转向系的结构与维修

任务一　转向系的结构与维修

任务目标

1．掌握转向系统的基本组成。

2．掌握转向系统的类型及工作原理。

3．掌握转向操纵机构的类型和工作原理。

4．掌握桑塔纳2000转向系总体结构与工作原理。

5．熟悉动力转向器和转向油泵基本结构和工作原理。

6．了解转向系主要零部件的检修和常见故障的排除方法。

必备知识

桑塔纳2000转向系总体结构与工作原理

桑塔纳2000型轿车的转向系统，采用带动力助力的转向机构，它由转向操纵机构、动力转向器、动力转向泵、动力转向管路、转向传动机构等组成，如图4－14所示。动力转向器的动力传递流程是:方向盘→转向管柱→动力转向器→转向横拉杆→车轮。

1—转向柱　2—下摇臂　3—下摇臂后端的橡胶金属轴衬　4—稳定杆　5—发动机悬加　6—传动轴　7—制动钳　8—减振支柱　9—悬挂臂前端橡胶　10—动力转向器　11—横拉杆

图4－14　桑塔纳2000型轿车的转向系统

(1)方向盘

方向盘直径为400mm，其骨架的轮辐用C15K材料制造，轮缘材料为St34(相当于我国15号钢)。中间以硬泡沫聚氨酯填充，表皮为黑色网络皱纹式。

方向盘轮辐上两边附有两块喇叭按钮盖板，内装两只双音喇叭按钮。轮辐中心部位有一盖板，打开盖板可装拆和调整方向盘。

(2)转向管柱

转向管柱分成上、下二段，在转向柱上段，套装有喇叭接触环、转向灯开关、刮水器开关、车锁和转向柱套等。

转向柱上段的下部弯曲，其端部焊有近似于半月形的法兰盘，盘上装有两个驱动销，与转向柱下段上端面法兰盘的两孔相配，连接处还压装有尼龙衬套和橡胶圈。

这种两段式既保持同轴度的转向柱结构，又增强了安全性。当撞车时，司机习惯性以胸部扑向方向盘，可迫使转向轴上段向下运动，使上下两段脱离，形成缓冲作用，减少了对司机的伤害程度。

转向柱上段设有单列向心球轴承，通过转向柱套管与车架相连接。轴承下面的转向轴上焊有两个半圆合成的托架，起轴向定位作用。托架内侧铣有两条纵向槽，当司机拔出车锁后，锁内簧舌伸入槽中，使方向盘锁定不能左右转动，防止窃车。

转向柱用三角花键与方向盘连接，并用M16防松螺母紧固，拧紧力矩为45N·m。

转向柱下段的下端铣有一条纵向槽，与动力转向器输入轴的三角花键相连，由夹紧箍夹紧，夹紧螺栓为M8，拧紧力矩为25N·m。在拆卸转向柱时，必须更换夹紧螺栓。

(3)动力转向器及管路

桑塔纳2000型轿车的转向器采用动力转向器，其结构形式为带自动调整间隙的齿轮齿条式，转向齿轮与转向柱的连接采用安全联轴节连接，其动力转向管路的布置情况如图4－15所示。

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

图4－15　动力转向系统工作原理

其工作原理为:叶片泵在发动机传动带驱动下从储油罐中吸进液压油，并将具有压力的液压油输入到动力转向器的旋转柱塞阀处。旋转柱塞阀控制液压油的流向，根据方向盘输出的转向力的大小和方向，旋转柱塞阀控制液压油返回油杯，并使适当的液压油进入工作缸。在油压的助力下，推动转向机齿条。工作缸另一边的液压油在转向机活塞和油压作用下，通过旋转柱塞阀，流回储油罐。

叶片泵的额定流量6L/min，额定工作压力104±4kPa。为了保证桑塔纳2000型轿车在高速行驶时有较强的路感，叶片泵的流量随着发动机转速的提高呈下降趋势。

为了确保动力转向系统安全工作，防止液压系统的工作压力超过系统允许的最大工作压力，在叶片泵内装有一个限压阀。当工作压力超过限压阀的额定值时，压力油通过限压阀卸荷返回到吸油口。

