转向器

减速传动装置

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。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。

概念简介

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，一般有1~2级减速传动副。

分类及优缺点

历史上曾出现过许多种形式的转向器，但是很多已经被淘汰。按照助力形式分类，转向器可以分为机械式（无助力）和动力式（有助力）。

机械式转向器按照结构形式的不同，又可以分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。常用的是齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式。

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用。

循环球式转向器正、逆袭率都很高，故操纵轻便，寿命长，工作稳定可靠；但是由于逆袭率很高，导致容易将路面冲击力传到方向盘上。

动力式转向器其实就是机械式转向器与转向加力装置组合到一起形成的。按传能介质的不同，动力转向器有气压式和液压式两种。其中的液压式动力转向器根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，又可以分为整体式（机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、半整体式（把机械式转向器和转向控制阀设计在一起，转向动力缸独立）和分离式（机械式转向器独立，把转向控制阀和转向动力缸设计为一体）三种结构型式。

值得注意的是，装载质量特大的货车不宜采用气压动力转向器，因为气压系统的工作压力较低（一般不高于0.7MPa），用于重型汽车上时，其部件尺寸将过于庞大。液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。

结构与原理

齿轮齿条式转向器

它是一种最常见的转向器。其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条。转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动。有时，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向，如图1所示。

为了衰减转向轮摆振，往往在带有齿轮齿条式转向器的转向系统中增设转向减振器。

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”。

蜗杆曲柄指销式转向器

蜗杆曲柄指销式转向器的传动副（如下图）以转向蜗杆3为主动件，其从动件是装在摇臂轴1曲柄端部的指销2。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂转动。再通过转向传动机构使转向轮偏转。

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。下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。

转向器性能测试

测试设备

转向器性能试验台（如下图所示），可对齿条齿轮式（左置和右置）转向器进行比例负荷试验、正逆转试验、阀特性试验、噪音试验（总成噪音和阀噪音）、内部泄露（总成内泄和阀内泄）等相关综合性能试验。测量精度可达0.5%（F·S）。

测试项目

QC/T29096-92《汽车转向器总成台架试验方法》规定的汽车动力转向器汽车动力转向器的试验方法。转向器试验主要包括性能试验和可靠性试验，其中性能试验主要验证的是转向器的基本性能的好坏，可靠性试验主要是验证转向器在使用一段时间后的疲劳性能。

转向器性能试验包括转向器圈数、空载转动力矩、自由间隙、功能试验、转向力特性、内泄漏、外泄露、回正能力和转向器灵敏性。转向器可靠性试验主要包括疲劳试验、磨损试验、强制转向试验、逆向超载试验和超压试验。

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