◆文/江蘇 趙寶平 劉曉雪 鄧飛虎

電子助力轉(zhuǎn)向系及四輪轉(zhuǎn)向系淺析(三)

◆文/江蘇 趙寶平 劉曉雪 鄧飛虎

（接2016年第9期）

(1)電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系的組成及結(jié)構(gòu)

如圖20所示，電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向油泵、前動力轉(zhuǎn)向器、后輪轉(zhuǎn)向傳動軸、車速傳感器、電子控制單元和后輪轉(zhuǎn)向系組成。

圖20 電子控制液壓式四輪轉(zhuǎn)向系

①前輪轉(zhuǎn)向器和后輪轉(zhuǎn)向傳動軸

前輪轉(zhuǎn)向器(圖21)為齒輪齒條式，將齒條加長，與固定在后輪轉(zhuǎn)向傳動軸上的小齒輪嚙合。當(dāng)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤使齒條水平移動時，齒條一方面控制前輪轉(zhuǎn)向動力缸工作，推動前輪轉(zhuǎn)向，同時將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的方向、快慢和轉(zhuǎn)動的角度傳給后輪轉(zhuǎn)向傳動軸，驅(qū)動該軸轉(zhuǎn)動，以控制后輪轉(zhuǎn)向。后輪轉(zhuǎn)向傳動軸的結(jié)構(gòu)如圖22所示。

圖21 前輪轉(zhuǎn)向系

圖22 后輪轉(zhuǎn)向傳動軸

②后輪轉(zhuǎn)向系

后輪轉(zhuǎn)向系主要由相位控制系統(tǒng)、液壓控制閥、后輪轉(zhuǎn)向動力缸等組成(圖23)。

圖23 后輪轉(zhuǎn)向系

a.相位控制系統(tǒng)：相位控制系統(tǒng)包括步進電機、扇形控制齒板、擺臂、大錐齒輪、小錐齒輪、液壓控制閥連桿等(圖24)。后輪轉(zhuǎn)向傳動軸與轉(zhuǎn)向齒輪連接并輸入前轉(zhuǎn)向齒條的運動狀態(tài)。一個前、后車輪轉(zhuǎn)向角比傳感器安裝在扇形控制齒板旋轉(zhuǎn)軸上。

圖24 相位控制系統(tǒng)

●步進電機: 用螺栓固定在殼體一端，電機輸出軸裝有錐齒輪，與固定在蝸桿軸上的另一錐齒輪嚙合，蝸桿軸的轉(zhuǎn)動將使扇形控制齒板擺動。步進電機接受車速傳感器的電信號而轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動結(jié)果使扇形控制齒板正向擺動或逆向擺動一定角度，從而將擺臂拉向或推離步進電機。

●液壓控制閥聯(lián)桿:一端連接擺臂，中間穿過大錐齒輪上的孔，另一端與液壓控制閥主動桿連接。大錐齒輪的旋轉(zhuǎn)運動是由小錐齒輪驅(qū)動的，而小錐齒輪的轉(zhuǎn)動是由后輪轉(zhuǎn)向傳動軸驅(qū)動的。由此可見，液壓控制閥聯(lián)桿的運動是擺臂運動和大錐齒輪運動的合成，即液壓控制閥聯(lián)桿的運動受車速和前輪轉(zhuǎn)向運動的綜合影響。

b.液壓控制閥：如圖25所示，液壓控制閥是滑閥結(jié)構(gòu)，其滑閥的位置取決于車速和前輪轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)角。圖25中表示滑閥向左移動的過程，此時油泵送來的油液通過液壓控制閥進入動力缸右腔，同時動力缸左腔通過液壓控制閥與儲油罐相通。在動力缸左右腔壓力差的作用下，動力輸出桿左移，使后輪向右偏轉(zhuǎn)。因為閥套與動力輸出桿固定在一起，所以當(dāng)動力輸出桿左移時，將帶動閥套左移，從而改變油路通道大小，當(dāng)油壓與回位彈簧及轉(zhuǎn)向阻力的合力達(dá)到平衡時，動力輸出桿(連同閥套)停止移動(提示：上述作用原理與液壓常流滑閥式動力轉(zhuǎn)向裝置基本一致)。

c.后輪轉(zhuǎn)向動力缸：閥套將滑閥密封，閥套內(nèi)含有連接相位控制系統(tǒng)和動力缸的油道。輸出桿穿過動力缸活塞(輸出桿與動力缸活塞固定連接)，兩端分別與左、右轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，在動力缸兩腔的壓差作用下，輸出桿向左或向右移動，從而使得后輪做相應(yīng)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)汽車直線行駛時，在動力缸兩腔的回位彈簧及油壓作用下，使后輪處于直線行駛位置。此功能也使得當(dāng)電子控制系統(tǒng)或液壓回路出現(xiàn)故障時，后輪回到直線行駛位置，使四輪轉(zhuǎn)向變成一般的兩輪轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)。

