汽车行驶、转向与制动系统检修 第2版 课件项目六 液压动力转向系统检修

项目六

液压动力转向系统检修武忠学习目标3技能目标4.能够对液压动力转向系统常见故障进行诊断。5.能够对液压动力转向系统各部件进行检查及更换。素养目标培养遵守劳动纪律、保障生产安全的意识；树立职业道德、敬业精神、合作意识和创新精神的思维养成良好的服务意识及责任感知识目标1.掌握液压转向系统组成及原理。2.掌握转向油泵及液压控制阀结构及原理。3.掌握电控液压转向系统组成及原理。相关知识4一、概述动力转向系统是利用发动机输出的部分能量作为转向助力能量，在驾驶员的操纵下对转向机构的某个部件施加作用力，以减轻驾驶人的转向操纵力的一套零部件的总称。动力转向系统的作用是减小汽车转向时，驾驶人施加给转向盘的力，提高驾驶舒适性。动力转向系统按动力介质的不同分为气压式、液压式和电动式三类。液压式动力转向系统按内部的压力分为常流式和常压式；按液压控制阀的类形分为滑阀式和转阀式；按控制方式分为普通液压式和电控制液压式。由于电动式动力转向系统结构紧凑、质量轻、性能优良，在现代轿车应用广泛。相关知识5二、普通液压动力转向系统1.基本组成及原理通过在机械式转向系统中改进加装液压动力缸和转向控制阀即构成了普通液压动力转向系统。其液压系统主要由储油室、液压泵及流量控制阀、转向控制阀、转向动力缸及连接管路等组成，如图6-1所示。当驾驶人转动转向盘，通过转向轴带动转向控制阀移动，转换动力缸两侧的高低压油路，使动力缸的活塞在高低油压差的压力作用下移动，通过活塞轴带动转向转动机械运动，帮助进行驾驶人转向操纵。使得转向操纵轻便、灵活，提高了汽车行驶的安全性。相关知识62.液压动力转向系统的类型（1）常压式和常压式液压动力转向系统常压式液压转向加力装置的工作原理如图6－2所示。其特点是无论汽车是否处于转向状态，液压动力转向系统的工作管路总是保持髙压状态，因此称为常压式。当转向盘处于中立位置时，转向控制阀5关闭，转向油泵3输出的压力油充入储能器2,当储能器的压力达到规定值后转向油泵即自动卸荷空转。驾驶员转动转向盘时，机械转向器6工作,同时带动转向控制阀开启，储能器中的压力油流入转向动力缸4,产生推力以助转向。转向盘一旦停止转动，转向控制阀即关闭，助力作用停止。储能器起到了保持系统高压的作用。相关知识7常流式液压转向加力装置的工作原理如图6－3所示。其特点是无论汽车是否处于转向状态，液压动力转向系统的工作管路中的油液总是在流动，压力较低，只有在转向时才产生瞬时高压，因此称为常流式。当转向盘处中立位置时，转向控制阀6保持开启，转向动力缸8活塞两侧压力相等，不产生动作，此时系统中的油泵在空转，油液处于低压流动状态。驾驶员转动转向盘时，机械转向器7工作，同时带动转向控制阀6动作，处于某一转弯方向相应的工作位置，此时转向动力缸相应的工作腔与回油管路隔绝，与油泵输出管路相通，压力急剧升髙，而另一工作腔则仍然与回油管路相通，压力较低，转向动力缸活塞移动，产生推力。转向盘停止转动后，转向控制阀随即回到中立位置，转向动力缸停止工作。相关知识8（2）常流式液压动力转向系统的类型常流式液压动力转向系统的布置方案按机械转向器、转向控制阀和转向动力缸三者的组合及位置关系可以分为3种：相关知识93.液压常流滑阀式动力转向系统液压常流滑阀式动力转向系统主要由储油罐、转向液压泵、转向控制阀、转向动力缸组成，如图6－5a所示。转向控制阀是动力缸的控制部分，用来控制油泵输出油液的流向，其由阀体、滑阀、反作用柱塞和滑阀复位弹簧组成。