汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1、汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)前言 四輪車(chē)輛為了要改變行駛之方向而設(shè)計(jì)了許多機(jī)械裝置來(lái)操作它，習(xí)稱之為車(chē)輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是負(fù)責(zé)將方向盤(pán)之轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)換成輪胎之偏轉(zhuǎn)進(jìn)而達(dá)到改變車(chē)輛行駛方向之目的，而車(chē)輛之轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，不管是大回轉(zhuǎn)或一般停車(chē)都要求車(chē)輛能平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，在此情況下，內(nèi)外輪之轉(zhuǎn)向需要作合作性之配合運(yùn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之優(yōu)劣占了絕大因素。簡(jiǎn)史 第五輪轉(zhuǎn)向即在前軸中心處裝一接輪或稱第五輪使整個(gè)前軸及前輪能繞其旋轉(zhuǎn)而獲得轉(zhuǎn)向，為早期車(chē)輛使用之方法。 阿克曼轉(zhuǎn)向原理 車(chē)輛在轉(zhuǎn)向進(jìn)行中須沿著單一的轉(zhuǎn)向中心作旋轉(zhuǎn)，如此車(chē)輪才能完全滾動(dòng)順利彎。轉(zhuǎn)彎時(shí)因輪距與軸距之關(guān)系，兩前輪之轉(zhuǎn)角必不相同，其內(nèi)側(cè)輪之轉(zhuǎn)向角定較外側(cè)輪之轉(zhuǎn)向

2、角為大。而該轉(zhuǎn)向中心即為車(chē)輛轉(zhuǎn)向之瞬時(shí)中心阿克曼結(jié)構(gòu)發(fā)展歷史 最早的阿克曼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)在1817 年，由G. Lankensperger 所發(fā)現(xiàn)，而在英國(guó)之代理人 R. Ackerman 卻用自己的名字為此專利命名。此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系采平行四邊型連桿組設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向時(shí)兩個(gè)前輪旋轉(zhuǎn)軸延長(zhǎng)線互相平行，并分別與后輪旋轉(zhuǎn)軸線交于不同的兩點(diǎn)，后人將此平行四邊型連桿組改良為梯形連桿組（黃靖雄，1993），但是始終無(wú)法使各車(chē)輪之旋轉(zhuǎn)軸線延長(zhǎng)準(zhǔn)確交于一點(diǎn)。 目前一般習(xí)用之車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)皆是依據(jù)阿克曼原理所設(shè)計(jì)，但實(shí)際上一般習(xí)用之車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)卻無(wú)法真正完全符合阿克曼原理。根據(jù)本研究已搜集之文獻(xiàn)加以分析整理，一般習(xí)用之車(chē)輛

3、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)依其機(jī)構(gòu)或驅(qū)動(dòng)之形式分類(lèi)，可將其歸納為中心臂連桿型、橫連桿型、對(duì)稱連桿型、豪頓堡連桿型、齒條與小齒輪連桿型、直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)型與凸輪機(jī)構(gòu)型等七型中心臂連桿型 此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系采用瓦特二型（Watt-II）六連桿組為基本架構(gòu)。由轉(zhuǎn)向游戲桿、拉桿、中心臂、左右各一之系桿與左右各一之肘節(jié)臂等所組成。在車(chē)體中心面附近裝設(shè)一繞固定軸旋轉(zhuǎn)之中心臂，一端連結(jié)左右系桿，左右系桿與左右肘節(jié)臂連結(jié)，另一端則連結(jié)拉桿，轉(zhuǎn)向游戲桿再與拉桿連結(jié)。其作動(dòng)方式為當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向游戲桿，再以轉(zhuǎn)向游戲桿透過(guò)拉桿驅(qū)動(dòng)中心臂使之搖動(dòng)，當(dāng)中心臂搖動(dòng)時(shí)連帶使左右各一之系桿產(chǎn)生位移，進(jìn)而帶動(dòng)左右各一之肘節(jié)臂使前輪轉(zhuǎn)動(dòng)。

4、橫連桿型 此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系采用梯形四連桿組為基本構(gòu)架，由轉(zhuǎn)向搖臂、拉桿、系桿、肘節(jié)臂系桿與左右各一之肘節(jié)臂等所組成。在車(chē)體靠駕駛座方向設(shè)一拉桿，一端連結(jié)肘節(jié)臂系桿，另一端則連結(jié)轉(zhuǎn)向搖臂，肘節(jié)臂系桿再與靠駕駛座側(cè)之肘節(jié)臂連結(jié)，左右各一之肘節(jié)臂則由一支系桿所連接。其作動(dòng)方式為當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂使其前后擺動(dòng)，經(jīng)拉桿拉動(dòng)肘節(jié)臂系桿，肘節(jié)臂系桿再拉動(dòng)靠駕駛座側(cè)之肘節(jié)臂使靠駕駛座側(cè)之前輪轉(zhuǎn)向。同時(shí)，靠駕駛座側(cè)之肘節(jié)臂亦與系桿連接而拉動(dòng)另一側(cè)前輪之肘節(jié)臂使前輪轉(zhuǎn)向， 對(duì)稱連桿型 此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由惰性臂、中央系桿、轉(zhuǎn)向搖臂、左右各一之系桿與左右各一之肘3節(jié)臂等所組成。此型轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系于兩前輪之

