◆文/江蘇 趙寶平 劉曉雪 鄧飛虎

電子助力轉(zhuǎn)向系及四輪轉(zhuǎn)向系淺析(三)

◆文/江蘇 趙寶平 劉曉雪 鄧飛虎

（接2016年第9期）

(1)電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系的組成及結(jié)構(gòu)

如圖20所示，電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向油泵、前動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、車速傳感器、電子控制單元和后輪轉(zhuǎn)向系組成。

圖20 電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系

①前輪轉(zhuǎn)向器和后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸

前輪轉(zhuǎn)向器(圖21)為齒輪齒條式，將齒條加長(zhǎng)，與固定在后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸上的小齒輪嚙合。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤使齒條水平移動(dòng)時(shí)，齒條一方面控制前輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸工作，推動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向，同時(shí)將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向、快慢和轉(zhuǎn)動(dòng)的角度傳給后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)該軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以控制后輪轉(zhuǎn)向。后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)如圖22所示。

圖21 前輪轉(zhuǎn)向系

圖22 后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸

②后輪轉(zhuǎn)向系

后輪轉(zhuǎn)向系主要由相位控制系統(tǒng)、液壓控制閥、后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸等組成(圖23)。

圖23 后輪轉(zhuǎn)向系

a.相位控制系統(tǒng)：相位控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、扇形控制齒板、擺臂、大錐齒輪、小錐齒輪、液壓控制閥連桿等(圖24)。后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸與轉(zhuǎn)向齒輪連接并輸入前轉(zhuǎn)向齒條的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)前、后車輪轉(zhuǎn)向角比傳感器安裝在扇形控制齒板旋轉(zhuǎn)軸上。

圖24 相位控制系統(tǒng)

●步進(jìn)電機(jī): 用螺栓固定在殼體一端，電機(jī)輸出軸裝有錐齒輪，與固定在蝸桿軸上的另一錐齒輪嚙合，蝸桿軸的轉(zhuǎn)動(dòng)將使扇形控制齒板擺動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)接受車速傳感器的電信號(hào)而轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)果使扇形控制齒板正向擺動(dòng)或逆向擺動(dòng)一定角度，從而將擺臂拉向或推離步進(jìn)電機(jī)。

●液壓控制閥聯(lián)桿:一端連接擺臂，中間穿過(guò)大錐齒輪上的孔，另一端與液壓控制閥主動(dòng)桿連接。大錐齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由小錐齒輪驅(qū)動(dòng)的，而小錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的。由此可見，液壓控制閥聯(lián)桿的運(yùn)動(dòng)是擺臂運(yùn)動(dòng)和大錐齒輪運(yùn)動(dòng)的合成，即液壓控制閥聯(lián)桿的運(yùn)動(dòng)受車速和前輪轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的綜合影響。

b.液壓控制閥：如圖25所示，液壓控制閥是滑閥結(jié)構(gòu)，其滑閥的位置取決于車速和前輪轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)角。圖25中表示滑閥向左移動(dòng)的過(guò)程，此時(shí)油泵送來(lái)的油液通過(guò)液壓控制閥進(jìn)入動(dòng)力缸右腔，同時(shí)動(dòng)力缸左腔通過(guò)液壓控制閥與儲(chǔ)油罐相通。在動(dòng)力缸左右腔壓力差的作用下，動(dòng)力輸出桿左移，使后輪向右偏轉(zhuǎn)。因?yàn)殚y套與動(dòng)力輸出桿固定在一起，所以當(dāng)動(dòng)力輸出桿左移時(shí)，將帶動(dòng)閥套左移，從而改變油路通道大小，當(dāng)油壓與回位彈簧及轉(zhuǎn)向阻力的合力達(dá)到平衡時(shí)，動(dòng)力輸出桿(連同閥套)停止移動(dòng)(提示：上述作用原理與液壓常流滑閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置基本一致)。

c.后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸：閥套將滑閥密封，閥套內(nèi)含有連接相位控制系統(tǒng)和動(dòng)力缸的油道。輸出桿穿過(guò)動(dòng)力缸活塞(輸出桿與動(dòng)力缸活塞固定連接)，兩端分別與左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，在動(dòng)力缸兩腔的壓差作用下，輸出桿向左或向右移動(dòng)，從而使得后輪做相應(yīng)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，在動(dòng)力缸兩腔的回位彈簧及油壓作用下，使后輪處于直線行駛位置。此功能也使得當(dāng)電子控制系統(tǒng)或液壓回路出現(xiàn)故障時(shí)，后輪回到直線行駛位置，使四輪轉(zhuǎn)向變成一般的兩輪轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)。

