車輛轉向機構

車輛轉向機構用以控制各類輪式或履帶式車輛的行駛方向的機構。在艾克曼於19世紀末發明梯形連桿轉向機構後，汽車已普遍採用輪轉向。為使結構簡單，大多數車輛用前輪轉向。

基本介紹

• 中文名：車輛轉向機構
• 詮釋：控制各類輪式履帶式車輛行駛方向
• 發明時間：19世紀末
• 轉向方式：軸轉向、輪轉向和鉸接式轉向

組成結構

以控制各類輪式或履帶式車輛的行駛方向的機構。輪式車輛的轉向機構一般由轉向機和轉向桿系組成。採用動力轉向時，還需要裝備液壓泵、操縱閥、作用缸和貯油罐，合稱液壓助力機構。

主要設備

轉向機用以帶動轉向桿系實現汽車轉向。轉向機有球面蝸桿滾輪式、凸輪插銷式、循環球式和齒輪齒條式等多種。1960年以來，循環球式轉向機使用日漸增多，小型或某些緊湊型轎車較多採用齒輪齒條式。對於轉向機的要求是：轉向可靠，傳動比適當，正效率高，中間位置保持無隙嚙合，並能反映道路狀況（"路感"）。轉向方式輪式車輛的轉向機構有軸轉向、輪轉向和鉸接式轉向 3類。早期的汽車和現代某些全掛車上採用軸轉向。這種轉向方式雖然幾個車輪軸線在轉向時交於一點，但轉向時車輪前後位移過大，轉向阻力大，輪胎磨耗大，所以不適用於高速行駛的車輛。轉向時儘量使全部車輪繞同一個瞬時轉向中心作圓周運動，以保證轉向輪不發生滑移。由於各轉向輪的轉彎半徑不同，其轉角也不相同，內外轉向輪的轉角之間應保持下列關係式中θo為外轉向角，θi為內轉向角，L為軸距,Μ為輪距。

梯形連桿機構能近似地滿足這一關係。與車輛懸架配合，連線車輪和轉向機的轉向桿系有整體式和各種分段式。桿系一般布置在前軸之後，有時也布置在前軸之前。有的車輛因前軸為驅動軸或載荷較重或對機動性有特殊要求而用後輪轉向。等軸距3軸、4軸或多軸車輛也有用前、後輪同時轉向的（有的4輪驅動拖拉機採用全輪轉向,可根據情況隨時以前輪、後輪轉向或4輪同時轉向,甚至可以蟹行）。1、鉸接式車輛的轉向動作類似於軸轉向，即車輪無轉向動作而用液壓或氣壓機構推動車輛的鉸接部分使車輛轉向。鉸接式車輛大都是行駛於鬆軟地面的越野車輛或工程機械，車速也較低，可以用這種轉向方式。　2、履帶式車輛只要使左右側履帶的速度不同即可轉向，因此，一側制動就可以在原地轉向。　3、大型轎車、大型客車和前軸軸荷超過4噸的貨運汽車上,以及鉸接式車輛上大都採用液壓助力機構幫助轉向。對於各種助力機構的要求是：減輕轉向手力，有"路感"；有助力系統失效時仍能用手力轉向。超重型汽車還應有應急的儲能器或電動轉向泵，以便在任何情況下都能保持短時間的轉向功能。

動力轉向系統

動力轉向系統是兼用駕駛員體力和發動機動力為轉向能源的轉向系。在正常情況下， 汽車轉向所需能量，只有一小部分由駕駛員提供，而大部分是由發動機通過動力轉向裝置提供的。但在動力轉向裝置失效時，一般還應當能由駕駛員 獨立承擔汽車轉向任務。因此，動力轉向系是在機械轉向系的基礎上加設一套動力轉向裝置而形成的。對最大總質量在50t以上的重型汽車而言，一旦動力轉向裝置失效，駕駛員通過機械傳動系加於轉向節的力遠不足以使轉向輪偏轉而實現轉向。故這種汽車的動力轉向裝置應當特別可靠。圖2為一種液壓動力轉向系的組成和液壓動力轉向裝置的管路布置示意圖。其中屬於動力轉向裝置的部件是：轉向油罐9、轉向油泵10、轉向控制閥5和轉向動力缸12。當駕駛員逆時針轉動轉向盤1（左轉向）時，轉向搖臂7帶動轉向直拉桿6 前移。直拉桿的拉力作用於轉向節臂4，並依次傳到梯形臂3和轉向橫拉桿11，使之右移。與此同時，轉向直拉桿還帶動轉向控制閥5中的滑閥，使轉向動力缸12的右腔接通液面壓力為零的轉向油罐。 油泵10的高壓油進入轉向動力缸的左腔，於是轉向動力缸的活塞上受到向右的液壓作用力便經推桿施加在橫拉桿11上，也使之右移。 這樣，駕駛員施於轉向盤上很小的轉向力矩，便可克服地面作用於轉向輪上的轉向阻力矩。

