《汽车底盘结构与拆装》-任务6-2 大众转向系统简介

目标2能说出转向系统结构与不同部件功能能说出不同种类助力转向系统的特征、结构与应用车型能说出重要传感器的作用、原理与售后操作方式能说出转向柱的调节功能与作用转向系统概述机械液压助力转向系统电子助力转向系统（转向柱式）转角传感器G85电动液压助力转向系统内容3电子助力转向系统（横拉杆式）转向柱转向力矩传感器G269转向系统概述转向系统的功用：保证汽车按驾驶员的要求进行转向和正常行驶。3齿轮齿条式转向机4转向系统概述适用车型：上汽大众几乎全部车型转向横拉杆防尘套球头座转向齿条转向器壳体调整螺塞弹簧压块转向轴齿轮外壳10.万向节叉11.转向齿轮轴12.13.轴承可调整方向盘上下可调50mm前后可调60mm5转向柱溃缩式转向柱6转向柱破裂护板可扭曲悬臂可伸缩转向轴滑板枢轴装配支点调整手柄万向轴7转向柱两个万向轴通过一根短的伸缩臂相连。其目的在于调整高度调节装置的长度，并且还能在发生正面碰撞时保护乘客。转向柱的搬运正确的搬运：用双手搬运转向柱。握住转向柱上端的壳体和万向节的顶部区域。下列处理方式会导致转向柱下部轴承的万向节壳体损坏：搬运转向柱使用一只手握住传动轴。万向节弯曲超过90°。8转向柱机械液压助力转向系统系统组成9适用车型：早期车型如帕萨特B5、SANTANA液压泵旋转阀的工作原理助力油流向动力缸的流量决定助力的大小，而从旋转阀到动力缸的通路的开度控制该流量。10机械液压助力转向系统转向角速度传感器G250转向传动装置储油罐带电动机的齿轮泵助力转向控制单元J50011电动液压助力转向系统系统组成适用车型：老POLO/朗逸等电动液压助力转向系统系统组成1213电动液压助力转向系统转向机结构14电动液压助力转向系统电动泵结构电动泵总成是一个紧密的结构件。用一个专用支架安装在发动机舱内并用橡胶轴承弹性地悬挂在支架上，且有消音罩包裹。

