汽车转向系统的渗漏原因分析及解决措施

汽车转向系统的渗漏原因分析及解决措施

为了提高汽车的转向操纵性能，目前汽车上使用了几种辅助转向系统。此转向系统按传力介质不同分为气压式和液压式两种。由于液压助力转向系统工作时噪声较低,工作滞后时间短,而且能吸收来自不同路面的冲击,因此液压助力转向系统已在各种汽车上获得广泛应用。液压助力转向系统主要由动力转向装置、转向操纵机构和转向传动机构3部分组成。动力转向装置包括转向泵、转向油管、转向油罐及转向器等。液压助力转向系统在开发中会遇见各类问题,如转向液的渗漏便一直是影响转向系统正常工作的难点之一。由于转向液的渗漏甚至油管的爆裂导致转向助力不足,将会给汽车正常行驶留下极大的事故隐患。1转向泵及转向阀在液压助力转向系统中,转向泵一般安装在发动机上,由曲轴通过皮带驱动并向外输出转向液。转向油罐有进、出油管接头,通过油管分别与转向泵和转向器连接。液压助力转向系统运行的液压是由转向泵产生的,转向液的量及压力是由位于转向泵内的液流控制阀调节的。发动机启动后,转向泵开始工作,转向油罐中的转向液经吸油管进入转向泵,转向液经过转向泵后,在出油口处变成高压油液,高压油液经过油管进入转向器。转向器内转向液经转向小齿轮输送到转向阀,控制阀控制液体压力并改变液流流向。液体被引向动力缸相应的一侧,并在此产生齿轮齿条推动力。而后,转向液从动力缸内流回,经回油管回到转向油罐内,某些汽车在转向器与回油管之间还会单独有一段较长金属冷却管,以起到更好的转向液冷却作用。由于转向泵出油口至转向器进油口之间的油压较高,故将转向泵与转向器之间的这段转向油管称为高压管。相反,从转向器出油口至转向泵之间的油压相对较低,故一般将此间的各类转向油管称为低压管。2系统内油管的密封汽车液压助力转向系统中,转向泵、转向油罐,转向器、转向油管等均由不同的连接方式连接,转向油管本身一般也由软(橡胶管)硬(金属)管连接起来,而转向液的渗漏绝大部分均出现在各类连接的接合处。在液压助力转向系统中,高压管中连接转向泵及转向器的接头多采用两通弯接头,一般由球形接头、螺栓、垫片、O形密封圈组成,如图1所示。由于系统内油管的直径较小,螺栓接口的密封主要有两类,一是利用螺纹连接压紧橡胶密封圈实现密封;二是螺纹本身通过装配尺寸实现密封,其效果在很大程度上决定于螺纹的加工质量。本文各零件接头处的密封主要采用密封圈进行密封。低压管由于压力较低,故低压管与其他零件的连接主要采用弹簧夹箍进行连接,如图2所示。设计时应注意使弹簧夹箍与橡胶管有足够的紧固力,如图3所示,连接和密封应力求简单方便、牢固可靠。除上述系统各零件的接合处外,各转向油管本身也是渗漏的原因之一。转向油管一般由金属硬管、橡胶软管通过不同的连接方式连接而成。金属硬管与橡胶软管连接方式也有多种,常见的有缩紧套式连接和弹簧夹箍(类似于上文中的回油管与其他零件的连接)连接两种。缩紧套式通过扣压机将缩紧套扣压在橡胶管与金属管的接合处实现软硬管的连接,如图4所示。3转向液渗漏的表现液压助力转向系统中转向油管的转向液渗漏主要有两类,一类是转向系统内各子零件接合处,另一类为各油管软硬管连接处。基于某汽车公司液压助力转向系统开发过程中转向液渗漏的试验数据,本文作者主要针对系统内易发生渗漏的5个部位进行分类统计,分别为高压管与转向泵(转向器)接合处、高压管软硬管连接处、回油管与储液罐接合处,回油管软硬管连接处以及回油管内橡胶管本体处。试验发现,在发生的19次渗漏中:高压管与转向泵(转向器)接合处6次,占31%;高压管软硬管连接处3次,占16%;回油管与储液罐接合处4次,占21%;回油管软硬管连接处4次占21%;回油管内橡胶管本体处2次,占11%。4转向液存在偏差,存在以下问题经过对发生渗漏车辆的拆卸检查,发现转向液渗漏主要由以下原因引起:(1)高压管与转向泵(或转向器)接合处渗漏,主要原因是在接合处的两通弯接头中,铜垫片设计硬度偏高,螺栓拧紧力矩较小,密封性减弱。(2)高压管软硬管连接处渗漏的主要现象是橡胶管表面渗出油膜,但无形成油滴,其原因是金属管外表面在径向上有刮痕(见图5),从而加速了金属管和橡胶管之间液体的流动,进而在液体的作用力下使得橡胶管内表面产生相应刮痕(见图6),最终导致转向液从橡胶管最薄弱的位置发生渗漏。(3)回油管与储液罐接合处渗漏,主要原因是连接零件的尺寸配合及装配过程存在问题,即回油管与储液罐接合处孔径的尺寸存在一定的偏差,使得装配时配合有间隙而导致漏油;或者装配过程中存在误差,使得孔轴不同心,导致油管回油不畅通,致使转向液渗漏。(4)回油管软硬管连接处渗漏,主要原因是油管连接处质量问题,即软硬管连接处密封效果不理想,缩紧套没有足够压紧软硬油管连接处,无法实现完全密封和零泄漏。(5)回油管内橡胶管本体处渗漏,主要原因是是橡胶管编制层中有线头,导致液体在橡胶软管线头处容易发生渗漏;或橡胶管在使用过程中老化,加之转向液的腐蚀作用,造成其破裂。5优化压管及橡胶管接头泄漏根据上述原因分析,采取如下解决方案。(1)高压管与转向泵(转向器)接合处渗漏,解决措施是降低垫片硬度值,增大空心螺栓拧紧力矩;或者更改密封方式,采用橡胶圈式的密封圈。(2)高压管软硬管连接处渗漏,解决措施是优化金属管冷成形工艺,提高表面光洁度。(3)回油管与储液罐接合处渗漏,解决措施是增大弹簧夹箍夹紧力,并进行可靠控制(推荐采用气动工具),以防止过大的夹紧使油管表面夹伤变形。(4)回油管软硬管连接处渗漏,解决措施是增大缩紧套夹紧力。(5)回油管橡胶管本体处渗漏,解决措施是对橡胶管仔细检查有无线头、断丝,与附件结构是否摩擦,检查过程中最好用手触摸,发现软管外部保护层断丝的情况及时更换软管,避