方向機

轉向器俗稱方向機，是汽車用於轉向功能的最重要的零件，也是汽車行駛安全的重要保證。

基本介紹

• 中文名：方向機
• 別名：轉向器
• 套用：汽車
• 功能：轉向
• 類型：零件
• 分類：機械式轉向器等

分類

汽車上配置的轉向系統，大致可以分為四類，(1)機械式轉向器；(2)機械式液壓動力轉向系統；(3)一種是電子液壓助力轉向系統；(4)另外一種電動助力轉向系統。

機械式轉向器

機械式轉向器套用比較多，根據它們的結構特點不同，可分為齒輪齒條式轉向器、循環球式轉向器、蝸桿滾輪式轉向器和蝸桿指銷式轉向器等。

齒輪齒條式

齒輪齒條式轉向器由與轉向軸做成一體的轉向齒輪和常與轉向橫拉桿做成一體的齒條組成。與其它形式轉向器比較，齒輪齒條式轉向器最主要的優點是：結構簡單、緊湊；殼體採用鋁合金或鎂合金壓鑄而成，轉向器的質量比較小；傳動效率高達90%；齒輪與齒條之間因磨損出現間隙後，利用裝在齒條背部、靠近主動小齒輪處的壓緊力可以調節的彈簧，可自動消除齒間間隙，這不僅可以提高轉向系統的剛度，還可以防止工作時產生衝擊和噪聲；轉向器占用的體積小；沒有轉向搖臂和直拉桿，所以轉向輪轉角可以增大；製造成本低。

齒輪齒條式轉向器的主要缺點是：

因逆效率高(60%～70%)，汽車在不平路面上行駛時，發生在轉向輪與路面之間的衝擊力，大部分能傳至轉向盤，稱之為反衝。反衝現象會使駕駛員精神緊張，並難以準確控制汽車行駛方向，轉向盤突然轉動又會造成打手，對駕駛員造成傷害。

根據輸入齒輪位置和輸出特點不同，齒輪齒條式轉向器有四種形式：中間輸入，兩端輸出；側面輸入，兩端輸出；側面輸入，中間輸出；側面輸入，一端輸出。

採用側面輸入、中間輸出方案時，與齒條固連的左、右拉桿延伸到接近汽車縱向對稱平面附近。由於拉桿長度增加，車輪上、下跳動時拉桿擺角減小，有利於減少車輪上、下跳動時轉向系與懸架系的運動干涉。拉桿與齒條用螺栓固定聯接，因此，兩拉桿與齒條同時向左或右移動，為此在轉向器殼體上開有軸向方向的長槽，從而降低了它的強度。

採用兩端輸出方案時，由於轉向拉桿長度受到限制，容易與懸架系統導向機構產生運動干涉。

側面輸入、一端輸出的齒輪齒條式轉向器，常用在乎頭微型貨車上。

如果齒輪齒條式轉向器採用直齒圓柱齒輪與直齒齒條嚙合，則運轉平穩性降低，衝擊大，工作噪聲增加。此外，齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角只能是直角，為此因與總體布置不適應而遭淘汰。採用斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的齒輪齒條式轉向器，重合度增加，運轉平穩，衝擊與工作噪聲均下降，而且齒輪軸線與齒條軸線之間的夾角易於滿足總體設計的要求。

齒條斷面形狀有圓形、V形和Y形三種。圓形斷面齒條製作工藝比較簡單。V形和Y形斷面齒條與圓形斷面比較，消耗的材料少，約節省20%，故質量小；位於齒下面的兩斜面與齒條托座接觸，可用來防止齒條繞軸線轉動；Y形斷面齒條的齒寬可以做得寬些，因而強度得到增加；在齒條與托座之間通常裝有用減摩材料(如聚四氟乙烯)做的墊片用來減少滑動摩擦。

根據齒輪齒條式轉向器和轉向梯形相對前軸位置的不同，齒輪齒條式轉向器在汽車上有四種布置形式：轉向器位於前軸後方，後置梯形；轉向器位於前軸後方，前置梯形；轉向器位於前軸前方，後置梯形；轉向器位於前軸前方，前置梯形。

齒輪齒條式轉向器廣泛套用於微型、普通級、中級和中高級轎車上，甚至在高級轎車上也有採用的。裝載量不大、前輪採用獨立懸架的貨車和客車有些也用齒輪齒條式轉向器。

循環球式

循環球式轉向器由螺桿和螺母共同形成的螺旋槽內裝有鋼球構成的傳動副，以及螺母上齒條與搖臂軸上齒扇構成的傳動副組成。

循環球式轉向器的優點是：在螺桿和螺母之間因為有可以循環流動的鋼球，將滑動摩擦變為滾動摩擦，因而傳動效率可達到75%～85%；在結構和工藝上採取措施，包括提高製造精度，改善工作表面的表面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經淬火和磨削加工，使之有足夠的硬度和耐磨損性能，可保證有足夠的使用壽命；轉向器的傳動比可以變化；工作平穩可靠；齒條和齒扇之間的間隙調整工作容易進行；適合用來做整體式動力轉向器。

