轉(zhuǎn)向機(jī)總成即轉(zhuǎn)向器,又名轉(zhuǎn)向機(jī)、方向機(jī)。它是汽車轉(zhuǎn)向系中最重要的部件。它的作用是:增大轉(zhuǎn)向盤傳到轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力、并改變力的傳遞方向。
轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的重要總成,其作用主要有三個(gè)方面。一是增大來自轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)矩,使之大到足以克服轉(zhuǎn)向輪與路面之間的轉(zhuǎn)向阻力矩;二是降低轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速,并使轉(zhuǎn)向搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)搖臂擺動(dòng)使其末端獲得所需要的位移,或者是將與轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸連接在一起的主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)換成齒輪齒條的直線運(yùn)動(dòng)而獲得所需要的位移;三是通過選取不同的螺(蝸)桿上的螺紋螺旋方向,達(dá)到使轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向協(xié)調(diào)一致的目的。
機(jī)械轉(zhuǎn)向器是把轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)檗D(zhuǎn)向搖臂的擺動(dòng),并按一定傳動(dòng)比放大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)傳動(dòng)方式的不同,轉(zhuǎn)向器有齒輪齒條式、蝸桿曲柄指銷式、循環(huán)球-齒條齒扇式、循環(huán)球曲柄指銷式、蝸桿滾輪式等結(jié)構(gòu)形式。
根據(jù)是否有助力裝置,轉(zhuǎn)向器又分為機(jī)械式(無助力)和動(dòng)力式(有助力)兩種。
汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家,早期主要是圍繞減小轉(zhuǎn)向器的摩擦阻力、提高轉(zhuǎn)向器正效率和增大剛度等方面從事研究并開發(fā)新產(chǎn)品。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器很早便在奔馳車上得到使用,在1920年以前,許多牌號(hào)汽車都用這種轉(zhuǎn)向器,因此這種轉(zhuǎn)向器是應(yīng)用最早的轉(zhuǎn)向器之一,已有100多年的歷史。早期使用的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,由一個(gè)直齒圓柱齒輪與一個(gè)直齒齒條相嚙合而組成,不僅運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性不好,而且沖擊和噪聲都比較大。此外,小齒輪軸線與齒條軸線間的夾角只能是直角,很難滿足總體布置要求。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,其結(jié)構(gòu)得到不斷完善。開發(fā)了斜齒圓柱齒輪與斜齒齒條嚙合的轉(zhuǎn)向器,克服了以前結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。目前齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器在各級(jí)別轎車上都得到廣泛使用,而且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車的產(chǎn)量不斷擴(kuò)大,齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器應(yīng)用前景將十分廣闊,因?yàn)檫@會(huì)使轉(zhuǎn)向桿系變得更加簡(jiǎn)單。進(jìn)入20世紀(jì)80年代初,我國生產(chǎn)的微型貨車開始應(yīng)用齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器,目前國產(chǎn)轎車絕大多數(shù)采用的都是這種形式的轉(zhuǎn)向器。
從1900年到1939年期間,汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家又開發(fā)了蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器和蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器,并在各型汽車上使用。我國在60年代生產(chǎn)的汽車,以采用蝸桿滾輪式轉(zhuǎn)向器為主,如一汽集團(tuán)公司從1956年開始生產(chǎn)的解放CA10型載貨汽車以及以后南京汽車制造廠生產(chǎn)的躍進(jìn)牌NJ130型載貨汽車等均采用這種形式轉(zhuǎn)向器。進(jìn)入80年代,東風(fēng)汽車公司生產(chǎn)的汽車采用蝸桿指銷式轉(zhuǎn)向器。以上這兩種轉(zhuǎn)向器,在今后新開發(fā)的汽車上應(yīng)用會(huì)逐漸減少。
國外于1939年以后又開發(fā)了效率更高的循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,盡管這種轉(zhuǎn)向器制造技術(shù)復(fù)雜、成本高,但各國仍普遍應(yīng)用于商用車上。我國從20世紀(jì)60年代開始應(yīng)用于貨車,進(jìn)入80年代以后,又在轎車、客車和越野車上廣泛應(yīng)用,并開發(fā)了變速比循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器,以滿足使用要求。
齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器通常由轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、殼體和預(yù)緊力調(diào)整裝置等組成)。
轉(zhuǎn)向齒輪通過軸承支承在殼體內(nèi),轉(zhuǎn)向齒輪的一端與轉(zhuǎn)向軸連接,將駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力輸入,另一端與轉(zhuǎn)向齒條直接嚙合,形成一對(duì)傳動(dòng)副,并通過轉(zhuǎn)向齒條傳動(dòng),帶動(dòng)橫拉桿,使轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。為保證齒輪齒條無間隙嚙合,補(bǔ)償彈簧產(chǎn)生的壓緊力通過壓板將轉(zhuǎn)向齒輪和轉(zhuǎn)向齒條壓靠在一起。彈簧的預(yù)緊力可以通過調(diào)整螺柱進(jìn)行調(diào)整。
由于齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器屬于可逆式轉(zhuǎn)向器,其正效率與逆效率都很高,自動(dòng)回正能力強(qiáng),路感好。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、工作可靠、使用壽命長、不需要調(diào)整齒輪齒條的間隙,因而得到了廣泛的應(yīng)用。但因其逆效率高,路面沖擊能反傳到轉(zhuǎn)向盤,壞路行駛時(shí)易打手。
循環(huán)球-齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器
循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器它由兩級(jí)傳動(dòng)副、殼體、鋼球和間隙調(diào)整裝置等組成。第一級(jí)傳動(dòng)副是螺桿—螺母、循環(huán)球傳動(dòng)副,第二級(jí)是齒條—齒扇傳動(dòng)副。
循環(huán)球-齒條齒扇式轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向螺桿與轉(zhuǎn)向軸連接,在轉(zhuǎn)向螺母下平面上加工成齒條,齒扇與齒扇搖臂軸連成一體。轉(zhuǎn)向螺母既是第一級(jí)傳動(dòng)副的從動(dòng)件,又是第二級(jí)傳動(dòng)副的主動(dòng)件。為了減少轉(zhuǎn)向螺桿與轉(zhuǎn)向螺母之間的摩擦與磨損,使二者的螺紋不直接接觸,將其做成內(nèi)外滾道,滾道中間裝有許多鋼球,以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦。轉(zhuǎn)向螺母上裝有兩個(gè)鋼球?qū)Ч埽撉驅(qū)Ч軆?nèi)裝滿了鋼球,鋼球?qū)Ч芘c滾道連通,形成兩條獨(dú)立的供鋼球循環(huán)滾動(dòng)的封閉通道。