動力轉(zhuǎn)向系概述及其工作原理

1、動力轉(zhuǎn)向系概述及其工作原理·動力轉(zhuǎn)向系概述·液壓動力轉(zhuǎn)向系組成和工作原理 ·一、動力轉(zhuǎn)向系概述1、動力轉(zhuǎn)向系的功用及應(yīng)用 ·應(yīng)用：在轉(zhuǎn)向阻力很大的汽車上，采用動力轉(zhuǎn)向裝置·轉(zhuǎn)向能源：動力轉(zhuǎn)向的能量只有一小部分是駕駛員提供的，大部分是發(fā)動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵旋轉(zhuǎn)，將發(fā)動機(jī)輸出的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能·功用：壓力能在駕駛員控制下，對傳動裝置施加隨動漸進(jìn)壓力，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。2、動力轉(zhuǎn)向的分類（1)按動力能源分1）液壓式 以液壓為動力源，目前廣泛應(yīng)用·液壓動力轉(zhuǎn)向系的工作壓力可高達(dá)10MPa以上，故其部件尺寸很小·液壓系統(tǒng)

2、工作時無噪聲，工作滯后時間短，而且能吸收來自不平路面的沖擊2）氣壓式 以壓縮空氣為動力源，僅限于重型且采用氣壓制動的汽車·主要應(yīng)用于一部分其前軸最大軸載質(zhì)量為37t并采用氣壓制動系統(tǒng)的貨車和客車·裝載質(zhì)量特大的貨車也不宜采用氣壓轉(zhuǎn)向加力裝置，因?yàn)闅鈮合到y(tǒng)的工作壓力較低(一般不高于07MPa)，用于這種重型汽車上時，其部件尺寸將過于龐大（2)按動力缸、控制閥及轉(zhuǎn)向器的相對位置分1）整體式 其機(jī)械轉(zhuǎn)向器和動力缸設(shè)計(jì)成一體，并與轉(zhuǎn)向控制閥組裝在一起。2）半整體式 其轉(zhuǎn)向控制閥同機(jī)械轉(zhuǎn)向器組合成一體，而轉(zhuǎn)向動力缸則作為一個獨(dú)立的部件。3）轉(zhuǎn)向加力器 其機(jī)械轉(zhuǎn)向器獨(dú)立，而將轉(zhuǎn)向控制閥

3、和轉(zhuǎn)向動力缸組合成一體。3、動力轉(zhuǎn)向系的基本結(jié)構(gòu)組成和工作原理1）結(jié)構(gòu)組成·在機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成·轉(zhuǎn)向加力裝置是由機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三大部分組成2）液壓動力轉(zhuǎn)向系的工作過程·當(dāng)駕駛員逆時針方向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)向搖臂將拉動轉(zhuǎn)向直拉桿向前運(yùn)動。·轉(zhuǎn)向直拉桿的拉力作用下實(shí)現(xiàn)機(jī)械轉(zhuǎn)向，這時汽車將向左轉(zhuǎn)向·與此同時，轉(zhuǎn)向直拉桿還帶動了轉(zhuǎn)向控制閥中的滑閥移動，使轉(zhuǎn)向動力缸的右腔接通轉(zhuǎn)向油泵的出油口，右腔通過轉(zhuǎn)向控制閥與轉(zhuǎn)向油罐接通，轉(zhuǎn)向動力缸的活塞所受的向右的液壓作用力便經(jīng)其推桿也作用在轉(zhuǎn)向橫拉桿上。由于液壓作用

4、力較大，便在很大程度上減輕了駕駛員的操縱力二、液壓動力轉(zhuǎn)向系組成和工作原理· 液壓動力轉(zhuǎn)向系分常壓式和常流式兩種1、常壓式液壓動力轉(zhuǎn)向系1）結(jié)構(gòu)·由轉(zhuǎn)向油缸、轉(zhuǎn)向油泵、儲能器、轉(zhuǎn)向動力缸、轉(zhuǎn)向控制閥和機(jī)械轉(zhuǎn)向器組成2）工作過程·轉(zhuǎn)向油泵在發(fā)動機(jī)帶動下運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出的壓力油充入儲能器。當(dāng)儲能器壓力達(dá)到規(guī)定值時，油泵自動卸荷空轉(zhuǎn)·轉(zhuǎn)向控制閥常處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，機(jī)械轉(zhuǎn)向器通過轉(zhuǎn)向搖臂等桿件推動轉(zhuǎn)向控制閥進(jìn)入開啟位置，儲能器中的壓力油流入轉(zhuǎn)向動力缸，通過動力缸推桿輸出的液壓作用力作用在轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)上。·轉(zhuǎn)向盤一停止轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向控制閥隨即回到

