转向系统设计培训课件

开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

1转向系统设计讲师：郭长胜2016.10.22

开发部DevelopmentDept.Page1转向系开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

2开篇话学习目的

拓宽专业知识面，对转向系统有一个大概的了解开发部DevelopmentDept.Page2开篇话开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

31转向系统总体概述2345液压转向系统电动转向系统计算匹配结束开发部DevelopmentDept.Page31转向开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

4一、转向系统概述1.转向系统概述请先看看下图中一个典型的转向系统布置图，对转向系统的各个部件有个大致的印象。开发部DevelopmentDept.Page4一、转开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

51.1系统概述汽车转向系由转向操纵机构、转向器、动力装置、转向车轮组成。转向系统对整车有重要的作用。首先,通过转向盘及相关的转向传动及执行机构来控制转向轮的绕主销的转动来实现汽车的转向，这就是汽车最基本的转向功能。其次是凭借转向盘的力的反馈，将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶员，这就是我们通常所说的路感。这种反馈也是驾驶员感觉、检测车辆运动状态的重要途径之一，是评价车辆操控性能的评价指标之一。这里所说的方向盘反馈给驾驶员的力与驾驶员施加给方向盘的力是一对作用力与反作用力，他们是大小相等，方向相反的。过于追求转向力的轻便必定会以牺牲部分路感为代价的。一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page51.1开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

61.2系统术语转向中心：为使汽车在转弯时减少阻力和轮胎磨损，汽车转向时各个车轮都应作纯滚动，此时，各轮的轴线必须相交于一点，点O称为转向中心；转弯半径：转向中心到外转向轮与地面接触点之间的距离。转弯半径越小，汽车的机动性能越好一、转向系统概述转向力：转向时，施加在方向盘上的力开发部DevelopmentDept.Page61.2开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

71.3转向系统的分类

转向系统机械转向系统助力转向系统液压助力HPS电动液压助力EHPS电动转向EPS一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page71.3开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

8液压助力转向（HPS）：一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page8液压助开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

9电动液压助力转向（EHPS）：一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page9电动液开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

10电动助力转向（EPS）：一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page10电动开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

112液压助力转向二、液压助力转向转向器总成转向管柱总成转向油杯回油管总成高压油管总成转向油泵组件主要零部件：转向管柱总成、转向器总成、转向油杯、转向油泵、转向管路等开发部DevelopmentDept.Page112开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

122.1转向管柱总成基本作用：A）将方向盘力矩传至中间轴再从传至转向器；B）提供能量吸收装置保证安全C)其他作用

方向盘的倾斜调整

转向防盗锁止系统

组合开关、点火锁等电器元件的装配搭载

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page122.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

132.1转向管柱总成管柱调节手柄溃缩注塑块溃缩导向结构电器元件安装支架溃缩结构双十字轴锁孔二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page132.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

14主要技术要求：A）调节手柄调节力≤80N；B）管柱角度调节力≤80N；C）转向管柱总成（H3404010-0600）装上模拟锁具并锁止，在转向芯轴方向盘盘毂处施300Nm的扭矩时，转向轴锁止不得有松脱、裂纹现象；D）管柱总成压馈力峰值：3.0-4.0KN，馈缩量不小于60mm转向轴下体总成压溃力峰值：1.0-3.0KN,溃缩量≥70mm转向管柱（方向盘）在车辆碰撞时对驾驶员的伤害指数是衡量转向柱安全性能的一个重要指标，现在国家执行的GB11557《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》，此标准要求的有两个重要指标：1）方向盘中心向后及向上的移动量不大于127mm；2）方向盘对驾驶员的冲击力不大于11123N。此规定基本等同于欧洲(ECE12)及美国(FMVSS203)的要求。F）装配至整车，模态要求≥35Hz；其他见相关标准二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page14主要开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

15管柱的布置二、液压助力转向由于转向操纵机构包含了不等速万向节，不可避免地存在转向力矩波动的问题。α为轴1与轴2形成的平面一和轴2与轴3形成的平面二的夹角Ψ为轴2的相位角β为等效夹角故整个管柱的力矩波动范围（cosβ——1/cosβ）力矩波动范围：0.95～1.05β1与β2差值不大于6°开发部DevelopmentDept.Page15管柱开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

