汽车底盘机械系统检修课件：项目九 转向系统检修 79页

项目九 转向系统检修 一、项目情境引入 一辆捷达轿车装备 1.6L 、 20 气阀发动机，带转向助力装置，在打转向盘时有“吱吱”异响。 该车由于转向助力系统元件少，组成简单，而且不易对部件进行维修，一般采用换件修理法进行故障诊断及维修。 分析故障可能原因有转向助力泵损坏；高低压油路不畅；助力转向机损坏；储油壶或损坏等。 二、相关知识   （一）转向系统的功用、组成及基本工作原理 1 ．转向系统的功用 转向系统用来改变或恢复汽车的行驶方向。 汽车转向性能的好坏直接影响汽车行驶的安全性和操纵性。 2 ．转向系统的组成 转向系统形式有多种，但所有转向系统都是由转向操纵机构、转向器和转向传动机构 3 部分组成。 3 ．转向系统的基本工作原理 （ 1 ）机械转向系统 机械转向系统是以驾驶员的体力（手力）作为转向动力的转向系统，其中所有传力件都是机械的。 图 9-1 机械转向系统示意图 （ 2 ）动力转向系统 动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向动力的转向系统。 它是在机械转向系统的基础上加设一套转向动力装置而形成的。 （ 3 ）电子控制动力转向系统 液压式电子控制动力转向系统是在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。 图 9-2 轿车动力转向系统示意图 电动式动力转向系统是利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和转速等信号，控制电动机转矩的大小和方向。 （二）转向系统的基本结构 1 ．转向操纵机构 转向操纵机构由转向盘、转向轴、转向柱管、万向节及转向传动轴等组成，它的作用是将驾驶员转动转向盘的操纵力传给转向器。 图 9-3 桑塔纳轿车转向操纵机构分解图 1— 转向盘盖板 2— 喇叭按钮盖板 3— 转向盘与转向柱紧固螺母 M16 （ 45N · m ） 4— 转向盘 5— 接触环 6— 压缩弹簧 7— 连接圈 8— 转向柱套管 9— 轴承 10— 转向柱上段 11— 夹紧箍 12— 动力转向器 13— 转向柱防尘橡胶圈 14— 减振尼龙销 15— 减振橡胶圈 16— 转向柱下段 2 ．转向器 转向器是转向系中减速增扭的传动装置，其功用是增大转向盘传到转向节的力并改变力的传递方向。 （ 1 ）齿轮齿条式转向器 （ 2 ）循环球式转向器 图 9-4 齿轮齿条式转向器 图 9-5 循环球式转向器结构示意图 3 ．转向传动机构 转向传动机构的功用是将转向器输出的力和运动传给转向轮，使两侧转向轮偏转角按一定关系变化，以实现汽车顺利转向。 转向传动机构按照悬架的分类可分为与非独立悬架配用的转向传动机构和与独立悬架配用的转向传动机构两大类，如图 9-6 和图 9-7 所示。轿车均采用独立悬架。 图 9-6 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 、 4— 左、右转向横拉杆 5 、 6— 左、右梯形臂 7— 摇杆 8 、 9— 悬架左右摆臂 图 9-7 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— 梯形臂 6— 转向横拉杆 4 ．