模块三 汽车转向系

模块三汽车转向系

知识目标◎能简单叙述转向系常用术语的含义和转向梯形的作用◎能正确描述转向系的分类及其组成◎能正确描述齿轮齿条式和循环球式转向器的构造、工作原理及特点◎能正确描述动力转向系油泵和转向控制阀的构造、工作原理◎能简单叙述电控转向系的组成和工作原理能力目标◎会进行转向传动机构的拆装及检修◎会进行齿轮条式和循环球式转向器的拆装、检测和调整◎能进行液压动力转向系统检查与维护

用来改变或恢复汽车行驶方向的专设机构称为汽车转向系，如图3.1所示。图3.1汽车转向系1—转向盘

2—安全转向柱

3—转向节

4—车轮

5—转向节臂

6—左、右横拉杆

7—转向减振器

8—转向器课题一认识汽车转向系课题二检修机械转向系课题三液压动力转向系的检修课题四认识电动式和转向系统课题一认识汽车转向系

基础知识 一、汽车转向系的作用与类型

1．作用 汽车转向系的作用是：不仅可以改变汽车的行驶方向，使其按驾驶员规定的方向行驶，而且还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向，恢复汽车原来的行驶方向。 2．类型（1）机械转向系（2）动力转向系图3.1.1机械转向系示意图1—转向盘2—转向轴3—转向万向节4—转向内传动轴

5—转向器6—转向摇臂7—转向直拉杆8—转向节臂9—转向节10—转向梯形臂11—转向横拉杆图3.1.2液压助力式动力转向系示意图1—转向盘2—转向轴3—梯形臂4—转向节臂5—转向控制阀

6—转向直拉杆7—转向摇臂8—转向器9—转向油罐10—转向液压泵11—转向横拉杆12—转向动力缸（3）电动助力转向系图3.1.3电动助力转向系1—发电机2—扭矩传感器

3—电控单元微处理器4—电动机（4）电子控制转向系

二、汽车转向系的基本组成和工作原理

1．基本组成 汽车转向系由转向操纵机构、机械转向器和转向传动机构3大部分组成，其具体组成如图3.1.1所示。 2．工作原理 如图3.1.1所示，汽车转向时，驾驶员转动转向盘，通过转向轴、转向万向节和转向传动轴，将转向力矩输入转向器。 转向器输出的转矩经转向摇臂，再通过转向直拉杆传给固定在左转向节上的转向节臂，使左转向节及装于其上的左转向轮绕主销偏转。

三、转向系常用术语

1．转向梯形与前展角图3.1.4汽车转向示意图L—轴距B—轮距O—转向中心R—转弯半径 2．转弯半径与转向盘自由行程

3．转向系角传动比课题小结

1．汽车转向系的作用是不仅可以改变汽车的行驶方向，使其按驾驶员规定的方向行驶，而且还可以克服由于路面侧向干扰力使车轮自行产生的转向，恢复汽车原来的行驶方向。 2．汽车转向系由转向操纵机构、机械转向器和转向传动机构三大部分组成。

3．转向系角传动比越大，增矩作用越大，转向操纵越轻便，但操纵灵敏性变差。课题二检修机械转向系

机械转向系由转向操纵机构、转向传动机构和转向器3部分组成。

基础知识 一、转向操纵机构 汽车转向操纵机构主要由转向盘、转向管柱、转向轴（为了叙述方便，将转向轴和转向柱管统称为转向柱）等组成，如图3.2.1所示。图3.2.1桑塔纳轿车转向操纵机构示意图1—下转向轴2—上转向轴3—转向管柱4—可折叠安全元件5—转向盘6—安全联轴节 1．转向盘 转向盘用于产生转向操纵力，它由轮毂、轮辐和轮缘组成，常见的有3根辐条式和4根辐条式，如图3.2.2所示。图3.2.2转向盘形式 2．转向柱 转向柱将驾驶员作用于转向盘的转向操纵力传给转向器。