162.2动力转向器总成齿轮齿条转向器基本作用：A）驱动车轮绕主销转动B）吸收地面对整车的激励C)放大转向管柱传递的力矩D)调节整车的前束

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page162.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

172.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向转向拉杆转向器壳体输入轴—齿轮轴防尘护套拉杆外球头拉杆内球头左腔油管右腔油管前束调整螺母进、回油口开发部DevelopmentDept.Page172.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

182.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page182.规范和主要尺寸小齿轮Pinion模数Module1.75压力角Pressureangle20°齿数Numberofteeth8螺旋角Helicalangle24°齿条Rack模数Module1.75压力角Pressureangle20°螺旋角Helicalangle16°齿数Numberofteeth30旋向Helicaldirection右旋Right规范Specification油缸内径Cylinderinnerdiameter(mm)Φ45齿条直径RackDiameter(mm)Φ25/Φ24(Teetharea)行程Rackstroke146±1(72±0.5×2)传动比Gearratio45.74旋转圈数Revolution3.192.2动力转向器总成齿轮齿条转向器规范和主要尺寸小齿轮模数Mod开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

202.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩开发部DevelopmentDept.Page202.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

212.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向ItemsBenchmarkpartTRWProposal①Offsetangle()2020②LengthOBJCentertoOBJCenter(mm)(1328)(1328)③LengthIBJCentertoIBJCenter(mm)652±1.0652±1.0④LengthIBJCentertoOBJCenter(mm)(338)(338)⑤LengthIBJCentertoEndofBallTieRod(mm)290±1.0290±1.0⑥LengthOBJCentertoEndofOTRSocket(mm)78±0.578±0.5⑦LengthRackCentertoValveEnd(mm)196.5196.5⑧LengthRackCentertoHousingUpperEnd(mm)119119⑨LengthRackCentertoHousingLowerEnd(mm)4242⑩LengthRackCentertoHousingYokeEnd(mm)39.6Max.39.6Max.开发部DevelopmentDept.Page212.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

222.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向Open/Close扭杆刚度大，转向力大；扭杆刚度小，转向力小开发部DevelopmentDept.Page222.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

232.2动力转向器总成齿轮齿条转向器主要技术要求：A）转向器最高工作压力9MPa，最大工作流量8L/min。此值为初定值，后期以底盘调校确定值B）总成正效率≥70%，逆效率≥65%C）

内球销摆角≥30ºD）转向力特性曲线左右对称度应≥90%QCT530《汽车动力转向器总成技术条件》

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page232.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

242.3转向油杯主要作用：A）储存转向液B）过滤转向液

二、液压助力转向主要技术要求：A）振动耐久B）跌落要求C)清洁度D）与转向液的相容性

开发部DevelopmentDept.Page242.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

252.3转向油泵主要作用：增大油压，提供足够助力

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page252.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

262.3转向油泵二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page262.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

272.3转向管路二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page272.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

282.3转向管路二、液压助力转向主要技术要求：最大工作压力爆破压力材质热老化、耐臭氧等

耐高低温胶管层粘结强度

内层增强层外层开发部DevelopmentDept.Page282.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

293电动助力转向三、电动助力转向扭矩传感器减速器DC马达机械转向器中间轴ECU增加了电机、ECU、传感器、减速器等部件，省去了转向管路、转向油泵、转向油杯等部件开发部DevelopmentDept.Page293开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

303电动助力转向三、电动助力转向开发部DevelopmentDept.Page303开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

313电动助力转向三、电动助力转向开发部DevelopmentDept.Page313开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

323电动助力转向三、电动助力转向出力

[kN]3456789101112R-EPSH-EPS有刷电机无刷电机VGR齿条一般

&大功率＆增强大功率(12V)超大功率(12V)12V或加大电压C-EPSP-EPS1314151617HPS

12V

12V全部范围

12VDP-EPS无刷电机超大功率

(24V)无刷电机开发部DevelopmentDept.Page323开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

