汽车转向、行驶及制动系统检修 课件 项目一 转向系统检修

汽车转向、行驶及制动系统检修21世纪技能创新型人才培养系列教材·汽车系列主编王旭斌转向系统检修行驶系统检修制动系统检修先进驾驶辅助系统检修目录CONTENTS01020304任务1转向、行驶系统认识任务2机械转向系统检修任务3液压助力转向系统检修任务4电动助力转向系统检修转向系统检修Part01转向系统行驶系统0102任务一转向、行驶系统认识1.1转向、行驶系统认识一、转向系统1.作用与要求转向系统是指由驾驶员操纵，能实现转向轮偏转和回位的一套机构。转向系统的功用是按照驾驶员的意愿改变汽车的行驶方向（当汽车需要改变行驶方向时，必须使转向轮绕转向轴线偏转一定角度，直到新的行驶方向符合驾驶员的要求时，再将转向轮恢复到直线行驶的位置）和保持汽车直线行驶的稳定性（抗外界干扰）。对转向系统的要求有以下几个方面：（1）良好的操纵性，能够顺利实现转向意图。（2）合适的路感，避免打手。（3）良好的回正能力。（4）防止与悬架运动干涉。1.1转向、行驶系统认识一、转向系统2.类型在汽车的发展历程中，转向系统经历了以下阶段：从最初的机械转向（ManualSteering，MS）系统发展为液压助力转向（HydraulicPowerSteering，HPS）系统和电控液压助力转向（ElectronicHydraulicPowerSteering，EHPS）系统，之后为进一步改善助力转向系统的性能，又出现了电动助力转向（ElectricPowerSteering，EPS）系统与线控转向系统（Steering-by-Wire，SBW）系统及四轮转向（FourWheelSteering，4WS）系统等。机械转向系统以驾驶员的体力作转向动力源，由转向操纵机构、机械转向器和转向传动机构三大部分组成。助力转向系统以机械转向系统为基础加装助力系统辅助控制转向。1.1转向、行驶系统认识一、转向系统3.工作过程对于使用助力转向系统的汽车，需要转向时，驾驶员施加力矩转动转向盘，力矩通过转向操作机构传递给转向器，转向器中有1～2级啮合传动副，实现降速增矩，同时，转向助力电机产生的助力施加在转向系统的某一部件处，与驾驶员施加力矩一起传递到转向传动机构，传动机构拉动左右转向节克服地面转向阻力，从而带动转向轮绕主销偏转，实现转向（本质上，汽车的转弯是靠地面产生的侧向推力实现，如地面光滑，以较高车速转向时，转向轮可偏转，但车辆无法转弯）。在汽车转向行驶时，要求车轮相对于地面作纯滚动。若车轮边滚边滑会导致转向行驶阻力增大，动力损耗，油耗增加，也会导致轮胎磨损增加。1.1转向、行驶系统认识一、转向系统3.工作过程汽车转向时，内侧车轮和外侧车轮滚过的距离是不相等的。对于有差速器的驱动桥，内外侧车轮能够以不同的转速滚过不同的距离；对于非驱动桥，左右两侧车轮要滚过不同的距离，且为保证车轮作纯滚动，就要求所有车轮的轴线都交于一点，此交点称为汽车的转向中心。此时，内侧转向轮偏转角β大于外侧转向轮偏转角α，且α与β的关系是：cotα=cotβ+B/L。所有汽车转向梯形的设计实际上都只能保证在一定的车轮偏转角范围内，使两侧车轮偏转角大体上接近上述关系式。转弯半径越小，汽车转向所需要的场地就越小，汽车的机动性越好。当外侧转向轮偏转角达到最大值αmax时，转弯半径最小，即最小转弯半径，它反映了汽车通过最小曲率半径弯曲道路的能力和在狭窄路面上调头行驶的能力。转弯半径与汽车的轴距、轮距及转向轮的极限转角直接相关。轴距、轮距越大，转弯半径也越大；转向轮的极限转角越大，转弯半径就越小。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统1.作用车辆动力装置、传动系统、转向系统及制动系统的部件安装在车身或车架上，这些系统工作时，地面对驱动轮、转向轮或行车制动轮产生反作用力或力矩，这些力或力矩将通过车桥及悬架传递给车身或车架，车身或车架克服行驶阻力（空气、爬坡或加速等），使汽车正常行驶（狭义的行驶仅指车辆的驱动，广义的行驶还包含制动或转向）。行驶系统的作用有以下几个方面：（1）承受汽车的总重力，承受并传递路面作用于车轮上各个方向的反力及力矩；（2）缓和不平路面对车身造成的冲击和振动，保证汽车平顺行驶；（3）与转向系统协调配合工作，控制汽车的行驶方向。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统2.车架类型（1）边梁式车架。