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1、第一节 四轮转向系统概述,四轮转向,1.转向系统的概述2.四轮转向系统的概述及控制3.四轮转向系统的应用,转向系统概述,1.转向系统的功能和组成 1.1功能 转向系统不仅可以改变汽车的行驶方向,而且可以克服由于路面的恻向干扰力使车轮自行产生的转向,恢复汽车原来的行驶方向. 1.2组成 转向机构都是由转向传动机构.转向器.转向操纵机构三部分组成 2.转向系统原理示意图,四轮转向的概述及结构类型,1.四轮转向系统的的功能 确保车辆良好的操纵性和稳定性,即有效控制车辆的横向运动特性,以充分保证车辆的操纵稳定性.2.四轮转向系统的优点: 2.1转向响应快 2.2转向能力强 2.3直线行驶稳定性好 2.
2、4低速性能好3.四轮转向系统的类型 机械式.液压式.电子/液压式.电子控制式,什么是四轮转向系统,4WS(4 wheel steering System) 汽车是依靠后轮和前轮共同完成转向任务.四轮转向的目的在于低速行驶时依靠逆向转向（前轮与后轮转角方向相反）改善汽车的操作性，获得较小的转向半径，在中高速行驶时依靠同向转向（前轮与后轮的转角方向相同），减小汽车的横摆运动，提高车道变更和曲线行驶的操纵稳定性。,1-后轮转向取力齿轮箱 2-转向盘 3-后轮转向传动轴 4-后轮转向器,机械式四轮转向系的组成,1-储油罐 2-转向油泵 3-前轮动力转向器 4-转向盘 5-后轮转向控制阀 6-后轮转向动
3、力缸 7-铰接头 8-从动臂 9-后轮转向专用油泵,液压式四轮转向系示意图,电子控制液压式四轮转向系,1-转向盘 2-后轮转向系 3-后轮转向传动轴 4-电子控制单元 5-车速传感器 6-前动力转向器 7-转向油泵,电子式四轮转向系的组成,电子式四轮转向系的组成,4WS车低速四轮转向特性,4WS车低速四轮转向特性,如图所示为低速转向行驶轨迹，2WS汽车的情况是后轮不转向，所以转向中心大致在后轴的延长线上。4WS汽车的情况是对后轮进行逆向操纵，转向中心比2WS汽车靠近车体处。在低速转向时，若两前轮转向角相同，则4WS汽车的转向半径更小，内轮差也小，转向性能好。对小轿车而言，如果后轮逆向转向5度，
4、则可以减少最小转向半径0.5米，内轮差约0.1米。,4WS中高速转向特性,直线行驶的汽车转向是下列两运动的合成运动：汽车质心绕转向中心的公转和汽车绕质心的自转。如图所示为2WS汽车中高速转向时车辆的运动状态：前轮转向时，前轮产生侧偏角，并产生旋转向心力使车体开始自转，当车体出现自转时，后轮产生侧偏角，和旋转向心力，车速越高，离心力越大，所以必须给前轮更大的侧偏角，使它产生更大的旋转向心力，与此同时，后轮也产生与此相应的侧偏角，车体的自转趋势更加严重。也就是说，车速越高，转向时容易引起车辆的旋转和侧滑。,4WS中高速转向特性,理想的高速转向运动状态是尽可能使车体的倾向和前进方向一致，从而使后轮产
5、生足够的旋转向心力。在4WS汽车通过对后轮同向转向操纵，使后轮也产生侧偏角，使它与前轮的旋转向心力相平衡，从而抑制自转运动，得到车体方向和车辆前进方向一致的稳定转向状态。,4WS中高速转向特性,中高速转向时2WS和4WS同向转向操纵比较,转向角比例控制,系统组成与工作原理 如图所示为4WS转向角比例控制的系统图.前后的转向机构是机械方式连接,转向盘的转动通过前转向齿轮箱(齿轮齿条式)中的齿条带动转向横拉杆左右移动,使前轮产生转向,同时小齿轮的旋转输出通过通过连接轴由输入小齿轮传给后转向齿轮箱,经过转向枢轴和4WS转换器实现后轮转向.,转向角比例控制,转向枢轴,偏心轴和枢轴的运动,转向角比例控制