5、關(guān)閉位置·綜上所述，無論轉(zhuǎn)向盤處于什么位置，無論運(yùn)動還是靜止，液壓系統(tǒng)工作管路中總是保持高壓。2、常流式液壓動力轉(zhuǎn)向系（1）結(jié)構(gòu)·主要由轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向油泵、安全閥、流量控制閥、單向閥、轉(zhuǎn)向控制閥、機(jī)械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向壓力缸組成1）轉(zhuǎn)向控制閥：有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種·滑閥式：閥體沿軸向移動來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥·轉(zhuǎn)閥式：閥體繞其圓心轉(zhuǎn)動來控制油液流量轉(zhuǎn)向控制閥2）安全閥限制油泵輸出的最大壓力3）流量控制閥：用以限定轉(zhuǎn)向油泵的最大流量，流量控制閥和安全閥一般制作在油泵內(nèi)4）單向閥：在加力裝置正常的情況下關(guān)閉。在加力裝置失效時開啟，使油罐中的油液流入動力腔的吸油

6、側(cè)，也叫短路閥（2）工作過程·轉(zhuǎn)向控制閥經(jīng)常處于開啟位置·轉(zhuǎn)向動力缸的活塞兩端工作腔均與低壓回油管路相通而不起作用，轉(zhuǎn)向油泵輸出的油液流入轉(zhuǎn)向控制閥后又流回轉(zhuǎn)向油罐，回流阻力很小，所以油泵輸出壓力很低，處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)·當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，機(jī)械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向控制閥處于工作位置，轉(zhuǎn)向動力缸的相應(yīng)工作腔與回油路隔絕，轉(zhuǎn)而與油泵輸出管路相通，動力腔另一側(cè)仍然與回油管路相通·轉(zhuǎn)向阻力大于油管壓力，油泵輸出的油壓迅速升高，直到推動轉(zhuǎn)向動力缸活塞為止·轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)向控制閥隨即回到中立位置3、兩種轉(zhuǎn)向加力裝置比較1）常壓式優(yōu)點(diǎn)·儲能器積蓄壓力能，

7、可以用小流量的油泵，而且可以在油泵不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下保持一定的轉(zhuǎn)向加力能力，這一點(diǎn)對重型汽車很重要2）常流式優(yōu)點(diǎn)·結(jié)構(gòu)比較簡單、油泵壽命長，泄漏少，消耗功率也較小·目前常壓式應(yīng)用很少，常流式廣泛應(yīng)用于各型汽車4、常流式轉(zhuǎn)向加力裝置的結(jié)構(gòu)布置方案·按機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸三者的組合及相對位置，可有如下三種布置方案（1）整體式·機(jī)械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向動力缸設(shè)計(jì)成一體，并與轉(zhuǎn)向控制閥組裝在一起。（2）半整體式·將轉(zhuǎn)向控制閥同機(jī)械轉(zhuǎn)向器組合成一個部件，而動力缸則作為獨(dú)立件（3）轉(zhuǎn)向加力器·機(jī)械轉(zhuǎn)向器作為獨(dú)立件，而控制閥和動力缸組合成一個部件

8、第18講 動力轉(zhuǎn)向器、油泵與電控轉(zhuǎn)向 ·動力轉(zhuǎn)向器·轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向油泵·電控轉(zhuǎn)向  ·一、動力轉(zhuǎn)向器1、類型：·按機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸三者的組合及相對位置，可有如下三種動力轉(zhuǎn)向器（1）整體式·機(jī)械轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向動力缸設(shè)計(jì)成一體，并與轉(zhuǎn)向控制閥組裝在一起。·動力缸、控制閥、轉(zhuǎn)向器合為一體時稱為整體式動力轉(zhuǎn)向器（2）半整體式·將轉(zhuǎn)向控制閥同機(jī)械轉(zhuǎn)向器組合成一個部件，該部件稱為半整體式動力轉(zhuǎn)向器·而動力缸則作為獨(dú)立件（3）轉(zhuǎn)向加力器·機(jī)械轉(zhuǎn)向器作為獨(dú)立件·控制閥和動力缸

