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1、第一部分方向管柱入門方向管柱概論方向管柱的零件管柱在車上的安裝設(shè)計性能的規(guī)范試驗(yàn)要求一、方向管柱概論1.1.1什么是方向管柱方向管柱是將方向盤上的力矩傳給轉(zhuǎn)向器的連接裝置。方向盤由一個螺母固定在管柱上。1.1.2基本功能a)將方向盤力矩傳至中間軸再從傳至轉(zhuǎn)向器b)提供能量吸收裝置保證安全c)提供附加設(shè)備方向盤的傾斜調(diào)整點(diǎn)火開關(guān)鑰匙轉(zhuǎn)向防盜鎖止系統(tǒng)鑰匙駐留報警開關(guān)喇叭電路轉(zhuǎn)向燈自動復(fù)位裝置制動變速內(nèi)鎖系統(tǒng)外罩多功能開關(guān)雨刷器變光器巡航控制器轉(zhuǎn)向燈緊急燈線性換檔機(jī)構(gòu)停車鎖1. 1. 3次要的功能a)提供方向管柱的固定裝置 上端與儀表板的連接裝置 下端與儀表板的連接裝置 中間軸的防塵罩b)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
2、的聯(lián)接裝備方向盤中間軸或轉(zhuǎn)向器換檔桿變速箱的拉繩電線的支承1.2 方向管柱的種類1. 2. 1 整體式整體式轉(zhuǎn)向管柱是GM的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向管柱,始于60年代中期,曾成功地銷售給Chrysler. 這種管柱是圓形的,很多功能的實(shí)現(xiàn)都建立在同心運(yùn)動上,鑰匙柱體安裝在殼體的右側(cè)。1. 2. 2 組合式組合式管柱對裝配、維修更加通用,因?yàn)樗拈_關(guān)和鎖柱是安裝在管柱的上殼體上的, GM的組合式管柱通常稱CSS (Corporate Set Strategy通用的戰(zhàn)略)。1.3 調(diào)節(jié)裝置1. 3. 1 TILT (搖頭調(diào)節(jié))可以調(diào)整管柱的上部,使方向盤垂直運(yùn)動,使駕駛員進(jìn)出方便,操作更合適。1. 3.2 Rak
3、e (傾斜調(diào)節(jié))使管柱繞下支點(diǎn)擺動,改變管柱的角度,Rake機(jī)構(gòu)相對簡單一些,制造方便一些。1. 3. 3搖頭與可伸縮調(diào)整除了頭部可調(diào)外,沿軸線可伸縮,調(diào)節(jié)裝置有手動,也有電動。1. 3. 4標(biāo)準(zhǔn)管柱安裝后不能調(diào)整,管柱保持在固定的位置。1. 3. 5 變速機(jī)構(gòu)同心整體式組合式線性1.3.5.1管柱變速桿1.3.5.2地板變速桿1.4 方向管柱的結(jié)構(gòu)二、方向管柱的零件2.1 機(jī)械部分2.1.1管柱頭2.1.1.1 Tilt (搖頭)機(jī)構(gòu)鎖靴杠桿餃鏈鎖彈簧2.1.2轉(zhuǎn)向管柱防盜系統(tǒng)任何汽車的防盜系統(tǒng)的作用是防止未受權(quán)人私占或使用該汽車,基本的方法是使其無 資格使用汽車的一些必需功能。如:1 )轉(zhuǎn)
4、向2)變速器3)點(diǎn)火系統(tǒng)4)燃油系統(tǒng)5)起動馬達(dá)6 )制動可以用一個功能也可以同時啟用幾個功能作為防盜系統(tǒng)。美國的偷車狀況: 2 4秒鐘就有一輛汽車被偷 1969年采用防盜轉(zhuǎn)向管柱鎖,導(dǎo)致偷車率明顯下降偷車的手法:hot wire slam-pul 1ingChicago punch2. 1. 3 車輛防盜系統(tǒng) - passkey ( Personal Aumotive Security System )(個人汽車保密 系統(tǒng))2. 1. 3. 1 鎖,鎖柱主要功能:控制點(diǎn)火,帶動機(jī)構(gòu)鎖往轉(zhuǎn)向軸2. 1. 3. 2鎖栓總成由鎖芯轉(zhuǎn)動而驅(qū)動鎖止方法:鎖銷約束轉(zhuǎn)向軸的銅盤鎖銷約束轉(zhuǎn)向鎖平面2. 1.