由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接法或焊接法将纵梁与横梁连接成坚固的刚性构架。边梁式车架广泛应用于货车和大多数的特种汽车，也用于轿车。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统2.车架类型（2）中梁式车架。由一根位于中央贯穿前后的纵梁和若干根横向悬伸托架组成，也称为脊骨式车架。中梁的断面可做成管状或箱状，传动轴从中梁内穿过，主减速器通常固定在其尾端，中梁前端悬伸托架用以安装发动机，中梁中后端悬伸托架则用来布置车身及其他总成。中梁式车架在某些轿车和货车上被采用。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统二、行驶系统2.车架类型（3）综合式车架。前部采用边梁式车架，后部采用中梁式车架，这种车架称为综合式车架（也称复合式车架），它同时具有中梁式车架和边梁式车架的特点。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统2.车架类型（4）承载式车身。现代轿车和部分大型客车多数取消车架，而以车身兼代车架的作用，即将所有部件固定在车身上，所有的力也由车身承受，这种车身称为承载式车身。承载式车身无车架，整车质量相对较轻，地板高度降低，乘客上、下车更加方便，因此应用非常广泛。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统2.车架类型（5）副车架。副车架并非完整的车架，只是支撑前后车桥、悬架的支架，车桥和悬架通过它与“正车架”相连。习惯上称副车架为“副架”。副车架可阻隔振动和噪声，减弱直接进入车厢的振动及噪声。有些车还为发动机装上副架。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统3.车桥车桥通过悬架与车架（或承载式车身）相连，其两端安装车轮。车桥的功用是传递车架（或承载式车身）与车轮之间各方向的作用力及产生的力矩。按悬架结构的不同，车桥可分为整体式和断开式两种。整体式车桥的中部是刚性实心或空心梁，它多配用非独立悬架；断开式车桥为活动关节式结构，它与独立悬架配合使用。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统3.车桥按车桥两端安装车轮所起作用的不同，车桥分为转向桥、驱动桥、转向驱动桥和支持桥。在后轮驱动的汽车中，前桥不仅用于承载，还起到转向作用，称为转向桥；后桥不仅用于承载，还起到驱动作用，称为驱动桥。越野车和前轮驱动汽车的前桥，除了承载和转向的作用外，还兼起驱动的作用，称为转向驱动桥。只起支承作用的车桥称为支持桥。转向桥和支持桥均属于从动桥。1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统3.车桥驱动桥通常由主减速器、差速器、半轴、万向节、桥壳等组成。通过驱动桥可将发动机动力传递至驱动轮。转向桥通常包含有转向节、主销、转向拉杆及前轴等转向部件，可使转向轮偏转。转向驱动桥具有转向和驱动两种功能，也有整体式和断开式之分，其结构既包括一般驱动桥具有的主减速器、差速器及半轴等基本部件，也包括一般转向桥所具有的部件1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统二、行驶系统1.1转向、行驶系统认识二、行驶系统3.车桥整体式转向驱动桥驱动所需要的半轴分为两段，分别叫内半轴（与差速器相连）和外半轴（与轮毂相连），二者用等角速万向节连接起来；同时，实体主销也因而分成上下两段，分别固定在万向节的球形支座上；转向节轴颈做成空心，以便外半轴从中穿过。许多现代轿车采用了发动机前置前驱动的布置形式，其前桥为断开式转向驱动桥，主销为空间的连线，是虚拟的。支持桥主要由车轴及轮毂等部分组成，如发动机前置前驱动轿车的后桥属于支持桥。转向操纵机构转向器转向传动机构010203任务二机械转向系统检修1.2机械转向系统检修一、转向操纵机构1.转向盘转向盘呈圆形，主要作用是将驾驶员施加在转向盘的力矩传递给转向柱。转向盘通过细齿花键与转向轴连接，并用螺母或螺栓紧固，其内部由金属骨架构成，骨架的外面一般包有柔软的合成橡胶或树脂，起到缓冲作用。转向系统中各传动部件之间存在装配间隙，这些间隙随着零件的磨损将逐渐增大。