滑阀通过轴承支撑的转向轴上，不转向时，反作用柱塞和滑阀复位弹簧使滑阀位于阀体的中间位置，此时，滑阀的两端与阀体的两端面各保持h的间隙。汽车直线行驶时，如图6－5a所示，滑阀在回位弹簧的作用下保持在中间位置。转向控制阀内各环槽相通，自液压泵输送来的油液进入阀体环槽A之后，经环槽B和C分别流入转向动力缸的R腔和L腔，同时又经环槽D和E进入回油管道流回储油罐。转向动力缸因左右腔油压相等而不起加力作用，整个系统处于低压状态。1－滑阀2－反作用柱塞3－滑阀回位弹簧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－转向液压泵A～E－环槽相关知识10右转向螺杆向右转动（顺时针）。开始时，由于车轮与地面间的摩擦阻力，转向螺母暂时不动，而左旋螺纹的螺杆在螺母的推动下向右轴向移动，消除左端间隙h,如图6－5b所示。环槽C与E之间、环槽A与B之间的油路封闭，而环槽A与C之间的油路通道增大，液压泵送来的油液自环槽A经C流入转向动力缸的L腔，L腔成为高压油区。R腔油液经环槽B、D及回油管流回储油罐，转向动力缸的活塞右移，使转向摇臂逆时针转动，从而起加力作用。相关知识11松开转向盘，滑阀在回位弹簧和反作柱塞上的油压作用下回到中间位置，转向动力缸停止工作。转向轮在前轮定位产生的回正力矩的作用下自动回正，通过转向螺母带动转向螺杆反和转动，使转向盘回到直线行驶位置。左转时，原理与此相同，如图6－5c所示。在反作用柱塞的内端、总是与转向动力缸高压油腔相通，此油压与转向阻力成正比，作用在柱塞的内端。转向时，要使滑阀移动，驾驶人作用在转向盘上的力，不仅要克服转向器内的摩擦阻力和回位弹簧的张力，还要克服作用在柱塞上的油液压力。所以，转向阻力增大，油液压力也增大，驾驶人作用在转向盘上的力也必须增大，使驾驶人感觉到转向阻力的变化情况，这种作用就是“路感”相关知识124.液压常流转阀式动力转向系统齿轮齿条式液力液压常流转阀式动力转向系统，如图6－6所示，也是由转向液压泵、转向动力缸、转向控制阀组成。液压泵提供助力液压动能，转阀在驾驶员的操纵下，进行液压油路的转换，液压缸将液压能转变为机械动能带动转向拉杆移动实现转向助力。相关知识13相关知识14转向控制阀转阀的构造如图6－7所示，转向控制阀安装在转向传动轴和转向器之间，阀芯上端通过花键与转向转动轴连接，驾驶员的转向力通过阀芯输入。阀芯上部通过轴销与扭杆上部连接，阀套及小齿轮通过轴销或花键与扭杆下部连接，由于扭杆有弹性，所以与扭杆上部相连的阀芯和扭杆下部相连的阀套可以有小的相对转动。阀芯、阀套上有轴向槽、环形槽及径向孔道相互连通形成油流通道。当阀芯与阀套相对转动时可进行油路换向，从而实现转向助力的控制。相关知识15转阀式转向控制阀分如图6-8所示，阀芯与阀套以及阀套与壳体为间隙配合，其间有多道油封密封，以保证油道间不产生泄油。相关知识16转阀的工作原理如下:当没有转向力作用在转向盘上时，扭杆不受力，没有变形，阀芯与阀套保持中间位置，如图6－9a所示。阀芯、阀套的纵槽的槽肩两侧间隙相等，油泵泵出的油液流经过各间隙相等的纵向油道并经阀套的径向油道进入液压缸的两油室。流入阀体内腔的油液在通过阀芯纵槽流向阀套上油环槽的同时，通过阀芯槽肩上的径向油孔流到转向螺杆和输入轴之间的空隙中，从回油口经油管回到油罐中去，形成常流式油液循环。由于动力缸两油室内的油压力很小且相等，所以动力转向器不工作。1－油室A2－油室B3－油道V1