二、转向器 转向器是转向系中的降速增矩传动装置，其功能是增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传动方向。 按转向器中传动副的结构形式分，可以分为循环球式、齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、蜗杆滚轮式等几种。 1．齿轮齿条式转向器 齿轮齿条式转向器有两种结构：一种是中部输出型，即转向横拉杆安装在齿条中部，如图3.2.3所示；另一种是转向横拉杆安装在齿条的两端，如图3.2.4所示。图3.2.3中间齿轮齿条式转向器1—调整螺塞2—罩盖3—压簧4—压簧垫块5—转向齿条6—齿轮轴7—球轴承8—转向器壳体9—转向齿轮10—滚柱轴承11—转向横拉杆12—拉杆支架13—转向节图3.2.4两边输出齿轮齿条式转向器1—转向横拉杆2—防尘罩3—球座

4—齿条5—转向器壳体6—转向齿轮轴 2．循环球式转向器 循环球式转向器的特点是有两级传动副，如图3.2.5所示。图3.2.5循环球式转向器1—螺母2—弹簧垫圈3—转向螺母4—转向器壳体密封垫圈5—转向器壳体底盖6—转向器壳体7—导管夹8—加油（通气）螺塞

9—钢球导管10—球轴承11、23—油封12—转向螺杆13—钢球

14—调整垫片15—螺栓16—调整垫圈17—侧盖18—调整螺钉

19—锁紧螺母20、22—滚针轴承21—齿扇轴（摇臂轴）

三、转向传动机构 转向传动机构的功用是将转向器输出的力矩放大到转向桥两侧的转向节，使两侧转向轮。 1．与非独立悬架配用的转向传动机构 与非独立悬架配用的转向传动机构如图3.2.6所示。图3.2.6与非独立悬架配用的转向传动机构示意图1—转向器2—转向摇臂3—转向直拉杆4—转向节臂

5—转向梯形臂6—转向横拉杆（1）转向摇臂 图3.2.7所示为常见转向摇臂的结构形式，其大端具有三角细花键锥形孔，用以与转向摇臂轴外端相连接。图3.2.7转向摇臂1—细齿花键2—转向摇臂3—球头销4—摇臂轴（2）转向横拉杆 转向横拉杆体用钢管制成，其两端切有螺纹，一端为右旋，另一端为左旋，与横拉杆接头旋装连接，如图3.2.8所示。图3.2.8轿车的转向横拉杆1—球头销2—调整螺母3—横拉杆4—连接环（3）转向直拉杆 转向直拉杆体两端用扩大的钢管制成，在扩大的端部里，装有由球头销、球头座、弹簧座、压缩弹簧、螺塞等组成的球铰链。图3.2.9CA1092型汽车转向节臂和梯形臂1—左转向梯形臂2—转向节3—锁紧螺母

4—开口销5—转向节臂6—键 2．非独立悬架配用的转向传动机构 图3.2.10所示为几种独立悬架配用的转向传动机构示意图。 其中3.2.10（a）、（b）所示的机构与循环球式转向器配用，图3.2.10（c）、（d）所示的机构与齿轮齿条式转向器配用。图3.2.10与独立悬架配用的转向传动机构示意图1—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—悬架左摆臂9—悬架右摆臂10—齿轮齿条式转向器

课题实施 操作一检修桑塔纳轿车齿轮齿条式转向器 步骤一分解转向操纵机构。（1）如图3.2.11所示，先撬出转向盘盖板，拧下转向盘固定螺母，取出垫片，拔下喇叭线，用专用拉拔器拉下转向盘。图3.2.11转向操纵机构分解图1—凸缘管2—橡胶衬套3—橡胶支撑环4—转向盘锁套5—弹簧6—罩板7—转向盘8—盖板9—转向盘紧固螺母10—接触环11—组合开关

12—弹簧垫圈13—接触环14—转向柱套管15—圆柱螺栓16—罩壳17—断开螺栓18—转向柱19—夹紧箍20—密封衬套（2）拆下组合开关，拧出3个平口螺钉，用水泵钳拆下弹簧垫圈，如图3.2.12所示。

图3.2.12拆卸组合开关（3）用冲子冲出阻风门把手上的弹簧销，旋出把手和环形螺母，如图3.2.13所示。图3.2.13拆卸阻风门把手1—环形螺母2—弹簧销3—把手

（4）拧下仪表板下饰板固定螺钉，拆下下饰板，注意保护饰板完整。（5）从前围穿线板中向上拉出密封衬套，松开凸缘管与转向器主动齿轮间的的夹箍，取出其所有螺栓，如图3.2.11所示。（6）旋出转向柱管左边的内六角螺栓，用标准转头钻出右边的断开螺栓，将转向柱管、转向轴及转向盘锁圈等逐一拆下。

