lt;Automotive Suspension and Steeringgt;

------JACK ERJAVEC

STEERING SYSTEMS

A steering system has three major subsystems: the steering linkage, steering gear, and steering column and wheel. As the steering wheel is turned by the driver, the steering gear transfers this motion to the steering linkage.The steering linkage turns the wheels. Although there are many variations to this system, these assemblies are in all steering systems.

STEERING LINKAGE

The term steering linkage is applied to the system of pivots and connecting parts that is placed between the steering gear and the steering arms attached to the front or rear wheels. The steering linkage transfers the motion of the steering gear to the steering arms, turning the wheels to maneuver the vehicle.

The type of suspension (independent wheel suspension as compared to a solid front axle) greatly influences steering geometry. Most passenger cars and many light trucks and recreational vehicles have independent front-wheel suspension systems. Therefore, a steering linkage

arrangement that tolerates relatively large wheel movement must be used.

Parallelogram Steering Linkage

Parallelogram steering linkage was the most commonly used type found on passenger cars. Now it is found mostly on larger cars, pickups, and larger SUVs. It is used with the recirculating ball steering gear.

This type of linkage provides good steering and sus-pension geometry. However, road vibrations and impact forces are transmitted to the linkage from the tires, causing wear and looseness in the system. This looseness causes intermittent changes in the toe setting of the front wheels,allowing further tire wear,

In a parallelogram steering linkage, the tie rods have ball socket assemblies at each end. One end is attached to the wheel#39;s steering knuckle and the other end to the center link.

The components in a parallelogram steering linkage arrangement are the pitman arm, idler arm, links, and tie-rods (Figure 12).

Pitman Arm

The pitman arm connects the linkage to the steering column through the steering gear located at the base of the column. it transmits the motion from the gear to the linkage,causing the linkage to move left or right to turn the wheels. It also maintains the height of the center link. This ensures that the tie-rods are parallel to the control arm movement to prevent unsteady toe settings or bump steer. Toe, a critical alignment factor, is a term that defines how well the tires point to the direction of the vehicle.

ldler Arm

The idler arm or idler arm assembly is normally attached from the pitman arm and to the vehicle#39;s frame,supporting the center link at the correct height. A pivot built into the arm permits sideway movement of the link-age. On some linkages, such as those on a few light-duty trucks, two idler arms are used.

Links

Links, depending on the design application, can be referred to as center, drag, or steering links. Their purpose is to control sideway linkage movement which causes changes in the direction of the wheel. Because links are usually mounting locations for tie-rods, they are very important for maintaining correct toe settings. If they are not mounted at the correct height, toe is unstable and toe change or bump steer is produced. Depending on the design of the steering center links and drag links can be used either alone or in conjunction with each other.

Tie-Rods

Tie-rods make the final connections between the steering linkage and steering knuckles. They consist of inner tie-rod ends (connected to the opposite sides of the center link), outer tie-rod ends (connected to the steering knuckles), and adjusting sleeves or bolts (which join the inner and outer tie-rod ends) permitting the tie-rod length to be adjusted for correct toe settings.

Figure12. Parts of a parallelogram steering linkage setup.

Rack and Pinion Steering Linkage

Rack and pinion is lighter in weight and has fewer components than parallelogram steering (Figure 13).

• You should know:Never apply heat to any part of the steering linkage while servicing it. If any parts must be heated in order to remove them,they must be replaced and not reinstalled.

Figure 13. A rack and pinion steering assembly.

Steering input is received from a pinion gear that is the steering column.This gear moves a toothed rack that is attached to the tie-rods.

In the rack and pinion steering arrangement,#39;there is no pitman arm,idler arm assembly,or center link The movement of the rack pushes and pulls the tie- rods to change the wheel#39;s direction.The tie-rods are the only steering linkage parts in a rack and pinion system.

Most rack and pinion systems (Figure 14) are comprised of a tube in which the steering rack can slide. The rack is a rod with gear teeth cut along one end-spur and helical. The other end is fitted with two balls to which the ends of the divided track rods are attached. The rack meshes with the teeth of a small pinion at the end of the steering column. The two inner tie-rod ends, which are attached to the rack, are covered by rubber bellows boots that protect the rack from contamination.The inner tie-rods connect to outer tie-rod ends that connect to the steering arms. The rack and pinion housing is fastened to the vehicle at two or three points.