4－油道V2

5－油道V3

6－没有转向时阀芯与阀套位置油道V4

7－接油泵8－接油室A9－接油室B相关知识17右转向时，由于车轮转向阻力作用，使扭杆驱动小齿轮转动时发生扭转变形，从而使阀芯相对阀套向右转动，如图6－9b所示。油泵通向油室1的油道A开度增大，通向油室2的油道B开度关闭，同时油室1与回油道的通路关闭，油泵高压油作用于油室1中；油室2与回油道的油路开度增大，油室2中的液压油回流到储油室。由于动力缸中左侧油压高于右侧油压，产生向右助力作用。左转向与此相反。b）右转向时阀芯与阀套位置1－油室A2－油室B3－油道V1

4－油道V2

5－油道V3

6－没有转向时阀芯与阀套位置油道V4

7－接油泵8－接油室A9－接油室B相关知识185.转向油泵和流量控制阀（1）转向油泵转向油泵是液压式动力转向装置的能源，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泵有齿轮式、叶片式、转子式和柱塞式等几种。相关知识19双作用叶片式转向液压泵的结构如图6－10所示。驱动轴14上压有一个带轮并由曲轴带轮通过传动带驱动转向液压泵。液压泵主要由转子27、定子21、配油盘（19、23)、壳体1、驱动轴14及组合阀（溢流阀2和安全阔)组成。转子27上均勻地开有10个径向叶片槽，槽内装有可径向滑或的矩形叶片28,叶片顶端可紧贴在定子21的内表面上。在转子和定子的两个侧面上各有一配油盘（19、23)，由于转子的宽度稍小于定子的宽度，使两配油盘紧压在定子上。两配油盘和定子一起装在壳体内，不能移动或转动。两配油盘与定子相对的端面上各开有对称布置的环形槽，分别与进油口和出油口相连。定子内表面曲线近似于椭圆形，使转子、定子叶片和左、右配油盘之间形成若干个密封的工作室。工作室容积随转子旋转实现“由小变大、由大变小，再由小变大、由大变小”，一直循环。图6－10北京切诺基吉普车的双作用卸荷式叶片泵1－壳体2－溢流阀3－安全阀4－出油管接头5、10、18、22－○形密封圈6－节流孔7－感压小孔8－横向油道9－出油道11、20－定位销12－端盖压紧弹簧13－轴承14－驱动轴15－骨架油封16－卡圈17－隔套19－右端盖21－定子23－左端盖24、26－环形油槽25－滚针轴承27－转子28－叶片29－定子轴向通孔30－挡圈31－进油腔32－进油道33－螺塞34－钢球35－溢流阀弹簧36－安全阀弹簧37－进油道,J－吸油凹槽E－压油凹槽相关知识20双作用叶片式转向液压泵的工作原理如图6－11所示。当发动机带动液压泵逆时针旋转时，叶片在离心力的作用下紧贴在定子的内表面上，工作容积开始由小变大，从吸油口吸进油液，而后工作容积由大变小，压缩油液，经压油口向外供油。再转180°,又完成一次吸、压油过程。相关知识21（2）溢流阀（流量控制阀）和安全阀溢流阀用以限定转向液压泵的最大输出流量。安全阀用以限定转向液压泵输出油液的最高压力。相关知识22三、电控液力转向系统电控动力转向系统简称EPS（ElectronicControlPowerSteering），液压式EPS是在传统的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、车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实现连续可调，从而满足高、低速时转向助力的要求。如图6-13所示根据控制方式的不同，液压式电控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3种形式，相关知识231.