因此，在转向盘转动过程的初始阶段，只需要很小的力就能够转动转向盘，该力矩用来克服转向系统内部的摩擦，这一阶段称为转向盘的空转阶段。转向盘在空转阶段的转动量称为转向盘自由行程，一般用角度表示。1.2机械转向系统检修一、转向操纵机构1.转向盘转向盘自由行程对于缓和路面冲击及避免驾驶员过度紧张是有利的，但过大的自由行程会影响转向灵敏性。一般规定转向盘从直行中间位置向左右任一方向的自由行程不超过10°～15°。当零件磨损到使转向盘的自由行程过大时，必须进行调整。通常通过调整转向器传动副的啮合间隙来调整转向盘的自由行程。一、转向操纵机构2.转向柱（1）组成。转向柱位于转向盘和转向器之间，主要作用是将来自转向盘的转向力矩传递给转向器。转向柱主要由转向柱管、转向轴、转向传动轴、万向节、调整手柄等组成。转向轴采用轴承支承在转向柱管中，上端采用细齿花键与转向盘连接，并用螺栓或螺母紧固，下端通过万向节（通常为“上万向节”）连接转向传动轴。转向传动轴也叫中间轴，它穿过地板通孔，并通过万向节（通常为“下万向节”）或挠性联轴器与转向器输入轴连接。转向轴的上端通常安装有转向柱锁盘，并与转向柱锁配合，实现转向柱锁止功能。转向柱管通过支架安装在车身上，它除了支承转向轴外，同时也为一些开关元件（如刮水器开关总成、转向信号灯开关等）提供安装位置。转向柱装饰盖通常由两部分组成，即上装饰盖和下装饰盖。转向柱下部安装有膝垫，它可以减轻车辆发生碰撞时对驾驶员的伤害。1.2机械转向系统检修1.2机械转向系统检修一、转向操纵机构2.转向柱（2）结构设计。大多数转向柱设计有倾斜角度调整机构，有些转向柱还设计有长度伸缩调整机构，以帮助驾驶员将转向盘调整到舒适的位置。某些转向柱设计有安全装置，以吸收撞击能量。常见的有可分离式安全转向操纵机构、网状管柱变形式转向操纵机构和钢球滚压变形式转向管柱。1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。1.齿轮齿条式齿轮齿条式转向器通常安装在副车架或发动机托架上，且安装点采用橡胶衬垫隔离振动和冲击。齿轮齿条式转向器具有结构简单、质量小、转向灵敏、成本低、便于布置等特点。1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。1.齿轮齿条式齿轮齿条式转向器主要由输入轴、小齿轮、齿条、转向器壳体等组成输入轴使用轴承支承在转向器壳体中，并且采用油封密封。它上部通过花键与转向柱下万向节配合，下部加工有小齿轮，小齿轮与齿条啮合。齿条装在管形转向器壳体内，并通过弹簧及压块紧压在输入轴上的小齿轮上，以减轻小齿条受到的振动或冲击。齿条两端通过球节（通常称为“内球节”）连接转向横拉杆，球节可以满足转向轮相对于转向器空间运动的要求。管形转向器壳体两侧各装有一个防护罩，并用卡箍紧固，它们将齿条、转向横拉杆、内球节等密封起来，可防止水、灰尘或者其他污染物进入转向器。二、行驶系统1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。1.齿轮齿条式转向时输入轴上的小齿轮从转向轴处获得旋转力矩，驱动与之啮合的齿条横向移动，与齿条直接连接的转向横拉杆也随之横向移动，从而驱动转向传动机构中的其他部件工作，使转向轮偏转相应的角度，实现汽车转向。个别车辆采用可变传动比（VariableGearRatio，VGR）的齿轮齿条啮合。正常传动比的齿轮齿条用于转向齿条的前方位置附近，可使转向操作平稳；大传动比用于大的转向角，可减小一个极限位置到另一个极限位置的转角。优缺点对比1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。2.循环球式循环球式转向器一般有两级传动，第一级采用螺杆螺母传动，第二级采用齿扇齿条传动。循环球式转向器传动效率高，操纵轻便，使用寿命长，工作平稳、可靠，通常应用在货车或越野车上。1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。2.循环球式循环球式转向器主要由输入轴、转向螺杆、转向螺母、钢球、钢球导管、齿扇轴（摇臂轴）、转向器壳体等组成。输入轴用两个轴承支承在转向器壳体内部，其末端加工有两段或三段螺旋槽，呈螺杆状，因此称为转向螺杆。转向螺母安装在转向螺杆上，它内部加工有与转向螺杆对应的螺旋槽，二者的螺旋槽配合形成螺旋管道。