步骤二分解转向器。（1）如图3.2.14所示，拆下转向减振器两端1、3的连接螺栓，从转向器壳上拆下转向减振器，从转向齿条上拆下横拉杆支架。图3.2.14桑塔纳轿车机械转向器与横拉杆分解图1—转向减振器固定支点端2—转向减振器3—减振器接受振动端4—转向器壳体凸台5—锁紧螺母与调整螺栓6—密封圈7—补偿弹簧8—转向齿轮轴9—防尘套10—夹箍11—转向器壳体12—右横拉杆13—横拉杆球头14—连接件15—左横拉杆16—左横拉杆球头17—齿条与横拉杆连接件（2）拆下齿条与横拉杆连接件17的连接螺栓，使转向器与传动机构分离。（3）拆下转向器左、右凸缘与车身的连接螺栓、螺母，从车上取下转向器总成。（4）拆下齿条防尘套9。（5）拆下齿条压紧装置，然后拆下转向器壳端头的卡环、端盖、密封圈及弹簧，抽出齿条。（6）拆下转向齿轮密封圈、密封座套，取出转向齿轮轴8。

步骤三检修齿轮齿条式转向器。（1）转向齿轮与齿条应运动灵活，无卡滞现象。（2）检查转向器外壳应无裂纹及磨损，若零件出现裂纹应更换，转向横拉杆、转向齿条在总成修理时应进行隐伤检验。（3）转向齿条的直线度误差不得大于0.30mm。（4）齿面上应无疲劳剥蚀及严重磨损，若出现左右大转角时转向沉重，且又无法调整时应更换转向器。

步骤四装配与调整齿轮齿条式转向器。（1）齿轮齿条式转向器及操纵机构的装配按分解的相反顺序进行。（2）齿轮齿条式转向器调整。转向器一经拆卸，必须调整齿轮齿条啮合间隙。调整方法是：将车轮着地并置于直线行驶位置，松开锁紧螺母，向里拧动锁紧螺钉，直至螺钉与垫圈挡块接触为止。

操作二拆装与调整循环球式转向器 步骤一分解循环球式转向器。（1）如图3.2.15所示，转动螺杆至中央位置，做标记标出螺杆与壳体的相对位置。图3.2.15循环球式转向器装配图1—下盖2—调整垫片3，5—螺杆轴承4—上盖调整垫片

6—上盖7—螺杆油封8—转向螺杆9—摇臂轴油封10—转向螺母

11—侧盖12—调整螺钉13—弹簧挡圈14—止推垫片15—摇臂轴（2）拆下扇形齿轮齿隙调整螺钉的锁紧螺母，以及端盖螺钉。顺时针旋转调整螺钉，以拆下端盖与衬垫。（3）从摇臂轴端部拆下调整螺钉及调整垫片，并从壳体上拆下摇臂轴。将全部转向器零件放在工作台上。（4）松开螺杆调整器的锁紧螺母，拆下轴承及轴承挡圈。（5）拆下螺杆转向螺母总成，拆下球导管螺钉和球导管。将转向螺母倒过来，从一侧向另一侧转动螺杆，以卸下所有的钢球。从螺杆上卸下转向螺母。（6）从转向器壳体上拆下摇臂轴油封。（7）用拉拔器拆下轴承。

步骤二装配与调整循环球式转向器。（1）循环球式转向器的装配按照分解的逆顺序进行。（2）转向轴承预紧度的调整。（3）啮合副啮合间隙的调整。课题小结

1．汽车常用转向器有齿轮齿条式和循环球式。

2．循环球式转向器中一般有两级传动副，第一级是螺杆—螺母传动副，第二级是齿条—齿扇传动副或滑块—曲柄销传动副。

3．齿轮齿条式转向器可以使转向传动机构简化，不需转向摇臂和转向直拉杆等。课题三液压动力转向系的检修

动力转向系按动力介质的不同分为气压式、液压式和电动式3类。 图3.3.1所示为桑塔纳轿车动力转向系统。图3.3.1桑塔纳轿车动力转向系统1—转向盘2—转向柱3—转向中间轴4—转向油管5—转向油泵6—转向油罐7—转向节臂8—转向横拉杆9—转向摇臂10—转向器11—转向直拉杆12—转向减振器

