一、转向器的作用
转向器的作用是把来自转向盘的转向力矩和转向角进行适当的变换(主要是减速增矩),再输出给转向拉杆机构,从而使汽车转向,所以转向器本质上就是减速传动装置。
二、转向器的分类
转向器有多种类型,如齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式,动力转向器等。
1.齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器是一种最简单的转向器。它的优点是结构简单、紧凑,刚度大,成本低廉,转向灵敏,正、逆袭率都高,便于布置,而且特别适合于与烛式悬架和麦弗逊悬架配用,还可以直接带动横拉杆,简化转向传动机构。因此在轿车和微、轻型货车上得到广泛应
2.循环球式转向器
循环球式转向器也是目前国内外汽车上较为流行的一种结构形式。循环球式转向器中一般有两级传动副,第一级是螺杆螺母传动副,第二级是齿轮齿条传动副或滑块曲柄销传动副,如下图所示。
为了减少转向螺杆和转向螺母之间的摩擦,两者之间的螺纹被沿螺旋槽滚动的许多钢球取代,以实现滑动摩擦变为滚动摩擦。
转向螺杆转动时,通过钢球将力传给螺母, 螺母即沿轴线移动,螺母再与扇形齿轮啮合,直线运动再次变为旋转运动,使连杆臂摇动,连杆臂再使连动拉杆和横拉杆做直线运动,改变车轮的方向。同时,在螺杆与螺母两者和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”。
3.蜗杆曲柄指销式转向器
蜗杆具有梯形螺纹,手指状的锥形指销用轴承支承在曲柄上,曲柄与转向摇臂轴制成一体。转向时,通过转向盘转动蜗杆、嵌于蜗杆螺旋槽中的锥形指销一边自转,一边绕转向摇臂轴做圆弧运动,从而带动曲柄和转向垂臂摆动,再通过转向传动机构使转向轮偏转。这种转向器通常用于转向力较大的载货汽车上。
4.液压式整体动力转向器
目前,国产轿车上几乎毫无例外的采用了转阀式的整体动力转向器。上图所示为捷达轿车上采用的带整体式的动力转向器的转向加力装置示意图。齿轮齿条式机械转向器、转向动力缸和控制阀设计成一体,组成整体式动力转向器。
转向动力缸活塞与机械转向器制成一体。活塞将转向动力缸分成左右两腔。转向控制阀组装在机械转向器的下端,转向轴转动控制转向控制阀的工作状态,其转向控制阀为滑阀或转阀。
叶轮泵由发动机驱动,转向控制阀装在转向柱下端,齿条右端装有动力缸,缸分成两个工作压力室。储油罐通过吸管连接叶轮泵,通过回油管连接控制阀。压力管从控制阀通往叶轮泵。
不转向时,控制阀保持开启状态,动力缸活塞两边的工作腔与低压回油管相通而不起作用。叶轮泵输出的油液经控制阀流回储油罐。因转向压力和流量限制阀的节流阻力很小,故叶轮泵输出油的压力也很低,叶轮泵实际上处于空转状态。
转向时,驾驶员转动转向盘,带动转向轴和齿轮,使分配阀处于与某一转弯方向相应的工作位置时,转向动力缸中相应的工作腔与回油管路断开,与叶轮泵输出管路相通,另一腔仍通回油管路。地面转向阻力经横拉杆传到制有齿条的活塞杆上,形成比转向控制阀节流阻力高得多的管路阻力。于是叶轮泵输出压力急剧升高。高压液体通过控制阀进入动力缸活塞的一边,推动活塞,进而推动齿条起加力作用。
转向角度愈大,转向力愈大,活塞移动行程就愈长,产生的压力也就愈高,由此产生的转向加力也愈大。转向盘停止转动时,控制阀随即回复到中间位置,使动力缸停止工作,也就是具有随动作用。