转向螺母的上平面有两对通孔，U形钢球导管的两端插入这两对通孔中，与转向螺母内的螺旋管道组合成两条独立的闭合钢球滚道，其内部装满钢球，且钢球可以循环滚动。转向螺母的下平面加工成齿条，与齿扇轴上的齿扇啮合。齿扇轴由两个衬套支承，一端支承在转向器壳体侧盖中，该侧盖中安装有齿条齿扇啮合间隙调整机构；另一端支承在转向器壳体中，并伸出转向器壳体，通过细齿花键与转向摇臂连接，因此齿扇轴也叫摇臂轴。1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。2.循环球式转向盘通过转向轴等部件带动输入轴及转向螺杆转动，转向螺母在转向螺杆上做轴向移动，但不能转动。转向螺母齿条驱动与之啮合的齿扇（齿扇轴）转动，从而带动转向摇臂摆动，转向摇臂带动转向传动机构上的其他部件运动，使转向轮偏转相应的角度，实现汽车转向。在转向螺杆、转向螺母及钢球之间摩擦力的作用下，所有钢球在螺旋管道内滚动，形成“球流”，“球流”在各自的闭合滚道内循环，使转向螺杆、转向螺母之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，降低了摩擦力。1.2机械转向系统检修二、转向器按转向器中传动副的结构形式不同，转向器可分为齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式和蜗杆滚轮式等。3.蜗杆曲柄指销式蜗杆曲柄指销式转向器的传动副以转向蜗杆为主动件，以装在摇臂轴曲柄端部的指销为传动轴。转向蜗杆转动时，与之啮合的指销绕摇臂轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。1.2机械转向系统检修三、转向传动机构转向传动机构将转向器输出的力矩传递给转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转。转向传动机构中设计有转向梯形机构。1.与独立悬架配用的转向传动机构当转向轮采用独立悬架时，每个转向轮都需要相对于车架（或车身）作独立运动，因此转向桥必须是断开式的。与此同时，转向传动机构中的转向梯形也必须分成两段或三段。拉杆式转向传动机构与齿轮齿条式转向器配合使用，它主要由横拉杆、梯形臂、转向节、球节等组成。当齿条左右移动时，横拉杆也随之等量移动，推动梯形臂及转向节绕着支点转动，从而使转向轮偏转相应的角度。1.2机械转向系统检修三、转向传动机构转向传动机构将转向器输出的力矩传递给转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转。转向传动机构中设计有转向梯形机构。1.与独立悬架配用的转向传动机构横拉杆是转向梯形机构的底边，齿轮齿条式转向器两侧各有一根转向横拉杆，连接在齿条和梯形臂之间。横拉杆由内横拉杆和外横拉杆组成，外横拉杆套在内横拉杆一端，并用锁紧螺母锁紧。松开锁紧螺母，转动内横拉杆，可以调整横拉杆的长度，从而调整转向轮前束。转向传动机构中所有运动部件大都使用球节连接，球节跟随转向传动机构左右移动，并且允许相关部件跟随悬架上下跳动。球节主要由球头、球头销、球头座及防尘罩等组成。球节的润滑至关重要，因此有些球节设计有润滑脂加注孔。1.2机械转向系统检修三、转向传动机构转向传动机构将转向器输出的力矩传递给转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮偏转。转向传动机构中设计有转向梯形机构。2.与非独立悬架配用的转向传动机构转向传动机构由转向摇臂、转向直拉杆、转向节臂和转向梯形臂等零部件共同组成，梯形臂、转向横拉杆和前梁构成了转向梯形机构。各杆件之间都采用球形铰链连接，并设有防止松动、缓冲吸振、自动消除磨损后间隙等的结构。1.2机械转向系统检修三、转向传动机构2.与非独立悬架配用的转向传动机构（1）转向摇臂。它把转向器运动输出的力传给转向直拉杆。（2）转向直拉杆。将转向摇臂运动传给转向梯形或转向节臂。（3）转向节臂和转向梯形臂。转向直拉杆通过转向节臂与转向节相连，转向横拉杆两端经左、右转向梯形臂与转向节相连。（4）转向横拉杆。它是连接左、右转向梯形臂的传动件。普通液压式电控液压式液压部件010203任务三液压助力转向系统检修01021.3液压助力转向系统检修一、普通液压式齿轮齿条式液压助力转向系统是在齿轮齿条式机械转向系统的基础上，加装一套动力装置形成的。转向器有两端输出和中间输出两种形式。转向油泵安装在发动机上，由曲轴通过皮带驱动并向外输出液压油。