取消液压部件，如油泵、管路、贮油罐取消液压油节省安装空间较小的噪音节约能源,在静止状态几乎不消耗任何能量。取消繁琐的管路和线路驾驶员有良好的驾驶感觉：良好的正前行驶（主动回正功能）直接、轻缓地对转向指令作出响应路面不平整时不会产生不舒服的转向动作系统特点15电子助力转向系统050100150200250300350400450液压转向助力器电动机械式转向助力器-85%输入功率（W）城市郊区方便/舒适电动机械助力转向器能耗优势16电子助力转向系统电动机械助力分类17电子助力转向系统转向柱式助力电机在转向柱上中小车型配备横拉杆式助力电机在方向机上大中车型配备18电子助力转向系统(转向柱式）系统组成适用车型：新POLO/新桑塔纳/新朗逸等19电子助力转向系统(转向柱式）系统特征整个电动助力转向系统被整合成一个紧凑的单元。所有元件，例如控制器、电机和控制所需的传感器，都是该单元的一部分。20电子助力转向系统(转向柱式）转向柱结构电子助力转向系统(转向柱式）涡轮蜗杆机构涡轮内部用铝制成，外面包了一层塑料壳体，从而能降低运行中产生的噪音。21助力电机V187电子助力转向系统(转向柱式）通过橡胶缓冲块与蜗轮蜗杆传动机构外壳相连，电机和转向柱之间就不会有震动被传递。输出轴通过弹性橡胶圆盘联轴器与蜗杆轴相连，因此只会有极其微弱的电机启动冲击传递给蜗轮蜗杆传动机构。电机本身的最大功率为720W，产生的扭矩为2Nm。为了支持最快的转向运动，它具有极短的响应时间。22新POLO：高度可调的转向柱转向力矩传感器G269涡轮蜗杆机构转向助力电机V187电子转向助力控制单元J500万向节轴①②③⑤⑥④23电子助力转向系统(转向柱式）24电子助力转向系统(转向柱式）系统组成控制单元电源线和地线CAN高线和地线，15号线电机V187的G268转子位置传感器（6针）G269（5针）三相电机（3针）控制单元J500如果损坏，则K161亮，无转向助力。控制单元J50025电子助力转向系统(转向柱式）系统组成电子助力转向系统(横拉杆式）26电动助力转向报警灯方向机结构27电子助力转向系统(横拉杆式）转向控制单元J500方向盘l转向力矩传感器由电动机械动力转向驱动的转向机小齿轮电动马达由方向盘驱动的转向机小齿轮系统工作原理28电子助力转向系统(横拉杆式）车速EPS控制单元电机V187驱动小齿轮转向小齿轮转向角度传感器G85(转向角度和转向速度)转向扭矩传感器(G269)系统工作原理电子助力转向系统(横拉杆式）29方向盘转向力矩（红色）转向力矩传感器G269向转向控制单元J500传递方向盘上扭矩信息转向角传感器G85向转向控制单J500传递方向盘的转向角度信息转向控制单元J500根据转向力矩、车速、转向角、转向速度和转向特性曲线等因素确定助力力矩，控制助力电动马达助力马达驱动小齿轮在第二个齿条上产生助力作用（兰色）方向盘转向力矩和助力力矩的总和是转向器上的有效力矩（红色+兰色）30系统工作原理电子助力转向系统(横拉杆式）不同车速的工作状况31电子助力转向系统(横拉杆式）G28J220/J248J527转向柱电子控制单元G85

J104G44-G47J533数据总线诊断接口J285组合仪表

K161故障指示灯J500电子助力转向控制单元G269转向力矩传感器V187电子助力转向电机输入信号输出信号CAN15#正电

32电控系统一览图电子助力转向系统(横拉杆式）

异步电机是系统中的一个执行元件，它按照控制单元J500的指令旋转，并且通过一个橡胶离合器驱动一个小齿轮，小齿轮驱动转向齿条起助力作用。33助力马达V187（异步电机）电子助力转向系统(横拉杆式）特点

无扭矩波动低噪音设计大动态扭矩输出工作温度范围大耐久可靠性-总成件 -长寿命-不怕污染脏物-没有磁性材料安全性-电路短路时马达不锁死助力马达V187（异步电机）34电子助力转向系统(横拉杆式）控制单元J50035电子助力转向系统(横拉杆式）转向控制单元J500接收传感器G85发送的方向盘旋转角度和旋转速度的信号。转向角传感器G8536作用37转向角传感器G85工作原理电子－光学扫描角度测量是根据光栅原理进行的。若出于简化考虑仅观察增量环，那么每个扇区环的一侧是光源，另一侧是光传感器。当光线穿过缝隙落到传感器上，就产生了信号电压。当光源被遮盖，电压又重新断开。如果现在移动增量环，则产生信号电压顺序。38转向角传感器G85如果更换转向角传感器G85、转向机总成含转向控制单元J500、转向柱开关总成含控制单元J527，做过一次车轮定位的调整或出现故障代码“02546”，需要做转向极限位置设定。极限位置设定方法：前轮处于直线行驶状态，启动发动机，方向盘朝左转动10°左右，停顿1~2秒钟，回正，再朝右转动10°左右，停顿1~2秒钟，回正，双手离开方向盘，停顿1~2秒钟，然后方向朝左打到底，停顿1~2秒钟，再朝右打到底，停顿1~2秒钟，方向盘再回正，关闭点火开关，6秒钟后生效。注意事项：1.做完转向零位（中间）位置设定和转向极限位置设定后，必须用诊断软件ODIS进入44，查询转向系统无故障，设定工作才能结束。2.新途安，途观，新帕萨特按引导型功能提示操作。