發展趨勢

改革開放以來，中國汽車工業發展迅猛。作為汽車關鍵部件之一的轉向系統也得到了相應的發展，基本已形成了專業化、系列化生產的局面。有資料顯示，國外有很多國家的轉向器廠，都已發展成大規模生產的專業廠，年產超過百萬台，壟斷了轉向器的生產，並且銷售點遍布了全世界。現代汽車轉向裝置的使用動態隨著汽車工業的迅速發展，轉向裝置的結構也有很大變化。汽車轉向器的結構很多，從使用的普遍程度來看，主要的轉向器類型有4種：有蝸桿肖式（WP型）、蝸桿滾輪式（WR型）、循環球式（BS型）、齒條齒輪式（RP型）。這四種轉向器型式，已經被廣泛使用在汽車上。據了解，在世界範圍內，汽車循環球式轉向器占45%左右，齒條齒輪式轉向器占40%左右，蝸桿滾輪式轉向器占10%左右，其它型式的轉向器占5%。循環球式轉向器一直在穩步發展。在西歐小客車中，齒條齒輪式轉向器有很大的發展。日本汽車轉向器的特點是循環球式轉向器占的比重越來越大，日本裝備不同類型發動機的各類型汽車，採用不同類型轉向器，在公共汽車中使用的循環球式轉向器，已由60年代的62．5%，發展到現今的100%了（蝸桿滾輪式轉向器在公共汽車上已經被淘汰）。大、小型貨車大都採用循環球式轉向器，但齒條齒輪式轉向器也有所發展。微型貨車用循環球式轉向器占65%，齒條齒輪式占35%。綜合上述對有關轉向器品種的使用分析，得出以下結論：循環球式轉向器和齒輪齒條式轉向器，已成為當今世界汽車上主要的兩種轉向器；而蝸輪#0；蝸桿式轉向器和蝸桿肖式轉向器，正在逐步被淘汰或保留較小的地位。在小客車上發展轉向器的觀點各異，美國和日本重點發展循環球式轉向器，比率都已達到或超過90%；西歐則重點發展齒輪齒條式轉向器，比率超過50%，法國已高達95%。由於齒輪齒條式轉向器的種種優點，在小型車上的套用（包括小客車、小型貨車或客貨兩用車）得到突飛猛進的發展；而大型車輛則以循環球式轉向器為主要結構。

循環球式轉向器特點循環球式轉向器的特點是：效率高，操縱輕便，有一條平滑的操縱力特性曲線。布置方便。特別適合大、中型車輛和動力轉向系統配合使用；易於傳遞駕駛員操縱信號；逆效率高、回位好，與液壓助力裝置的動作配合得好。可以實現變速比的特性，滿足了操縱輕便性的要求。中間位置轉向力小、且經常使用，要求轉向靈敏，因此希望中間位置附近速比小，以提高靈敏性。大角度轉向位置轉向阻力大，但使用次數少，因此希望大角度位置速比大一些，以減小轉向力。由於循環球式轉向器可實現變速比，套用正日益廣泛。通過大量鋼球的滾動接觸來傳遞轉向力，具有較大的強度和較好的耐磨性。並且該轉向器可以被設計成具有等強度結構，這也是它套用廣泛的原因之一。變速比結構具有較高的剛度，特別適宜高速車輛車速的提高。高速車輛需要在高速時有較好的轉向穩定性，必須保證轉向器具有較高的剛度。間隙可調。齒條齒扇副磨損後可以重新調整間隙，使之具有合適的轉向器傳動間隙，從而提高轉向器壽命，也是這種轉向器的優點之一。中國的轉向器生產，除早期投產的解放牌汽車用蝸桿滾輪式轉向器，東風汽車用蝸桿肖式轉向器之外，其它大部分車型都採用循環球式結構，並都具有一定的生產經驗。解放、東風也都在積極發展循環球式轉向器，並已在第二代換型車上普遍採用了循環球式轉向器。由此看出，中國的轉向器也在向大量生產循環球式轉向器發展。

轉向器生產專業化

循環球式轉向器在國外實現了專業化生產，同時以專業廠為主、大力進行試驗和研究，大大提高了產品的產量和質量。在日本“精工”（NSK）公司的循環球式轉向器就以成本低、質量好、產量大，逐步占領日本市場，並向全世界銷售它的產品。德國ZF公司也作為一個大型轉向器專業廠著稱於世。它從1948年開始生產ZF型轉向器，年產各種轉向器200多萬台。還有一些比較大的轉向器生產廠，如美國德爾福公司SAGINAW分部；英國BURMAN公司都是比較有名的專業廠家，都有很大的產量和銷售面。專業化生產已成為一種趨勢，只有走這條道路，才能使產品質量高、產量大、成本低，在市場上有競爭力。

動力轉向是發展方向動力轉向系統的套用日益廣泛，不僅在重型汽車上必須裝備，在高級轎車上套用的也較多，在中型汽車上的套用也逐漸推廣。主要是從減輕駕駛員疲勞，提高操縱輕便性和穩定性出發；次要是從減小因在高速行駛中前輪突然爆胎而造成的事故出發。雖然帶來成本較高和結構複雜等問題，但由於優點明顯，還是得到很快的發展。動力轉向有3種形式：整體式、半分置式及聯閥式動力轉向結構。3種形式各有特點，發展較快，整體式多用於前橋負荷3～8t汽車，聯閥式多用於前橋負荷5#0；18t汽車，半分置式多用於前橋負荷6t以上到超重型汽車。從發展趨勢上看，國外整體式轉向器發展較快，而整體式轉向器中轉閥結構是發展的方向。

維護方法

現代中高級轎車和重型汽車普遍採用動力轉向系統，不僅大大改善了汽車操縱輕便性，還提高了汽車行駛安全性。動力轉向系統是在機械轉向系的基礎上加設一套依靠發動機輸出動力的轉向加力裝置而形成的。轎車普遍採用齒輪條式動力轉向機構。這種轉向器結構簡單、操縱靈敏性高、轉向操縱輕便，而且由於轉向器完全封閉的，平時不需檢查調整。動力轉向系統的養護主要是：定期檢查儲液缺罐內動力轉向液液面高度熱態時（約66℃，用手摸感覺燙手），其液面高度必須在HOT（熱）和COLD（冷）標記之間。如果是冷態（約為21℃），則液面高度必須在ADD(加）和CLOD（冷）標記之間。如果液面高度不符合要求，必須加注DEXRON2型動力轉向液（液力傳動油）。