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1、2005年第3期液压与气动27国产轿车液压动力转向系统的分析与改进路长国,陆荣钧TheAnalysisandImprovementofHydraulicPressurePowerSteeringSystemforDomesticCarsLUChang2guo,LURong2jun(南通职业大学机械工程系,江苏南通 226007) 摘 要:通过对目前国产轿车普遍采用的液压动力转向系统正常工作,和转向泵不运转时的工作分析,得出在行车过程中转向泵不运转时,转向异常沉重,甚至失去转向能力的原因,并提出一些改
2、进方案。关键词:汽车工程;动力转向系统;液压;改进方案中图分类号:TH13717 文献标识码:B 文章编号:100024858(2005)0320027204 现在的汽车转向系为了兼顾操纵省力和灵敏两方面的要求,采用了动力转向加力装置来增大驾驶员操纵转向轮转向的力量,从而使转向操纵十分简便,同时选用传动比较小的转向器角传动比,来满足转向灵敏的要求。由于常流式动力转向系统具有结构简单、液压泵消耗功率小、管路压力低、泄漏少、工作寿命长等优点,因而被广泛应用与各种型号的汽车上。目前国产轿车上几乎毫无例外地
3、采用了常流、转阀式整体型齿轮齿条动力转向器。但就该系统而言,如果在行车11动力缸 21动力缸活塞及转向齿条 31转向器外壳过程中转向液压泵不运转,将使转向异常沉重,甚至失41回油管路 51储油罐 61转向泵(带流量控制的叶片泵)去转向能力,这是相当危险的,因此我们在对系统进行71进油管路 8、121销 91扭杆 101阀芯 111阀套及转向齿轮了分析后,提出了一些改进的方法。图1 常流、转阀式整体型动力转向器1 转向液压泵运转时的工作过程112 刚开始转向时状态该工作系统实际上是由发动机带动转向泵向系
4、统当驾驶员顺时针转动方向盘时(右转向),阀芯10提供液压能,转向泵通常是带流量控制阀和安全阀的也被顺时针转动。但此时,因为受到转向节臂传来的叶片泵。转阀实际上是一个伺服控制阀,方向盘为输地面转向阻力,转向动力缸活塞及转向齿条都不能转入装置,工作缸带动齿条齿轮形成反馈系统。整个转动,所以转向齿轮与阀套暂时不能随阀芯一起转动,而向器的结构与原理如图1所示。是使扭杆发生变形。阀芯相对阀套转动角度后,使系111 不转向时状态统处于图2a所示的工作状态。不转向时,扭杆9处于自由状态。因为扭杆的两此时连通液压泵输
5、出管路的通道与动力缸左腔的端分别与转向控制阀的阀芯10、阀套11用销8、12相通道相通,动力缸右腔的通道与低压回油管路相通。连,转向控制阀处于图1b所示的初始位置,呈开启状使动力缸左腔压力高于右腔压力,活塞及转向齿条克态。转向动力缸1的活塞两边的工作腔与低压回油管服地面转向阻力,向右运动,使转向轮向右转动,汽车路相通,所以此时转向动力缸不起作用。发生转向。转向泵6的输出管路也与低压回油管路相通,泵输出的油由此流回转向油罐5。因转向控制阀的节流 收稿日期:2004209213阻力较小,故液压泵输出压力很
6、低,转向泵实际上处于 作者简介:路长国(1974—),男,江苏省南通市人,助教,在空转状态。读硕士,主要从事汽车方面的研究与教学工作。28液压与气动2005年第3期113 转向过程中的状态制阀、回油管路回流到储油罐,从动力缸右腔到储油罐当活塞及转向齿条向右运动时,转向齿轮与阀套的整个通道有节流作用,所以动力缸右腔内有一定的被顺时针转动,使扭杆的变形量呈减小趋势。如果驾正压力。驶员继续顺时针转动转向盘,使扭杆的变形量呈增大动力缸活塞及转向齿向右运动时,也使动力缸左趋势,那么扭杆的变形会保持不变,阀套随阀
7、芯一起转腔体积增大,油压减低。液压油须从储油罐经转向泵、动,转向控制阀所处的图2右转向位置不变,动力缸保泵的输出管路、转向控制阀、左腔管路流进动力缸左持工作,活塞及转向齿条继续向右运动,转向轮转角增腔,由于转向泵的节流作用较大,所以动力缸左腔内有大。较高的负压力。114 转向终了时的状态此时,驾驶员要实现右转向,不仅要克服转向节臂当驾驶员停止转动方向盘时,阀芯立即停止转动。传来的地面转向阻力,还要克服动力缸右腔与左腔的由于此时转向控制阀仍处的右转向位置,所以动力缸压差产生的阻力,使驾驶员感觉转向异常沉
8、重,甚至失继续保持工作,使扭杆变形减小,直到扭杆恢复自由状去转向能力。态,转向控制阀回到图1所示的初始位置,动力缸停止方向盘转动的速度越快,节流作用越大,动力缸右工作,转向轮转角保持不变。腔与左腔的压差也越大,给方向盘施加的力矩也必须驾驶员逆时针转动转向盘时的过程与前述相似,加大。只不过阀芯、扭杆、阀套、活塞、转向齿条、转向轮转角如果在转向过程中转向泵忽然停止运转时,动力与前述相反。转向过程中,系统处于图2b所示的工作缸能利用管路内存有的高压,在一段较小