流量控制式EPS流量控制式EPS是一种通过车速传感器信号调节动力转向装置供应压力油，改变压力油的输入、输出流量，以控制转向力的大小。2.反力控制式EPS反力控制式电控液压动力转向系统简称PPS(ProgressivePowerSteering)。PPS可按照车速的变化，由电子控制油压反力室的反力，调整动力转向器助力，从而使汽车在各种行驶条件下转向盘上所需的转向操纵力达到最佳状态。（1）PPS系统组成它由转向控制阀（内有液压反力室）、电磁阀、分流阀、动力缸、转向油泵、转向器、车速传感器及ECU等组成，如图6－14所示。反力控制液压电控动力转向系统组成相关知识241）转向控制阀。转向控制阀的结构如图所示，转向控制阀内部有一个油压反力室和四个柱塞，输入轴部分有两个小凸起顶在柱塞上。当油压反力室受到高压作用时，柱塞将推动控制阀阀杆。此时，扭杆即使受到转矩作用，由于柱塞推力的影响，也会抑制控制阀阀杆与阀体的相对回转。2）分流阀。分流阀的基本结构如图所示，主要由阀门、弹簧及进出油口等构成。分流阀的主要功用是将来自转向油泵的液流送到转阀、油压反力室和电磁阀。电磁阀和油压反力室中的液流流量是由转阀中的油压来调整的。相关知识251）停车与低速时转向汽车在低速范围内运行时，ECU输出一个大的电流，使电磁阀的开度增加，由分流阀分出的液流流过电磁阀回到储油罐中的液流增加。因此，油压反力室压力减小，作用于柱塞的背压（油压反力室压力）减小，于是柱塞推动控制阀杆的力减小。于是柱塞推动控制阀阀芯的力（反力）较小，因此只需要较小的转向力就可使扭力杆扭转变形，使转向控制阀的阀套与阀芯产生相对转动而实现转向助力作用。相关知识262）中高速转向时ECU输出电流减小，电磁阀开度减小，流入油压反力室中的液流量增加，反力增大，使得柱塞推动控制阀杆的力变大。此时需要较大的转向力才能使转向控制阀的阀套与阀芯之间作相对转动（相当于增加了扭力杆的扭转刚度）而实现转向助力作用，所以在中高速时可使驾驶员获得良好的转向手感和转向特性。相关知识27汽车中、高速行驶时的大转向。当汽车中、高速行驶时，如果转向转得更大即大转向时，旋转滑阀压力会增加更多，经量孔流到油压反力室的油液增加。压力在旋转滑阀侧增加，一旦达到某一水平时，油液从分配阀流到油压反力室，并保持在设定水平。油压反力室的压力随流经量孔的油液流量增加而升高，这种升高是缓慢的，因而油压反力室中的反应力也只是渐渐升高，这就确保转向助力在转向很大时维持在适当水平。相关知识283.阀灵敏度控制式EPS阀灵敏度控制式电控液压动力转向系统（以下简称阀灵敏度控制式EPS)是根据车速控制电磁阀直接改变动力转向控制阀的油压增益（阀灵敏度）来控制系统油压，进而控制转向助力的大小。（1）系统组成如图所示为阀灵敏度控制式EPS的组成，该系统主要由转向控制阀、转向动力缸、储油箱、电磁阀、车速传感器和电子控制单元等组成。相关知识29转子阀的结构如图6－15所示，系统对转向控制阀作了局部改进，一般在控制阀阀套圆周上形成6条或8条沟槽，各沟槽利用阀部外体与泵、动力缸、电磁阀及储油箱连接。控制阀的可变小孔分为低速专用小孔（1R、1L、2R、2L）和高速专用小孔（3R、3L）两种，在高速专用可变孔的下边设有旁通电磁阀回路，电磁阀为电流控制的可变开度电磁阀。1L、1R为左、右转向时的动力缸的进液口，可通过电磁阀调节其下游3R、2R或3L、2L的节流油压，达到调节1L或1R动力缸的进液口油压，从而调节助力大小。