In some cases, the rack and pinion steering gear on unibody cars is bolted directly to a body panel like a cowl. When this is done, the body panel must hold the steering gear in

lt;汽车悬架和转向gt;

---JACK ERJAVEC

转向系统

转向系统有三个主要的子系统:转向连杆、转向器、转向柱和轮子。当方向盘被驾驶员转动时，转向器将此运动传递到转向连杆。转向连杆转动车轮。虽然转向系统有很多种，但是这些组件在所有转向系统中都有。

转向连杆

转向连杆应用于旋转系统，并且连接了放在转向器和连接在前轮和后轮的转向臂之间的部分。转向连杆将转向器的运动转移到转向臂上，转动车轮来操纵车辆。

独立悬架极大地影响了转向几何。大多数客车、许多轻型卡车和日常车辆都有独立的前轮悬架系统。因此，必须使用允许较大车轮运动的转向连杆装置。

平行四边形转向机构

平行四边形转向机构是乘用车上最常用的一种转向机构。现在，它也在大部分更大的汽车，如皮卡和SUV上应用。它与循环球式转向器一起使用。

这种类型的连杆机构提供良好的转向性能和悬挂几何结构。然而，道路振动和冲击力从轮胎传递到连杆，造成系统的磨损和松动。这种松动会导致前轮前端落点位置的间歇性变化，从而导致进一步的轮胎磨损。

在平行四边形转向机构中，系杆两端都有球座组件，一端连接到车轮的转向节上，另一端连接到中心连杆。平行四边形转向机构的部件是转向垂臂，空转轮臂、连杆和拉杆。(图12)

转向垂臂

转向垂臂通过柱底部的转向器将连杆连接到转向柱。它将运动从转向器传递到连杆，导致连杆向左或向右移动以转动车轮。他还保持中心连杆的高度，这确保横拉杆与控制臂运动平行，以防止不稳定的轮前端落点或颠簸转向。TOE这个术语，是一个关键的对准因素，定义了轮胎对汽车方向指向性的好坏。

空转轮臂

空转轮臂或空转轮臂总成通常连接在转向垂臂和车辆的车架上，确保中心连杆位于正确的高度。内置在臂上的枢轴允许连杆的横向运动。在一些连杆上，例如在一些轻型卡车的连杆上，使用了两个空转轮臂。

连杆

根据设计应用的不同，连杆可以称为中心连杆、拖动连杆或转向连杆。它们的目的是控制横向连杆运动，使车轮的方向发生变化。由于连杆通常是拉杆的安装位置，因此它们对于保持正确的车轮落点非常重要。如果没有安装在正确的高度，落点就会不稳定或变化即产生颠簸转向。根据设计，转向中心连杆和拖动连杆可以单独使用，也可以结合彼此使用。

拉杆

拉杆在转向连杆和转向节之间进行最终连接。它们由内拉杆端(连接到中心连杆的相对侧)、外拉杆端(连接到转向节)和调整套或螺栓(其连接内外拉杆端)组成，允许调整拉杆长度以进行正确的落点设置。

图12部分平行四边形转向机构设置。

齿轮齿条转向机构

齿条和齿轮重量轻，部件比平行四边形转向机构少。(图13)

·你应该知道：维修时，千万不要加热转向连杆的任何部分。如果某个部件必须加热才能拆卸，则必须更换而不重新安装。

图13齿轮齿条转向器总成

转向输入从齿轮接收，即转向柱。这个齿轮移动一个挂在拉杆上的齿条。

在齿轮齿条转向装置中，没有转向垂臂、空转轮臂总成或者中心连杆。齿条的运动通过推和拉杆，以改变车轮的方向。拉杆是齿轮齿条系统中唯一的转向连杆部件。

大多数齿条和齿轮系统是由一个管组成的，在管内，齿条可以滑动。齿条是一个杆，齿沿着一端的轨迹并且是螺旋形的。另一端装有两个球，分轨杆的两端连接在球上。齿条和转向柱末端的齿轮齿啮合。连接在齿条上的两个内拉杆端被橡胶波纹管覆盖，以保护齿条不受污染。内拉杆连接到连接到转向臂的外拉杆端。齿条和齿轮外壳通过两三个点固定在车辆上。

在某些情况下，整体式车身汽车的齿轮齿条转向器被直接螺栓固定在车身覆盖件上，就像一个护套。完成此操作时，车身覆盖件必须将转向器保持在其正确位置。整体式结构必须保持转向部件和悬架部件之间的正确关系。除了其他优点外，齿轮齿条转向系统配合麦弗逊式悬架，由于重量和节省空间，在大部分前轮驱动的整体式车辆中都能找到。

齿条

齿条是一个有齿的杆子，装在一个金属外壳里。齿条保持转向部件的正确高度，使拉杆运动能够平行控制臂的运动。齿条类似于平行四边形的中心连杆，因为它在外壳中的横向运动能拉动或推动拉杆来改变车轮方向。

