汽车转向系统各部分结构

汽车转向系统各部分结构作用图解

[ 04-11-8 17:37 ] 太平洋汽车网 来源: 清华大学 CAR 责任编辑: shenyunfeng

一. 机械转向系统

l. 转向盘 2. 安全转向轴 3. 转向节 4. 转向轮 5. 转向节臂 6. 转向横拉杆 7. 转向

减振器 8. 机械转向器

上图是一种机械式转向系统。驾驶员对转向盘1施加的转向力矩通过转向轴2输入转向器8。从转向盘到转向传动轴这一系列零件即属于转向操纵机构。作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。

二. 转向操纵机构

转向操纵机构由方向盘、转向轴、转向管柱等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。

三

. 机械转向器

齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。

1. 转向横拉杆 2. 防尘套 3. 球头座 4. 转向齿条 5. 转向器壳体 6. 调整螺塞 7. 压紧弹簧 8. 锁

紧螺母 9. 压块 10. 万向节 11. 转向齿轮轴 12. 向心球轴承 13. 滚针轴承

两端输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-5所示，作为传动副主动件的转向齿轮轴11通过轴承12和13安装在转向器壳体5中，其上端通过花键与万向节叉10和转向轴连接。与转向齿轮啮合的转向齿条4水平布置，两端通过球头座3与转向横拉杆1相连。弹簧7通过压块9将齿条压靠在齿轮上，保证无间隙啮合。

弹簧的预紧力可用调整螺塞6调整。当转动转向盘时，转向器齿轮11转动，使与之啮合的齿条4沿轴向移动，从而使左右横拉杆带动转向节左右转动，使转向车轮偏转，从而实现汽车转向。

中间输出的齿轮齿条式转向器如图d-zx-6所示，其结构及工作原理与两端输出的齿轮

齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓

6与左右转向横拉杆7相连。在单端输出的齿轮齿条式转向器上，齿条的一端通过内外托架与转向横拉杆相连。（d-zx-6）

1. 万向节叉 2. 转向齿轮轴 3. 调整螺母 4. 向心球轴承 5. 滚针轴承 6. 固定螺栓 7. 转向横

拉杆 8. 转向器壳体 9. 防尘套 10. 转向齿条 11. 调整螺塞 12. 锁紧螺母 13. 压紧弹簧 14.

压块

循环球式转向器 循环球式转向器是目前国内外应用最广泛的结构型式之一， 一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。

为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合形成近似圆形断面的螺旋管状通道。

螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道内。转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球" 流道" 。

转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成" 球流" 。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。

蜗杆曲柄指销式转向器 蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(以转向蜗杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部的指销。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。

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四. 转向传动机构

汽车转向时，要使各车轮都只滚动不滑动，各车轮必须围绕一个中心点O 转动，如图d-zx-07所示。显然这个中心要落在后轴中心线的延长线上，并且左、右前轮也必须以这个中心点O 为圆心而转动。

为了满足上述要求，左、右前轮的偏转角应满足如下关系：

与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂2、转向直拉杆3转向节臂4和转向梯形。在前桥仅为转向桥的情况下，由转向横拉杆6和左、右梯形臂5组成的转向梯形一般布置在前桥之后，如图d-zx-08a 所示。当转向轮处于与汽车直线行驶相应的中立位置时，梯形臂5与横拉杆6在与道路平行的平面(水平面) 内的交角＞90。

在发动机位置较低或转向桥兼充驱动桥的情况下，为避免运动干涉，往往将转向梯形布置在前桥之前，此时上述交角＜90，如图d-zx-08b 所示。若转向摇臂不是在汽车纵向平面内前后摆动，而是在与道路平行的平面向左右摇动，则可将转向直拉杆3横置，并借球头销

