威格士轉(zhuǎn)向控制單元 5 系列結(jié)構(gòu)與原理

轉(zhuǎn)向器的作用是把來(lái)自轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向力矩和轉(zhuǎn)向角進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q（主要是減速增矩），再輸出給轉(zhuǎn)向拉桿機(jī)構(gòu)，從而使汽車(chē)轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向器本質(zhì)上就是減速傳動(dòng)裝置。轉(zhuǎn)向器有多種類(lèi)型，如齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器等。
威格士轉(zhuǎn)向控制單元結(jié)構(gòu)與原理
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器
它是一種常見(jiàn)的轉(zhuǎn)向器。其基本結(jié)構(gòu)是一對(duì)相互嚙合的小齒輪和齒條。轉(zhuǎn)向軸帶動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒條便做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。有時(shí)，靠齒條來(lái)直接帶動(dòng)橫拉桿，就可使轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向，如圖1所示。

為了衰減轉(zhuǎn)向輪擺振，往往在帶有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中增設(shè)轉(zhuǎn)向減振器。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器也是目前國(guó)內(nèi)外汽車(chē)上較為流行的一種結(jié)構(gòu)形式。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器中一般有兩級(jí)傳動(dòng)副，級(jí)是螺桿螺母?jìng)鲃?dòng)副，第二級(jí)是齒輪齒條傳動(dòng)副或滑塊曲柄銷(xiāo)傳動(dòng)副，如下圖所示。

為了減少轉(zhuǎn)向螺桿和轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦，兩者之間的螺紋被沿螺旋槽滾動(dòng)的許多鋼球取代，以實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦。
轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)鋼球?qū)⒘鹘o螺母， 螺母即沿軸線(xiàn)移動(dòng)，螺母再與扇形齒輪嚙合，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)再次變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使連桿臂搖動(dòng)，連桿臂再使連動(dòng)拉桿和橫拉桿做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，改變車(chē)輪的方向。同時(shí)，在螺桿與螺母兩者和鋼球間的摩擦力偶作用下，所有鋼球便在螺旋管狀通道內(nèi)滾動(dòng)，形成“球流”。

蝸桿曲柄指銷(xiāo)式轉(zhuǎn)向器的傳動(dòng)副以轉(zhuǎn)向蝸桿3為主動(dòng)件，其從動(dòng)件是裝在搖臂軸1曲柄端部的指銷(xiāo)2。轉(zhuǎn)向蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與之嚙合的指銷(xiāo)即繞搖臂軸軸線(xiàn)沿圓弧運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)。再通過(guò)轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)。
液壓式整體動(dòng)力轉(zhuǎn)向器
目前，國(guó)產(chǎn)轎車(chē)上幾乎毫無(wú)例外的采用了轉(zhuǎn)閥式的整體動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。下圖所示為捷達(dá)轎車(chē)上采用的帶整體式的動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向加力裝置示意圖。齒輪齒條式機(jī)械轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和控制閥設(shè)計(jì)成一體，組成整體式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器。

轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸活塞與機(jī)械轉(zhuǎn)向器制成一體。活塞將轉(zhuǎn)向動(dòng)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(dòng)控制轉(zhuǎn)向控制閥的工作狀態(tài)，其轉(zhuǎn)向控制閥為滑閥或轉(zhuǎn)閥。
葉輪泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向控制閥裝在轉(zhuǎn)向柱下端，齒條右端裝有動(dòng)力缸，缸分成兩個(gè)工作壓力室。儲(chǔ)油罐通過(guò)吸管連接葉輪泵，通過(guò)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(shí)，控制閥保持開(kāi)啟狀態(tài)，動(dòng)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(chǔ)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(shí)，駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，帶動(dòng)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(shí)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸中相應(yīng)的工作腔與回油管路斷開(kāi)，與葉輪泵輸出管路相通，另一腔仍通回油管路。地面轉(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(guò)控制閥進(jìn)入動(dòng)力缸活塞的一邊，推動(dòng)活塞，進(jìn)而推動(dòng)齒條起加力作用。
轉(zhuǎn)向角度愈大，轉(zhuǎn)向力愈大，活塞移動(dòng)行程就愈長(zhǎng)，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(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，控制閥隨即回復(fù)到中間位置，使動(dòng)力缸停止工作，也就是具有隨動(dòng)作用。
威格士轉(zhuǎn)向控制單元性能測(cè)試
測(cè)試設(shè)備
轉(zhuǎn)向器性能試驗(yàn)臺(tái)，可對(duì)齒條齒輪式（左置和右置）轉(zhuǎn)向器進(jìn)行比例負(fù)荷試驗(yàn)、正逆轉(zhuǎn)試驗(yàn)、閥特性試驗(yàn)、噪音試驗(yàn)（總成噪音和閥噪音）、內(nèi)部泄露（總成內(nèi)泄和閥內(nèi)泄）等相關(guān)綜合性能試驗(yàn)。測(cè)量精度可達(dá)0.5%（F·S）。