齿轮

齿轮是一种蜗轮，安装在转向柱总成的底部，并由方向盘移动。齿轮与齿条中的齿啮合，使得齿条能够随着齿轮转动而横向运动。

拉杆

拉杆与平行四边形系统的使用的拉杆非常相似。它们由内端和外端以及调整套管或螺栓组成。齿轮齿条单位中的内拉杆端通常是由弹簧加载球座螺丝到齿条端。它们预先加载并且被橡胶波纹管保护以防止污染物进入。

图14齿轮齿条转向总成的细节

转向减震器

有些车辆的转向连杆上加装了转向减震器(图15)。转向减震器减少了通过转向柱传递的道路冲击量。转向减震器大多数现在四驱车上，特别是装有大轮子的四驱车。转向减震器和普通减震器的功能相同，但水平安装在转向连杆上，这个连杆一端接连到中心连杆，另一端安装在车架上。

图15转向减震器在典型转向连杆上的位置

手动转向器

转向装置将方向盘的旋转运动改为往复运动，以移动转向连杆。目前使用的有三种类型：循环球式、蜗杆滚轮式、齿轮齿条式。后面的转向器总成包括已经描述的齿轮齿条系统和作为单个单元的转向器。

循环球式转向器通常出现在较大的汽车中，如图16所示。扇形轴由壳体中的滚针轴承和扇形盖中的衬套支撑。球轴承通过两个外圈再循环，称为滚珠回程导管。球螺母在一面上有齿轮齿，与扇形轴上的齿轮齿啮合。当方向盘旋转时，蜗杆转动，使球螺母向上或向下移动。由于球螺母上的齿轮齿与轴啮合。螺母的运动使扇形轴转动和摆动转向垂臂。

两个单独的滚珠回路的设计导致球螺母和蜗杆轴几乎无摩擦的运作。当方向盘转动时，球轴承在蜗杆和球螺母的球螺纹槽内滚动。当滚珠轴承到达它们各自的回路的末端时，它们进入导管并返回到回路的另一端。

扇形轴和球螺母上的齿设计成当前轮直线前进时两者之间存在过盈配合。这种过盈配合消除了齿轮齿间隙，所以在直线行驶时具有良好的感觉。扇形轴和球螺母之间的适当啮合通过调节螺钉获得，该调节螺钉可轴向移动扇形轴。

·你应该知道：蜗轮和连杆齿轮之间的正确调整对于获得足够的转向响应非常重要。 有关具体的调整步骤，请参阅车辆手册

扇形轴可以是恒定传动比或变传动比。前者的轮齿都是相同的，而后者在两个较短的轮齿之间有一个长齿，根据轮子的位置可以改变机械传动效率。这使转弯(13:1)比直线方向(15或16:1)更快。变传动比通常用于动力转向系统。

蜗杆和滚子齿轮箱类似于循环球式，除了单个滚子代替滚珠和球螺母这点外。这减少了内部摩擦，使其成为小型车的理想选择。 这种转向连杆可在旧车上找到，其组件与平行四边形转向连杆具有相同的用途。在操作中，转向轴使蜗轮旋转，然后与滚轮接合，使滚轮轴转动。轴向左或向右移动连杆臂以使车辆转向。

图16循环球式转向器

方向盘和转向柱

方向盘和转向器的目的是产生转动转向器所需的力。方向盘和转向柱的确切类型取决于年份和汽车制造商。 转向柱，也称为转向轴，将方向盘的运动传递给转向器。

方向盘用于产生转动力，下盖和上盖隐藏了部件。万向节以角度旋转。支撑架用于将转向柱固定到位。自1968年以来，所有转向柱都具有可折叠的特征，允许转向柱在撞击时折叠自身，此功能可防止对驾驶员造成伤害。

在大多数配备有驾驶员侧气囊的车辆中，气囊组件包含在方向盘的中心部分中。 在拆卸方向盘之前，必须拆下并移除该组件。

·您应该知道：在开始拆卸气囊组件之前，请务必断开负极电池电缆并等待30分钟。否则可能导致气囊意外泄漏。气囊维修预防措施因车辆而异。 使用气囊系统时，请始终遵循制造商的维修预防措施和建议。

不同的方向盘和转向柱设计包括固定柱，伸缩柱，倾斜柱，手动传动，落地式变速操纵杆和自动传输柱。倾斜柱具有至少五个驱动位置(两个向上，两个向下，和一个中心位置)，都被固定。倾斜柱可以容纳紧急警告闪光灯控制，转向信号开关，点火钥匙，灯（高/低光束），喇叭，防风雨刮器和喷水，以及锁定转向系统的防盗装置。在配备自动变速器的车辆上，传动连杆装置也会锁定。

