轿车液压转向系统

一、齿轮齿条式转向器优点和缺点

如图3-11所示，轿车最早采用齿轮齿条式转向器（无上部的转阀机构），这种转向器的优缺点如下所述。

优点：正效率高达75％～90％；因齿轮齿条式转向器主要由小齿轮、齿条、转向器壳体和消除间隙机构组成，所以零件数量少；采用这种转向器有时能省去转向摇臂轴、转向摇臂及纵拉杆等，同时齿条常与横拉杆做成一体，使转向系统结构简单、制造成本低，并使转向轮转角增大；转向器壳体可以采用铝合金或者镁合金压铸而成，质量较小；齿轮与齿条因磨损出现间隙后，能自动消除。除此之外，齿轮齿条式转向器还有磨损较慢、工作可靠、转向器占用空间小等优点，通过对齿条中间段设计成宽齿，两侧段设计成细齿可以设计变速比转向器。

图3-11 带有转阀的齿轮齿条式转向器

缺点：逆效率高，大约比正效率低10％，因此在不良路面上行驶时，由于路面不平作用到转向轮上的力会大部分传给转向盘而造成打手，不利于安全驾驶。为了克服这一缺点，有些汽车设置有转向减振器。

在轻型和小型轿车中，机械式齿轮齿条式转向器仍有广泛的应用，并不是一定有助力才好，机械式齿轮齿条式转向器转向小齿轮和齿条间采用润滑脂润滑。过去拆开转向器可更换润滑脂，现在这样的工作越来越少，一旦转向器转向小齿轮和齿条间磨损即整体更换。在原地转动转向器和在低速时转动转向器感觉阻力的变化过程，体验转向节力臂变化情况，以及地面反作用力的转向作用。

［完成任务］齿轮齿条式转向器原地打转向阻力先变__________后变__________，原因是____________________。在低车速时打转向，当转向角度超过一定值时会出现__________转向。

二、液压助力式转向系统换向阀

1.转阀

转阀式液压转向系统的结构组成如图3-12（a）所示，销1将扭力杆和转阀上部固定在一起转动，扭力杆在下部通过销2与转向小齿轮相连，小齿轮转动与控制套是同步的。A是回油管道， B是供油管道，白色管路与白色管路通，阴影管道与阴影管道通。在图3-12（b）中，三条环形油道和转阀与控制阀之间的油道共四条。

图3-12 转阀式液压转向系统的结构组成与工作原理（右转向）

（a）转阀式液压转向系统结构组成；（b）转阀式液压转向系统工作原理

工作原理如下：发动机通过皮带轮带动叶片泵工作产生油压，油压过高时，可通过内置的安全阀泄压。

在车辆直线行驶时，扭力杆无变形，转阀阀芯与控制阀套之间无相对转角，阀芯处于中间位置，在转阀内部进油道和回油道相通，液压油不进入转向器的工作缸内。

例如右转向时，扭力杆和转阀阀芯同步，转向小齿轮和控制阀套同步，由于扭力杆的变形，转阀阀芯和控制阀套开始错开一定角度，将供油油道与左侧液压缸相通，将右侧液压缸与回油油道相通，实现了右转向。要左转向时，转阀将A与回油道接通，B的油道与供油道接通即可。

［完成任务］请回答以下问题。

（1）转阀上的油封有几道？__________。转阀上的油封密封不严出现内漏，是否会降低助力效果？__________。

（2）液压泵失效时，通过扭力杆是否可实现转向？__________。一旦扭力杆折断将无机械转向，那是否还有液压助力转向呢？__________。

（3）请在图3-12（b）中找出左转向时的油路走向，完成后在线上打钩。__________

2.滑阀

滑阀式液压转向系统结构示意图如图3-13所示，不转向时左右两个柱塞阀向下移动，油液进入两滑阀中心，从回油管回储油罐。

图3-13 滑阀式液压转向系统结构示意图（右转向）

右转向时，扭力杆带动扭力杠杆顺时针转动，左柱塞阀上移，右柱塞阀下移，供油管与工作缸右侧相通，柱塞杆左移，左侧的油液经回油管回到储油罐，由于转向节位于车轮后部，车轮右转。一部分油液经右侧单向阀向上进入右侧柱塞阀下部油腔，产生回正作用。一部分油液经右侧节流阀经电磁线圈控制的机械阀流回储油罐。电磁阀低车速时关闭，高车速时打开。

［完成任务］写出图3-14滑阀式液压转向系统结构示意图中左转向的油路走向。提示：滑阀中间细颈部分可以通油。

________________________________________。

转阀式与滑阀式动力转向器相比，转阀式动力转向器的主要优点是灵敏度高，因而适用于高速行驶的轿车。

三、电控随速式液压助力转向系统

1.随速转向控制系统

之所以称随速助力转向系统是因为传感器只有车速传感器，车速一个参数决定了助力的大小。这种转向系统多在日本车系中使用，大众车系中不使用。

电控随速式液压助力转向系统结构如图3-14所示，位于变速器上的车速传感器把车速信号传递给电控随速式液压转向系统控制单元ECU，ECU控制通过随速电磁阀的电流，以调节旁通回流的液压油数量。电磁阀不通电流时，旁通油路关闭，液压油经过转阀换向后，所有液压油加到液压助力转向器进行助力，助力最大。电磁阀通较大电流时，旁通油路打开，液压油经过转阀换向后，只有一部分液压油加到液压助力转向器进行助力，助力较小。