转向油罐有进、出油管接头，通过油管分别与转向油泵和转向控制阀连接。转向动力缸缸体即为转向器壳体，活塞安装在转向齿条上。循环球式液压助力转向系统是指将循环球-齿条齿扇式机械转向器、转阀式转向控制阀和转向动力缸三部分设计成一个整体。转向动力缸缸体即为转向器壳体，转向螺母即为转向动力缸活塞，活塞左右分别与油道和转向控制阀油孔对应连通。齿轮齿条式循环球式1.3液压助力转向系统检修二、电控液压式电控液压助力转向系统有电子液压助力转向系统和电控液压式动力转向系统之分。电子液压助力转向系统的结构原理与机械式液压助力转向系统大体相同，最大的区别在于提供油压的油泵驱动方式不同。传统机械式液压助力转向系统的液压泵是直接通过发动机皮带驱动的，而电子液压助力转向系统采用的是由电力驱动的电子泵。电子液压助力转向系统的电子泵是由电子系统控制的，不用消耗发动机本身的动力，在不需要转向时，电子泵关闭，可进一步减少能耗。电子液压助力转向系统的电子控制单元，利用对轮速传感器、转向盘转角传感器等传感器信号的处理，通过改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。1.3液压助力转向系统检修二、电控液压式电控液压式动力转向系统在传统液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、轮速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率连续可调，从而满足高、低速时转向助力的要求。根据控制方式的不同，电控液压式动力转向系统又可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。随着电动助力转向系统的大量使用，电子液压助力转向系统和电控液压式动力转向系统的使用越来越少。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件1.转向控制阀（1）结构。中空的阀芯上部通过轴销与内部扭杆上部连接，扭杆上部与转向盘连为一体，阀套及转向齿轮通过轴销与扭杆下部连接。二、行驶系统1.3液压助力转向系统检修三、液压部件1.转向控制阀（2）工作过程。转阀式动力转向装置能使转向轮偏转的角度随转向盘转角的增大而增大；转向轮偏转的速度随转向盘转动速度的加快而加快；转向盘停止转动并保持转角不变，转向轮也随之停止偏转并保持偏转角不变，因而有“渐进随动”特性，即快转快助，大转大助，不转不助。在正常情况下，驾驶员操纵转向盘所提供的转向力矩主要用来使弹性扭杆产生扭转变形，以控制转向过程，克服路面转向阻力及转向传动机构摩擦阻力，使转向轮偏转所需要的动力主要由转向动力缸提供。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件2.转向油泵转向油泵是液压式动力转向装置的能量来源，一般由发动机驱动，其作用是将输入的机械能转换为液压能输出。转向油泵有齿轮式、叶片式、转子式和柱塞式等类型。叶片式转向油泵具有结构紧凑、输油压力脉动小、输油量均匀、动转平稳、性能稳定、使用寿命长等优点，现代汽车采用较多。目前大部分车型使用双作用叶片式转向油泵，它主要由驱动轴、转子、定子、叶片、压力板和配油盘等组成。驱动轴与转子采用花键连接，二者共同转动。转子呈圆形，且加工有滑槽。滑槽中安装有叶片，叶片可以在滑槽中沿转子径向滑动，由于离心力的作用，转子转动时叶片外端始终与定子的内表面接触。三、液压部件2.转向油泵转子、定子和任意相邻两叶片组成独立的泵腔。定子内腔横断面呈椭圆形，以满足单个泵腔容积变化的要求。配油盘和压力板分别密封转子及定子的前端和后端，并控制动力转向液的输入和输出。大多数车辆转向油泵上还安装有一个压力开关，为发动机控制模块（ECM）提供压力信号，ECM根据该信号调整发动机的转速，保证转向助力稳定。1.3液压助力转向系统检修1.3液压助力转向系统检修三、液压部件2.转向油泵转向油泵工作时，转子旋转，当某个泵腔从椭圆短轴位置向椭圆长轴位置运动时，该泵腔容积增大，形成一定的真空，并通过进油口吸入动力转向液；转子继续旋转，该泵腔将从椭圆长轴位置向椭圆短轴位置运动，此时该泵腔容积减小，油压上升，高压动力转向液经出油口排出。进油腔和出油腔分别位于转子的两侧，进油腔和出油腔之间的压力差会引起泵的工作不平衡（产生噪声和振动）。为了避免此类问题，转向油泵采用了液压平衡设计，有两个进油腔和两个出油腔，它们分别相对于转子中心对称。