③電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)由四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元、轉(zhuǎn)角比傳感器和電控油閥組成。a.四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元：四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元的功用是：● 據(jù)車速傳感器送來(lái)的電脈沖信號(hào)計(jì)算汽車的車速，再根據(jù)車速的高低計(jì)算汽車轉(zhuǎn)向時(shí)前后輪的轉(zhuǎn)角比；

● 比較前后輪理論轉(zhuǎn)角比與當(dāng)時(shí)的前后輪實(shí)際轉(zhuǎn)角比，并向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)角大小的運(yùn)轉(zhuǎn)指令。另外，還起監(jiān)視控制四輪轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)工作是否正常的作用；

●發(fā)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作出現(xiàn)異常時(shí)，點(diǎn)亮警告信號(hào)燈，并斷開電控油閥的電源，使四輪轉(zhuǎn)向處于兩輪轉(zhuǎn)向狀態(tài)。

b.轉(zhuǎn)角比傳感器：轉(zhuǎn)角比傳感器的功能是檢測(cè)相位控制系統(tǒng)中的扇形控制齒板的轉(zhuǎn)角位置，并將檢測(cè)出的信號(hào)反饋給四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元，作為監(jiān)督和控制信號(hào)使用。

c. 電控油閥：電控油閥的功用是控制由轉(zhuǎn)向油泵輸向后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的油路通斷。當(dāng)液壓回路或電子控制線路出現(xiàn)故障時(shí)，電控油閥就切斷由轉(zhuǎn)向油泵通向液壓控制閥的油液通道，使四輪轉(zhuǎn)向裝置處于一般兩輪轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)，起到失效保護(hù)的作用。

(2)后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

①當(dāng)車速低于35km/h時(shí)，如圖26(a)所示，扇形控制齒板在步進(jìn)電機(jī)的控制下向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)。假設(shè)轉(zhuǎn)向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng)，則小錐齒輪、大錐齒輪分別向空白箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂在扇形齒板和大齒輪的帶動(dòng)下最終向右上方擺動(dòng)，液壓控制閥輸入桿和滑閥也向右移動(dòng)，由轉(zhuǎn)向油泵輸送的高壓油液進(jìn)入后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的左腔，使后輪向左偏轉(zhuǎn)，即后輪相對(duì)于前輪反向偏轉(zhuǎn)，使車輛轉(zhuǎn)向半徑減小，提高了低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性(提示：液壓控制閥移動(dòng)的行程大小與扇形齒板的轉(zhuǎn)角大小成正比)。

②當(dāng)車速高于35km/h時(shí)，如圖26(b)所示，扇形控制齒板在步進(jìn)電機(jī)的控制下向圖中正方向移動(dòng)。假設(shè)這時(shí)轉(zhuǎn)向盤仍向右轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂向左上方擺動(dòng)，將液壓控制閥輸入桿和滑閥向左拉動(dòng)，由轉(zhuǎn)向油泵輸送的高壓油液進(jìn)入后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的右腔，結(jié)果使后輪向右偏轉(zhuǎn)，即后輪相對(duì)于前輪同向偏轉(zhuǎn)。使汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性顯著提高。

③當(dāng)車速為35km/h時(shí)，如圖26(c)所示，扇形控制齒板處于中間位置，搖臂處于與大錐齒輪軸線垂直的位置。不管轉(zhuǎn)向盤向左還是向右轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓控制閥輸入桿均不產(chǎn)生軸向位移，后輪保持與汽車縱向軸線平行的直線行駛狀態(tài)。

圖26 后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

（全文完）

(作者趙寶平、劉曉雪、鄧飛虎單位：金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院)