动力转向器 动力转向器一般由机械转向器、转向动力缸和转向控制阀 3 部分组成，如图 9-8 所示。 图9-8 动力转向系统工作原理 1 —齿条 2 —齿轮 3 —工作主缸 4 —活塞 5 —弹性扭力杆 6 —控制阀 7 —进油口 8 —出油口 9 —柱塞阀芯 10 —通向工作缸右边 11 —通向工作缸左边 三、项目实施   （一）工具、设备 ① 桑塔纳轿车一辆。 ② 变速器专用千斤顶一个。 ③ 离合器拆装作业台、专用工具。 ④ 货架式工具车及常规工具。 ⑤ 游标卡尺、百分表及表座等量具。 ⑥ 汽车举升机。 ⑦ 零件小车。 ⑧ 砂布、棉纱等耗材。 （二）实施步骤 1 ．转向柱的拆装与检查 （ 1 ）转向柱的拆卸 转向盘与转向管柱的分解如图 9-3 所示，拆装和分解转向盘与转向管柱时可参照图 9-3 所示进行。 （ 2 ）转向柱的检查 检查转向柱有无弯曲、安全联轴节有无磨损或损坏、弹簧弹性是否失效，如有则应修理或更换新件。 （ 3 ）转向柱的安装 ① 转向柱与凸缘管应一起安装，并用水泵钳连接起来。 ② 将凸缘管推止转向机构主动齿轮上，夹紧箍圈口应向外，注意不可用手掰开夹箍。 ③ 转向柱管断开螺栓装配时，将螺栓拧紧至螺栓头断升为止，然后拧紧圆柱螺栓。 ④ 车轮应处于直线行驶位置，转向灯开关应处在中间位置，才可装转向盘，否则在安装转向盘时，当分离爪齿通过接触环上的簧片时，有可能造成损坏。 ⑤ 应更换所有的自锁螺母和螺栓，转向支柱如有损坏，不能焊接修理。 2 ．齿轮齿条式转向器的拆装与调整 （ 1 ）齿轮齿条式转向器的分解 （ 2 ）齿轮齿条式转向器的检查 （ 3 ）齿轮齿条式转向器的装配与调整 图9-9 齿轮齿条式转向器分解 1 —油管 40N · m 2 —压盖 3 —自锁螺母 35N · m 4 —自锁螺母 20N · m 5 —更换齿形环 6 —挡圈 7 —齿条密封罩 8 —圆柱内六角螺栓 9 —圆绳环 42×2 10 —中间盖 11 、 12 、 18 —圆绳环 13 —转向机构主动齿轮 14 —密封圈 15 —阀门罩壳 16 —管接头螺栓 30N · m 17 —回油管 19 —补偿垫片 20 —压簧 3 ．动力转向器的拆卸和安装 （ 1 ）动力转向器的拆卸 ① 举升车辆，排放转向液压油（ ATF 润滑油）。 ② 拆下固定横拉杆的螺母，如图 9-10 所示。 ③ 拆卸左前轮罩处的转向器固定螺栓，如图 9-11 所示。 图 9-10 拆卸横拉杆固定螺母 图 9-11 拆卸左前轮罩处的转向器固定螺栓 ④ 松开在转向控制阀外壳上的高压油管，如图 9-12 所示。 ⑤ 拆卸后横板上固定转向器的左边自锁螺母，如图 9-13 所示。 图 9-12 松开高压油管 图 9-13 拆卸后横板上固定转向器的左边自锁螺母 ⑥ 放下车辆。拆卸紧固齿条与转向横拉杆的螺栓，如图 9-14 所示。 ⑦ 拆卸仪表板侧边下盖、通风管和踏板盖。 ⑧ 拆卸紧固转向小齿轮与下轴的螺栓如图 9-15 所示，并使各轴分开。 图 9-14 拆卸紧固齿条与转向横拉杆的螺栓 图 9-15 拆卸紧固转向小齿轮与下轴的螺栓 ⑨ 拆卸防尘套。从汽车内部，拆卸固定转向控制阀外壳上回油软管的泄放螺栓，如图 9-16 所示。 ⑩ 拆卸后横板上转向器的固定自锁螺母，如图 9-17 所示。