转子每旋转一周，泵腔吸入和排出动力转向液两次，这种设计产生了两个斜对的低压扇形区（进油腔）和两个斜对的高压扇形区（出油腔），因此作用在转子上的液压作用力是大小相等方向相反的，从而使动力转向泵平衡、稳定地工作。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件2.转向油泵转向油泵是一个定排量泵，其流量与转速（发动机转速）成正比。转向油泵的设计一般要满足发动机最低转速时的转向需要，以保证急速转向所需要的转向动力缸活塞的最大移动速度。为保证在发动机怠速运转时，转向油泵流量已足够获得转向所需的转向动力缸活塞最大移动速度，则在发动机转速较高时，转向油泵流量将过大，从而导致转向油泵消耗功率过多且油温过高。因此，在液压助力转向系统中必须设置流量控制阀（溢流阀和安全阀），以限制转向油泵的最大流量。流量控制阀一般安装在转向油泵内部。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件2.转向油泵溢流阀用以限定转向油泵的最大输出油量。当输出油量过大时，节流孔处油液的流速很高，但该处的压力很小，此压力经横向油道传到溢流阀右侧，使阀左右两侧的压差增大，在压差的作用下，溢流阀右移，使进油道和出油道相通，部分油液在泵内循环流动，使出油量减少。安全阀用以限定转向油泵输出油液的最高压力。当输出压力过高时，这个压力传到溢流阀右侧，使安全阀左移开启，高压油流回进油腔，使输出油压降低。当这两个阀出现弹簧过软、折断或不密封现象时，将会导致转向油泵油压和流量不足故障。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件3.转向油罐转向油罐通常是与转向油泵分开的，它安装在发动机舱内的内侧翼子板、防火墙或发动机托架上，用于存储动力转向液。转向油罐一般采用塑料制造，它包括加注口、加注口盖、油尺及滤网等，并通过两根油管分别与转向油泵入口和控制阀回油口相连接。转向油罐中的滤网兼有过滤和减振防噪的作用。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件4.液压油管液压助力转向系统通常装有一根高压软管、一根或数根回油软管，高压软管可以将动力转向液从转向油泵输送到转向器总成，有些高压软管还具有减弱液压系统噪声和振颤的功能。回油软管能够将动力转向液从转向器总成送回转向油罐，有些回油软管还带有冷却器。冷却器可以是钢质的，也可以是铝质的。1.3液压助力转向系统检修三、液压部件5.动力转向液动力转向液是液压助力转向系统的液压油。良好的动力转向液对于转向系统的寿命和运行状况至关重要。因此，必须严格遵守厂商的要求，选择正确型号的动力转向液。使用型号不正确的动力转向液将会导致油封或油管过早损坏，造成系统出现漏油现象。结构及助力过程主要部件扩展控制010203任务四电动助力转向系统检修1.4电动助力转向系统检修一、结构及助力过程电动助力转向系统由扭矩传感器、转向助力电机、减速装置及电控单元等组成。EPS系统电控单元中存储转向助力电机助力左右转向的多条目标电流曲线，即助力特性曲线，反映助力电流与车速和转向扭矩的关系。1.4电动助力转向系统检修一、结构及助力过程汽车不转向时，转向助力电机不工作，不助力。当驾驶员操作转向盘时，扭矩传感器中的扭杆产生形变，其形变量与施加到转向盘的扭矩成正比，扭矩传感器将扭杆形变的角度转化成电压信号，此信号及车速信号和其他信号传给EPS系统电控单元，电控单元从目标电流曲线图中查找或计算出助力电流的大小和方向，指示转向助力电机输出扭矩，通过减速机构增矩后帮助驾驶员转向，减小驾驶员需施加给转向盘的操纵力。低速转向时的助力作用强，可获得比较轻便的转向特性；随着车速的升高，助力作用逐渐减弱，可获得完全的转向“路感”，具有优越的控制特性。为了使助力性能最佳，通常会对转向系统各方面进行补偿计算。1.4电动助力转向系统检修一、结构及助力过程如果转向盘转动到最大转角位置并保持，以及转向助力达到最大，电控单元将减小供给电机的电流，以防止电机过载和损坏电机。传统的液压助力转向系统，助力特性的调整通过改变控制阀的结构来实现，而且助力特性不能相应地随车速的变化而改变。相比较液压助力转向系统，EPS系统助力特性的调整则相对简单、方便，可以通过软件编程将助力特性曲线设计成车速最适应的形式，针对不同车型可以通过软件方便地调整助力特性曲线。