汽车动力转向系统简介

动力转向系统又有转向加力系统之称。装有动力转向系统汽车的转向轮的转动，主要不是依靠驾驶人的手力，而是依靠转向系统中设置的加力装置，借助于发动机的动力驱动油泵或空压机，以液力或气力增大驾驶人操纵转向轮的力量。

汽车转向轴负荷的大小影响驾驶人所要用的手力。为保持转向轻便性，在轴负荷超过一定值时，就应采用动力转向系统。一般货车轴负荷超过25kN，就可以考虑采用动力转向系统；当轴负荷超过40kN时，就必须采用动力转向系统。多轴重型越野汽车一般都应装置动力转向系统。

（一）动力转向系统的要求

1）转向轮的转角和驾驶人转动转向盘的转角保持一定的比例关系。

2）动力转向系统失灵时，仍能用机械系统操纵转向。

3）具有很高的灵敏度。

4）减轻驾驶人作用在转向盘上手力的同时，还应有路感。

5）具有直线行驶的稳定性，转向后有自动回正作用。

（二）动力转向系统的分类

动力转向系统按动力来源分为两类：液压式和气压式。

液压式动力转向系统是以液体的压力作动力来完成转向加力动作。其特点是油液工作压力可达6～10N/mm²，甚至更高。与气压式比较，因为工作压力高，所以结构紧凑，动力缸的尺寸小，重量轻；又由于油液具有不可压缩性，灵敏度高；油液的阻尼作用可以用来吸收路面冲击；动力装置无需润滑。所以，虽然存在着结构复杂，对加工精度和密封要求高等问题，但仍能得到比较广泛的应用。

气压式动力转向的工作介质是气体，它的工作压力约为1N/mm²。和液压式相比，为了得到同样大小的力，动力缸的尺寸和重量都要增加，因此，在汽车上布置会遇到困难；由于气体可以压缩，转向系统的灵敏度也差；它往往和制动系统共用一个气源，当汽车下坡又要转向和制动时，就可能影响动力转向系统的正常工作，出现加力不足，转向沉重，甚至造成事故；在寒冷地区使用时气压系统在低温环境下容易结冰。这些缺点使气压式动力转向在汽车上应用受到很大限制，故以后只介绍液压式动力转向。

（三）动力转向系统的工作原理

液压式动力转向系统由油泵、分配阀、动力缸及油箱、管路等组成。

图6-32所示为液压式动力转向系统工作原理简图。油泵2是液压系统的心脏，通常由发动机经传动带或齿轮来驱动，由它供应高压油到液压系统的各部分。油泵通过油管和分配阀3相连接，油液经过分配阀改变流动方向。图上所示为汽车直线行驶情况，即滑阀6位于中间位置，这时来自油泵的高压油，可自由地通过液压系统，不产生任何作用力返回油箱。转向时驾驶人转动转向盘，经过转向摇臂，使滑阀6相对分配阀壳体移动，移动方向决定于驾驶人转动转向盘的方向。由于滑阀6的移动，引起分配阀里的油路发生变化，这时来自油泵的高压油经分配阀后不再流回油箱，而是流向与驾驶人所选择的转动方向相适应的动力缸室里，推动活塞移动，再通过杆件使车轮转动。可见转向时驾驶人只需克服转向器的摩擦阻力等，便可实现汽车的转向运动，而转向器里所谓摩擦阻力是很小的。

图6-32 液压式动力转向系统的工作原理

1—转向器 2—油泵 3—分配阀 4—动力缸 5—定中弹簧 6—滑阀 7—反作用阀

转向过程中，动力缸油压随转向阻力发生变化，在油泵负荷范围内，它们保持平衡。例如：油压过高时，除去克服转向阻力以外如：油压过高时，除去克服转向阻力以外，还有一些余力，将继续推移活塞，这就促使车轮加速转向，直至超过了转向盘所给定的转向速度。这时，转向轮通过拉杆使分配阀壳相对滑阀6座轴向移动，移动的方向与滑阀移动方向相同，结果改变了油路，减小了动力缸中的油压，车轮转动速度减慢。上述这种作用被称为“反馈”作用。