9、組合成一個部件，稱為轉(zhuǎn)向加力器2、動力轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)及其工作原理（以整體式動力轉(zhuǎn)向器為例）1）動力轉(zhuǎn)向器的組成結(jié)構(gòu)·目的，國產(chǎn)轎車上幾乎毫無例外地采用了轉(zhuǎn)閥式的整體動力轉(zhuǎn)向器。如：汽生產(chǎn)的紅旗CA7220型、一汽大眾生產(chǎn)的奧迪、捷達(dá)以及神龍汽車有限公司牛產(chǎn)的富康等轎車，皆為這種結(jié)構(gòu)形式。·采用的帶整體式動力轉(zhuǎn)向器，機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動力缸和控制閥設(shè)計(jì)成一體，組成整體式動力轉(zhuǎn)向器。·其控制閥為滑閥或轉(zhuǎn)閥。·轉(zhuǎn)向動力缸活塞與機(jī)械轉(zhuǎn)向器制成一體?；钊麑⑥D(zhuǎn)向動力缸分成左右兩腔。·轉(zhuǎn)向控制閥組裝在機(jī)械轉(zhuǎn)向器的下端，轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動控制轉(zhuǎn)向控制閥的工作狀態(tài)。2）工作

10、原理（以奧迪轎車為例）· 葉輪泵由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，轉(zhuǎn)向控制閥裝在轉(zhuǎn)向柱下端，齒條右端裝有動力缸，缸分成兩個工作壓力室。儲油罐通過吸管連接葉輪泵，通過回油管連接控制閥。壓力管從控制閥通往葉輪泵·不轉(zhuǎn)向時，控制閥保持開啟狀態(tài)，動力缸活塞兩邊的工作腔與低壓回油管相通而不起作用。葉輪泵輸出的油液經(jīng)控制閥流回儲油罐。因轉(zhuǎn)向壓力和流量限制閥的節(jié)流阻力很小，故葉輪泵輸出油的壓力也很低，葉輪泵實(shí)際上處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。·轉(zhuǎn)向時，駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤，帶動轉(zhuǎn)向軸和齒輪，使分配閥處于與某一轉(zhuǎn)彎方向相應(yīng)的工作位置時，轉(zhuǎn)向動力缸中相應(yīng)的工作腔與回油管路斷開，與葉輪泵輸出管路相通，另一腔仍通回油管路。地

11、面轉(zhuǎn)向阻力經(jīng)橫拉桿傳到制有齒條的活塞桿上，形成比轉(zhuǎn)向控制閥節(jié)流阻力高得多的管路阻力。于是葉輪泵輸出壓力急劇升高。高壓液體通過控制閥進(jìn)入動力缸活塞一邊，推動活塞，進(jìn)而推動齒條起加力作用。·轉(zhuǎn)向角度愈大，轉(zhuǎn)向力愈大，活塞移動行程就愈長，產(chǎn)生的壓力也就愈高，由此產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向加力也愈大。·轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動時，控制閥隨即回復(fù)到中間位置，使動力缸停止工作。·奧迪轎車裝用的整體式動力轉(zhuǎn)向器，結(jié)構(gòu)簡單；由于只在轉(zhuǎn)向時液壓系統(tǒng)工作管路中才產(chǎn)生高壓，所以葉輪泵的壽命較長，漏油較少；消耗發(fā)動機(jī)功率也較小。4、轉(zhuǎn)閥的結(jié)構(gòu)及工作原理·閥體繞其圓心轉(zhuǎn)動來控制油液流量的轉(zhuǎn)向控制閥，稱為轉(zhuǎn)

12、閥式轉(zhuǎn)向控制閥·轉(zhuǎn)閥具有四個互相連通的進(jìn)油道，出油通道分別與動力缸的左、右腔連通。·當(dāng)閥體順時針轉(zhuǎn)過一個很小的角度時，從液壓泵來的壓力油經(jīng)通道流入四個通道，繼而進(jìn)入動力缸的一個腔內(nèi)另外四個通道的進(jìn)油被隔斷，壓力油不能進(jìn)入，因而動力缸另一腔的低壓油，在活塞推動下經(jīng)回油遭流回儲油罐。2）工作原理·汽車直線行駛時，閥芯與閥套的位置關(guān)系如圖中所示。自油泵來的液壓油經(jīng)閥芯與閥套間的間隙，流向動力缸兩端，動力缸兩端油壓相等。·駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤時，閥芯與閥套相對位置發(fā)生改變，使得大部分或全部來自泵的液壓油流入動力缸某一端，而另一端與回油管路接通，動力缸促進(jìn)汽車左傳或右