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器扭矩传感器用于检测作用于转向盘上扭矩的大小和方向。扭矩传感器信号是EPS工作的主要信号，电控单元根据此信号计算转向助力电机所需供电电流的大小。扭矩传感器通过检测扭杆的扭转变形量来检测扭矩的大小，故扭矩传感器内部基本都有反映转向阻力引起的转向轴变形的扭杆。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（1）电磁感应式。根据线圈电磁感应过程，电磁感应式扭矩传感器主要有以下几种：1）如图所示，该扭矩传感器在输出轴的极靴处分别绕有A、B、C、D四个线圈，当汽车直行（转向盘处于中间位置）时，扭杆的纵向对称面正好处于图示输出轴极靴AC、BD的对称面上。当U、T两端加上连续的输入脉冲电压信号Ui时，由于通过每个极靴的磁通量相等，在V、W两端检测到的输出电压信号Uo=0V。当右转时，由于扭杆和输出轴极靴之间发生相对扭杆变形，极靴A、D之间的磁阻增加，B、C之间的磁阻减少，各个极靴的磁通量发生变化，于是在V、W之间就出现了电位差，电位差与扭杆的扭转角和输入电压Ui成正比。因此，通过测量V、W两端的电位差就可以测量出扭矩值。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（1）电磁感应式。根据线圈电磁感应过程，电磁感应式扭矩传感器主要有以下几种：2）如图所示，该扭矩传感器由磁性环和感应线圈组成。其两端的磁性环分别与输入轴和输出轴连接，中间的磁性环代替了扭杆。当汽车转向时，输入轴与输出轴之间产生角度差，磁性环之间的间隙发生变化，在感应线圈中产生感应电动势，向电控单元输送相应的信号。这种扭矩传感器的体积小、精度高。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（1）电磁感应式。根据线圈电磁感应过程，电磁感应式扭矩传感器主要有以下几种：3）如图所示，该扭矩传感器的扭杆用于连接输入轴和输出轴，输出轴上花键凸起部分由磁性物质制成，输入轴轴套为非磁性材料的导体，上有两排窗口，套在输出轴外侧，当有扭矩作用于输入轴时，窗口与花键凸起部分可以相对转动。在轴套外窗口的对应位置有两个通有高频交流电的线圈，线圈的输出电路与电路板连接。这种传感器是非接触式扭矩传感器。当转动转向盘时，连接输入和输出轴的扭杆发生扭曲，使得输入轴和输出轴相对转动，输入轴的窗口和输出轴的凸起位置相对变化，输入轴和输出轴之间的磁场发生变化，引起两高频线圈的电场变化，线圈把这一电场变化转变成电信号传送给电路板，经电路板电路进一步处理后传送给电控单元。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（2）滑动电阻式。如图所示，滑动电阻式扭矩传感器是将转向扭矩引起的扭杆角位移转换为电位器电阻的变化，电阻的变化会导致输出电压的变化，通过测量电压值就可以判断扭矩值。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（3）磁阻式。如图所示，扭杆上端与转向柱连接，下端与转向小齿轮连接；磁阻元件组成的集成电路作为传感头，与转向小齿轮连为一体；信号轮是与转向柱同步转动的多极磁性转子。转向时扭杆变形带动磁性转子转动，使磁性转子和利用磁阻效应的传感头错开，从而使通过磁阻元件的磁通量发生变化，这种变化经放大后输送给电控单元。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（4）霍尔式。霍尔式扭矩传感器的内部结构如图所示。在扭矩传感器上，转向轴和转向齿轮是通过一根扭杆连接起来的，该扭杆有一定的抗扭能力。转向轴上有个16极环形磁铁（8对），该磁铁与转向轴一同转动。转向齿轮上有两个定子，每个定子有8个齿，定子与转向齿轮一同转动。在初始位置时，定子上的这些齿正好位于环形磁铁上相应的N极和S极之间。两个霍尔传感器与壳体刚性连接，不随着转动。霍尔式扭矩传感器工作时是非接触式的，它采用磁阻效应原理来工作。定子1和定子2之间的磁通量强度和方向就是扭矩的直接量度，由两个霍尔传感器（冗余布置）来测量。根据所施加的扭矩大小（即扭转角大小），霍尔传感器的信号在零值和最大值之间变动。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（4）霍尔式。