汽车转向系统.课件.ppt

1、汽车转向系统前言 四轮车辆为了要改变行驶之方向而设计了许多机械装置来操作它，习称之为车辆转向系统。车辆转向机构是负责将方向盘之转动角度转换成轮胎之偏转进而达到改变车辆行驶方向之目的，而车辆之转向运动，不管是大回转或一般停车都要求车辆能平稳运动，在此情况下，内外轮之转向需要作合作性之配合运动，而转向机构之优劣占了绝大因素。简史 第五轮转向即在前轴中心处装一接轮或称第五轮使整个前轴及前轮能绕其旋转而获得转向，为早期车辆使用之方法。 阿克曼转向原理 车辆在转向进行中须沿着单一的转向中心作旋转，如此车轮才能完全滚动顺利弯。转弯时因轮距与轴距之关系，两前轮之转角必不相同，其内侧轮之转向角定较外侧轮之转向

2、角为大。而该转向中心即为车辆转向之瞬时中心阿克曼结构发展历史 最早的阿克曼结构出现在1817 年，由G. Lankensperger 所发现，而在英国之代理人 R. Ackerman 却用自己的名字为此专利命名。此型车辆转向机构系采平行四边型连杆组设计，转向时两个前轮旋转轴延长线互相平行，并分别与后轮旋转轴线交于不同的两点，后人将此平行四边型连杆组改良为梯形连杆组（黄靖雄，1993），但是始终无法使各车轮之旋转轴线延长准确交于一点。 目前一般习用之车辆转向机构皆是依据阿克曼原理所设计，但实际上一般习用之车辆转向机构却无法真正完全符合阿克曼原理。根据本研究已搜集之文献加以分析整理，一般习用之车辆

3、转向机构依其机构或驱动之形式分类，可将其归纳为中心臂连杆型、横连杆型、对称连杆型、豪顿堡连杆型、齿条与小齿轮连杆型、直接驱动机构型与凸轮机构型等七型中心臂连杆型 此型车辆转向机构系采用瓦特二型（Watt-II）六连杆组为基本架构。由转向游戏杆、拉杆、中心臂、左右各一之系杆与左右各一之肘节臂等所组成。在车体中心面附近装设一绕固定轴旋转之中心臂，一端连结左右系杆，左右系杆与左右肘节臂连结，另一端则连结拉杆，转向游戏杆再与拉杆连结。其作动方式为当驾驶人转动方向盘时带动转向游戏杆，再以转向游戏杆透过拉杆驱动中心臂使之摇动，当中心臂摇动时连带使左右各一之系杆产生位移，进而带动左右各一之肘节臂使前轮转动。

4、横连杆型 此型车辆转向机构系采用梯形四连杆组为基本构架，由转向摇臂、拉杆、系杆、肘节臂系杆与左右各一之肘节臂等所组成。在车体靠驾驶座方向设一拉杆，一端连结肘节臂系杆，另一端则连结转向摇臂，肘节臂系杆再与靠驾驶座侧之肘节臂连结，左右各一之肘节臂则由一支系杆所连接。其作动方式为当驾驶人转动方向盘时带动转向摇臂使其前后摆动，经拉杆拉动肘节臂系杆，肘节臂系杆再拉动靠驾驶座侧之肘节臂使靠驾驶座侧之前轮转向。同时，靠驾驶座侧之肘节臂亦与系杆连接而拉动另一侧前轮之肘节臂使前轮转向， 对称连杆型 此型车辆转向机构由惰性臂、中央系杆、转向摇臂、左右各一之系杆与左右各一之肘3节臂等所组成。此型转向机构系于两前轮之

5、中央部位设一四连杆机构，其耦杆即为中央系杆，另将左右各一之系杆连接至中央系杆上或分别连接至转向摇臂及惰性臂左右各一之系杆再与左右各一之肘节臂相连接，而得一对称之三回路八连杆机构。其作动方式为当驾驶人转动方向盘时带动转向摇臂使其摆动，进而使中央系杆左右运动，左右各一之系杆则因中央系杆之运动而被拉动，同时左右各一之肘节臂也随之移动进而拉动两前轮使之转向。豪顿堡连杆型 此型由转向摇臂、左右各一之系杆与左右各一之肘节臂等所组成。整体而言，系一史帝芬生三型之六连杆组，若略去作为输入杆的转向摇臂，则其基本架构可简化为五连杆机构。右侧系杆之一端设一可摇动之转向摇臂，另一端连结于右侧之肘节臂，并在此系杆之中间

6、部分连结左侧之系杆，左侧之肘节臂再与左侧之系杆相连结。其作动方式为当驾驶人转动方向盘时带动转向摇臂使之摇动，转向摇臂之摇动拉动左右各一之系杆，左右各一之系杆再拉动左右各一之肘节臂使两前轮转向。此型车辆转向机构因不具左右对称之构造，故左转与右转性能略有差异，仅见于少数轻型卡车及家用休旅车。齿条与小齿轮连杆型 此型由齿条、小齿轮、左右各一之系杆与左右各一之肘节臂等所组成。此型车辆转向机构其基本构造与中心臂连杆型同属瓦特二型六连杆机构，所不同者，前者之齿条系以滑动对接地，而后者之中心臂系以旋转对接地，转向柱之前端连接一小齿轮，该小齿轮与横拉杆上之齿条相啮合，齿条之两末端与左右各一之系杆相连结，左右各

7、一之系杆再与左右各一之肘节臂连结。其作动方式为当驾驶人转动方向盘时带动小齿轮，小齿轮转动时，与其啮合之齿条向横方向移动，藉该齿条之移动带动左右各一之系杆与左右各一之肘节臂，进而使两前轮转向。此型车辆转向机构因为刚性大、结构紧凑、重量轻、成本低与体积小目前已被广泛应用于一般市售车辆. 直接驱动机构型 此型车辆转向机构由电子马达61、致动器59、系 杆58 与左右各一之转向肘节臂57 等所组成。此型 车辆转向机构以电子控制方式，在车体靠驾驶座方 向设一电子马达61，电子马达61 与致动器59 连 结，而系杆58 则由致动器59 直接驱动，左右各一 之转向肘节臂57 则连结至系杆58 两端。其作动方

8、 式为当方向盘转动时电子马达61 由控制器下令转 动再驱动致动器59 使系杆58 左右横移，进而驱动 左右各一之转向肘节臂57 进而使两前轮55 转向， 凸轮机构型 日本大发汽车公司于1990 年设计出一款四轮转向车，低速转向时前后轮呈逆相位旋转，高速转向时前后轮呈同相位旋转。其前轮之转向机构系采前述一般习用之齿条与小齿轮连杆型，而后轮之转向机构系采用盘型凸轮机构，此型后轮转向机构系由盘型凸轮6、左右各一之凸轮从动滚子7、从动件支架8、左右各一之滑动杆12、左右各一之系杆17 与右各一之转向肘节臂18 等所组成。由前轮转向机构所延伸之传动轴4 连结至后轮转向机构之盘型凸轮6，与盘型凸轮6 相接合的是左右各一之凸轮从动滚子7，左右各一之凸轮从动滚子7 与左右各一之系杆17 由从动件支架8 所固定，左右各一之转向肘节臂18 则与左右各一之系杆17 互相连结。 此型车辆转向机构由连接于前轮转向机构之传动轴4 所驱动，当传动轴4 转动，盘型凸轮6也同时转动，而左右各一之凸轮从动滚子7 也随之移动，进而推动左右各一之系杆17 产生左右横移，进而驱动左右各一之转向肘节臂18 使两后轮19 转向。