动力转向器为齿轮齿条式，上部的阀体为滑阀结构。滑阀的阀体与小齿轮设计加工成为一体，阀体内左、右柱塞阀芯与轴向柱轴线呈垂直放置。阀芯上有磨削的控制槽，阀芯通过转向轴上的拨叉来拨动。转向轴用销钉与阀中的弹性扭力杆相连，该扭力杆的刚度决定了阀的特性曲线，同时也起到阀的中心定位作用。系统的最大工作压力设定为104kPa，而在原地转向时，系统的工作压力为0．8×104kPa。此时所对应的方向盘转向力矩为5．5N·m。

在直线行驶时，方向盘处于中间位置，方向盘辐条处于水平位置，阀芯和阀套之间也处于中间位置，所有控制口接通，液压油毫无阻碍地流经转向阀返回到储油罐。方向盘转动时，转向轴带动阀芯相对于阀套运动，由于阀的控制边口位置的变化，液压油将进入转向器的油缸内，推动活塞运动而产生推力。

在齿条与小齿轮啮合位置的背面装有由弹簧压紧的压力块，通过调节螺钉来改变弹簧的预紧力，可消除齿轮齿条啮合的间隙。

当向右转动方向盘时，转向力矩使得弹性扭力杆扭转，并且转向管柱的转角要比转向机小齿轮转得多一点，这就使得右边旋转柱塞阀芯下移，使得进油通道开大;左边旋转柱塞阀芯上移，关闭进油通道，此时左右旋转柱塞阀芯分别打开和关闭各自的回油通道。

根据右边旋转柱塞阀芯进油通道开度大小，来控制流入工作缸左边的液压油的流量和油压。工作缸左边的液压油推动转向机活塞向右运动，起到助力作用。转向机活塞移动距离的大小，则取决于施加在转向盘上转向力矩的大小。

转向机工作缸右边的液压油在转向机活塞的作用下，通过打开的回油环槽返回到储油罐中。

当向左转动方向盘时，情况与向右转动方向盘时相反。

动力转向器的阀孔同时也具有节流阻尼的作用，不需要像机械转向器那样另外加转向避振器。在转向回正时，通过阀的阻尼力来防止转向回正速度过快，增加转向回正的舒适性，或者通过阻尼作用减小汽车直线行驶时由于路面的不平对前轮的冲击引起方向盘的抖动和打手，提高其保持直线行驶的能力。

桑塔纳2000型轿车采用动力转向系统后，由于系统液压阻尼力的增加，使得汽车转向回正能力受到削弱。为了满足汽车回正性要求和提高桑塔纳2000型轿车保持直线行驶的能力，增加驾驶员的路感，桑塔纳2000型轿车前悬架回正性与普通桑塔纳轿车前悬架相比向前移动了10mm，使前桥主销后倾角由50'±30'增加到1°30'±30'，改善了司机的“路感”反应，特别是使司机在高速行驶时把握好方向。

桑塔纳2000系列轿车转向控制阀采用的是常流转阀式结构，结构紧凑、操作可靠、工作灵敏。这种转阀在转向盘位于中间位置时常开，工作液压油一直处于常流状态(见图4－16)。

1—阀套　2—阀芯　3—扭杆　4—动力油缸　5—转向油泵　6—储油罐

图4－16　转向控制阀工作原理图

任务实施

1．考核要求

(1)掌握桑塔纳转向系统的基本组成。

(2)了解桑塔纳转向系统的类型及工作原理。

(3)掌握桑塔纳2000转向系的总体结构与工作原理。

(4)齿轮齿条式转向器的正确拆装顺序及调整方法。

(5)熟悉动力转向器和转向油泵的正确拆装顺序及调整方法。(6)熟悉动力转向器和转向油泵基本结构和工作原理。

(7)了解转向系主要零部件的检修和常见故障的排除方法。

(8)符合6S管理要求。

2．相关设备

(1)桑塔纳整车几辆，保证5～6名学生一台车。

(2)拆装工作台若干张。

(3)常用、专用工具若干套。

(4)相关挂图或图册若干。

3．注意事项

(1)对转向系统拆装时，应特别注意各种操作过程中车辆位置的固定，以保证安全。

(2)不允许对总成进行焊接或整形处理，不合格的要更换新的零部件总成。

(3)安装时，所有螺栓和螺母的紧固力矩应符合规定，应更换所有的自锁螺母和螺栓。

4．实施步骤

1—方向盘盖板　2—喇叭按钮盖板　3—方向盘与转向柱紧固螺母M16(45N·m)　4—方向盘　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—夹箍　12—动力转向器　13—转向柱防尘橡胶圈　14—转向减振尼龙销　15—转向减振橡胶圈　16—转向柱下段