333电动助力转向三、电动助力转向VehicleSpeed(车辆速度)

减速器

Motor(马达)

E.C.UEngineSpeed(发动机速度

)

Torque(Sensor扭矩传感器)

InputTorque(输入扭矩)

OutputTorque(输出扭矩)

开发部DevelopmentDept.Page333开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

343电动助力转向三、电动助力转向开发部DevelopmentDept.Page343开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

354转向匹配计算四、转向匹配计算开发部DevelopmentDept.Page354开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

36END谢谢！开发部DevelopmentDept.Page36EN演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

38转向系统设计讲师：郭长胜2016.10.22

开发部DevelopmentDept.Page1转向系开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

39开篇话学习目的

拓宽专业知识面，对转向系统有一个大概的了解开发部DevelopmentDept.Page2开篇话开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

401转向系统总体概述2345液压转向系统电动转向系统计算匹配结束开发部DevelopmentDept.Page31转向开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

41一、转向系统概述1.转向系统概述请先看看下图中一个典型的转向系统布置图，对转向系统的各个部件有个大致的印象。开发部DevelopmentDept.Page4一、转开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

421.1系统概述汽车转向系由转向操纵机构、转向器、动力装置、转向车轮组成。转向系统对整车有重要的作用。首先,通过转向盘及相关的转向传动及执行机构来控制转向轮的绕主销的转动来实现汽车的转向，这就是汽车最基本的转向功能。其次是凭借转向盘的力的反馈，将整车及轮胎的运动、受力状况反馈给驾驶员，这就是我们通常所说的路感。这种反馈也是驾驶员感觉、检测车辆运动状态的重要途径之一，是评价车辆操控性能的评价指标之一。这里所说的方向盘反馈给驾驶员的力与驾驶员施加给方向盘的力是一对作用力与反作用力，他们是大小相等，方向相反的。过于追求转向力的轻便必定会以牺牲部分路感为代价的。一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page51.1开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

431.2系统术语转向中心：为使汽车在转弯时减少阻力和轮胎磨损，汽车转向时各个车轮都应作纯滚动，此时，各轮的轴线必须相交于一点，点O称为转向中心；转弯半径：转向中心到外转向轮与地面接触点之间的距离。转弯半径越小，汽车的机动性能越好一、转向系统概述转向力：转向时，施加在方向盘上的力开发部DevelopmentDept.Page61.2开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

441.3转向系统的分类

转向系统机械转向系统助力转向系统液压助力HPS电动液压助力EHPS电动转向EPS一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page71.3开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

45液压助力转向（HPS）：一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page8液压助开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

46电动液压助力转向（EHPS）：一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page9电动液开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

47电动助力转向（EPS）：一、转向系统概述开发部DevelopmentDept.Page10电动开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

482液压助力转向二、液压助力转向转向器总成转向管柱总成转向油杯回油管总成高压油管总成转向油泵组件主要零部件：转向管柱总成、转向器总成、转向油杯、转向油泵、转向管路等开发部DevelopmentDept.Page112开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

492.1转向管柱总成基本作用：A）将方向盘力矩传至中间轴再从传至转向器；B）提供能量吸收装置保证安全C)其他作用

方向盘的倾斜调整

转向防盗锁止系统

组合开关、点火锁等电器元件的装配搭载

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page122.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

502.1转向管柱总成管柱调节手柄溃缩注塑块溃缩导向结构电器元件安装支架溃缩结构双十字轴锁孔二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page132.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