拆下转向器。 图 9-16 拆卸泄放螺栓 图 9-17 拆卸后横板上转向器的固定自销螺母 （ 2 ）动力转向器的安装 ① 安装后横板的转向器，安装自锁螺母但不必完全拧紧。 ② 举升车辆。 ③ 在转向油泵上安装高压和回油软管，并用 40N · m 的力矩拧紧螺栓，并使用新的密封圈；安装在左前轮罩上的转向器固定螺栓，并用 20N · m 的力矩拧紧螺母，安装在后横板上转向器固定自锁螺母，并且用 40N · m 的力矩拧紧螺母；把高压管固定在转向控制阀外壳上。 ④ 放下车辆。 ⑤ 用 40N · m 的力矩拧紧在后横板上转向器的固定螺母；安装横拉杆支架固定螺栓，并用 45N · m 的力矩拧紧；从车辆内部把回油软管安装在转向控制阀外壳上；安装保护网（防尘套）；连接下轴，安装固定螺栓并用 25N · m 的力矩拧紧；安装踏板盖、通风管和仪表板盖。 ⑥ 举升车辆。 ⑦ 安装固定横拉杆支架的自锁螺母，并用 45N · m 的力矩拧紧。 ⑧ 放下车辆。 ⑨ 向储油罐内注入 ATF 油，直到达到标有“ Max ”处。决不要再使用已排出的 ATF 油。 ⑩ 举升车辆。在发动机停止的情况下转动转向盘数次，以便把系统中存在的空气排出，并补充 ATF 油，使之达到标有“ Max ”处。 启动发动机，完全向左和右转动转向盘，观察油面高度，一直操作到油面稳定在标有“ Max ”处为止。 4 ．转向器齿轮密封圈的更换 ① 拆卸转向器。把转向器固定在台虎钳上，并拆卸弯曲棒的锁销，如图 9-18 所示。 ② 拆卸转向控制阀总成，如图 9-19 所示。 图 9-18 拆卸弯曲棒的锁销 图 9-19 拆卸转向控制阀 ③ 拆卸转向控制阀外壳的密封圈，如图 9-20 所示。 ④ 使用专用工具 VW065 和塑料铆头，把新的密封圈安装在转向控制阀外壳上，如图 9-21 所示。 图 9-20 拆卸密封圈 图 9-21 安装密封圈 5 ．转向油泵的更换 转油泵的分解如图 9-22 所示，拆卸和安装转向油泵时均可参照图 9-22 所示进行。 图9-22 转向油泵（叶轮泵）及其附件的分解图 1 — V 形带 2 —带轮 3 —夹紧夹板 4 —前摆动夹板 5 —密封环 6 —压力和流量限制阀 7 —叶轮泵 8 —密封环 9 、 12 —管接头螺栓 10 —进油管 11 —密封环 13 、 15 —支架 14 —后摆动夹板 （ 1 ）转向油泵的拆卸 ① 举升车辆。 ② 拆卸油泵上回油软管的高压软管的泄放螺栓，如图 9-23 所示，排放 ATF 润滑油。 ③ 拆卸转向油泵前支架上的张紧螺栓，如图 9-24 所示。 图 9-23 拆卸泄放螺栓 图 9-24 拆卸转向油泵前支架上的张紧螺栓 ④ 拆卸转向油泵后支架上的固定螺栓，如图 9-25 所示。 ⑤ 松开转向油泵中心支架上的固定螺母和螺栓，如图 9-26 所示。 ⑥ 把转向油泵固定在台虎钳上，拆卸滑轮和中间支架。 图 9-25 拆卸转向油泵后支架上的固定螺栓 图 9-26 松开转向油泵中心支架上的螺栓 （ 2 ）转向油泵的安装 转向油泵安装顺序与拆卸顺序相反。 转向油泵安装完毕后应调整转向油泵 V 形带的张紧度，并加注 ATF 油液。 6 ．储油罐的拆卸 松开储油罐的安装支架螺栓和储油罐进油、回油软管夹箍，从车上拆下储油罐，如图 9-27 所示。 