项目11 助力转向系统

项目11助力转向系统COMPANYNAME随着人们对汽车驾驶舒适性和安全性要求的提高，传统的机械式转向系统已经不能满足现代汽车的要求。助力转向系统的出现恰好弥补了机械式转向系统的不足，它可以降低驾驶人的操纵强度，从而提高驾驶舒适性和安全性。项目导读知识目标掌握助力转向系统的功用及分类。掌握助力转向系统的构造及工作原理。12技能目标1能够拆装助力转向系统。2能够诊断常见的助力转向系统故障。3能够对助力转向系统进行检修。思政目标1培养以人为本、可持续发展的意识。2培养分析问题、解决问题的能力。3培养良好的职业素养和道德品质。目录任务11.1认识助力转向系统任务11.2助力转向系统故障诊断与检修任务11.1

认识助力转向系统王先生之前开的汽车用的是机械式转向系统，他觉得转向太费劲，想换辆开着轻便、省力的。汽车4S店的销售员给王先生推荐了两款车，一种采用的是液压式助力转向系统，另一种采用的是电控电动式助力转向系统。王先生了解后说道：“电控电动的价格虽然贵一点，但是整车下来也没有贵很多，而且现在提倡绿色环保，保护环境人人有责嘛！本任务要求学生从助力转向系统的分类、构造、工作原理等方面来认识助力转向系统。任务引入11.1.1助力转向系统概述助力转向系统是指兼用驾驶人体力和其他动力作为转向能源的转向系统。助力转向系统能够降低驾驶人转动转向盘的操纵强度，使操纵更轻便，同时能改善转向系统的技术性能，提升转向灵敏性。

按控制方式不同，助力转向系统可分为普通助力转向系统和电控助力转向系统（EPS）。

按能量传递介质不同，又可分为气压式助力转向系统和液压式助力转向系统（HPS）。

按动力源不同，又可分为电控液压式助力转向系统（EHPS）和电控电动式助力转向系统（电动式EPS）等。指将发动机输出的部分机械能转化为气压能，以提供转向助力的助力转向系统，主要用于一些采用气压制动系统的货车和客车。

气压式助力转向系统部件结构复杂，尺寸过于庞大，消耗功率多，而且其转向力不好控制。气压式助力转向系统指将发动机输出的部分机械能转化为液压能，以提供转向助力的助力转向系统，在各类汽车上都得到了广泛的应用。

它工作灵敏度高，结构紧凑，外廓尺寸较小，工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。液压式助力转向系统指在液压式助力转向系统中引入了电控单元、车速传感器等的助力转向系统。比传统的液压式助力转向系统更先进，它可随车速变化调节动力大小。电控液压式助力转向系统指采用了电控单元，并直接依靠电动机提供转向助力的助力转向系统，其助力大小由电控单元根据车速快慢进行控制。

电控电动式助力转向系统具有节能、环保、安全性高等特点，是未来助力转向技术的主要发展方向之一，目前已经广泛应用于中、高档轿车中。电控电动式助力转向系统液压式助力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套液压助力转向装置组成的，其构造如图11-1所示。

其中，液压助力转向装置由转向控制阀、转向动力缸、转向油泵、转向油罐等组成。转向油泵和转向油罐能够将发动机输出的部分机械能转换为压力能。按液流形式的不同，液压式助力转向系统可分为常压式和常流式两种11.1.2液压式助力转向系统图11-1液压式助力转向系统的构造1．液压式助力转向系统的组成液压常流滑阀式助力转向系统的助力转向装置（见图11-2）主要由转向油罐、转向油泵、转向动力缸、滑阀式转向控制阀等组成，其中，滑阀式转向控制阀又由阀体、复位弹簧、反作用柱塞和滑阀等组成。1）构造2．液压常流滑阀式助力转向系统的助力转向装置图11-2液压常流滑阀式助力转向系统的助力转向装置1—滑阀；2—反作用柱塞；3—复位弹簧；4—阀体；5—转向螺杆；6—转向直拉杆；7—转向摇臂；8—转向动力缸；9—转向螺母；10—止回阀；11—安全阀；12—节流孔；13—溢流阀；14—转向油罐；15—转向油泵；A—总进油环槽；B—转向动力缸R腔的进、排油环槽；C—转向动力缸L腔的进、排油环槽；D、E—回油环槽；L—转向动力缸左腔；R—转向动力缸右腔。转向油罐由罐体、油管、滤清器等组成，用来贮存、滤清转向动力缸所用的油液。转向油泵将发动机的机械能转变为液压能的液压元件。转向动力缸固装在车架（或车身）上，主要由缸筒和活塞组成。滑阀式转向控制阀由阀体、滑阀、反作用柱塞和滑阀复位弹簧等组成，是转向动力缸的控制部分。滑阀通过两个轴承支撑在转向轴上，与转向螺杆的轴向相对位置固定不变。汽车右转向时，液压常流滑阀式助力转向系统助力转向装置的工作原理如图11-4（a）所示，发挥助力作用的具体过程如图11-5所示。