1）零位。如图所示，扭矩传感器在零位时，定子l和定子2的齿正好位于两磁极之间。因此，定子1和定子2都不处于S极或N极，两个定子之间没能建立起磁场。两个霍尔传感器采用5V的输入电压供电。由于在这两个定子之间没能建立起磁场，这两个霍尔传感器输出电压为2.5V，表示扭矩为零。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件1.扭矩传感器（4）霍尔式。2）最大位置。如图所示，如果驾驶员转动了转向盘，那么转向轴和转向齿轮之间就会产生一个扭转角，环形磁铁相对于定子1和定子2扭转。如果定子1的8个齿正好在环形磁铁的N极上，同时定子2的8个齿正好在环形磁铁的S极上，两个定子之间会建立起磁场，霍尔传感器会检测到这个磁场并将其转换成电信号，此时扭矩传感器在最大位置。如果霍尔传感器A输出4.5V最大电压，那么霍尔传感器B就输出0.5V最小电压。如果转向盘转动方向与此相反，那么霍尔传感器A输出0.5V，霍尔传感器B输出4.5V。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件2.转向盘转角传感器转向盘转角传感器（SAS）安装在转向柱上，作用是采集驾驶员施加在转向盘上的转向角度和角速度的信号，以识别驾驶员的转向意图。该传感器不起转向助力作用，主要用于转向盘的直线校正和自动回位等。同时，该传感器是电控悬架系统、电子稳定程序系统、主动前转向系统和自适应前照灯系统等工作的主要信号来源。转向盘转角传感器一旦拆卸就需要标定，为避免标定错误，在拆卸之前应标记它与转向柱之间的相对位置。部分车辆没有实体转向盘转角传感器，而是通过安全气囊系统或转向助力电机等相关部件计算出转向盘转角信号。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件2.转向盘转角传感器（1）磁阻式。如图（a）所示，磁阻式转向盘转角传感器上装有各向异性磁阻式（AMR）传感器集成电路，其电阻随外部磁场磁通密度的变化而变化，可用来记录磁铁转动圈数。两个测量齿轮由转向轴上的一个大齿轮驱动，两个磁铁分别放在两个测量齿轮中，在两个磁铁上面是两个各向异性磁阻式传感器集成电路。两测量齿轮相差1个或2个齿，转动不同圈数就会相差特定的角度，从两个齿轮的所测量的一对角度值就可以知道转向盘的每个可能的位置，得到转向盘的转角信号。两个齿轮测量角度值的信号特点如图（b）所示。磁阻式转向盘转角传感器根据游标原理制成，它在刚开始时就可以确定转角的大小，而不需要静态电流。这种传感器可记录多达4圈的转向盘转角。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件2.转向盘转角传感器（2）光电式。光电式转向盘转角传感器主要由编码盘（编码盘与转向轴一起转动）和光电耦合器（每个光电耦合器包括一个光源和一个光敏传感器）组成。根据编码盘的环数不同，光电式转向盘转角传感器有单双之分。单盘式转向盘转角传感器根据转子盘缝隙的形式及光电耦合器数目不同，又分为两种类型。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件2.转向盘转角传感器（2）光电式。单光电耦合式转向盘转角传感器信号转子的一侧有一个光源，另一侧有一个光学传感器，如图所示。当驾驶员转动转向盘时，转向柱带动转向盘转角传感器的信号转子随转向盘一起转动，光源就会通过转子缝隙照在光学传感器的感光元件上，此时会产生一个电压信号；如果光源被信号转子遮住，电压信号被切断。由于转子缝隙间隔大小不同，故产生的信号电压变化也不同，从而会产生信号电压的脉冲波形。这一系列信号电压的脉冲波形在电控单元内进行处理，从而可以计算出转向盘转动的角度。1.4电动助力转向系统检修二、主要部件2.转向盘转角传感器（2）光电式。双光电耦合式转向盘转角传感器在转向盘的转向轴上装有一个带等距均匀分布窄缝的圆盘（遮光盘），遮光盘的两侧分别装有两个发光元件（发光二极管）和两个光电接收元件（光电晶体管），形成两组光电耦合器，如图所示。当转向盘的转轴带动遮光盘偏转时，带窄缝的遮光盘使光电耦合器之间的光束产生ON/OFF的变化，这种反复的ON/OFF状态将产生一系列与转角成一定比例的数字信号，系统控制装置可根据此信号的变化来判断转向盘的转角与转速。同时，由于传感器的两个光电耦合器ON/OFF信号变换的相位错开约90°