轴通过一个分离的塑料容器（钢球装在塑料容器中，允许轴在管内向前滚动）或一系列插件安装在管子上，插件包括一种可折叠的钢网(图17)或一种提供压力的手风琴褶皱装置。

方向盘通常通过螺栓或螺母固定在转向柱上。当转向器输入轴上的挡齿处于12点钟位置时，前轮应处于直行位置，方向盘应处于正常位置。如果辐条不在正常位置，可以通过改变脚趾调节来调节它们。只有当方向盘分度标记与转向柱分度标记对齐时，才能进行此调整。通常，轮毂和转向轴上的分度齿或配合平面可防止这些部件的错误标记。方向盘轮毂和转向轴上的槽口对齐确认了正确的方向。

图17许多转向柱中使用的可折叠钢网设计用于在压力下折叠，以保护驾驶员。

动力转向

动力转向装置旨在减少转动方向盘所需的力。它还可以减少长时间行驶时的驾驶员疲劳，并使车辆在慢速行驶时更容易驾驶，尤其是在停车时。

动力转向可以分为两种设计方式：传统和非传统或电子控制。在传统布置中，液压动力用于辅助驾驶员（图18）。 在非传统布置中，电动马达和电子控制器在转向中提供动力辅助。

有几种动力转向系统，最常见的是外部活塞连杆，整体活塞和动力辅助齿轮齿条系统。

图18典型动力转向装置的部件。

外活塞连杆系统

外部活塞联杆系统，有时称为非整体式，通常用于旧车上。它由动力转向泵和油箱，控制阀，动力缸和四个软管组成。控制阀和压力缸是独立的部件，没有装入转向器，压力软管将泵连接到控制阀，并将加压流体引导到正确的增压软管中，直到动力缸。动力缸活塞，提供必要的动力援助。

整体活塞系统

整体活塞系统是当今使用的最常见的动力转向系统之一。它包括一个动力转向泵和油箱，动力转向压力和回油软管，以及转向器，动力缸和控制阀与转向器位于同一壳体内。

在最近的一些型号汽车和带柴油发动机的轻型卡车上，来自动力转向泵的液压油也用于驱动制动助力器，这种制动系统称为液压助力系统（图19）。

动力辅助齿轮齿条系统

动力辅助齿轮齿条系统类似于整体系统，因为动力缸和控制阀位于同一壳体内。齿条外壳用作气缸，动力活塞是齿条的一部分，控制阀的位置在小齿轮外壳中。转动方向盘可移动阀门，将压力引导至后活塞的任一端。系统利用从泵到控制阀壳体的压力软管和到泵腔的返回管路。这种类型的转向系统在前轮驱动的汽车中最为常见。

除液压控制外壳外，动力辅助齿条齿轮部件与手动齿轮齿条式转向基本相同（图20）。在动力齿条和小齿轮中，齿条的运动由液压辅助。当车轮转动时，旋转阀改变液压流量以在齿条的任一侧产生压差。不等的压力导致齿条向较低的压力移动，从而减少了转动车轮所需的力。

图19液压的布置

图20动力辅助齿条齿轮转向总成

组件

在大多数情况下，动力转向系统的转向连杆与非动力系统的连杆相同。为提供动力转向而增加的部件提供了液压动力以驱动系统。它们是动力转向泵，流量控制和减压阀，油箱，滑阀和动力活塞，液压软管管路以及变速箱或连杆上的辅助部件。

动力转向泵

转向泵用于产生液压流，以提供操作转向器所需的力。泵由发动机曲轴皮带驱动，在发动机运转时提供流量。 它通常安装在发动机前部附近。用于泵的液压流体存储在储存器中。通过软管和线路将流体引导至泵和从泵引出。压力过大由安全阀控制。

流量控制和泄压阀

压力释放阀控制泵的压力输出。由于发动机转速的变化以及在从怠速到高速的所有范围内需要不断的转向能力，因此该阀是必需的。它位于腔室中，腔室一端输入泵出口压力，为另一端提供管压力。在供应压力端使用弹簧以帮助保持平衡。

当发动机转速增加时，泵可以提供比操作系统所需的更多的流量。 由于出口孔限制离开泵的流体量，阀门两端的压力差变大，直到泵出口压力超过供应管线压力和弹簧力的合力，将阀门向下推靠在弹簧上，打开一条通道，将多余的流体返

资料编号：[4937]