汽车左转向时，工作原理与右转向相同，但开始时滑阀随转向螺杆向左轴向移动，油液通路与右转向时相反，转向动力缸活塞的助力方向也与右转向时相反，如图11-4（b）所示。（a）右转向（b）左转向图11-4液压常流滑阀式助力转向系统助力转向装置的工作原理2）工作原理图11-5液压常流滑阀式助力转向系统助力转向装置发挥助力作用的具体过程液压常流转阀式助力转向系统的助力转向装置由转向油泵、转阀式转向控制阀、溢流阀、限压阀、转向油罐、转向动力缸、进油管和回油管等组成，如图11-6所示。3．液压常流转阀式助力转向系统的助力转向装置图11-6液压常流转阀式助力转向系统的助力转向装置1—限压阀和溢流阀；2—高压油管；3—转向油泵（叶片泵）；4—右转向横拉杆；5—左转向横拉杆；6—齿条；7—油管；8—转向油罐；9—回油管；10—齿轮轴；11—扭杆；12—转阀式转向控制阀；13—左阀芯；14—右阀芯；15—左腔进油管；16—右腔进油管；17—压力腔；18—转向动力缸；19—活塞。转阀式转向控制阀主要由阀芯、阀体、扭杆等组成，如图11-7所示。图11-7转阀式转向控制阀1—密封圈；2、7—销钉；3—扭杆；4—阀芯；5—阀套；6—阀体；8—转向齿轮；9—轴承；A—通转向动力缸左腔的油孔；B—通转向动力缸右腔的油孔；O—出油孔（通转向油罐）；P—进油孔（通转向油泵）液压常流转阀式助力转向系统助力转向装置的工作原理如图11-8所示。（a）直行（b）右转向（c）左转向图11-8液压常流转阀式助力转向系统助力转向装置的工作原理2）工作原理1—阀套；2—阀芯；A—通转向动力缸左腔的油孔；B—通转向动力缸右腔的油孔；O—出油孔（通转向油罐）；P—进油孔（通转向油泵）11.1.3电控液压式助力转向系统电控液压式助力转向系统的种类很多，但是其原理基本上都是通过在转向油泵或转向器上加装电子控制系统或辅助装置，根据车速控制液压系统的流量或压力。此系统主要由电动机-油泵组件、助力转向器、电子控制系统等组成，如图11-9所示。1．电控液压式助力转向系统的构造图11-9电控液压式助力转向系统电控液压式助力转向系统采用电动机代替发动机驱动油泵，电动机由蓄电池供电。电动机-油泵组件的构造如图11-10所示。图11-10电动机-油泵组件的构造1）电动机-油泵组件同一般的液压式助力转向系统的助力转向器构造大体相同，在此不再赘述。2）助力转向器3）电子控制系统车速传感器能够将车速信号转换为电信号，并输出至电控单元。转向传感器能够把转向盘动作状况转换为电信号，并输出至电控单元。功率控制器能够接收电控单元的驱动信号，调整电动机驱动油泵的供给电流.电控单元存储有根据试验获得的不同条件下的控制指令。电控液压式助力转向系统采用车速感应式控制方式，电子控制系统根据车速信号、转向盘转速信号控制电动机的转速，从而控制油泵的流量，实现转向。电控液压式助力转向系统的转向助力可随车速的增高而减小，从而提高了高速行驶时的路感，较好地兼顾了低速转向时的轻便性和高速转向时的路感。2．电控液压式助力转向系统的工作原理11.1.4电控电动式助力转向系统电控电动式助力转向系统主要由转矩传感器、车速传感器、电磁离合器、电控单元、电动机、减速机构等组成，如图11-11所示。1．电控电动式助力转向系统的构造图11-11电控电动式助力转向系统（转向轴助力式）根据电动机布置位置的不同，电控电动式助力转向系统可分为转向轴助力式、齿轮助力式和齿条助力式三种，如图11-12所示（a）转向轴助力式（b）齿轮助力式（c）齿条助力式图11-12电控电动式助力转向系统电动机固定在转向轴一侧，通过减速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。（1）转向轴助力式。电动机和减速机构与转向齿轮相连，直接驱动转向齿轮助力转向。（2）齿轮助力式。电动机和减速机构与转向齿条相连，直接驱动转向齿条助力转向。（3）齿条助力式。2．电控电动式助力转向系统的工作原理电控电动式助力转向系统一般是设定在一个行驶速度范围内才发挥作用的，当车速达到一定值时，就不需要助力转向。此时电磁离合器会及时分离，使电动机停转，切断助力。另外，当电控电动式助力转向系统发生故障时，电磁离合器也会自动分离，这时可恢复手动控制转向。案例分析——拆装转向油泵实践操作以2009款北京现代伊兰特轿车为例，拆装转向油泵。12准备工作拆装转向油泵详细操作步骤请扫描二维码查看拆装转向油泵任务11.2