6、,如图所示为ECU控制流程方框图,通过转向角传感器,车速传感器等输入信号,实现以下控制: 1.转向角控制 2.2WS选择功能 3.安全性控制,转向角比例控制4WS控制流程方框图,横摆角速度比例控制,系统组成与工作原理 如图所示为4WS横摆角比例控制系统的组成,使后轮产生转向角的工作原理就是转换后转向机构的控制阀油路,使阀芯左右移动.在前轮转向时控制阀将后轮的最大转角控制到5度,而与前轮转向无关时将后轮转向角控制到1度.后轮转向是机械式转向和电子式转向的合转向.,横摆角速度比例控制,三、横摆角速度比例控制,前轮转向操纵机构,前轮转向操纵机构,转向盘的旋转运动传递到转向器的小齿轮和齿条，并随着齿条
7、的左右移动带动小齿轮旋转。此时与小齿轮成为一体的前带轮就做正反旋转。前带轮的旋转通过转向角缆绳传动到后轮转向操纵机构的后带轮上。控制齿条上有长为l的自由行程，相应的转向盘的转动范围为250度，所以不能进行与前轮转向角连动的后轮转向操纵，高速行驶时，后轮只是通过脉冲电机进行电子式转向控制。,后轮转向操纵机构,后轮转向执行器构造（电子式),后轮转向操纵机构,机械式转向操纵机构的情况是通过缆绳将转动传递到后带轮并带动控制凸轮，而凸轮推杆仿照凸轮外形运动带动阀套筒左右移动。转向盘向左转动时，后带轮作向右旋转。随着旋转，凸轮曲率半径变小，凸轮推杆被拉出，阀套筒就向左移动。转盘右转时，则相反。随着凸轮曲率
8、半径变大，凸轮推杆被推进，阀套筒就向右移动。由于阀套筒和阀心的相对位移，使来自液压泵的工作压力油路被切换，转向盘左转时，阀套筒就向左移，使油液进入液压缸的右室，动力活塞向左移动，此时与活塞一体的拉杆向左移动，将后轮向右转。,大转向角控制,大转向角控制,当前轮向左转向时，阀套筒向左方向移动，并与阀心之间产生相对位移。如图所示a和b部位被节流，高压作用于动力油缸的右室，推动活塞杆向左移动，而后轮就向右转向。当活塞杆向左移动时，因为脉冲电机不工作，阀控制杆就以支点A为中心回转并将阀心从B点移到左方的B点。因此，打开处于节流状态的阀a部分以及b部分，降低动力油缸右室的压力，结果是当活塞杆移动到规定的位
9、置时，a部分以及b部分的节流压力与来自车轮的外力相平衡，后轮就不能进行更多的转向。,小转向角控制,小转向角控制,采用螺旋齿轮和曲柄组合结构将脉冲电动机的旋转运动变为阀心的直线运动。当从动齿轮向左旋转时，阀控制杆的上断支点A就以从动齿轮中心O为回转中心移动到A。脉冲电机刚起动瞬间，后转向轴还没有运动，所以阀控制杆就以C点为回转中心向左运动，杆中央的B点成为B点，使阀心向左移动。缆绳不动时，阀套筒固定不动，与阀套筒产生相对位移，阀的a部分以及b部分被节流，高压油进入油缸左室。,4WS系统的应用,四轮转向系统在日本的本田,马自达轿车以及美国各公司的轿车上都有应用,如97款三菱3000GT,94款本田Prelude.,最新车型,1.系统组成前轮转向操纵机构后轮转向操纵机构2.控制状态大转向角控制（机械控制）小转向角控制（电子式控制）.控制逻辑车体侧滑角的零控制受侧向风干扰时的控制ABS工作时的控制,