直接带动转向横拉杆6

，从而推使两侧梯形臂转动，

1. 转向器 2. 转向摇臂 3. 转向直拉杆 4. 转向节臂 5. 梯形臂 6. 转向横拉杆

当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。

1. 转向摇臂 2. 转向直拉杆 3. 左转向横拉杆 4. 右转向横拉杆 5. 左梯形臂 6. 右梯形臂 7. 摇杆 8. 悬

架左摆臂 9. 悬架右摆臂 10. 齿轮齿条式转向器

转向直拉杆的作用是将转向摇臂传来的力和运动传给转向梯形臂(或转向节臂) 。它所受的力既有拉力、也有压力，因此直拉杆都是采用优质特种钢材制造的，以保证工作可靠。直拉杆的典型结构如图十所示。在转向轮偏转或因悬架弹性变形而相对于车架跳动时，转向直拉杆与转向摇臂及转向节臂的相对运动都是空间运动，为了不发生运动干涉，上述三者间的连接都采用球销。

1. 螺母 2. 球头销 3. 橡胶防尘垫 4. 螺塞 5. 球头座 6. 压缩弹簧 7. 弹簧座 8. 油嘴 9. 直拉杆体

10. 转向摇臂球头销

随着车速的提高，现代汽车的转向轮有时会产生摆振（转向轮绕主销轴线往复摆动，甚至引起整车车身的振动），这不仅影响汽车的稳定性，而且还影响汽车的舒适性、加剧前轮轮胎的磨损。在转向传动机构中设置转向减振器是克服转向轮摆振的有效措施。转向减振器的一端与车身（或前桥）铰接，另一端与转向直拉杆（或转向器）铰接。

1. 连接环衬套 2. 连接环橡胶套 3. 油缸4. 压缩阀总成 5. 活塞及活塞杆总成 6. 导向座 7. 油封 8. 挡圈

9. 轴套及连接环总成 10. 橡胶储液缸

五

. 液压助力转向系统

动力转向系统 兼用驾驶员体力和发动机(或电机) 的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。其中属于转向加力装置的部件是：

转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以及位于整体式转向器10内部的转向控制阀及转向动力缸等。当驾驶员转动转向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。

1. 方向盘 2. 转向轴 3. 转向中间轴 4. 转向油管 5. 转向油泵 6. 转向油罐 7. 转向节臂 8. 转

向横拉杆 9. 转向摇臂 10. 整体式转向器 11. 转向直拉杆 12. 转向减振器

与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。这样，为了克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩，驾驶员需要加于转向盘上的转向力矩，比用机械转向系统时所需的转向力矩小得多。

当转子顺时针方向旋转时，叶片在离心力及高压油的作用下紧贴在定子的内表面上。其工作容积开始由小变大，从吸油口吸进油液；而后工作容积由大变小，压缩油液，经压油口

向外供油。

由于转子每旋转一周，每个工作腔都各自吸、压油两次，故将这种型式的叶片泵称为双作用式叶片泵。双作用叶片泵有两个吸油区和两个压油区，并且各自的中心角是对称的，所以作用在转子上的油压作用力互相平衡。因此，这种油泵也称为卸荷式叶片泵。

1. 进油口 2. 叶片 3. 定子 4. 出油口 5. 转子

汽车直线行驶时，阀芯与阀套的位置关系如图中所示。自泵来的液压油经阀芯与阀套间的间隙，流向动力缸两端，动力缸两端油压相等。驾驶员转动方向盘时，阀芯与阀套的相对位置发生改变，使得大部分或全部来自泵的液压油流入动力缸某一端，而另一端与回油管路接通，动力缸促进汽车左传或右转。

转向油泵是助力转向系统的动力源。转向油泵经转向控制阀向转向助力缸提供一定压力和流量的工作油液。目前，转向油泵大多采用双作用式叶片泵。这种油泵有两种结构型式，一种是潜没式转向油泵，另一种为非潜没式转向油泵。本图所示为潜没式油泵，它与贮液罐是一体的，即油泵潜没在贮液罐的油液中；非潜没式转向油泵的贮液罐与转向油泵分开安装，用油管与转向油泵相连接。

l. 驱动轴 2. 壳体 3. 前配油盘 4. 叶片 5. 储油罐 6. 定子 7. 后配油盘 8. 后盖 9. 弹簧 10. 管接头 11. 柱塞 12. 阀杆 13. 钢球 14. 转子 A. 出油口 B. 出油腔 C. 进油腔

D. 油道 H. 主量孔