13、轉(zhuǎn)。二、轉(zhuǎn)向油罐與轉(zhuǎn)向油泵1、轉(zhuǎn)向油罐1）作用·貯存、濾清并冷卻液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的工作油液·轉(zhuǎn)向油罐一般單獨(dú)安裝，但也有直接裝在轉(zhuǎn)向油泵上2）構(gòu)造·中心油管接頭座專門用以裝接轉(zhuǎn)向控制閥的回油管路。另外兩個油管接頭座則分別裝接轉(zhuǎn)向油泵的進(jìn)油管和半整體動力轉(zhuǎn)向器的漏泄回油管路。濾芯套裝在中心螺柱上。3）轉(zhuǎn)向油罐的工作過程·由轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動力缸流回來的油液通過中心油管接頭座的徑向油孔流入濾芯內(nèi)部空腔，經(jīng)濾清后進(jìn)入貯液腔，準(zhǔn)備供入轉(zhuǎn)向油泵。·濾芯彈簧的預(yù)緊力不大，故當(dāng)濾芯堵塞而回油壓力略有增高時，濾芯便在液壓作用下升起，讓油液不經(jīng)過濾清便進(jìn)入貯液腔

14、，以免油泵進(jìn)油不足。·濾網(wǎng)片用以防止油液乳化。2、轉(zhuǎn)向油泵（1）功用·轉(zhuǎn)向油泵是液壓轉(zhuǎn)向加力裝置的能源，其作用是將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能輸出。（2）油泵的驅(qū)動·在轉(zhuǎn)向油泵只受發(fā)動機(jī)驅(qū)動的情況下，一旦發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵即無壓力油輸出。對重型汽車而言，是極為不利的。·為了確保轉(zhuǎn)向加力裝置的工作可靠性，有些重型汽車在轉(zhuǎn)向油泵的驅(qū)動裝置中采用自由輪機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)向油泵在正常情況下受發(fā)動機(jī)驅(qū)動，而在發(fā)動轉(zhuǎn)速過低甚或熄火，則脫離發(fā)動機(jī)，轉(zhuǎn)而受以較高速度滑行的汽車驅(qū)動。·另外一些重型汽車，加裝了一個應(yīng)急轉(zhuǎn)向油泵，與主轉(zhuǎn)向油泵并聯(lián)。應(yīng)急油泵可以借蓄電池通過直流

15、電動機(jī)驅(qū)動，也可以由汽車傳動系驅(qū)動。（3）轉(zhuǎn)向油泵的結(jié)構(gòu)型式·有齒輪式、葉片式、轉(zhuǎn)子式、柱塞式等。應(yīng)用得最多的是外嚙齒輪式轉(zhuǎn)向油泵。（4）外嚙齒輪式轉(zhuǎn)向油泵1)結(jié)構(gòu)·右孔口為進(jìn)油口；左孔口為出油口。·主動齒輪和從動齒輪均與軸制成一體。二者的軸頸借軸套支承在泵體和泵蓋上。·左側(cè)二軸套的軸向位置是固定的。右側(cè)二軸套則可以軸向浮動，稱為浮套。2)流量控制閥·轉(zhuǎn)向油泵的流量與齒輪轉(zhuǎn)速(從而與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)成正比·轉(zhuǎn)向油泵一般設(shè)計(jì)得即使在發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時，其流量也能保證急速轉(zhuǎn)向所需的動力缸活塞最大移動速度·當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高時，油泵流量將過

16、大，導(dǎo)致油泵消耗功率過多和油溫過高·流量控制閥以限制轉(zhuǎn)向油泵最大流量。·差壓式的流量控制閥裝在油泵進(jìn)油腔和出油腔之間，與油泵齒輪副并聯(lián)。流量控制閥體內(nèi)的柱塞在彈簧的作用下處于下極限位置。柱塞下方通油泵出油腔；上方通油泵出油口。在油泵流量增大到規(guī)定值，使柱塞兩端壓力差足以克服彈簧的預(yù)緊力，將柱塞向上推動，油泵出油腔即與進(jìn)油腔溝通。部分油經(jīng)流量控制閥流到進(jìn)油腔，因而經(jīng)量孔輸出的流量便減小3)安全閥·轉(zhuǎn)向油泵的輸出壓力取決于液壓系統(tǒng)的負(fù)荷(即動力缸活塞所受的運(yùn)動阻力)。在轉(zhuǎn)向阻力矩過大時，動力缸和油泵均將超載而導(dǎo)致零件損壞。·液壓系統(tǒng)中還必須裝設(shè)用以限制系統(tǒng)最