測(cè)試項(xiàng)目
QC/T29096-92《汽車(chē)轉(zhuǎn)向器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法》規(guī)定的汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的試驗(yàn)方法。轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)主要包括性能試驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)，其中性能試驗(yàn)主要驗(yàn)證的是轉(zhuǎn)向器的基本性能的好壞，可靠性試驗(yàn)主要是驗(yàn)證轉(zhuǎn)向器在使用一段時(shí)間后的疲勞性能。
轉(zhuǎn)向器性能試驗(yàn)包括轉(zhuǎn)向器圈數(shù)、空載轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、自由間隙、功能試驗(yàn)、轉(zhuǎn)向力特性、內(nèi)泄漏、外泄露、回正能力和轉(zhuǎn)向器靈敏性。轉(zhuǎn)向器可靠性試驗(yàn)主要包括疲勞試驗(yàn)、磨損試驗(yàn)、強(qiáng)制轉(zhuǎn)向試驗(yàn)、逆向超載試驗(yàn)和超壓試驗(yàn)。
威格士轉(zhuǎn)向控制單元分類(lèi)及優(yōu)缺點(diǎn)
歷*曾出現(xiàn)過(guò)許多種形式的轉(zhuǎn)向器，但是很多已經(jīng)被淘汰。按照助力形式分類(lèi)，轉(zhuǎn)向器可以分為機(jī)械式（無(wú)助力）和動(dòng)力式（有助力）。
機(jī)械式轉(zhuǎn)向器按照結(jié)構(gòu)形式的不同，又可以分為齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式、循環(huán)球曲柄指銷(xiāo)式、蝸桿滾輪式等。常用的是齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿曲柄指銷(xiāo)式。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器是一種簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向器。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，剛度大，成本低廉，轉(zhuǎn)向靈敏，正、逆襲率都高，便于布置，而且特別適合于與燭式懸架和麥弗遜懸架配用，還可以直接帶動(dòng)橫拉桿，簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因此在轎車(chē)和微、輕型貨車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器正、逆襲率都很高，故操縱輕便，壽命長(zhǎng)，工作穩(wěn)定可靠；但是由于逆襲率很高，導(dǎo)致容易將路面沖擊力傳到方向盤(pán)上。
動(dòng)力式轉(zhuǎn)向器其實(shí)就是機(jī)械式轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向加力裝置組合到一起形成的。按傳能介質(zhì)的不同，動(dòng)力轉(zhuǎn)向器有氣壓式和液壓式兩種。其中的液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器根據(jù)機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者在轉(zhuǎn)向裝置中的布置和聯(lián)接關(guān)系的不同，又可以分為整體式（機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者設(shè)計(jì)為一體）、半整體式（把機(jī)械式轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向控制閥設(shè)計(jì)在一起，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸獨(dú)立）和分離式（機(jī)械式轉(zhuǎn)向器獨(dú)立，把轉(zhuǎn)向控制閥和轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸設(shè)計(jì)為一體）三種結(jié)構(gòu)型式。
值得注意的是，裝載質(zhì)量特大的貨車(chē)不宜采用氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，因?yàn)闅鈮合到y(tǒng)的工作壓力 較低（一般不高于0.7MPa），用于重型汽車(chē)上時(shí)，其部件尺寸將過(guò)于龐大。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的工作壓力可高達(dá)10MPa以上，故其部件尺寸很小。液壓系統(tǒng)工作時(shí)無(wú)噪聲，工作滯后時(shí)間短，而且能吸收來(lái)自不平路面的沖擊。因此，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器已在各類(lèi)各級(jí)汽車(chē)上獲得廣泛應(yīng)用。