客车动力转向系统的设计布置及常见
问题分析
上世纪80年代初期, 国内大部分客车都是在货车底盘上加装车身而来。由于货车底盘的前悬较短而且发动机前置, 造成车内空间利用率不高, 车内噪声较大。随着国民经济的发展, 中国高速公路也在飞速发展, 人们对出行及旅行的舒适性、安全性要求越来越高, 交通密度的增加和车速的提高对客车的转向性能都提出了更高的要求。客车转向系统设计的好坏直接影响着客车的驾驶稳定性、安全性和操纵灵活性。下面简要介绍客车动力转向系统的设计布置及常见问题的分析。
1、客车动力转向系统的设计要点
1.1 客车动力转向的设计要求
(1)转向轮转角和驾驶员转动方向盘的转角应保持一定的比例关系。
(2)动力转向系统失灵时, 仍能用机械系统操纵车轮转向。
(3)减轻驾驶员作用在转向盘上的手力, 同时还应有路感, 并随转向阻力的增加而增大。
(4)方向盘应能平稳回位, 保证汽车的直线行驶能力。
(5)转向系统应能在车辆转弯时灵活平稳地将扭力传到前轮。
(6)不允许路面不平引起的振动造成方向盘回跳或方向失控。
1.2 动力转向器的选择
动力转向系统由于具有转向操纵灵活、轻便, 能吸收路面对前轮产生的冲击, 设计时转向器结构形式的选择也灵活多样等优点, 因此, 已在各国的汽车制造中普遍采用。中国大客车一般采用的是整体式－液压动力转向器, 其工作原理如图1所示。液压式动力转向以液体的压力作动力来完成转向加力。其特点是油液工作压力可达6-10MPa, 甚至更高, 因此结构紧凑, 动力缸尺寸小、重量轻; 因油液具有不可压缩性, 故灵敏度高; 油液的阻尼作用能够用来吸收路面冲击; 动力装置无需润滑。其缺点是结构复杂, 对加工精度和密封要求高等。动力转向器型号的选择须根据前桥负荷、整车的布置等因素来综合考虑。转向器选择的合适与否对整个转向系统起着至关重要的作用。
1.3 转向器及中间过渡臂的布置
转向器及中间过度臂的合理布置对于整车的行驶稳定性有非常重要的作用。每一种转向器对其安装都有要求, 在满足转向器安装要求的情况下, 应根据整车的前转向桥和前悬挂的特点, 保证转向拉杆和前悬挂的运动干涉在允许的范围内。这需要作运动校核图, 以确保不影响整车行驶稳定性的运动干涉。另外, 需根据前轮允许
的内外转角, 计算出转向垂臂和转向过渡臂的尺寸。在这个过程当中, 应尽可能地利用好转向器输出轴允许的摆角。
2、几种常见布置形式和特点
2．1 传统的转向系统布置形式
采用传统布置形式的转向系统主要常见于10m长以下的高地板旅游客车和长途客车, 其布置如图2所示。图2中给出了转向传动装置与悬架共同工作校核图, 目的是检查转向拉杆与悬架导向机构的运动是否协调。在此种布置形式中, 转向器一般布置在前钢板前支架附近, 这样使得与转向垂臂相连接的直拉杆球头点Bl与前桥
上转向节臂处直拉杆球头点B2随悬架跳动的中心O2较近, 从而
比较容易找到合适的转向器布置位置, 使得运动不协调造成的轨迹偏差GH和G'H'较小。一般来说, GH和G'H'这一偏差应控制在轮胎的弹性变形范围内。当前国内大部分7-10m客车采用发动机后置, 前开门, 前悬较长, 而长前悬客车转向器一般布置距离02较远, 这样要使GH和G'H'控制在轮胎弹性变形范围内, 转向器的选用很重要; 因前地板高度较高, 同时, 长前悬客车如采用传统的布置形式, 前直拉杆的长度较长, 在相同的前桥载荷条件下, 需增加直拉杆的
直径, 以增加拉杆稳定性。
2.2 转向垂臂采用倒置或横置
转向垂臂倒置多采用于二级踏步城市客车上。由于转向节臂球销中心A1点随悬架的摆动中心O2一般已接近于地板面, 如转向垂臂布置向下。为满足运动不协调造成的轨迹偏差在规定的范围内, 则整个转向器将超出地板面。为使整个转向器的布置不超出地板面, 而又保证整车的接近角, 转向垂臂倒置是当前国内二级踏步城市客车普遍采用的布置形式。
转向垂臂横置用于大落差前桥和空气悬架在大型超低地板城市客车上, 其简图如图3所示。由于大型超低地板城市客车的气囊较大, 在前桥工字梁上方已没有布置转向节臂的位置, 转向节臂只有布置在工字梁的下方。可是采用大落差前桥后, 工字梁和地面的间隙已较小, 因此转向节臂和工字梁的距离很小。如采用转向垂臂下置, 容易造成转向直拉杆和工字梁干涉。采用转向垂臂横置后, 转向垂臂和转向节臂基本上是一个平行四边形运动关系, 转向直拉杆