循環球式轉向器的主要缺點是：逆效率高，結構複雜，製造困難，製造精度要求高。

循環球式轉向器主要用於貨車和客車上。

蝸桿滾輪式

蝸桿滾輪式轉向器由蝸桿和滾輪嚙合而構成。其主要優點是：結構簡單；製造容易；因為滾輪的齒面和蝸桿上的螺紋呈面接觸，所以有比較高的強度，工作可靠，磨損小，壽命長；逆效率低。

蝸桿滾輪式轉向器的主要缺點是：正效率低；工作齒面磨損以後，調整嚙合間隙比較困難；轉向器的傳動比不能變化。

這種轉向器曾在汽車上廣泛使用過。

蝸桿指銷式

蝸桿指銷式轉向器的銷子若不能自轉，稱為固定銷式蝸桿指銷式轉向器；銷子除隨同搖臂軸轉動外，還能繞自身軸線轉動的，稱之為旋轉銷式轉向器。根據銷子數量不同，又有單銷和雙銷之分。

蝸桿指銷式轉向器的優點是：轉向器的傳動比可以做成不變的或者變化的；指銷和蝸桿之間的工作面磨損後，調整間隙工作容易進行。

固定銷蝸桿指銷式轉向器的結構簡單、製造容易。但是因銷子不能自轉，銷子的工作部位基本保持不變，所以磨損快、工作效率低。旋轉銷式轉向器的效率高、磨損慢，但結構複雜。

要求搖臂軸有較大的轉角時，應該採用雙銷式結構。雙銷式轉向器在直線行駛區域附近，兩個銷子同時工作，可降低銷子上的負荷，減少磨損。當一個銷子脫離嚙合狀態時，另一個銷子要承受全部作用力，而恰恰在此位置，作用力達到最大值，所以設計時要注意核算其強度。雙銷與單銷蝸桿指銷式轉向器比較，結構複雜、尺寸和質量大，並且對兩主銷間的位置精度、蝸桿上螺紋槽的形狀及尺寸精度等要求高。此外，傳動比的變化特性和傳動間隙特性的變化受限制。

蝸桿指銷式轉向器套用較少。

機械液壓動力

1、機械式的液壓動力轉向系統一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳動皮帶、儲油罐等部件構成。

2、無論車是否轉向，這套系統都要工作，而且在大轉向車速較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。所以，也在一定程度上浪費了資源。可以回憶一下：開這樣的車，尤其時低速轉彎的時候，覺得方向比較沉，發動機也比較費力氣。又由於液壓泵的壓力很大，也比較容易損害助力系統。

還有，機械式液壓助力轉向系統由液壓泵及管路和油缸組成，為保持壓力，不論是否需要轉向助力，系統總要處於工作狀態，能耗較高，這也是耗資源的一個原因所在。

一般經濟型轎車使用機械液壓助力系統的比較多。

電子液壓助力

1、主要構件：儲油罐、助力轉向控制單元、電動泵、轉向機、助力轉向感測器等，其中助力轉向控制單元和電動泵是一個整體結構。

2、工作原理：電子液壓轉向助力系統克服了傳統的液壓轉向助力系統的缺點。它所採用的液壓泵不再靠發動機皮帶直接驅動，而是採用一個電動泵，它所有的工作的狀態都是由電子控制單元根據車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態。簡單地說，在低速大轉向時，電子控制單元驅動電子液壓泵以高速運轉輸出較大功率，使駕駛員打方向省力；汽車在高速行駛時，液壓控制單元驅動電子液壓泵以較低的速度運轉，在不至於影響高速打轉向的需要同時，節省一部分發動機功率。

四、電動助力轉向系統(EPS)

1、英文全稱是Electronic Power Steering，簡稱EPS，它利用電動機產生的動力協助駕車者進行動力轉向。EPS的構成，不同的車儘管結構部件不一樣，但大體是雷同。一般是由轉矩(轉向)感測器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉向器、以及畜電池電源所構成。

2、主要工作原理：汽車在轉向時，轉矩(轉向)感測器會“感覺”到轉向盤的力矩和擬轉動的方向，這些信號會通過數據匯流排發給電子控制單元，電控單元會根據傳動力矩、擬轉的方向等數據信號，向電動機控制器發出動作指令，從而電動機就會根據具體的需要輸出相應大小的轉動力矩，從而產生了助力轉向。如果不轉向，則本套系統就不工作，處於standby(休眠)狀態等待調用。由於電動電動助力轉向的工作特性，你會感覺到開這樣的車，方向感更好，高速時更穩，俗話說方向不發飄。又由於它不轉向時不工作，所以，也多少程度上節省了能源。一般高檔轎車使用這樣的助力轉向系統的比較多。

此種方向機主要用於轎車及微型輕型車。

另外還有循環球式。此種方向機多用於重型卡車！