5、4套筒總成基本功能:對管柱提供結(jié)構(gòu)支承,一般用螺栓固定于儀表板上附加功能:提供rake和伸縮的調(diào)節(jié)安全保護(hù)功能2. 1.4. 1 能量吸收系統(tǒng)1960年生產(chǎn)第-個能量吸收系統(tǒng),它減少汽車前撞時駕駛員的危險,優(yōu)化的能量吸 收系統(tǒng)應(yīng)提供最小的恒定的力和允許最大的位移,典型的方法:球和內(nèi)套的套筒變形支架變形條網(wǎng)格套筒2. 1. 4. 2 拉脫安全鎖(pullout Capsules)這是第二級能量吸收裝置矩形拉脫安全鎖快速松開安全鎖按扣式安全鎖(Snap-on)高剪切載荷安全鎖2. 1. 4. 7 球和內(nèi)套的套筒為什么使用?檢驗(yàn)性能性能可以預(yù)測可以重復(fù)球的模型能優(yōu)化,便于控制碰撞的臨界載荷確信遵守規(guī)
6、范所有的總成100 %監(jiān)測,確信達(dá)到了載荷的要求柔性設(shè)計安全鎖的載荷可以符合汽車的要求改變專利過程可以提供變化的或者恒定的拉脫力成本低制造簡單 saginaw已有制造設(shè)備2. 1.4. 8 變形支架支架安裝與套筒的下部,拉脫安全鎖允許管柱從上部的儀表板架松開,變形支架一 般能預(yù)測載荷。在碰撞時,管柱支架的移動量是支架半徑大小的函數(shù),半徑大,位移也大,缺 點(diǎn)是需要有變形空間,而球和內(nèi)套的能量吸收系統(tǒng)其運(yùn)動是在自己本身內(nèi)部。2. 1. 4. 10 變形條類似于變形支架,但空間占用小。種類:J形條 S形條V形條Ribbon (堆垛層帶)2. 1. 4. 11網(wǎng)格套筒便宜但不能預(yù)測2. 1. 5 傾斜
7、(rake)調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)杠桿加緊機(jī)構(gòu)支承架壓縮架較鏈支架2. 1. 6伸縮機(jī)構(gòu) 一般伸縮機(jī)構(gòu)是一個角度調(diào)節(jié)結(jié)合起來的典型值是5 Omni2.1.7帶記憶的可伸縮、搖頭的轉(zhuǎn)向管柱組成:電機(jī)、齒輪箱、作動器、傳感器、控制器用RAM可存儲和駕駛員的先位置2. 1. 8 轉(zhuǎn)向軸兩截轉(zhuǎn)向軸,采用注塑方法連接在一起三截轉(zhuǎn)向軸分三部分,上叉、下叉和管轉(zhuǎn)向軸的能量吸收功能應(yīng)能滿足下列的要求:至少應(yīng)有60的壓縮距離消除伸縮裝置的連接允許管柱在儀表板下自由穿過碰撞以后維持轉(zhuǎn)向功能有堅(jiān)固的安裝,只有很少的連接影響以保證軸的壓縮2. 1. 8. 1 軸端花鍵2. 1. 8. 2 萬向節(jié)采用U形節(jié),要求:最小的摩擦,最
8、小噪聲,高的強(qiáng)度種類:球餃-兩個塑料餃鏈、柔性較、低角度餃鏈-用于電動轉(zhuǎn)向2. 1. 8. 3鎖止機(jī)構(gòu)聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS114)要求:任何時候取下鑰匙,都必須有一個鎖止系統(tǒng)、 防止發(fā)動機(jī)工作,防止轉(zhuǎn)向或汽車自己活動或者轉(zhuǎn)向和汽車自己活動都禁止,換句話說,鎖止 機(jī)構(gòu)必須能鎖住轉(zhuǎn)向,或變速箱,或者是轉(zhuǎn)向,變速箱都鎖住。2. 1. 9 管柱與方向盤的接口采用螺栓或螺母方向盤與管柱有相對定位關(guān)系,管柱的標(biāo)記應(yīng)對準(zhǔn)方向盤的標(biāo)記2.1.10 管柱與轉(zhuǎn)向器的連接典型的是中間軸連接或者是連軸節(jié)電動轉(zhuǎn)向機(jī)2.1.11 軸承作用:轉(zhuǎn)向軸的徑向支承在tilt管柱上頭部有兩個軸承,其它管柱為一個下部為一個