当液压系统的工作液体流入分配阀两端定中弹簧5所在的空间时，液体的压力也作用到反作用阀7上。转向时驾驶人作用到转向盘上的力，不仅要克服转向器的摩擦阻力，还要克服定中弹簧的阻力和油压在反作用阀7上的压力。油压与转向阻力成正比，当转向阻力增加时，油压也增加，因此驾驶人克服反作用阀7上的压力也增加。这种结构能使驾驶人对转向阻力变化情况有所感觉，称为“路感”。(www.xing528.com)

（四）动力转向系统实例

某8×8越野汽车，双前轴转向，平均轴载重量10.2t，即平均轴负荷约为100kN，选用液力动力转向。其工作过程如下：

1.保持转向盘不动时

汽车沿直线行驶或保持转向半径不变，如图6-33所示。转向盘5不动，转向器的螺母4和螺杆6相互间没有作用轴向力施加于分配阀，分配阀在四个回位装置6作用下，保持在中间常开位置，阀内五条环形油道各相邻油道之间都保持着0.2mm环境间隙，从油泵2来的油液沿管路流入分配阀壳体10的进油孔，经分配阀中间台肩侧与阀壳台肩之间的环形阀与油箱相通，油压都处于低压状态，不起转向助力作用。

2.转动转向盘

如图6-34所示，当汽车左转弯时，驾驶人逆时针旋转转向盘。一开始，由于转向车轮的偏转阻力很大，螺杆还不能推动螺母，而螺杆在螺母轴反作用力的推动下产生相对的轴向下移（图中向左）。与此同时，分配阀中的滑阀11克服定位弹簧的张力，跟着螺杆下移，当其下移量等于或略大于0.2mm时，滑阀中通往助力器后腔室（图6-34中右方）的环形油路的通道增大，油泵送来的高压油经滑阀中间油路流入这条油路，形成高压油区；而滑阀中间油路与助力缸前腔室（图6-34中左方）油路通道被封闭，动力缸前腔室与油箱连贯的油路通道却因之增大，形成了低压油区。

图6-33 未转动转向盘时的情况

1—油箱 2—油泵 3—单向阀 4—螺母 5—转向盘 6—螺杆 7—动力缸 8—转向摇臂 9—回位装置 10—分配阀壳体 11—滑阀

图6-34 向左转动转向盘时的情况

从转向油泵送来的高压油液便按图中途径流动，即由滑阀的中部环形油路经右方相邻的油路进入助力缸后腔室，油液的高压推动助力缸活塞左移（伸出），对转向臂助力，于是转向臂便在油压和驾驶人手力（通过转向器传递）的共同作用下向前摆动，经传动机械，驱使车轮向左偏转。由于油压很高，汽车转向主要靠活塞推力，所以驾驶人作用于转向盘上的力就可大大减小。助力缸活塞作伸出移动时，前腔容积减小，油压升高，油液经连接油管和滑阀内的环形油路流回油箱，这样就构成了油液的循环。

右转弯时，分配阀中的滑阀上移（图6-35中向右）改变油路，动力缸的加力方向相反，如图6-35所示。

3.强制转向

如果动力转向系统失效，汽车转向盘上的转向阻力增大，使操纵困难。为减少这个阻力，在滑阀进油道与回油道之间装有单向阀3。在正常情况下，单向阀被弹簧和油压关闭，两油道不通。当油泵失效时，进油道变为低压，而回油道因助力缸中活塞运动而具有一定的压力，因而单向打开，两油道相通，油液便因助力缸中活塞运动而具有一定的压力，因而单向打开，两油道相通，油液便从助力缸的一边（被活塞挤压的一边）流向另一边（活塞离开后产生低压的一边），从而减少了转向阻力，强制转向就能顺利进行，如图6-36所示。

图6-35 向右转动转向盘时的情况

图6-36 强制向左转向时的情况