基础知识 一、液压动力转向系的组成与类型 液压动力转向系由机械转向器、转向控制阎、转向动力缸以及将发动机输出的部分机械能转换为压力能的转向油泵、转向油罐等组成，常见类型有常流式和常压式两种，分别如图3.3.2和图3.3.3所示。图3.3.2常流式液压动力转向系1—转向油罐2—转向油泵3—安全阀4—流量控制阀5—单向阀6—转向控制阀7—机械转向器8—动力缸图3.3.3常压式液压动力转向系1—转向油罐2—转向油泵3—储能器4—动力缸5—转向控制阀6—机械转向器

在汽车常用的常流式动力转向系中，有的将机械转向器、动力缸和转向控制阀组成一个整体，如图3.3.4（a）所示。 还有的将动力缸作为一个独立部件，而将机械转向器与转向控制阀组合成一个整体，如图3.3.4（b）所示。

图3.3.4（c）所示为组合式动力转向系，其特点是将转向控制阀和动力缸组合成一个整体，转向控制阀不是由转向轴直接操纵，属于间接操纵式。图3.3.4动力转向系三种布置类型1—转向油罐2—转向油泵3—转向控制阀‘4—转向器5—动力缸活塞6—动力缸

二、常流式液压动力转向系工作原理 常流式动力转向系工作原理如图3.3.2所示。

三、液压动力转向系主要部件

1．转向油泵 转向油泵是动力转向装置的动力源，其功用是将发动机的机械能变为驱动转向动力缸工作的液压能，再由转向动力缸输出的转向力，驱动转向车轮转向。

转向油泵的结构类型有多种，图3.3.5、图3.3.6和图3.3.7所示分别为常见的齿轮泵、转子泵和叶片泵。

图3.3.5齿轮泵1—进油口2—出油口3—卸荷槽图3.3.6转子泵

1—主动轴2—内转子3—外转子4—油泵壳体5—进油口6—出油口图3.3.7叶片泵1—定子2—转子3—叶片4—转子轴5—出油管道6—溢流阀7—安全阀A—进油孔B—出油孔图3.3.8叶片泵分解图1—出油管接头2，8—密封圈3—流量控制阀4—弹簧5—壳体6—叶片7，16—轴承9—叶片泵盖10—螺栓11—转子

12—定位销13—定子14—进出油侧板15—进油管接头17—油封18—驱动轴19—联轴节

叶片泵的工作原理如图3.3.9所示。图3.3.9叶片泵工作原理示意图1—转子2—叶片3—定子4—出油口5—节流孔6—流量控制阀芯7—量孔8—限压阀9—从转向控制阀来油液10—转向油罐 2．转向控制阀 转向控制阀有滑动式和回转式两种。（1）滑动式转向控制阀 ①汽车直线行驶，如图3.3.10（a）所示， ②汽车右转向行驶，如图3.3.10（b）所示， ③当汽车向左转向时，如图3.3.10（c）所示。图3.3.10滑动式转向控制阀工作原理示意图1—转向油罐2—溢流阀3—转向油泵4—安全阀5—单向阀6—转向控制阀7—滑阀8—反作用柱塞9—阀体10—回位弹簧11—转向螺杆12—转向螺母13—转向直拉杆14—转向摇臂15—动力缸（2）回转式转向控制阀图3.3.11回转式转向控制阀工作原理示意图1—动力缸2—阀套3—扭杆

4—阀芯5—转向油罐6—转向油泵 ①汽车直线行驶时，如图3.3.11（a）所示， ②汽车左转向行驶时，如图3.3.11（b）所示， ③汽车石转向行驶时，如图3.3.11（c）所示。 3．转向流量阀 流量控制阀通常安装在转向油泵中，工作原理如图3.3.12所示。图3.3.12流量控制阀工作原理示意图1—出油口2—节流孔3—流量控制阀芯4—量孔