图3-14 电控随速式液压助力转向系统结构

［完成任务］如图3-14所示，电控随速式液压助力转向系统是在图3-12（b）转阀式液压转向系统的基础上增加了随速控制电磁阀，看图想一想这个阀安装在哪两个油道之间？__________；电磁阀断电后助力会增加，还是会减少？__________。

2.带路感感应的随速转向控制系统

在20世纪八九十年代，LS400采用了带路感感应的随速转向控制系统，不过现在已没有这种结构，工作原理略。

四、电控电动机液压助力转向系统（EHPS）

由于依靠发动机动力来驱动油泵，能耗比较高，因此车辆的行驶动力无形中就被消耗了一部分；液压系统的管路结构非常复杂，各种控制油液的阀门数量繁多，后期的保养维护需要成本；整套油路经常保持高压状态，使用寿命受到影响，这些都是机械液压助力转向系统的缺点。但其被广泛使用的原因在于方向盘与转向轮之间全部是机械部件连接，操控精准，路感直接，信息反馈丰富；液压泵由发动机驱动，转向动力充沛，大小车辆均适用；技术成熟，可靠性高，平均制造成本低。

EHPS是Electronic Hydraulic Power Steering的缩写，译为电控电动机液压助力转向系统。如图3-15所示为美国通用的EHPS可变助力转向系统。

图3-15 美国通用的EHPS可变助力转向系统

［完成任务］请回答下列问题。

（1）车速信号控制传感器解决了随速控制助力系统助力问题，那么引入什么传感器可以获知驾驶员转向用力的意图？__________。

（2）在图3-15美国通用的EHPS可变助力转向系统中，车速越高，电磁阀的电流是越大还是越小？为什么要这样设计？________________________________________。

EHPS这个系统除了能够读取速度传感器信息的电子控制单元来控制机械阀上的电磁阀机构外，电动液压泵要采用电动机驱动。通过电流控制电磁阀开度，可以改变助力油液的流量，使得油液推动助力活塞的力量被改变，从而实现助力力度的调节。控制单元根据车速传感器的信号对电磁阀开度进行控制，从而达到助力力度随速可变的功能。而这种系统的转向执行机构、液压泵等部件常用部件。

“紧急避险模式”是当驾驶员以很快的速度转动方向盘时，控制单元会根据接收到的角传感器信息瞬间提高电子泵转速至5000r/min，转向助力会瞬间提升，这种设计的目的是帮助驾驶员在遇到突发情况时尽快改变方向避险。但实际上，这套系统并未像理论上那般发挥其作用，原因在于很多消费者在购车后根本就不知道自己的爱车具备这样的功能，在遇到突发状况时他们仍然会以正常的转向力度转动方向盘，而此时方向盘却比他们想象的要轻得多，导致方向盘转动角度大大高于实际所需的角度，车辆会出现过度的转向，在驾驶员意识到这种情况反打方向时又很容易造成纠正方向过度，反而增加了发生事故的风险。如果您一直都没有想明白为什么自己的车子突然像个疯子般不听使唤，那么，这个“紧急避险模式”就是您一直在找的答案。大多数EHPS系统是不具备“紧急避险模式”的。

五、电动助力转向系统的优点

电动助力转向系统是一项采用现代控制方法的高新技术，与传统液压动力转向相比，它具有下述优点：

（1）电动机和减速机构安装在转向柱或转向系统内，所占空间小，零部件结构简单，安装方便，维护费用低；

（2）以电动机为动力，不需要转向油泵、油管及控制阀等液压元件，也不会耗用发动机的功率和发生液压油泄漏和损耗，电动机只在需要时才启动，耗用电能较少，提高了汽车的经济性；

（3）低速停车入库时转向助力器对转向力的降低非常显著；

（4）更好地吸收道路上的任何颠簸并能灵敏反映路面信息，改善汽车的转向性能，灵敏度高。

电动助力转向系统（Electric Power Steering System，EPS）采用直流电动机带动减速机构进行助力，控制ECU引入了转矩传感器和车速传感器。控制ECU根据方向盘的转矩传感器信号进行助力控制，转矩越大，助力越强；同时根据车速信号进行控制，车速越高，助力越弱，增加路感。

电动助力根据电动机的助力位置分为转向柱助力（图3-16）、小齿轮助力和齿条助力（图3-17和图3-18）三种。电动转向助力是按需消耗能量，省去了液压系统，保养项目减少，环境友好，对低温适应性强。

图3-16 转向柱助力型

图3-17 大众双小齿轮式助力

图3-18 奥迪电动循环球式齿条助力型

［完成任务］根据图3-18所示，请写出下列元件的名称。

J500：__________；G269：__________；V187：__________。