51主要技术要求：A）调节手柄调节力≤80N；B）管柱角度调节力≤80N；C）转向管柱总成（H3404010-0600）装上模拟锁具并锁止，在转向芯轴方向盘盘毂处施300Nm的扭矩时，转向轴锁止不得有松脱、裂纹现象；D）管柱总成压馈力峰值：3.0-4.0KN，馈缩量不小于60mm转向轴下体总成压溃力峰值：1.0-3.0KN,溃缩量≥70mm转向管柱（方向盘）在车辆碰撞时对驾驶员的伤害指数是衡量转向柱安全性能的一个重要指标，现在国家执行的GB11557《防止汽车转向机构对驾驶员伤害的规定》，此标准要求的有两个重要指标：1）方向盘中心向后及向上的移动量不大于127mm；2）方向盘对驾驶员的冲击力不大于11123N。此规定基本等同于欧洲(ECE12)及美国(FMVSS203)的要求。F）装配至整车，模态要求≥35Hz；其他见相关标准二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page14主要开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

52管柱的布置二、液压助力转向由于转向操纵机构包含了不等速万向节，不可避免地存在转向力矩波动的问题。α为轴1与轴2形成的平面一和轴2与轴3形成的平面二的夹角Ψ为轴2的相位角β为等效夹角故整个管柱的力矩波动范围（cosβ——1/cosβ）力矩波动范围：0.95～1.05β1与β2差值不大于6°开发部DevelopmentDept.Page15管柱开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

532.2动力转向器总成齿轮齿条转向器基本作用：A）驱动车轮绕主销转动B）吸收地面对整车的激励C)放大转向管柱传递的力矩D)调节整车的前束

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page162.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

542.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向转向拉杆转向器壳体输入轴—齿轮轴防尘护套拉杆外球头拉杆内球头左腔油管右腔油管前束调整螺母进、回油口开发部DevelopmentDept.Page172.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

552.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page182.规范和主要尺寸小齿轮Pinion模数Module1.75压力角Pressureangle20°齿数Numberofteeth8螺旋角Helicalangle24°齿条Rack模数Module1.75压力角Pressureangle20°螺旋角Helicalangle16°齿数Numberofteeth30旋向Helicaldirection右旋Right规范Specification油缸内径Cylinderinnerdiameter(mm)Φ45齿条直径RackDiameter(mm)Φ25/Φ24(Teetharea)行程Rackstroke146±1(72±0.5×2)传动比Gearratio45.74旋转圈数Revolution3.192.2动力转向器总成齿轮齿条转向器规范和主要尺寸小齿轮模数Mod开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

572.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩开发部DevelopmentDept.Page202.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

582.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向ItemsBenchmarkpartTRWProposal①Offsetangle()2020②LengthOBJCentertoOBJCenter(mm)(1328)(1328)③LengthIBJCentertoIBJCenter(mm)652±1.0652±1.0④LengthIBJCentertoOBJCenter(mm)(338)(338)⑤LengthIBJCentertoEndofBallTieRod(mm)290±1.0290±1.0⑥LengthOBJCentertoEndofOTRSocket(mm)78±0.578±0.5⑦LengthRackCentertoValveEnd(mm)196.5196.5⑧LengthRackCentertoHousingUpperEnd(mm)119119⑨LengthRackCentertoHousingLowerEnd(mm)4242⑩LengthRackCentertoHousingYokeEnd(mm)39.6Max.39.6Max.开发部DevelopmentDept.Page212.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

592.2动力转向器总成齿轮齿条转向器二、液压助力转向Open/Close扭杆刚度大，转向力大；扭杆刚度小，转向力小开发部DevelopmentDept.Page222.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

602.2动力转向器总成齿轮齿条转向器主要技术要求：A）转向器最高工作压力9MPa，最大工作流量8L/min。此值为初定值，后期以底盘调校确定值B）总成正效率≥70%，逆效率≥65%C）

内球销摆角≥30ºD）转向力特性曲线左右对称度应≥90%QCT530《汽车动力转向器总成技术条件》

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page232.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

612.3转向油杯主要作用：A）储存转向液B）过滤转向液

二、液压助力转向主要技术要求：A）振动耐久B）跌落要求C)清洁度D）与转向液的相容性

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622.3转向油泵主要作用：增大油压，提供足够助力

二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page252.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

632.3转向油泵二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page262.开发部DevelopmentDept.底盘设计所Page

642.3转向管路二、液压助力转向开发部DevelopmentDept.Page272.开