汽车底盘构造与维修三转向系 61页

项目三　转向系 讲师： 课程：汽车底盘构造与维修 概述 Ø 组成： Ø 转向操纵机构：转向盘、转向轴、转向柱管等 Ø 转向器：减速增矩 Ø 转向传动机构：传递转向力给车轮，并控制两轮偏转规律 Ø 类型 机械转向系 动力转向系 普通动力转向系统 电控动力转向系统 常压式 常流式 按液流形式 按阀芯的运 动方式 滑阀式 转阀式 液压式 电动式 流量控制式 反力控制式 阀灵敏度控制式 概述 图3-0-1 转向系的组成 任务一　更换转向柱万向节 １、任务引入 Ø 车辆静止停放，转向盘左右来回转动 时，有“咯噔”的声音，经检测为转 向柱十字轴式万向节间隙过大，需更 换十字轴式万向节。 ２、相关理论知识 Ø 普通十字轴式万向节的结构 图3-1-1 十字轴式刚性万向节 图3-1-2 十字轴润滑油道及密封装置 ２、相关理论知识 Ø 普通十字轴式万向节的速度特性： Ø 当万向节处于图3-1-3 a）所示位置时，A点的瞬时圆周速度为： 所以： 　　　　 此时 　当主动叉轴转过90°至图3-1-4 b)所示位置时，十字轴上B点的瞬 时 圆周速度为： 所以： 　　　　此时 Ø 结论： Ø 当主动叉轴以等角速旋转时，从动叉轴是不等角速的 。 Ø 从动叉轴角速度变化的周期为180°。从动叉轴不等速程度随轴间夹角的 加大而加大，而主、从动轴的平均转速是相等的，即主动轴转一圈从动轴 也转一圈。所谓不等速是指在转动一圈内的角速度而言。 Ø 主、从动轴的夹角越大，转角差越大，即万向节传动的不等速性越严重。  cos21 rrVA   cos/12  12   rrVB 21 cos    cos12  12   ２、相关理论知识 图3-1-3 十字轴式刚性万向节的速度特性 －十字轴旋转半径（=OA=OB）；－两叉轴夹角 ２、相关理论知识 Ø 普通十字轴式万向节的不等速的消除方法： Ø 平行排列 Ø 等腰三角形排列 è 传动轴两端的万向节叉必须在同一平面内。 图3-1-4 双万向节的等速排列方式 ２、相关理论知识 Ø 转向操纵机构的角度和高度调整机构： 图3-1-5 转向盘倾斜角度手动调整机构 图3-1-6 倾斜度自动调整机构 ２、相关理论知识 图3-1-7 手动转向轴伸缩调整机构 ２、相关理论知识 Ø 转向操纵机构的安全装置： Ø 两次冲击 Ø 转向轴、转向柱管皆为分开式 Ø 溃缩时吸能 图3-1-8 钢球连接分开式转向柱 a)转向柱结构；b）塑料销钉被切断；c）托架脱离橡胶垫 ３、任务实施 Ø 操作提示： Ø 安装过程中，要保证车轮处于旋转平面与车辆纵轴线平行的位置， 方向盘处于直行位置，这样才能保证安装后方向盘位置正确。 任务二　更换机械转向器 １、任务引入 Ø 汽车行驶时前轮有偏摆，转向盘自由 行程过大，转弯时有异响，经诊断为 转向器损坏，需对其更换。 ２、相关理论知识 Ø 转向器功用： Ø 增大由转向盘传到转向节的力，并改变力的传递方向。 Ø 转向器常见类型： Ø 齿轮齿条式 Ø 循环球式 ：转向螺杆－转向螺母，齿轮－齿条。 Ø 转向器传动效率： Ø 定义：转向器的输出功率与输入功率之比 。 Ø 正效率、逆效率 Ø 转向盘自由行程：转向盘为消除传动件的配合间隙、克服机件弹 性变形所空转过的角度 。 Ø 通常是通过调整转向器传动副的啮合间隙来调整转向盘自由行程。 图3-2-1 齿轮齿条式转向器 图3-2-2 循环球式转向器 ２、相关理论知识 Ø 转向系角传动比： Ø 转向盘的转角与安装在转向盘同侧的转向车轮偏转角的比值　　。 Ø 转向时两轮的运动关系：cotα= cotβ+ B/L wi 图3-2-4 梯形机构及内外轮转角关系图3-2-3 汽车转向时各车轮的运动轨迹 ２、相关理论知识 Ø 汽车转弯半径： Ø 从转向中心O到外侧转向轮与地面接触点的距离R 。 