图4－17　方向盘与转向管柱分解图

(1)方向盘和转向管柱拆卸

1)转向柱的拆卸

方向盘与转向柱分解如图4－17所示，转向柱上装有一套组合开关，包括点火开关、前风窗刮水及清洗开关。转向灯开关及远近光变光开关，因此在拆卸前必须将蓄电池电源线断开，转向指示灯开关放在中间位置，并将车轮处在直线行驶位置，然后按下列拆卸步骤进行:

①向下按橡皮边缘，撬出盖板。

②取下喇叭盖，拆卸喇叭按钮及有关接线。

③拆下转向盘紧固螺母，用拉器将转向盘取下。

④拆下组合开关上的三个平口螺栓，取下开关。

⑤拆下阻风门控制把手手柄上的销子，然后旋下手柄、环形螺母，取下开关。

⑥拆下转向柱套管的两个螺钉，拆下套管。

⑦将转向柱上段往下压，使上段端部法兰上的两个驱动销脱离转向柱下端，取出转向柱上段。

⑧取下转向柱橡胶圈，松开夹紧箍的紧固螺栓，拆下转向柱下端。

⑨用水泵钳旋转卸下弹簧垫圈，卸下左边的内六角螺栓，旋出右边的开口螺栓，拆下转向盘锁套。

在方向盘受到很大冲击力或转向器受力被压向车厢时，位于转向柱上的安全元件被压缩，安全联轴节脱开。

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

安装应基本按拆卸的相反顺序进行，但同时应注意以下几点:

①转向柱与凸缘管应一起安装，并用水泵钳连接起来。

②应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装配转向柱管的断开螺栓时，应将螺栓拧紧至螺栓头断开为止，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)动力转向器的拆卸和安装

1)动力转向器的拆卸

①吊起车辆。排放转向液压油(ATF润滑油)。

②拆下固定横拉杆的螺母，如图4－18所示。

③拆卸左前轮罩处的转向器固定螺栓，如图4－19所示。

图4－18　拆卸横拉杆固定螺母

图4－19　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4－20所示。

图4－20　松开高压油管

⑤拆卸后横板上固定转向器的左边自锁螺母，如图4－21所示。

⑥把车辆放下。拆卸紧固齿条与转向横拉杆的螺栓，如图4－22所示。

图4－21　拆卸后横板上固定转向器的左边自锁螺母

图4－22　拆卸紧固齿条与转向横拉杆的螺栓

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4－23所示)，并使各轴分开。

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4－24所示。

图4－23　拆卸紧固转向小齿轮与下轴的螺栓

图4－24　拆卸泄放螺栓

⑩拆卸后横板上转向器的固定自锁螺母，如图4－25所示。

图4－25　拆卸后横板上转向的固定自锁螺母

拆下转向器。

2)动力转向器的安装安装时应注意:在油泵和转向控制阀上用来固定泄放螺栓的密封环只要被拆卸，就应该更换。

①安装后横板的转向器，安装自锁螺母但不必完全拧紧。

②吊起车辆。

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把车辆放下。

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吊起车辆。

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把车辆放下。

⑨向储油罐内注入ATF油，直到达到标有“Max”处。绝不要再使用已排出的ATF油。

⑩吊起车辆。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。

(3)转向器齿轮密封圈的更换

l)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4－26所示。

2)拆卸转向控制阀总成，如图4－27所示。

图4－26　拆卸弯曲棒的锁销

图4－27　拆卸转向控制阀

3)拆卸转向控制阀外壳的密封圈，如图4－28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4－29所示。

图4－28　拆卸密封圈

图4－29　安装密封圈

(4)转向油泵的更换

转油泵的分解如图4－30所示，拆卸和安装转向油泵时均可参照此图进行。

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、14—支架　15—后摆动夹板

图4－30　转向油泵(叶轮泵)及其附件的分解图

1)转向油泵的拆卸

①吊起车辆。

②拆卸油泵上回油软管的高压软管的泄放螺栓(如图4－31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4－32所示。