39转向角传感器G85前轮保持直线行驶状态，用诊断软件ODIS进入制动电子装置控制单元（03）选择引导性功能，按提示进行G85的基本设定。40转向角传感器G85G85基本设定当车速大于7公里/小时并且点火开关接通，也能提供转向助力。当蓄电池电压低于9V时，会降低转向助力直至关闭，指示灯亮红灯。如果蓄电池电压暂时低于9V，指示灯亮黄灯。基本设定：如果更换转向角传感器G85、转向机总成含转向控制单元J500、转向柱开关总成含控制单元J527，做过一次车轮定位的调整，断过电或出现故障代码：“00778”，需要做转向零位（中间）位置设定。41转向角传感器G85注意事项原理：磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力（矩）的大小可以被测量出来并传递给控制单元。扭矩传感器J269是一个磁阻传感器，它将驾驶员施加在方向盘上的扭矩信息传递给转向控制单元J500。转向力矩传感器G26942作用旋转磁性环磁阻传感器元件扭转杆与转向柱相连的转向机小齿轮轴旋转磁性环扭转杆传感器小齿轮结构组成43转向力矩传感器G269连接方向盘+工作电源-工作电源输出信号1输出信号2扭转杆+/-5°转向机小齿轮0,01,02,03,04,05,06,0-10-8-6-4-20246810扭转棒转角[°]输出电压[V]-12-8-404812转向助力扭矩[Nm]旋转磁性轮磁阻传感器电路板信号放大+正极电源接地端输出信号1输出信号2陶瓷底座NNSNNSSS+/-5°工作原理输出信号工作原理转向力矩传感器G26944新Polo电子转向系统G269的工作原理：在驾驶员转动方向盘时，带有磁性的内轴的转动，使得内轴和外圈发生相对位移，从而在外圈线圈上产生的信号电压。这个电压值信号反馈给J500，作为计算助力力矩的一个基础值。如果G269损坏，则失去转向助力。转向警告灯K161当转向警告灯点亮时，说明转向系统产生故障。45转向力矩传感器G26946感谢您的关注。47应知要求：1.能叙述转向系的功用、组成及分类；2.正确描述机械转向器的功用、组成及工作原理；3.能正确描述转向操纵机构的功用、组成和工作原理；4.能正确描述转向传动机构的功用和组成；5.能正确描述典型动力转向系及各部件的基本结构、功用和工作原理。48应会要求：1.根据维修手册要求，正确选用维修工具和专用设备，安全规范地进行机械转向系的拆装、调整；2.根据维修手册要求，正确选用维修工具和专用设备，安全规范地进行进行典型动力转向系的拆装。49

一辆富康AL型（1.6L）轿车在行驶中发觉转向盘逐步沉重，操纵十分吃力，试分析什么原因造成的？情境描述会给汽车行驶带来怎样的影响？50转向操纵机构转向器转向传动机构转向盘转向轴万向节传动轴转向器转向直拉杆转向摇臂转向节臂转向横拉杆梯形臂梯形臂前轴知识准备1:汽车转向系基本知识功用：组成：改变或保持汽车行驶方向的专设机构。51转向盘转向轴转向万向节转向器转向摇臂转向直拉杆转向节臂转向节梯形臂横拉杆转向梯形52l.转向盘

2.安全转向轴

3.转向节

4.转向轮

5.转向节臂

6.转向横拉杆

7.转向减振器

8.机械转向器

5354机械转向器转向摇臂转向拉杆转向节梯形臂转向横拉杆转向油罐转向油泵转向控制阀转向动力缸55

汽车转向时两转向轮内转角β与外转角α之差β-α称为前展。为了产生前展，将转向机构设计成梯形。三、转向系术语1.转向中心与转弯半径（1）转向中心：汽车转向时，要求所有车轮轴线都应相交于一点，此交点O称为转向中心。（2）转弯半径：由转向中心O到外转向轮与地面接触点的距离R称为汽车的转弯半径。2.转向梯形与前展56573.转向系角传动比⑴转向器角传动比iw1