助力转向系统故障诊断与检修任务引入王先生以前开的车是机械式转向系统，但最近他的手腕得了肌肉劳损，为了方便开车，他换了一辆采用液压式助力转向系统的车。开了一段时间后，这辆车突然出现了转向沉重的现象。无奈之下，他找来了维修师傅上门修车。维修师傅检查后，说其实没什么大问题，只是转向油泵的驱动皮带有点松，调整后就正常了。本任务要求学生从确认故障现象、制订诊断流程、找出故障原因、排除故障等方面完成助力转向系统的故障诊断与检修。11.2.1液压式助力转向系统的故障诊断与检修1．液压式助力转向系统的故障诊断表11-4液压式助力转向系统的常见故障现象及具体故障原因故障现象具体故障原因转向沉重（1）转向油泵的驱动皮带松弛（2）转向油罐内液面高度过低（3）转向器内部油液泄漏严重（4）转向油泵磨损严重，导致压力过低或者油液泄漏严重（5）转向控制阀卡滞转向盘回正过度（1）转向系统内有空气（2）转向器的固定松动（3）转向器传动副啮合间隙过大转向时有噪声，当转向盘处于极限位置时或原地转动转向盘时更为明显（1）转向油罐内液面高度过低，导致转向油泵在工作时吸进空气（2）转向油泵的驱动皮带过松（3）油管中有空气（4）油管堵塞（5）转向油泵磨损严重或损坏11.2.1液压式助力转向系统的故障诊断与检修表11-4液压式助力转向系统的常见故障现象及具体故障原因故障现象具体故障原因发动机工作时转向，转向盘颤抖或振动（1）转向油罐内液面高度过低（2）转向油泵的驱动皮带松弛（3）转向油泵压力不足（4）转向油泵磨损严重，导致压力过低或者油液泄漏严重（5）转向油泵的流量控制阀卡滞（6）油管中有空气左右转向轻重不同（1）转向控制阀的滑阀偏离中间位置（2）滑阀内有脏物，使左右移动时阻力不一致（3）回油管扭曲，导致管路堵塞转向盘不能回正（1）转向油泵的流量控制阀卡滞（2）转阀堵塞或卡滞（3）回油管扭曲，导致管路堵塞即将转向时转向力瞬间增大（1）转向油泵磨损严重（2）转向油泵的驱动皮带打滑（3）转向油泵内部油液泄漏严重（4）转向油罐内液面高度过低（续表）2．液压式助力转向系统的检修1）转向油泵的检修检查驱动皮带。12检查皮带轮。检查叶片与转子上的滑槽表面。34检查叶片与转子的配合间隙。检查转子轴承的径向配合间隙。5检查转子与凸轮环的配合间隙。67检查流量控制阀的弹簧。检查流量控制阀的密封性。89检查转向油泵的进油管是否破裂。检查转向油泵的密封圈是否损坏。10取出转向油罐中的滤清器，观察滤网的状况。若发现滤网过脏，应清洗；若发现滤网破裂，应更换。2）转向油罐中滤清器的检修查油液在转向油罐中的液面高度，若液面位于下限（或“MIN”）标线以下，说明油液不足。检查各部位是否有漏油现象，确认各部位均不漏油后，应将油液添加至规定位置。3）转向油罐中油液的检查及更换4）转向系统的油压检查将油压测量器串联在助力转向器的进油管道上。12转动转向盘，使转向轮向右转至极限位置。怠速运行发动机，使其转速稳定在1500～1600r/min。34关闭截止阀。若10s内压力达不到规定值，说明转向油泵压力不足，应拆检维修。56将转向盘转到左或右极限位置，打开截止阀。5）流量控制阀工作性能的检验检查流量控制阀工作性能的方法有两种：检验发动机在怠速范围内急加速时转向系统内的油压回降情况（1）将油压测量器串联在助力转向器的进油管道上，使发动机处于稳定怠速运行状态。（2）调整截止阀开度，使油压表指示油压为3MPa。（3）转向盘不动，在怠速范围内急加速，油压表指示油压应随发动机转速增大而提高。（4）突然放松加速踏板，使发动机恢复至稳定怠速运行状态，油压表指示油压仍能恢复到3MPa，说明流量控制阀性能可靠。否则，说明流量控制阀卡滞或堵塞，应进行检修或更换流量控制阀。1检验无负荷时的油压差（1）将油压测量器串联在助力转向器的进油管道上。（2）完全打开截止阀。（3）分别测量发动机转速在1000r/min和3000r/min下的油压。油压差若小于0.49MPa，说明流量控制阀性能良好；否则说明流量控制阀性能变差，需要检修或更换。2检查转向系统中是否有空气时，应先启动发动机，并使其处于怠速运行状态，再来回转动几次转向盘，观察转向油罐中油液的状况，若发现油液中有泡沫或出现混浊（出现乳