循环球式转向器具有传动效率高、承载能力强、工作平稳可靠等优点,但存在结构复杂、制造成本高、逆效率高等缺点,以下是具体分析:
优点
- 传动效率高:在螺杆和螺母之间有可以循环流动的钢球,将滑动摩擦转变为滚动摩擦,因而传动效率可达到75% - 90%以上。滚动摩擦替代了传统滑动摩擦,减小了磨损,使得转向操作更加轻便。
- 承载能力强:适于载重车辆,能够承受较大的转向力矩,保证在重载情况下仍能正常工作。
- 使用寿命长:在结构和工艺上采取措施,如提高制造精度,改善工作表面的表面粗糙度,螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工,使之有足够的硬度和耐磨损性能,可保证有足够的使用寿命。
- 传动比可变:转向器的角传动比设计成可变的,以适应不同车型的需要。
- 间隙调整容易:齿条和齿扇之间的间隙调整工作容易进行,有利于保证转向的精准性。
- 适合做整体式动力转向器:其结构特点便于与液力转向加力器设计为一个整体,而液力系统又可缓和路面的冲击。
缺点
- 逆效率高:在不平路面上行驶时,路面冲击性的反力会传到方向盘上,即所谓“打手”现象。这对较轻型、前桥负荷不大且行驶在较好道路上的汽车来说,缺点不明显;但对于载质量较大的汽车,会影响驾驶的舒适性和安全性。
- 结构复杂:采用钢球滚动传力的两级传动(螺杆螺母 + 齿条齿扇)副结构,内部包含钢球循环轨道、扇形齿轮组及密封系统等,零部件数量较多,增加了制造和装配的难度。
- 制造困难,制造精度要求高:需保持钢球循环通道精密配合,否则会影响转向器的性能和使用寿命。这增加了制造成本,并且在装配过程中容易出现误差,导致转向故障。
- 存在非线性变化:在转向传动比变化区域,驾驶员会感受到明显的力反馈突变。当转向角度超过一定值时,循环球结构的摩擦阻力系数会陡增,这种非线性变化在连续弯道行驶时尤为明显,会影响驾驶的操作感受。
- 维修成本高:完整的循环球转向机保养涉及多道工序,包括钢球筛选(需使用专用量规检测直径差不超过0.01mm)、轨道抛光、密封件更换等。维修过程中若未彻底清除金属碎屑,残留微粒会加速新钢球磨损,使转向机寿命缩短。