：转向盘转角增量与转向摇臂转角的相应增量之比。

转向摇臂转角增量与转向盘所在一侧的转向节的转角相应增量之比。⑵转向传动机构传动比iw2

：⑶转向系角传动比i：

转向系角传动比越大，转向越轻便，但传动比过大，将导致转向操纵不够灵敏。i=iw1

iw24.转向盘自由行程：转向盘在空转阶段中的角行程。自由行程过大：转向不灵敏。自由行程过小：路面冲击大，驾驶员过度紧张。58组成：由转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向管柱等；作用：是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。四、转向操纵机构

1.转向盘（1）组成：它主要由轮毂、轮辐和轮圈组成。1—轮圈2—轮辐3—轮毂59材料：轮辐和轮圈：心部有钢、铝或镁合金制的骨架、外表通过注朔方法包覆有一定形状的塑料外层或合成橡胶，以改善操纵转向盘的手感并提高驾驶员的安全性。装置：1.安全气囊的电缆盘2.汽车喇叭开关3.巡航系统控制开关4.音响控制开关602.转向轴转向轴是将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力矩传给转向器的传力轴，它的上部与转向盘固定连接，下部装有转向器。转向轴与转向器连接方式：一种是与转向器的输入轴直接连接，另一种是通过十字轴万向节或挠性万向节间接与转向器的输入轴相连接。现代汽车的转向轴除装有柔性万向节外，有的还装有能改变转向盘工作角度(转向轴的传动方向)和转向盘高度(转向轴轴向长度)的机构，以方便不同体型驾驶员的操纵。3.转向安全装置此类转向操纵机构的转向管柱分为上下两段，当发生撞车时，上下两段相互分离或相互滑动，从而有效地防止转向盘对驾驶员的伤害，但转向操纵机构本身不包含有吸能装置。

616263思考题：转向系的类型有哪几个？各有何优点？转向系的基本组成有什么，每部分的作用是什么？何为前展？为什么要保持前展正确？如果前展参数出现了偏差，会造成怎样的后果？原因何在？何为转向盘的自由行程？其过大、过小对转向灵敏性及轻便型有何影响？64要求：1.能描述出转向器的类型、组成及作用；2.能根据维修手册，选用正确工具熟练拆装转向器；3.严格执行5S标准。65

（2）传动效率：

1）通常称转向操纵力由转向盘传到转向摇臂(或齿条轴)的过程为正向传动，相应的传动效率称为正传动效率；

2）称由路面的冲击力反向通过转向摇臂(或齿条轴)和转向器传到转向盘的过程称为逆向传动，相应的传动效率称为逆传动效率。

3）根据转向器正向和逆向传力的特性不同，转向器可分为可逆式转向器、不可逆式转向器和半可逆式转向器三种类型。1.功用：增大转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。2.转向器的传动比及转动效率66特点：普通轻型汽车和主要行驶于城市的汽车多采用可逆转向器；装有液力转向助力器的重型越野汽车，由于液体具有良好的阻尼减振和缓和冲击作用，因此也多采用可逆式转向器；中型载货汽车多采用半可逆或不可逆式转向器67转向器按结构不同分为：齿轮齿条式转向器、循环球式转向器3.转向器1.转向横拉杆2.防尘套3.球头座4.转向齿条5.转向器壳体6.调整螺塞7.压紧弹簧8.锁紧螺母9.压块10.万向节11.转向齿轮轴12.向心球轴承13.滚针轴承686970④应用：奥迪、上海桑塔纳、天津夏利、南京依维柯等。⑵循环球式转向器①组成：一般有两级传动副，第一级是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动副。71第一级螺杆螺母传动副第二级齿条齿扇传动副72转向螺杆转动时，通过钢球将力传给转向螺母，螺母即沿轴向移动。同时，在螺杆及螺母与钢球间的摩擦力偶作用下，所有钢球便在螺旋管状通道内滚动，形成"球流"。在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，不会脱出。②工作过程：73主动齿轮：两头小，中间大从动齿轮：两头大，中间小传动比：两头大，中间小故两头操纵省力中间路感好74要求：1.能描述出转向传动机构的组成及作用；2.能根据维修手册，选用正确工具熟练拆装；3.严格执行5S标准。751—转向器2—转向摇臂3—转向直拉杆4—转向节臂5—梯形臂6—转向横拉杆