Ø 转向传动机构： Ø 转向梯形的构成：梯形臂、转向横拉杆、前轴 Ø 转向梯形的作用：在汽车转向时，使内、外转向轮按一定的规律进　　　　 　　　　　　　　　行偏转，从而使各车轮围绕一个中心点滚动。 Ø 转向横拉杆：调整前束。 Ø 转向减振器：避免转向轮的摆振、减缓传至转向盘上的冲击和振动。 ２、相关理论知识 图3-2-5 转向传动机构 ３、任务实施 Ø 安装完转向器后，要重新调整前轮前束。 任务三　更换普通液压动力转向器 １、任务引入 Ø 某装备有普通液压动力转向系统的轿 车出现转向沉重且方向盘自由行程过 大的现象，经检测液压动力转向器故 障，需对其更换。 ２、相关理论知识 Ø 齿轮齿条式转向器＋转阀式液压动力转向装置 图3-3-1 齿轮齿条液压动力转向系统示意图 ２、相关理论知识 图3-3-2 转阀式转向控制阀组成及结构 ２、相关理论知识 Ø 转阀式动力转向器的工作过程： Ø 直行时：左右动力缸都处于开路状态，无压力差 Ø 转向时（向左）：两侧预开间隙变化，左腔压力增大，右腔开路， 产生压力差，助力。转向盘在某一角度停止后，助力作用减弱， 车轮偏转滞后停止在某一角度保持汽车转弯行驶。 图3-3-3 直线行驶时 图3-3-4 左转弯时 ２、相关理论知识 Ø 转阀式动力转向器在直行时偶遇外力的回正作用： 图3-3-5 直行转向轮偶遇外力时 ２、相关理论知识 Ø 转阀式动力转向器在助力装置失效时的保护措施： 图3-3-6 阀芯、阀体限位结构形式 a）凸起限位；b）斜面限位；c）花键限位；d）凸台限位 ３、任务实施 Ø 操作提示： Ø 维修动力转向装置要求无尘环境。 Ø 不要使用带线毛抹布。 Ø 油管和转向器之间必须留有符合厂家技术要求的一定量的间隙， 防止工作过程中磕碰、磨损及产生噪音。 任务四　更换转向助力泵 １、任务引入 Ø 某装备有普通液压动力转向系统的轿 车出现转向越来越沉重但方向盘的自 由行程正常，经诊断为转向助力泵泵 油压力不足，叶片和定子磨损加剧所 致，需对其更换。 ２、相关理论知识 Ø 转向油泵： Ø 齿轮式、叶片泵、转子泵、柱塞式 Ø 单作用非卸荷式叶片泵： Ø 转子每转一周，叶片在切槽内作往复伸、缩运动各一次，完成吸油、 压油各一次，左、右两油区存在压力差 Ø 双作用卸荷式叶片泵： Ø 转子每转一周，叶片在转子切槽内往复运动两次，完成两次吸油和 两次压油，两个吸油区和两个压油区各自的中心夹角对称，油压作 用力相互平衡，为了使转子受到的径向油压力完全平衡，工作油腔 数（叶片数）应当为偶数 ２、相关理论知识 图3-4-1 单作用叶片泵工作原理 图3-4-2 双作用叶片泵工作原理 图3-4-3 叶片式转向油泵结构图 ２、相关理论知识 Ø 压力开关： Ø 监测油压，进而间接地监测转向阻力。当油泵负荷大时，会对发动 机怠速造成一定的影响。为了保持发动机的怠速稳定 ，压力开关接 通并将此信号传送给发动机ECU，然后，发动机ECU提升发动机转 速，以保持怠速稳定。 Ø 液压动力转向系统的排气： Ø 车落在地上，不起动发动机，左右转动方向盘到极限位置，各约10 次。 Ø 升车，使前轮离开地面，起动发动机，左右转动方向盘到极限位置， 各约10次。 Ø 车落地，发动机运转 ，左右转动方向盘到极限位置，各约10次。 Ø 保持储液罐内油液不低于最低面线左右转动方向盘到极限位置，各 约10次。 ３、任务实施 Ø 操作提示： Ø 安装油泵前，通过供油管处向油泵注油，并用手转向皮带轮，直到 助力油从出油管处流出。 Ø 安装供油管时，必须使管口标记与油泵上的铸造标记对正。 Ø 供油管口处的弹簧卡箍必须在规定处卡紧。 Ø 出油管口处的密封垫必须换用新的。 任务五　更换液压式电控动力转向系统电脑　 １、任务引入 Ø 某装备有液压式电控动力转向系统的 轿车高速行驶时，转向操纵力太小， 经诊断为电控动力转向系统电脑故障， 需更换转向系统电脑。 ２、相关理论知识 Ø 液压式电控动力转向系统 Ø 作用：可以随行驶条件及时调整转向助力放大倍数 。 Ø 类型　　　　　　 液压式EPS 电动式EPS 流量控制式 反力控制式 阀灵敏度控制式 旁通流量式 电动泵式 ２、相关理论知识 图3-5-1 流量控制式电子控制动力转向系统 a）结构图；b）原理图 ２、相关理论知识 图3-5-2 旁通流量控制阀 A-节流孔；B-内部油道；C-量孔 ２、相关理论知识 图3-5-3 电动泵式液压动力转向系统示意图 ２、相关理论知识 图3-5-4 反力控制式动力转向系统的组成 ３、任务实施 Ø 操作提示： Ø 在触摸电子元件前将手触地释放静电荷。 Ø 绝不要触摸ECU接头、集成电路接头的引脚或ECU电路板上的焊 接件。 Ø 不要拆解控制电脑。 Ø 避免电脑沾水或油。 任务六　更换电动式电控动力转向传感器　 １、任务引入 Ø 某装备有电动式电控动力转向系统的 轿车在行驶过程中，转向沉重，故障 指示灯点亮，经检测为转向角传感器 损坏，需对其更换。 ２、相关理论知识 Ø 电动式EPS系统的结构： 图3-6-1 电动式EPS系统组成示意图 ２、相关理论知识 Ø 电动式EPS系统电动机的安装位置： Ø 转向轴助力式（C-EPS）：前轴负荷＜6374N（650kgf） Ø 转向齿轮助力式（P-EPS）：前轴负荷6374N（650kgf）～ 11768N（1200kgf） Ø 齿条轴助力式（R-EPS）：前轴负荷＞11768N（1200kgf） 图3-6-2 电动式EPS系统电机的不同安装位置图 ２、相关理论知识 Ø 电动式EPS系统的工作原理： 图3-6-3 电动式EPS工作原理图 ２、相关理论知识 Ø 转向助力原理： Ø 助力转矩大小和方向　　　　电动机助力电流大小和旋转方向 Ø 主动回正原理： Ø 电动机反向旋转，拉回转向轮 Ø 直线行驶功能： Ø 主动回正功能的扩展 图3-6-4 电动式EPS转向助力原理 图3-6-5 电动式EPS主动回正原理 ２、相关理论知识 Ø 转角传感器： Ø 位置：安装在转向柱上的转向开关与方向盘之间 Ø 作用：是检测转向盘的转动角度和转动速度 Ø 原理：光电藕合器 Ø 失效：故障指示灯常亮，启动应急程序，用一个替代值取代这个　 　　　　信号，电子助力转向依然起作用。 图3-6-7 转角传感器工作原理图 a)光敏元件导通；b)光敏元件截止；c)信号盘连续转动 ２、相关理论知识 Ø 转向力矩传感器： Ø 位置：安装在转向器和转向轴之间 Ø 作用：是检测转向力矩 Ø 原理：电磁原理（还有电位计式、 　　　　滑动变压器式等） Ø 失效：转向助力系统将关闭，但并 　　　　不是马上关闭，而是通过一 　　　　个柔和的逐步的过程。在此 　　　　过程中，故障指示灯呈红色 　　　　亮起。转向助力的大小是由 　　　　控制单元通过电动机转子速 　　　　度和方向盘转角等信号计算 　　　　出的值所代替的。 图3-6-9 转向力矩传感器原理图 ２、相关理论知识 Ø 转向电机： Ø 无刷异步伺服电机，内有转速传感器，此传感器出故障，指示灯 红色亮起。 Ø 正反转控制原理。 图3-6-10 带减速机构的转向电动机结构图 图3-6-11 转向电动机电路图 ２、相关理论知识 Ø 转向助力控制单元： Ø 转向助力控制单元与转向电机固定连接在一起，出现故障后整体 更换。 Ø 控制单元内集成有温度传感器，用于转向系统的温度。若温度超 过100℃，电动助力转向功能会逐渐降低，当降低到60％，警告 灯呈黄色亮起，同时有故障记忆。正反转控制原理。 ３、任务实施 Ø 操作提示： Ø 安装过程中确保方向盘及车轮处于直行位置。 Ø 安装时，要保证转向角传感器在正中位置，观察孔内黄色标记可 见。 Ø 转向角传感器的校准，前驱车要在ESP控制单元中进行，四驱车在 EPS控制单元中进行。