③電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)由四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元、轉(zhuǎn)角比傳感器和電控油閥組成。a.四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元：四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元的功用是：● 據(jù)車速傳感器送來的電脈沖信號計算汽車的車速，再根據(jù)車速的高低計算汽車轉(zhuǎn)向時前后輪的轉(zhuǎn)角比；

● 比較前后輪理論轉(zhuǎn)角比與當(dāng)時的前后輪實際轉(zhuǎn)角比，并向步進電機發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)角大小的運轉(zhuǎn)指令。另外，還起監(jiān)視控制四輪轉(zhuǎn)向電控系統(tǒng)工作是否正常的作用；

●發(fā)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)工作出現(xiàn)異常時，點亮警告信號燈，并斷開電控油閥的電源，使四輪轉(zhuǎn)向處于兩輪轉(zhuǎn)向狀態(tài)。

b.轉(zhuǎn)角比傳感器：轉(zhuǎn)角比傳感器的功能是檢測相位控制系統(tǒng)中的扇形控制齒板的轉(zhuǎn)角位置，并將檢測出的信號反饋給四輪轉(zhuǎn)向電子控制單元，作為監(jiān)督和控制信號使用。

c. 電控油閥：電控油閥的功用是控制由轉(zhuǎn)向油泵輸向后輪轉(zhuǎn)向動力缸的油路通斷。當(dāng)液壓回路或電子控制線路出現(xiàn)故障時，電控油閥就切斷由轉(zhuǎn)向油泵通向液壓控制閥的油液通道，使四輪轉(zhuǎn)向裝置處于一般兩輪轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)，起到失效保護的作用。

(2)后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

①當(dāng)車速低于35km/h時，如圖26(a)所示，扇形控制齒板在步進電機的控制下向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)。假設(shè)轉(zhuǎn)向盤向右轉(zhuǎn)動，則小錐齒輪、大錐齒輪分別向空白箭頭方向轉(zhuǎn)動，擺臂在扇形齒板和大齒輪的帶動下最終向右上方擺動，液壓控制閥輸入桿和滑閥也向右移動，由轉(zhuǎn)向油泵輸送的高壓油液進入后輪轉(zhuǎn)向動力缸的左腔，使后輪向左偏轉(zhuǎn)，即后輪相對于前輪反向偏轉(zhuǎn)，使車輛轉(zhuǎn)向半徑減小，提高了低速時的機動性(提示：液壓控制閥移動的行程大小與扇形齒板的轉(zhuǎn)角大小成正比)。

②當(dāng)車速高于35km/h時，如圖26(b)所示，扇形控制齒板在步進電機的控制下向圖中正方向移動。假設(shè)這時轉(zhuǎn)向盤仍向右轉(zhuǎn)動，擺臂向左上方擺動，將液壓控制閥輸入桿和滑閥向左拉動，由轉(zhuǎn)向油泵輸送的高壓油液進入后輪轉(zhuǎn)向動力缸的右腔，結(jié)果使后輪向右偏轉(zhuǎn)，即后輪相對于前輪同向偏轉(zhuǎn)。使汽車高速行駛時的操縱穩(wěn)定性顯著提高。

③當(dāng)車速為35km/h時，如圖26(c)所示，扇形控制齒板處于中間位置，搖臂處于與大錐齒輪軸線垂直的位置。不管轉(zhuǎn)向盤向左還是向右轉(zhuǎn)動，液壓控制閥輸入桿均不產(chǎn)生軸向位移，后輪保持與汽車縱向軸線平行的直線行駛狀態(tài)。

圖26 后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

（全文完）

(作者趙寶平、劉曉雪、鄧飛虎單位：金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院)