轉向節

轉向節（Steering Knuckle）又稱“羊角”，是汽車轉向橋中的重要零件之一，能夠使汽車穩定行駛並靈敏傳遞行駛方向。

轉向節的功用是傳遞並承受汽車前部載荷，支承並帶動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向。在汽車行駛狀態下，它承受著多變的衝擊載荷，因此，要求其具有很高的強度

基本介紹

• 中文名：轉向節
• 外文名：Steering Knuckle
• 所屬行業：汽車
• 用途：使汽車穩定行駛

轉向節結構

轉向節是車輪轉向的鉸鏈，一般呈叉形。上下兩叉有安裝主銷的兩個同軸孔，轉向節軸頸用來安裝車輪。轉向節上銷孔的兩耳通過主銷與前軸兩端的拳形部分相連，使前輪可以繞主銷偏轉一定角度而使汽車轉向。為了減小磨損，轉向節銷孔內壓入青銅襯套，襯套的潤滑用裝在轉向節上的油嘴注入潤滑脂潤滑。為使轉向靈活，在轉向節下耳與前軸拳形部分之間裝有軸承。在轉向節上耳與拳形部分之間還裝有調整墊片，以調整其間的間隙。

轉向節結構

轉向輪定位參數

為了保持汽車直線行駛的穩定性、轉向的輕便性和減小輪胎與機件間的磨損，轉向輪、轉向節和前軸三者之間與車架必須保持一定的相對位置，這種具有一定相對位置的安裝稱為轉向輪定位，也稱前輪定位。正確的前輪定位應做到：可使汽車直線行駛穩定而不擺動；轉向時轉向盤上的作用力不大；轉向後轉向盤具有自動回正作用；輪胎與地面間不打滑以減少油耗，延長輪胎使用壽命。前輪定位包括主銷後傾、主銷內傾、前輪外傾及前輪前束。

主銷後傾角

主銷在汽車的縱向平面內，其上部有向後的一個傾角γ，即主銷和地面垂直線在汽車縱向平面內的夾角，如圖所示。

主銷後傾角

主銷後傾角γ能形成回正的穩定力矩，當主銷具有後傾角γ時，主銷軸線和路面的交點將位於車輪與路面接觸點的前面。當汽車直線行駛時，若轉向輪偶然受到外力作用而稍有偏轉（向右偏轉如圖箭頭所示），將使汽車行駛方向向右偏離。這時，由於汽車本身離心力的作用，在車輪與路面接觸點b處，路面對車輪作用著一個側向反力 。反力對車輪形成一個繞主銷軸線作用的力矩L，其方向正好與車輪偏轉方向相反。在此力矩的作用下，將使車輪迴到原來的中間位置，從而保證汽車穩定直線行駛，故此力矩稱為回正力矩。

但此力矩也不宜過大，否則在轉向時為了克服該穩定力矩，駕駛員要在轉向盤上施加較大的力（即所謂的轉向沉重）。因穩定力矩的大小取決於力臂L的大小，而力臂L的大小取決於後傾角γ的大小。

現在一般採用的γ角不超過2-3°。現代高速汽車由於輪胎氣壓降低、彈性增加，而引起穩定力矩增大。因此，γ角可以減小到接近於零，甚至為負值。

主銷內傾角

主銷在汽車的橫向平面內，其上部向內傾斜一個β角（即主銷軸線與地面垂直線在汽車橫向平面內的夾角）成為主銷內傾角。

主銷內傾角和車輪外傾角

主銷內傾角β也有使車輪自動回正的作用，如圖所示。當轉向輪在外力作用下由中間位置偏轉一個角度時，車輪的最低點將陷入路面以下。但實際上車輪下邊緣不可能陷入硬路面以下，而是將轉向輪連同整個汽車前部向上抬起一個相應的角度。這樣，汽車本身的重力有使轉向輪迴到原來中間位置的效應。

此外，主銷的內傾還使得主銷軸線與路面交點到車輪中心平面與地面交線距離c減小，從而可減小轉向時駕駛員加在轉向盤的力，使轉向操縱輕便，同時也可以減小從轉向輪傳到轉向盤的衝擊力。但c值也不宜過小，即內傾角不宜過大，否則在轉向時車輪繞主銷偏轉的過程中，輪胎與路面間將產生較大的滑動，因而增加了輪胎與路面間的摩擦阻力。這不僅是轉向變得沉重，而且加速了輪胎的磨損。因此，一般內傾角β不大於8°，距離c一般為40-60mm。

主銷內傾角是在前梁設計中保證的，由機械加工來實現。加工時，將前梁兩端主銷孔軸線上端向內傾斜就形成內傾角β。

車輪外傾角

除上述主銷後傾角和內傾角兩個角度保證汽車穩定直線行駛外，車輪外傾角α也具有定位作用。α是通過前輪中心的汽車橫向平面與前輪平面的交線與地面垂線之間的夾角，如圖4（a）、（c）所示。如果空車時前輪的安裝正好垂直於路面，則滿載時，車橋將因承載變形而可能出現前輪內傾，這將加速輪胎的偏磨損。另外，路面對前輪的垂直反作用力沿輪轂的軸線分力，將使輪轂壓向外端的小軸承，加重了外端小軸承及輪轂緊固螺母的負荷，安裝前輪時應預先使其有一定的外傾角，以防止前輪內傾。同時，前輪有了外傾角也可以與拱形路面相適應。但是，外傾角也不宜過大，否則也會使輪胎產生偏磨損。

前輪的外傾是在轉向節設計中確定的。設計時使轉向節軸頸的軸線與水平面成一角度，該角度即為前輪外傾角α（一般為1°左右）。

前輪前束

前輪有了外傾角後，在滾動時就類似於滾錐，從而導致前輪向外滾開。由於轉向橫拉桿和車橋的約束使前輪不可能向外滾開，前輪將在地面上出現邊滾邊滑的現象，從而加劇輪胎磨損。為了消除前輪外傾帶來的這種不良後果，在安裝前輪時，使汽車兩前輪的中心面不平行，兩輪前邊緣間的距離B小於後邊緣間的距離A，A-B之差成為前輪前束。這樣可使前輪在每一順勢滾動方向接近於向著正前方，從而很大程度上減輕和消除了由於前輪外傾而產生的不良後果。

前輪前束可通過改變橫拉桿的長度來調整。調整時，可根據各廠家規定的測量位置，使兩輪前後距離差A-B符合規定的前束值。一般前束值為0~12mm。測量位置除了如圖5所示位置外，還通常取兩輪胎中心平面處的前後差值，也可以取兩前輪輪輞內側面處前後的差值。此外，前束也可用前束角表示。

前輪前束