17、高壓力的安全閥。·安全閥則位于流量控制閥內(nèi)，安全閥體借螺紋固定在流量控制閥柱塞上端。球閥門及彈簧所處柱塞內(nèi)腔與油泵進(jìn)油腔相通；球閥門上方油腔經(jīng)泵體內(nèi)的油道通向量孔外的出油口。油泵輸力升高到規(guī)定值時，球閥開啟，將出油口與進(jìn)油腔接通，使出油口壓力降（4）雙作用式葉片泵·雙作用葉片泵有兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)，并且各自的中心角是對稱的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油壓作用力互相平衡。·當(dāng)轉(zhuǎn)子順時針方向旋轉(zhuǎn)時，葉片在離心力及高壓油的作用下緊貼在定子的內(nèi)表面上。其工作容積開始由小變大，從吸油口吸進(jìn)油液；而后工作容積由大變小，壓縮油液，經(jīng)壓油口向外供油。由于轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，每個工作腔都各

18、自吸、壓油兩次三、電控液壓助力轉(zhuǎn)向及電動動力轉(zhuǎn)向1、電控液壓助力轉(zhuǎn)向·為了提高汽車的操縱穩(wěn)定性，可在動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中采用可變轉(zhuǎn)向力控制機(jī)構(gòu)。車速感應(yīng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是依靠車速控制所對應(yīng)的轉(zhuǎn)向力，通過駕駛員的操作，使車輛操縱性獲得提高的系統(tǒng)。駕駛員所希望車輛在低速行駛區(qū)實(shí)現(xiàn)敏捷的運(yùn)行和輕便的操舵力，而在高速行駛區(qū)能獲得穩(wěn)定性好的適當(dāng)略重的操舵力。其控制方法有機(jī)械控制和電子控制兩種，目前采用的控制方式如下：1）流量控制式它是根據(jù)控制閥內(nèi)產(chǎn)生的壓力損失與供給流量平方成比例的關(guān)系，使流入PS的供給流量隨車速上升而減小，達(dá)到既節(jié)省能量又可控制轉(zhuǎn)向力的一種裝置。2）動力缸旁通閥控制式PS它是在PS轉(zhuǎn)

19、向器上設(shè)置了連接動力缸兩室的旁通閥和油路，伴隨著車速的增加，擴(kuò)大了旁通閥的節(jié)流面積，減小了動力缸內(nèi)的工作壓力而控制轉(zhuǎn)向里的一種裝置。 3）油壓反作用控制式PS它是在PS控制閥上設(shè)置油壓反作用機(jī)構(gòu)，由油壓反作用閥隨車速上升，使流入反作用室的油壓增加，提高了反作用機(jī)構(gòu)的剛性（等價(jià)彈性模數(shù)），進(jìn)而直接控制轉(zhuǎn)向力的一種裝置。4）閥特性控制式PS 閥特性控制式PS，是把閥的特性制成可以變化的，用來控制轉(zhuǎn)向力的一種裝置。5）電磁助力式PS是電磁助力式PS轉(zhuǎn)向器，它將普通的轉(zhuǎn)閥與一個雙向電磁旋轉(zhuǎn)助力器（微動電機(jī)）集成在一起，構(gòu)成PS轉(zhuǎn)向器有機(jī)的組成部分。·下面僅對電磁助力式PS轉(zhuǎn)向器的關(guān)鍵部分進(jìn)行介紹。（1）結(jié)構(gòu)·電磁旋轉(zhuǎn)助力器由靜止和旋轉(zhuǎn)兩格部分構(gòu)成。靜止部分包括外部磁路（殼體等）和勵磁線圈，勵磁線圈緊固在轉(zhuǎn)向器殼體上。旋轉(zhuǎn)部分包括永磁體和齒型組件。永磁體由個磁極構(gòu)成的永久磁環(huán)和塑料保持架組成，并通過注塑連接在閥芯軸上（2）工作原理·當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，因扭桿產(chǎn)生角位移，使永磁體與齒型組件之間既產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，又隨轉(zhuǎn)向盤一起旋轉(zhuǎn)。·當(dāng)電子控制器感受車速信號并發(fā)出適合