转向操纵机构简介-汽车底盘构造与原理精解

如图4-3所示，转向操纵机构一般由转向盘、转向轴、转向管柱、万向节和转向传动轴组成。

1.转向盘

如图4-4所示，转向盘由轮圈、轮辐和转向盘毂三部分组成，其按照轮辐的数目可分为三辐式转向盘和四辐式转向盘。

转向盘也称方向盘，内部是成形的金属骨架，通过带锥度的细花键将转向盘毂与转向轴相连，端部通过螺母轴向压紧固定。金属骨架外面一般包有柔软的合成橡胶或树脂，也有皮包革，以具有良好的手感，并防止手心出汗时转向盘打滑。当汽车发生碰撞时，转向盘骨架能产生变形，以吸收冲击能量，减轻驾驶人的伤害程度。转向盘上都装有喇叭按钮和安全气囊。有些轿车的转向盘上还装有巡航按钮和升、降档开关等。

现代汽车使用的转向盘具有以下特点：

1）造型科学化。

2）多层柔软化。

3）功能多样化。

4）尺寸小型化。

图4-3 转向操纵机构结构图

图4-4 转向盘结构图

2.转向柱

为了保证驾驶人的安全，同时也为了更加舒适、可靠地操纵转向系统，现代汽车（特别是轿车）通常在转向操纵机构上增设相应的安全、调节装置。这些装置主要反映在转向轴和转向管柱的结构上。为了叙述方便，将转向轴和转向管柱统称为转向柱。转向柱的作用是将转向盘的操纵力传给转向器的传力轴。转向柱上还安装有各种操纵开关，如组合开关、转向灯开关，有的还装有变速杆等。

现代汽车的转向柱具有以下特点：

1）吸收冲击能量。

2）倾斜角度可调节。

3）轴向位置可调节。

下面以奥迪A8转向柱为例进行讲解，图4-5所示为奥迪A8机械调整式转向柱总成。

图4-5 奥迪A8机械调整式转向柱总成

（1）转向柱调整系统

1）带机械调整的转向柱。如图4-6所示，机械调整式转向柱主要包括提拉手柄、铁片束1、铁片束2和偏心轮等。通过提拉手柄控制两组铁片束对转向柱进行倾斜角度和轴向位置的调整。

具体工作原理：铁片束1包括8片铁片，平均分配在转向柱的左、右两侧。铁片束2包括10片铁片，同样平均分配在转向柱的左、右两侧。铁片束1和铁片束2按前后方向进行排列，则在转向柱的每一侧，铁片束1和铁片束2的铁片相互插入。当驾驶人需要调整倾斜角度和轴向位置时，将提拉手柄下压，此时转向柱左右两侧的铁片不受压力，驾驶人可根据个人特点进行倾斜角度和轴向位置调整。当调整完毕后，松开提拉手柄，止点弹簧将手柄推向转向柱，则位于铁片两侧的偏心轮将铁片压紧在一起，实现对转向柱的固定。

举个简单的例子，我们把两只手的手指叉开，然后互相插入，如果我们用力，则两排手指的夹角和位置即被固定。机械调整式转向柱的工作原理与此相同。

2）带电动调整的转向柱。

①轴向位置调整。如图4-7所示，带传动齿轮的电动机和蜗杆与箱式平衡器牢固连接，带转向管的导向盒与调整基座牢固连接，蜗杆旋在调整基座的内螺纹上。(www.xing528.com)

蜗杆的旋转运动将会使调整基座带着导向盒及转向管有一个轴向的位移，电动机内的霍尔传感器测量电动机旋转次数。因此，在控制器内可得出在转向柱调整范围内的当前位置。

②倾斜角度调整。如图4-8所示，带转向管的导向盒可旋转置于支撑架上。带可弯曲轴杆的电动机、蜗杆和传动机构与箱式平衡器紧密连接。在支撑架上还有一个螺纹套管，蜗杆在其内部动作。通过蜗杆的运动使螺纹套管按垂直方向运动。带转向管的导向盒绕同一旋转点转动。

图4-6 机械调整式转向柱

图4-7 轴向位置调整示意图

图4-8 倾斜角度调整示意图

蜗杆的另一端和正齿轮固定连接。在蜗杆上的旋转运动通过齿带传送到转向柱的对应端上。在对应端上通过相同的构造部件开始进行倾斜角度调整。通过两端固定能增加与转向柱连接的稳固性。

电动机内的霍尔传感器测量电动机旋转次数。因此，在控制器内可得出在转向柱调整范围内的当前位置。

③功能示意图。如图4-9所示，在初安装后将基准位置在Z（轴向位置调整）和X（倾斜角度调整）方向运动。这些数据通过霍尔传感器传递并存储在车内电脑网络控制器J519内。

在每次后续调整时，霍尔传感器获得相应调位电动机的旋转数据。车内电脑网络控制器J519从这些数据以及储存的基准位置数据得出当前转向柱在调整范围内的当前位置。

（2）转向柱电动锁系统ELV

1）概述。奥迪系列中第一次在A8上使用转向柱电动锁，而不使用机械锁。通过ELV元件和联锁系统在空间上的分离能达到以下本质上的优点：

①车辆被动安全性：给予附加曲柄缓冲器以空间。

②防盗：增加对部件进行盗窃的难度。

③费用：将发动机控制器和传动机构排列在一个部件单元中。

2）结构。如图4-10所示，带锥形外部齿轮系统的棘轮通过一个滑动联轴节和转向柱轴相连接。带锥形外部齿轮系统的限位滑块位于导向盒中并可沿纵向滑动。

图4-9 转向柱调整功能示意图

图4-10 电器联锁系统结构图

电动机通过螺杆齿轮驱动正齿轮。转向杆纵向置于ELV元件中并通过拉杆和限位滑块相连接。

3）功能。在对电动机进行控制时正齿轮被扭转。正齿轮的侧面为带齿斜面。转向杆在其斜面上运动并根据正齿轮和斜面的位置纵向滑动，转向杆的运动直接传送到限位滑块。带内齿的限位滑块被推到带外齿的棘轮上直至停止，从而锁住转向柱。

ELV元件通过螺塞与转向柱相连接并且在更换时只能与转向柱一起进行更换。

3.万向节和转向传动轴

万向节用于连接转向轴与转向传动轴以及转向传动轴与转向器的输入轴。万向节一般都采用十字轴式刚性万向节或者柔性万向节。