图 9-27 拆卸储油罐 7 ．转向油泵 V 形带的调整 ① 松开转向油泵支架上的后固定螺栓，如图 9-28 所示。 ② 松开专用螺栓的螺母，如图 9-29 所示。 图 9-28 松开后固定螺栓 图 9-29 松开专用螺栓的螺母 ③ 通过张紧螺栓把 V 形带绷紧，如图 9-30 所示。当压在 V 形带中间处， V 形带应有 10mm 挠度为合适。 ④ 拧紧专用螺栓的螺母。拧紧转向油泵支架上的固定螺栓。 图 9-30 张紧 V 形带 8 ．转向系统的检查 （ 1 ）检查系统密封性 将转向盘快速朝左、右两侧转至极限位置，并保持不动，此时可产生最佳管内压力。 目测检查转向控制阀、齿条密封（松开波纹管软管夹箍，再将波纹管推至一旁）、叶轮泵、油管接头是否有漏油现象。 （ 2 ）检查转向油泵压力 ① 将压力表装到连接管阀体和弹性软管之间的压力管中。 ② 启动发动机，如果需要，向储油罐补充 ATF 油。 ③ 快速关闭截止阀（关闭时间不超过 5min ），并读出压力数，表压额定值为 6.8 ～ 8.2MPa 。 （ 3 ）检查系统压力 当发动机怠速工作时，打开压力表节流阀，使转向盘向左或右旋转极限位置，同时读出压力表上的压力。 9 ．转向系统常见故障分析 故障现象 故障原因 转向沉重 ① 转向器故障：齿轮轴上无单列向心轴承或滚针轴承调整、安装过紧或已损坏；补偿弹簧力过大，或齿条变形量过大；转向器润滑不良；转向柱弯曲或转向柱管凹陷 ② 转向传动机构故障：转向传动横拉杆球铰配合过紧，润滑不良；横拉杆弯曲；悬架支柱变形过大或转向臂变形过大 ③ 其他原因：前轮定位失准；轮胎气压偏低；前轮轴承过紧 转向盘自由行程过大 齿轮与齿条啮合间隙过大；球铰磨损严重配合松旷；横拉杆与支架配合松旷 转向不灵敏、操纵不稳定 转向器松动；齿轮与齿条啮合间隙变大；球铰磨损松旷；轮毂轴承松旷；悬架系统变形或松旷；前轮定位失准 高速摆振（转向盘抖动） 前轮不平衡；前轮轮辋发生拱曲变形；传动机构松旷；减振器损坏；悬架弹簧弹性不足或断裂；前轮定位失准；传动轴弯曲动不平衡过大；转向器松动 动力转向沉重或助力不足 油泵 V 形带松弛；储油罐油面过低；油泵压力不足；压力控制黏结；外泄漏过大；内泄漏过大；转向轴衬套太紧；前悬架变形；液压系统内有空气 动力转向装置噪声 油泵 V 形带松弛；油泵轴承损坏；压力板或转子损伤；油泵环过度磨损；储油罐不足；液压系统有空气或压力软管连接不牢；油泵装配不当；溢流阀故障 动力转向装置压力不足 油泵 V 形带打滑；油面过低；内部泄漏；液压系统有空气 表 9-1 转向系统常见故障分析 四、知识与技能拓展   四轮转向系统 四轮转向系统是一个电子控制后轮操纵系统。 该系统有 4 个主要部分：前轮定位感应器，可操纵的固定偏轴伞齿轮后轴，电动机驱动的执行机构，控制单元。 转向盘位置和车辆速度传感器不断将数据传输给控制单元，控制单元据此确定后轮的转向角度。 该系统有 3 种基本状态——正相、中间和负相。 在较低速度的负相，后轮与前轮方向相反；中速时，后轮保持直行；高速时的正相，后轮与前轮方向相同。 五、小结   本项目详细介绍了转向系统的结构组成、功用、种类及工作原理，并且实施了对转向系统各总成的拆装和调整等工作。 另外，还对转向系统常见的故障进行了原因分析和诊断排除。