9、軸承種類:傳統(tǒng)的軸承、精密的軸承、橡膠密封軸承、塑料軸承2.1.12 變速桿大多數(shù)變速系統(tǒng),是可鎖的內(nèi)鎖:空扌當(dāng)機(jī)械起動系統(tǒng)(Mechanical Neutral Start System ) 種類:模塊式、管式、集中式、在線式2.2電氣部分2.2.1 開關(guān)轉(zhuǎn)向開關(guān)點(diǎn)火開關(guān)變光器雨刷器及清洗開關(guān)緊急指示燈巡航控制(只有在平穩(wěn)的路面使用)2. 2. 1. 8 BTSI ( Brake Transmission Shift Interlock )制動與變速內(nèi)鎖2. 2. 1.9 氣袋線圈2. 2. 1. 10 喇叭2.2.3轉(zhuǎn)向復(fù)位凸輪2.2.4轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)位置傳感器2.2.5電器連接三、管柱在車上
10、的安裝3.1引言3.2推薦的安裝步驟帶氣袋的管柱包括運(yùn)來的有一個防轉(zhuǎn)動的銷子,在要安裝方向盤之前,取下這個銷子。在將管柱裝到車上之前,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向軸不要超過+ 15和-15 。管柱的安裝將管柱的上支架裝到儀表板支架上,達(dá)到指定的緊固力矩裝好下支承架緊固上支架的安全鎖螺栓將中間軸的下端安裝到轉(zhuǎn)向機(jī)的輸入軸上只有在管柱與轉(zhuǎn)向機(jī)連好以后,取下防轉(zhuǎn)動銷3. 3導(dǎo)線不能緊靠鋒利金屬邊,自由長度大約為30n】iii3.4管柱的上、下碰撞可能會剪斷塑料連接,應(yīng)避免這種碰撞管柱的支架在安裝時不得變形安裝不小心支架會使管柱加上載荷如果約束線圈上的防轉(zhuǎn)動裝置原先移動過就不要使用此管柱總成在運(yùn)輸和安裝中,可膨脹約束線圈
11、必須沒有變形或破裂管柱在操縱期間必須是安全的管柱的運(yùn)輸必須用支架,防止變形損壞固定方向盤的螺母必須達(dá)到指定的力矩不要用開關(guān)桿、導(dǎo)線提取管柱避免對開關(guān)桿、喇叭按鈕超載四、設(shè)計性能的規(guī)范4. 1政府法規(guī) 1996 年成立 了 NTSA ( the National Traffic Safety Agency )和 NHSA ( the Nat iona 1 Highway Safety Administration)最大的胸部載荷1000磅,分布在30平方英寸的接觸面積上有兩個標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS )4. 1. 1. 1 FMVSS203 -對轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的碰撞安全,對實(shí)驗(yàn)裝置的胸部碰撞力,在相對速度
12、 為15mph時不能超過2500 (2500*0. 454=908kg)磅,除非碰撞時間不超過3ms,另外方向盤和輔助 裝置不能絆住衣服或者珠寶。4. 1. 1. 2 在30mph前撞固定障礙,管柱的上端不能加載4000 (4000*0. 454kg=1816kg)磅以上水 平向后移動不超過5 (5*2. 54=12. 7cm)英寸。4. 1. 1. 3 假人1 ) SAEJ - 944 Body Dlock/Blak Taffy這是1968年試驗(yàn)E/A管柱由FMVSS203要求的,頭,胸部和腹部是一些像橡膠的材料做的。 這種假人沒有肩和手可以去握住方向盤,頸部、肩和腰椎沒有關(guān)節(jié)。2 ) Pa
