汽車設計大作業

姓名：武星

學號：129054055

成績欄:

新型主動轉向裝置研究

轉向系統定傳動比設計的缺陷主要表現為：低速或停車工況下駕駛員需要大

角度地轉動轉向盤，而高速時反而會使得車輛的轉向反應相對于方向盤轉角更為

靈敏，又不能滿足方向穩定性要求。故同時滿足轉向系統在低速時的靈活性與高

速時的穩定性，對提升車輛的操縱性和安全性有很現實的意義。

在現有量產車輛上，德國寶馬公司和ZF公司聯合開發的前輪主動轉向系統

（AFS）完美地解決了上述問題,并已裝備于部分寶馬3系列和5系列轎車上山o

“主動轉向”是指：除了駕駛員的轉向操作外，汽車自身也具有轉向功能，即通

過主動對車輪轉向角的調節，提高車輛的穩定性、主動安全性和操縱舒適性。主

動轉向系統主要有兩種型式：①機械式疊加轉向；②線控轉向。

目前主動轉向技術的研究大多數集中在線控轉向技術上。圖1為目前采用較

多的線控轉向系統（SteerbyWiresystem,簡稱SBW系統）。工作原理是：控制器

3根據所有傳感器的信號作出判斷，算出需要的車輪轉向角和方向盤1需要的回

正旋轉力矩或轉動阻力矩，控制電機2和4予以實現。SBW系統的優點是:取消

了方向盤和轉向器之間的機械連接，占據空間小，便于布置，路面的沖擊也不會

直接傳到駕駛員手上。

圖1線傳系統示意圖

1方向盤2電機3控制器4轉向驅動電機5轉向器

另一類轉向系統以寶馬公司產品為代表，它是-一種機械式疊加轉向系統（圖2

所示），方法是將方向盤到轉向器之間的轉向軸斷開，中間增加一個傳動機構。

通過兩組NGW型行星齒輪組和附加轉角電機巧妙地實現了變傳動比的功能。當

車輛低速行駛時,由伺服電機通過蝸輪蝸桿機構帶動內齒圈17轉動，使輸出端太

陽輪19轉動方向與方向盤轉向相同，增加了實際的轉向角度;高速時，伺服電機驅

動的行星架轉動方向與轉向盤轉向相反，疊加后減少了實際的轉向角度，轉向過程

傳動比加大，提高了汽車的穩定性和安全性。機械式主動轉向系統和線控轉向最

大的區別體現在當系統發生故障時，機械式主動轉向系統仍能通過轉向盤與車輪

間的機械連接確保其轉向性能,而線控轉向必須通過系統主要零件的冗余設計來

保證車輛的安全性。

圖2寶馬主動轉向系統傳動部分結構示意圖

圖2

11輸入軸，12太陽輪，13行星齒輪，14內齒圈，15行星架（行星架外圈是蝸

輪）,

16蝸桿（與電機連接），17內齒圈，18行星齒輪，19太陽輪，20輸出軸

圖2寶馬主動轉向系統傳動部分結構示意圖

基于上述問題，本文提出了-利新型的汽車主動轉向系統的主動轉向傳動裝

置（圖3）。該主動轉向傳動裝置包括了一個機械傳動裝置和一個動力驅動裝置,

采用機械連接，安全性高，且主動轉向輸出是由動力驅動裝置驅動內齒圈經行星

架輸出，是減速傳動，蝸輪蝸桿機構驅動力矩小，從而可以減小機構的尺寸、降

低成本、減小占據的空間。

圖3寶馬主動前輪轉向系統之變傳動比機構示

圖3

1.蝸桿，2.蝸輪，3.助轉角電機，4.輸入軸，5,9.太陽輪，6,10.行星齒輪，7,

11.內齒圈,8.行星架,12.輸出軸

2.1新型主動轉向裝置結構

3.該新型主動轉向系統的核心部件是一套集成在轉向柱上的雙行星齒輪機構，位

于方向盤和轉向器之間，包括了一個機械傳動裝置和一個動力驅動裝置（如圖4

所示）。動力驅動裝置由電機、蝸桿和蝸輪組，蝸桿22與蝸輪28嚙合并由電機

32驅動。蝸桿22與蝸輪28位于殼體33內。機械傳動裝置的一端通過輸入軸21

與方向盤連接，另一端通過輸出軸27與轉向機連接。蝸輪28與內齒圈之一23

固接在一起。機械傳動裝置由兩組并列的NGW型行星齒輪傳動機構組成；由太陽

輪30、行星齒輪之一24、內齒圈之一23組成行星排I；由太陽輪30、行星齒

輪之二26、內齒圈之二25組成行星排II；兩個行星排的傳動比是相同的，太陽

輪30為兩個行星排共用。這里的行星排是指行星傳動齒輪組，行星排I通過行

星架之一29與輸入軸21連接；行星排H通過行星架之二31與輸出軸27連接。

輸入軸21的一端與方向盤連接，另一端與行星架之一29固接在一起；輸出軸

27的一端與行星架之二31固接在一起，另一端連接轉向器。內齒圈之一23與

行星齒輪之一24嚙合，行星齒輪之一24與太陽輪30嚙合；太陽輪30還與行星

齒輪之二26嚙合，行星齒輪之二26與內齒圈之二25嚙合。內齒圈之二25是固

定的，內齒圈之一23與蝸輪28固接在一起，電機32可以驅動內齒圈23旋轉。

4.

5.21輸入軸22蝸桿23