5、中央部位設(shè)一四連桿機(jī)構(gòu)，其耦桿即為中央系桿，另將左右各一之系桿連接至中央系桿上或分別連接至轉(zhuǎn)向搖臂及惰性臂左右各一之系桿再與左右各一之肘節(jié)臂相連接，而得一對(duì)稱之三回路八連桿機(jī)構(gòu)。其作動(dòng)方式為當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂使其擺動(dòng)，進(jìn)而使中央系桿左右運(yùn)動(dòng)，左右各一之系桿則因中央系桿之運(yùn)動(dòng)而被拉動(dòng)，同時(shí)左右各一之肘節(jié)臂也隨之移動(dòng)進(jìn)而拉動(dòng)兩前輪使之轉(zhuǎn)向。豪頓堡連桿型 此型由轉(zhuǎn)向搖臂、左右各一之系桿與左右各一之肘節(jié)臂等所組成。整體而言，系一史帝芬生三型之六連桿組，若略去作為輸入桿的轉(zhuǎn)向搖臂，則其基本架構(gòu)可簡(jiǎn)化為五連桿機(jī)構(gòu)。右側(cè)系桿之一端設(shè)一可搖動(dòng)之轉(zhuǎn)向搖臂，另一端連結(jié)于右側(cè)之肘節(jié)臂，并在此系桿之中間

6、部分連結(jié)左側(cè)之系桿，左側(cè)之肘節(jié)臂再與左側(cè)之系桿相連結(jié)。其作動(dòng)方式為當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向搖臂使之搖動(dòng)，轉(zhuǎn)向搖臂之搖動(dòng)拉動(dòng)左右各一之系桿，左右各一之系桿再拉動(dòng)左右各一之肘節(jié)臂使兩前輪轉(zhuǎn)向。此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)因不具左右對(duì)稱之構(gòu)造，故左轉(zhuǎn)與右轉(zhuǎn)性能略有差異，僅見(jiàn)于少數(shù)輕型卡車(chē)及家用休旅車(chē)。齒條與小齒輪連桿型 此型由齒條、小齒輪、左右各一之系桿與左右各一之肘節(jié)臂等所組成。此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)其基本構(gòu)造與中心臂連桿型同屬瓦特二型六連桿機(jī)構(gòu)，所不同者，前者之齒條系以滑動(dòng)對(duì)接地，而后者之中心臂系以旋轉(zhuǎn)對(duì)接地，轉(zhuǎn)向柱之前端連接一小齒輪，該小齒輪與橫拉桿上之齒條相嚙合，齒條之兩末端與左右各一之系桿相連結(jié)，左右各

7、一之系桿再與左右各一之肘節(jié)臂連結(jié)。其作動(dòng)方式為當(dāng)駕駛?cè)宿D(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)帶動(dòng)小齒輪，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與其嚙合之齒條向橫方向移動(dòng)，藉該齒條之移動(dòng)帶動(dòng)左右各一之系桿與左右各一之肘節(jié)臂，進(jìn)而使兩前輪轉(zhuǎn)向。此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)因?yàn)閯傂源蟆⒔Y(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、成本低與體積小目前已被廣泛應(yīng)用于一般市售車(chē)輛. 直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)型 此型車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由電子馬達(dá)61、致動(dòng)器59、系 桿58 與左右各一之轉(zhuǎn)向肘節(jié)臂57 等所組成。此型 車(chē)輛轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以電子控制方式，在車(chē)體靠駕駛座方 向設(shè)一電子馬達(dá)61，電子馬達(dá)61 與致動(dòng)器59 連 結(jié)，而系桿58 則由致動(dòng)器59 直接驅(qū)動(dòng)，左右各一 之轉(zhuǎn)向肘節(jié)臂57 則連結(jié)至系桿58 兩端。其作動(dòng)方

8、 式為當(dāng)方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電子馬達(dá)61 由控制器下令轉(zhuǎn) 動(dòng)再驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器59 使系桿58 左右橫移，進(jìn)而驅(qū)動(dòng) 左右各一之轉(zhuǎn)向肘節(jié)臂57 進(jìn)而使兩前輪55 轉(zhuǎn)向， 凸輪機(jī)構(gòu)型 日本大發(fā)汽車(chē)公司于1990 年設(shè)計(jì)出一款四輪轉(zhuǎn)向車(chē)，低速轉(zhuǎn)向時(shí)前后輪呈逆相位旋轉(zhuǎn)，高速轉(zhuǎn)向時(shí)前后輪呈同相位旋轉(zhuǎn)。其前輪之轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系采前述一般習(xí)用之齒條與小齒輪連桿型，而后輪之轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系采用盤(pán)型凸輪機(jī)構(gòu)，此型后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)系由盤(pán)型凸輪6、左右各一之凸輪從動(dòng)滾子7、從動(dòng)件支架8、左右各一之滑動(dòng)桿12、左右各一之系桿17 與右各一之轉(zhuǎn)向肘節(jié)臂18 等所組成。由前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)所延伸之傳動(dòng)軸4 連結(jié)至后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之盤(pán)型凸輪6，與盤(pán)型凸輪6 相接合的是左右各一之凸輪從動(dòng)滾子7，左右各一之凸輪從動(dòng)滾子7 與左右各一之系桿17 由從動(dòng)件支架8 所固定，左右各一之轉(zhuǎn)向肘節(jié)臂18 則與左右各