与非独立悬架配用的转向传动机构主要包括转向摇臂、转向直拉杆转向节臂和转向梯形。2.与非独立悬架配用的转向传动机构761—转向摇臂；2—转向直拉杆；3—左转向横拉杆；4—右转向横拉杆；5—左梯形臂；6—右梯形臂；7—摇杆；8—悬架左摆管；9—悬架

当转向轮独立悬挂时，每个转向轮都需要相对于车架作独立运动，因而转向桥必须是断开式的。与此相应，转向传动机构中的转向梯形也必须是断开式的。7778

大端与转向摇臂轴相连，小端与转向直拉杆绞接。

摇臂与摇臂轴安装时要对正记号，以保证摇臂从中间向两边摆动时摆角大致相同。安装：结构：79作用：把转向器输出的力和运动传给转向直拉杆或转向横拉杆，进而推动转向轮偏转80接转向节臂螺塞调弹簧6的预紧度油嘴球头销直拉杆接转向摇臂818283球头座球头销限位销调整螺塞弹簧8485作用：是克服汽车行驶时转向轮产生的摆振，并提高汽车行驶的稳定性和乘座的舒适性。连接：一端与车身或前轿铰接，另一端与转向直拉杆或转向器铰接特点：结构与悬架减振器相似，但二者的特性不同。前者特性是对称的1.连接环衬套2.连接环橡胶套3.油缸4.压缩阀总成5.活塞及活塞杆总成6.导向座7.油封8.挡圈9.轴套及连接环总成10.橡胶储液缸

⑷转向减振器86要求：1.能描述出动力转向系统的组成及原理；2.能根据维修手册，描述拆装注意事项；87

用以将发动机(或电机)输出的部分机械能转化为压力能，并在驾驶员控制下，对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力，以助驾驶员施力不足的一系列零部件，总称为动力转向器。

采用动力转向系统的汽车转向所需的能量，在正常情况下，只有小部分是驾驶员提供的体能，而大部分是发动机(或电机)驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。1.什么是动力转向器？2.动力来源

一、概述

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分两大类：普通动力转向和电子控制式动力转向。

（1）普通动力转向系统又分为气压式和液压式。气压式主要用于一些前轴载荷比较大的客车和货车上。液压式在各级各类汽车上得到了广泛应用。

（2）电控动力转向系统是更先进的动力转向控制系统，能在低速或停车时提供足够的助力；车速较高时自动降低助力，高速行驶时无助力甚至适当增加转向阻力，增加驾驶员路感。3.类型892.根据机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者在转向装置中的布置和联接关系的不同，液压动力转向装置分为整体式（机械式转向器、转向动力缸和转向控制阀三者设计为一体）、组合式（三者中的两者组合成一个整体）和分离式（机械式转向器独立，转向控制阀和转向动力缸都是单独设置）三种结构型式。二、普通动力转向类型1.按传能介质的不同分为动力转向器有气压式和液压式两种。

液压动力转向器的工作压力可高达10MPa以上，故其部件尺寸很小。液压系统工作时无噪声，工作滞后时间短，而且能吸收来自不平路面的冲击。因此，液压动力转向器已在各类各级汽车上获得广泛应用。90整体式：结构紧凑、输油管路简单，在汽车上布置容易，但拆装、修理困难组合式：常见两种形式