相关知识30（2）系统工作原理阀灵敏度控制式EPS等效液压回路如图6－16a所示。1)如图6－16b)所示，当车辆停止时，电磁阀完全关闭，如果此时向右转动转向盘，则高灵敏度低速专用小孔1R及2R在较小的转向转矩作用下即可关闭。转向液压泵的高压油液经1L流向转向动力缸右腔室，其左腔室的油液经3L、2L流回储油箱，所以此时具有轻便的转向特性。而且施加在转向盘上的转向力矩越大，可变小孔IL、2L的开口面积越大，节流作用就越小，转向助力作用越明显。相关知识312)如图6－16c)所示，随着车辆行驶速度的提高，在电子控制单元的作用下，电磁阀的开度也线性增加，如果向右转动转向盘，则转向液压泵的高压油液经1L、3R旁通电磁阀流回储油箱。此时，转向动力缸右腔室的转向助力油压就取决于旁通电磁阀和灵敏度低的高速专用可变孔3R的开度。车速越高，在电子控制单元的控制下，电磁阀的开度越大，旁路流量越大，转向助力作用越小；在车速不变的情况下，施加在转向盘上的转向力越小，高速专用小孔3R的开度越大，转向助力作用也越小。当转向力增大时，3R的开度逐渐减小，转向助力作用也随之增大。32任务实施33任务实施。34任务实施。35任务实施。2.转向油液的更换（1）放油1)支起汽车前部，使两前轮离开地面。2)拧下转向储油罐盖，拆下转向液压泵回油管，然后将转向油放入容器内。3)发动机怠速运转，在放转向油的同时，左、右转动转向盘。(2)加油与排气1)向转向储油罐内加注符合规定的转向油。2)使发动机停止工作，支起汽车前部，并用支架支撑，连续从左到右转动转向盘若干次，将转向系统中多余的空气排出。3)检査转向储油罐中油面髙度，视需要加至“Max”标记处。4)降下汽车前部，起动发动机并怠速运转，连续转动转向盘，注意油面髙度的变化，当油面下降时不断加注转向油，直到油面停留在“Max”处，并在转动转向盘后，储油罐中不再出现气泡为止。36任务实施。3.转向液压泵驱动带张紧力的检查与调整1检查用规定压力挤压驱动带中部，检査驱动带的弯曲挠度是否符合规定，若不符合规定，应进行调整。如果驱动带张紧力不足，则驱动带与带轮之间要产生滑动，使油压下降，导致转向沉重；而驱动带张紧力过大，则易导致转向液压泵轴承损坏。2.调整1)松开转向液压泵支架上的后固定螺栓，如图6-17所示。2)松开张紧螺栓的螺母，如图6-18所示。37任务实施。3)通过张紧螺栓把驱动带绷紧，如图6-19所示。当用手以约100N的力从驱动带的中间位置按下时，驱动带约有10mm挠度为宜。4)拧紧张紧螺栓的螺母，然后拧紧转向液压泵支架上的固定螺栓38任务实施。4.动力转向系统油压的检查如图6－20所示，检测阀4完全开启。发动机正常工作温度(约77T)。以桑塔纳2000型轿车为例，怠速运转，压力应小于862kPa。若压力高于862kPa,应检査软管是否有堵塞。初始压力应为345〜552kPa,否则需要维修。检测转向液压泵2的最大输出压力和流量控制阀的工作状况：完全关闭检测阀4,然后迅速打开，重复3次，每次关闭不能超过5s。记录压力表指示的最髙压力。3次压力指示值变化范围在345kPa以内，则说明转向液压泵工作正常。最髙压力应为（1000±345)kPa。39任务实施。5.液压转向器的拆装（1）拆卸1）将车辆朝正前方停放。固定方向盘。拆下地板护罩，拆下转向轴装配螺栓和螺母，在轴和套上做好安装记号，拆下万向节。将万向节从转向机构中拉出,如图6-21所示。40任务实施。2）用软管夹住通向蓄液罐的软管（图6-22），用软管夹住通向叶片泵的软管（图6-23）。拆下隔音垫。41任务实施。3）将放液盘置于车下。将调整杆端头