修15.4四轮转向控制系统15.4.1四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汽车底盘构造与维修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。汽车底盘构造与维修图15.16低速转向时的行驶轨迹汽车底盘构造与维修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。汽车底盘构造与维修图15.17

2WS车高速转向时车辆的运动状态汽车底盘构造与维修如图15.17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。汽车底盘构造与维修•图15.18高速转向时2WS车和4WS车同向转向操纵的比较汽车底盘构造与维修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，如图15.18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。如图

15.19所示。汽车底盘构造与维修图15.19直行时2WS车和4WS车的比较汽车底盘构造与维修15.4.2转向角比例控制转向角比例控制就是后轮转角和转向盘转角成比例变化：在低速区是逆相位而在中高速区是同相位。汽车底盘构造与维修1．系统组成如图15.20所示，为丰田4WS转向角比例控制的系统图。该方式是在机械式4WS的结构上增加了电子控制装置，前后轮都有齿轮机构，中间由连接轴连接。转向时，转向盘的旋转传递到齿轮齿条转向器，由齿条带动横拉杆左右运动，使前轮转向。同时，小齿轮向后输出动力，通过连接轴传给后轮齿轮机构。汽车底盘构造与维修图15.20

4WS系统工作原理简图汽车底盘构造与维修⑴转向枢轴如图15.21a所示，后转向齿轮箱的转向枢轴是一个大轴承。其外圈与扇形齿轮成为一体，围绕枢轴可左右转动；内圈与连杆突出的偏心轴相连接，连杆由4WS转换器的电机带动绕其自身轴线作正反转动。偏心轴在转向枢轴机构内可上下回转约55º。转向时，通过连接轴的输入使小齿轮向左或向右旋转时，旋转力就传递到扇形齿轮，再由转向枢轴通过偏心轴使连杆向左右方向移动。连杆带动后转向横拉杆和后转向节臂实现后轮的转向。汽车底盘构造与维修如图15.21(b)、（c）、（d）所示，为由

于枢轴与偏心轴的运动，形成后轮的同相位

和逆相位的转向原理图。偏心轴的前端与枢

轴左右旋转中心重合时，即使转向枢轴左右

转动，连杆也完全不动，后轮处于中立状态。随着偏心轴前端位置与枢轴的旋转中心上下

方向的偏离，枢轴左右转动时的连杆的移动

量就变大。偏心轴前端位置在转向枢轴的上

侧时为逆相位转向，而下侧时为同相位转向。汽车底盘构造与维修⑵4WS转换器如图15.22所示，为4WS转换器部分的结构。转换器由主电机、副电机、行星齿轮的减速机构等组成。通常主电机转动，副电机就处于停止状态。副电机的输出轴与行星齿轮的中心齿轮相连，齿圈就是4WS转换器的输出轴，通常中心齿轮固定不动，而与主电动机相连的小齿轮旋转。因此，小齿轮围绕着中心轮进行公转和自转．以此带动4WS转换器的输出齿圈。主电动机不工作时，小齿轮就变成空转齿轮，并将副电动机旋转传递到齿圈，使连杆同相位方向旋转。汽车底盘构造与维修图15.21转向枢轴汽车底盘构造与维修图15.22

4WS转换器汽车底盘构造与维修2．控制逻辑ECU通过转向角传感器、车速传感器等输入信号，进行以下控制：⑴转向角控制如图15.23所示，驾驶员通过4WS方式转换开关，可选择常规模式(NORMAL)和运动模式(SPORT)。车速主要由车速表的传感器提供，作为辅助信号用

ABS车速传感器中的前轮的一个传感器输入信号。转向角传感器是检测后转向齿轮箱内的连杆的旋转角度，根据滑动阻力相应于旋转角的模拟电压输人到ECU。此外，倒车时停止4WS的工作，便于驾驶员驾驶。汽车底盘构造与维修⑵安全性控制转向角传感器异常时，通过副电动机驱动到同相方向