1.将转向动力缸与转向控制阀组合成一个整体，机械转向器作为独立部件

2.将转向控制阀与机械转向器组合成一个部件，转向动力缸则作为独立部件分离式：在结构紧凑、安装位置狭窄的轻型载货汽车和轿车上有所采用，但应用范围很小911.组成：

动力转向系统是在机械式转向系统的基础上加一套动力辅助装置组成的。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联接。转向控制阀用以改变油路。机械转向器和缸体形成左右两个工作腔，它们分别通过油道和转向控制阀联接。

三、液压动力转向系的组成及工作原理922.液压式动力转向系统

根据控制阀阀芯运动方式的不同，可分为滑阀式和转阀式两种

(1)滑阀式动力转向装置的组成及工作原理

主要应用于大型货车和客车上，主要部件包括转向油罐、转向油泵、转向动力缸、滑阀、转向摇臂等。93动力转向器l.转向操纵机构2.转向控制阀3.机械转向器与转向动力缸总成4.转向传动结构5.转向油罐6.转向油泵R.转向动力缸右腔L.转向动力缸左腔动力转向器结构941-滑阀2-反作用柱塞3-滑阀复位弹簧

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-单向阀11-安全阀12-节流孔13-溢流阀14-转向储油罐15-转向油泵

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滑阀上开有两道环槽：环槽B连动力缸R腔；环槽C连动力缸L腔。阀体内装有两组反作用柱塞2，两组柱塞间装有滑阀复位弹簧3。组成特点：

活塞将动力缸分成L腔和R腔两腔，活塞杆的伸出端与摇臂中部铰接。

控制阀阀体内圆柱面上开有3道环槽：环槽A是总进油道，与油泵相连；环槽D、E与回油道相连，通往油罐。96

汽车直线行驶，滑阀处于中间位置，与阀体的两端面之间均保持宽度为h距离，因此，滑阀可以随螺杆一起相对于阀体从中间向两边做距离为h的微量轴向移动。

滑阀1通过两个轴承安装在转向轴上，可随螺杆做轴向移动。97工作过程:（右转为例）

汽车直线行驶时，滑阀1处于中间位置，如图，环槽A、D、E、C、B相互连通，油泵输送的油液直接通过回油管回到储油罐。油路中无法建立高压，系统无助力。98

但由于螺母通过转向摇臂等一系列传动机构与整个汽车连在一起，转向阻力很大，无法向左移动，因此螺母会反向推动螺杆连同滑阀一起向右做轴向移动，从而消除滑阀与阀体左侧端面的间隙h，见下图。

右转时，通过转向盘使螺杆顺时针转动，由于螺杆的螺纹是左旋的，螺母应该向左移动，99此时，A、C之间通道增大，油泵泵出的油液自A经C流入动力缸的L腔，成为高压区。

R腔的油液经环槽B、D和回油管路流回储液罐

动力缸活塞右移，从而使转向摇臂逆时针转动，实现转向助力。100

转向盘的转角增大时，转向螺杆也会继续转动，加力作用就一直存在，转向轮也会继续偏转，即“随动”作用。当转向盘转过一定角度保持不动时，动力缸活塞继续右移，使转向摇臂继续逆时针转动，上端带动螺母连同螺杆、滑阀一起向左移动，使滑阀向左回到中间偏右的某个位置。此时，由于A、C间的通道缩小，动力缸活塞两侧压力差减小，产生的助力正好与作用在转向轮上的阻力矩平衡，从而使转向轮偏转角维持不变。这就是转向的维持过程。101

松开转向盘时，滑阀在回位弹簧3以及反作用柱塞2上油压的作用下左移，回到中间位置，滑阀的所有环槽相互连通。动力缸L腔和R腔被接通，动力缸停止工作。

转向轮在回正力矩作用下自动回正，并通过转向螺母带动转向螺杆、转向盘回到直线行驶位置。102(2)转阀式动力转向装置的组成及工作原理

北京切诺基汽车转阀整体式动力