13、rt 572/混合II型假人這是FMVss208要求的,是1972年由GM研制的,它有更好的重復(fù)性、可靠性和可維護(hù)性, 有些關(guān)節(jié)有運(yùn)動,但它的頭、胸、膝蓋對碰撞的響應(yīng)以及頸部的彎曲不像人。3)混合三型假人這個假人是GM在AD502假人上發(fā)展的,其特點(diǎn):頭的結(jié)構(gòu)在碰撞時的特性像人頸部的彎曲響應(yīng)像人脊椎的曲線像人膝的結(jié)構(gòu)在碰撞時的特性像人膝和肩關(guān)節(jié)結(jié)合力矩恒定,提高了重復(fù)性,減少了設(shè)置的時間5. 2. 1 一般要求所有的管柱安裝點(diǎn)都必須和在車上一樣5. 2. 2. 1磨損試驗(yàn)Tilt機(jī)構(gòu)磨損、Park鎖磨損、選擋鎖磨損、鎖止鎖磨損、空扌當(dāng)磨損5. 2. 2. 2 可靠性試驗(yàn)tilt球的可靠性、換擋
14、機(jī)構(gòu)的可靠性、BTSI放松按鈕的可靠性、停車鎖機(jī)構(gòu)的可靠性5. 2.2. 3 環(huán)境試驗(yàn)管柱總成的功能、Tilt機(jī)構(gòu)的磨損5. 2. 2.4 疲勞試驗(yàn)轉(zhuǎn)向軸扭轉(zhuǎn)疲勞、支架碰撞疲勞、轉(zhuǎn)向軸旋轉(zhuǎn)疲勞5. 2. 2. 5 極限試驗(yàn)軸鎖扭轉(zhuǎn)極限將支架安裝到一個卡具上約束轉(zhuǎn)向軸鎖裝置,通過轉(zhuǎn)向軸加一個相反的扭矩達(dá)到指定值管柱在規(guī)定的循環(huán)以上不能松開或拆斷轉(zhuǎn)向軸扭轉(zhuǎn)極限5. 3 發(fā)展研究試驗(yàn)5. 3. 1開關(guān)轉(zhuǎn)向開關(guān)連續(xù)負(fù)荷、緊急燈連續(xù)負(fù)荷、變光器連續(xù)負(fù)荷、點(diǎn)火開關(guān)連續(xù)負(fù)荷、清洗及雨刷器連續(xù)負(fù)荷、喇叭電路接地、轉(zhuǎn)向開關(guān)振動5. 3.2管柱總成的性能軸鎖凸輪脫落軸鎖扭轉(zhuǎn)極限停車鎖機(jī)械磨損停車鎖環(huán)境磨損與疲勞管
15、柱的靜剛度轉(zhuǎn)向管柱的柔順性第二部分中間軸一、什么是中間軸將轉(zhuǎn)向扭矩平滑地從方向管柱傳到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1.1基本功能:平滑傳遞扭矩、三個指標(biāo)1.1.1柔順性1. 1. 2 效率1. 1. 3扭矩的變化1. 2次要功能中間軸的軸棒由一根實(shí)心軸和一根管子組成,可相對滑動,典型設(shè)計為10Omni,好處:允許車身制造誤差減少底盤振動對駕駛員的傳遞對碰撞有安全作用維修方便、安裝簡單1.3中間軸的結(jié)構(gòu)1.3.1分解圖萬向節(jié)、軸、隔離器、密封件1.4結(jié)構(gòu)1.4.1萬向節(jié)柔性連軸節(jié)、等速萬向節(jié)、十字軸萬向節(jié)(Cardan )、罐式連軸節(jié)(Pot Coupling )1.4.3叉子1.4.4十字軸(精鍛、精鍛擠壓、焊接)1.4.4.1 軸承1.4.4.2軸承面的密封1.4.5滑動軸雙D型、模塑花鍵型、注射式1.4.10滑潤脂1.4.11隔離器(功能:消除振動)1.4.12隔離器聯(lián)軸節(jié)同心隔離器、柔性聯(lián)軸節(jié)、注塑隔離器1.4.13環(huán)境保護(hù)1.4. 14有密封套的總成1.4. 15無密封的總成滑動軸密封件、前擋板密封件、防石罩、軸承而密封件、防腐蝕二、安裝2. 1. 1管柱
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