5—限压阀C—接转向控制阀D—回油口课题实施桑塔纳2000轿车

动力转向系检修

操作一分解与装配转向器 桑塔纳2000轿车动力转向系的转向器分解如图3.3.13所示。图3.3.13动力转向器分解图

步骤一分解转向器。（1）拆开阀门罩壳螺栓。（2）拆下补偿器。（3）取出转向控制阀阀体密封圈。（4）取下转向齿轮轴上的O形密封圈。（5）用专用工具卸下齿条壳右端密封罩。（6）拆下齿条左端固定环、防尘软管及软管夹箍。（7）取下孔用挡圈和齿形环。（8）抽出齿条密封圈。（9）其他分解步骤与机械转向器相同。

步骤二装配转向器。 转向器装配按照分解的逆顺序进行。

操作二更换转向油泵 转向油泵及其附件的分解如图3.3.14所示。图3.3.14转向油泵及其附件的分解图

步骤一拆卸转向油泵。（1）吊起车辆。（2）拆卸油泵上回油管的高压软管的放油螺栓，如图3.3.15所示，排放AFT润滑油。（3）拆卸转向油泵支架上的张紧螺栓，如图3.3.16所示。（4）拆卸转向油泵后支架上的固定螺栓，如图3.3.17所示。（5）松开转向油泵中心支架上的固定螺母和螺栓，如图3.3.18所示。

图3.3.15拆卸放油螺栓

图3.3.16拆下张紧螺栓图3.3.17拆卸转向油泵后支架上的固定螺栓

图3.3.18松开转向油泵中心支架上的固定螺母和螺栓（6）把转向油泵固定在台虎钳上，拆卸带轮和中心支架。

步骤二安装转向油泵。 转向油泵的安装顺序与拆卸顺序相反。

步骤三调整转向油泵V形带。（1）松开转向油泵支架上的后固定螺栓，如图3.3.19所示。

图3.3.19松开转向油泵支架上的后固定螺栓（2）松开特别螺栓的螺母，如图3.3.20所示。

图3.3.20松开特制螺栓的螺母（3）通过张紧螺栓把V形带绷紧，如图3.3.21所示。（4）拧紧特别螺栓的螺母，拧紧转向油泵支架上的固定螺栓。图3.3.21张紧V形带

操作三检查动力转向系 步骤一检查动力转向系泵油压力。（1）将量程为15MPa的压力表和节流阀串接到转向油泵和转向控制阀之间的管路中，如图3.3.22所示。图3.3.22转向油泵压力检查

步骤二检查动力转向系密封性。图3.3.23齿轮齿条式动力转向器常见泄漏点1—小齿轮轴油封2—油管接头3，4—防尘套及卡箍课题小结

1．动力转向系按系统内部的压力状态分为常流式和常压式两种。

2．常压式动力转向工作特点是：无论转向盘处于中立位置还是转向位置，系统工作管路中总是保持高压。这种常压式动力转向系应用不多。 3．常流式动力转向工作特点是：转向盘处于中立位置时，转向控制阀保持开启。

4．动力转向系有多种形式，最常见的有整体式、分置式、液压加力器式等。 5．动力转向系主要组成部分有转向传动机构、转向液压泵、流量控制阀、油罐、转向控制阀、转向器等。

6．转向液压泵是汽车动力转向系中主要动力源，其作用是将发动机输入的机械能转化为液压能向外输出。常用的转向液压泵有齿轮泵、叶片泵、转子泵等。 7．转向控制阀按阀体的运动方向分为滑阀式和转阀式两种。滑阀式转向控制阀的阀体沿轴向移动来控制油液流量；转阀式转向控制阀的阀体绕其圆心转动控制油液流量。课题四认识电动式动力转向系统

基础知识 一、电动式动力转向系组成与工作原理 图3.4.1所示为电动助力转向系统基本组成示意图。 它主要由转矩传感器、转向器、助力电动机、电子控制器等组成。

当操作转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器测出转向力矩大小，并转换成电信号送电子控制器，电子控制器根据转向力矩和车速信号控制电动机和离合器输出助动力矩，并通过蜗轮蜗杆转向器操纵转向横拉杆，实现电子控制电动助力转向。图3.4.1电动助力转向系统基本组成示意图

二、电动动力转向系统的部件结构及工作原理

1．转矩传感器 转矩传感器有无触点式和有触点式两种类型。（1）无触点式转矩传感器 图3.4.2所示为无触点式转矩传感器工作原理。图