图4－31　拆卸泄放螺栓

图4－32　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4－33所示。

图4－33　拆卸转向油泵后支架上的固定螺栓

图4－34　松开转向油泵中心支架上的螺栓

⑤松开转向油泵中心支架上的固定螺母和螺栓，如图4－34所示。

⑥把转向油泵固定在台虎钳上，拆卸滑轮和中间支架。

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。

(5)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4－35所示。

1—回油软管　2，4—软管夹箍(拧紧力矩1．0～1．5N·m)　3—进油软管　5—储油罐　6—储油罐支架　7—垫片　8—六角螺母M6(拧紧力矩6．0±3N·m)

图4－35　拆卸储油罐

(6)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4－36所示。

2)松开专用螺栓的螺母，如图4－37所示。

图4－36　松开后固定螺栓

图4－37　松开专用螺栓的螺母

3)通过张紧螺栓把V形带绷紧，如图4－38所示。当压在V根带中间处，皮V形带应有10mm挠度为合适。

图4－38　张紧V形带

4)拧紧专用螺栓的螺母。拧紧转向油泵支架上的固定螺栓。

(7)转向系统的检查

1)检查系统密封性

转向系统密封性的检查，应在热车时进行。

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，如有渗漏应更换密封件。

如果发现储油罐中缺少ATF油时，应检查转向系统的密封性是否完好。

当转向器主动齿轮不密封时，必须更换阀体中的密封环和中间盖板上的圆形绳环。

如果转向器罩壳中的齿轮齿条密封件不密封，ATF油液可能流入波纹管套里，此时，应拆开转向机构，更换所有密封环。

如油管接头漏油，应查找原因并重新接好。

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。

如果没有达到额定数值，就应检查压力和流量限制阀是否完好。如不正常应更换压力和流量限制阀，或更换叶轮泵。

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。额定值表压为6．8～8．2MPa。

如果向左或右边的额定值达不到要求，就要修理转向器或更换总成。

任务目标

理论习题

一、填空题

1．转向系的作用是_____________汽车的行驶方向和保持汽车稳定的_____________行驶。

2．转向系是由_____________和_____________两大部分构成。

3．转向器由转向盘_____________、_____________等部分组成。

4．我国的交通规则规定，右侧通行，故转向盘都安置在驾驶室的_____________。

5．转向传动机构的作用是将传递的力传给转向车轮，以实现_____________。

6．转向传动机构一般由转向垂臂、_____________、_____________直拉杆臂以及由转向节臂、横拉杆和_____________组成。

7．转向盘自由行程是指_____________未发生偏转而转向盘所转过的角度。

8．为了保证汽车转向操纵轻便和灵敏，目前最有效的办法就是在汽车转向系统中加装_____________。

9．转向半径_______________________________________。

10．转向盘自由行程_______________________________________。

11．路感_______________________________________。

二、判断题

1．汽车在转弯时，内转向轮和外转向轮滚过的距离是不相等的。(　)

2．两转向轮偏转时，外轮转角比内轮转角大。(　)

3．转向半径R愈小，则汽车在转向时，所需要的场地面积就愈小。(　)

4．可逆式转向器有利于转向轮和转向盘自动回正，但汽车在坏路面上行驶时易发生转向盘打手现象。(　)

5．转向盘自由行程对于缓和路面冲击，使操纵柔和以及避免使驾驶员过度紧张是有利的。(　)

三、选择题

1．为了适应总布置的要求，有些汽车在转向盘和转向器之间由(　)连接。

A．轴　　　　　　　B．万向传动装置

2．转向盘自由行程一般不超过(　)。

A．10°～15°　　　B．25°～30°

3．转向盘自由行程过大的原因是(　)。

A．转向器传动副的啮合间隙过大

B．转向传动机构各连接处松旷

C．转向节主销与衬套的配合间隙过大

四、简答题

1．转向器有哪些功能?

2．转向传动机构的功用是什么?

3．液压式转向助力装置的特点是什么?

4．与独立悬架配用的转向传动机构应注意什么?

实训报告

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任务评价