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转向系


第3章 汽车转向系

汽车底盘构造与维修

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第一节 概述
汽车行驶中,驾驶员通过操纵转向盘,经过一套传动机构, 使转向轮在路面上偏转一定的角度来改变其行驶方向,确保汽 车稳定安全的正常行驶。能使转向轮偏转以实现汽车转向的一 整套机构称为汽车转

向系。

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一、转向系的作用与类型
1.转向系的作用 通过驾驶员转动转(方)向盘,根据需要改变汽车行驶 方向。 2.转向系的分类 汽车转向系按其转向能源的不同,可分为机械式转向系、 液压式动力转向系和电动式动力转向系。

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(1) 机械式转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机 构三部分组成,汽车转向时,驾驶员作用于转向盘上的力,经 过转向轴(转向柱)传到转向器,转向器将转向力放大后,又通 过转向传动机构的传递,推动转向轮偏转,致使汽车行驶方向 改变。汽车的转向,完全由驾驶员所付的操纵力来实现的,操 纵较费力,劳动强度较大,但其具有结构简单、工作可靠、路 感性好、维护方便等优点,多应用于中小型货车或轿车上。

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(2) 液压式动力转向系是在机械式转向系的基础上,增 加了转向控制阀、转向油泵、转向动力缸等一套液压助力装 臵,如图所示。

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当汽车转向时,由发动机驱动的油泵产生高压油,高压 油在控制阀的作用下,进入动力缸推动转向轮偏转,这时作 用在转向盘的作用力就很小,从而减轻了驾驶员的劳动强度。 液压式动力转向系操纵轻便,灵活省力,维护简单。目 前,广泛应用于高速轿车和重型货车上。

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(3)电动式动力转向系 电动式动力转向系由电控单元、电源、电机、转向齿 轮机构和转向传感器组成。

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当汽车转向时,电控单元根据传感器检测的转向力矩及转向 速度等参数,计算出最佳作用力后,使电机工作,推动转向,减 轻驾驶员的劳动强度。 电动式动力转向具有节能,无需油压管路系统,并不直接消 耗发动机功率,环保优势强、安装自由度大等优点,但电能动力 不如液压动力大,目前只用于前轴负荷较小的轿车上。

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二、转向原理
1.转向过程 (以机械式转向系为例) 汽车转向时,驾驶员对转向盘施加一力矩,该力矩通过 转向轴,输入转向器。经过减速增力传给转向摇臂再通过转向 纵拉杆传给左转向节上的转向节臂,使左转向节和它所支承的 左轮偏转,由于右转向节与左转向节之间用左、右梯形臂和横 拉杆连接,故右转向节及支承的右轮也随之偏转相应的角度, 实现了汽车转向。

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2.转向车轮的运动
汽车转向时,由于车轮在转弯过程中,内、外车轮滚动 的距离不相等,必然会引起车轮边滚动边滑动的现象,造成 轮胎加速磨损。

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汽车转向时,要保证每个 车轮都是纯滚动而不发生侧滑, 必须使汽车车轮转向轨迹符合 一定的规律,必须使各个车轮 的轴线都相交于一点,即使所 有的车轮能围绕它们的共同圆 心转动,如图 3-4 所示,交点 O 称为转向中心,这个转向中心 随驾驶员操纵的转向轮转角的 变化而改变,因此转向中心也 称为瞬时转向中心。

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从转向中心到转向外轮中心的距离称为转弯半径,用R表示。 外转向轮偏转到最大允许转角时,转弯半径最小,称为最 小转弯半径。 转弯半径越小,汽车转向性越好。

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第二节 机械式转向系

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一、转向器
1.转向器的作用与分类 (1) 转向器的作用 转向器的作用是增大由转向盘传到转向节的力并改变力 的传递方向,获得所要求的摆动速度和角度。 (2)转向器的分类 转向器按结构型式,可分为蜗杆指销式、循环球式和齿 轮齿条式三种。 按其作用力的传递情况,可分为可逆式、不可逆式和极 限式三种。

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2. 蜗杆指销式转向器 (1)组成 东风EQl40型汽车采用的蜗杆双指销式转向器主要由壳体、 蜗杆、曲柄、指销、转向摇臂轴、上盖、下盖、调整螺塞及螺 钉等组成,如图3-5所示。

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(2)工作过程

汽车转向时,通过转向盘和转向轴使蜗杆转动,嵌于螺 杆螺旋槽的锥形指销一边自转,一边绕转向摇臂轴摆动,并 通过转向传动机构,使汽车转向轮偏转,实现汽车转向。

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3.循环球式转向器

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(1)组成 循环球式转向器由两套传动副组成,一套是螺杆螺母传 动副、一套是齿条齿扇传动副或滑块曲柄销传动副。 解放CA1092所采用的循环球式转向器由螺杆、螺母、齿 条、齿扇、外壳等组成。 (2)工作过程 当转动转向盘时,转向螺杆也随之转动,通过钢球将作用 力传给螺母,螺母即产生轴向移动,同时,由于摩擦力的作 用,所有钢球在螺杆与螺母之间滚动,形成 “球流”。钢球 在螺母内绕行两周后,流出螺母进入导管,再由导管流回螺 母,随着螺母沿螺杆作轴向移动,其齿条带动齿扇运动,齿 扇带动垂臂轴转动,从而使转向垂臂产生摆动,通过转向传 动机构使转向轮偏转完成汽车转向。

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4.齿轮齿条式转向器

齿轮齿条式转向器具有结构 简单,轻巧,传力杆件少,维修 方便,操纵灵敏等优点,目前广 泛应用于采用前轮独立悬架的轻、 微型汽车和中、高级轿车上,如 上海桑塔纳、一汽奥迪、天津 TJ7100等。 (1)组成 如图所示轿车转向器主要由 转向齿轮、转向齿条、转向器壳、 调整螺钉等组成。

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弹簧通过转向齿条压块将转向齿条压紧在转向齿轮上, 以保证齿轮齿条始终无间隙啮合,有效地减小转向自由行程, 提高操纵灵敏度,而其弹力的大小可由调整螺钉调整。

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(2)工作过程

驾驶员通过转向操纵机构,转向齿轮转动,从而使转向齿 条移动,转向齿条通过转向直拉杆,转向摆杆和左右转向横 拉杆,使两车轮绕主销偏转。

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二、转向器的检测与维修
1.蜗杆指销式转向器的检修 (1)分解要点 首先拧下放油螺栓,放尽转向器中的润滑油,再用扳手 拧松摇臂轴调整螺钉的锁紧螺母,把调整螺钉逆时针旋转一 周,拆下转向器侧盖上的双头螺栓,然后,再拧下其余固定 螺栓,取下侧盖。 接着用手抓住摇臂轴扇形块,用力拔出摇臂轴(如果拔不 出来,可用木锤敲击摇臂轴输出端头,即可拔出),再拧下转 向器下盖螺栓,取下垫圈及下盖,用铜锤或铜棒轻轻敲击蜗 杆轴花键端部,取出蜗杆,轴承等(注意:用铜锤敲击时,要 保持蜗杆垂直于轴承的位臵,以防止碰伤轴承的保持架和油 封刃口)。

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最后,松开转向器上盖的螺栓,取出垫片、止推轴承外圈 和保持架等,分解后,对全部零件进行彻底清洗,清洗后分开 放臵,以备检测维修。 (2)主要部件的检修 ①壳体及盖的检修 用敲击及直观法检查壳体及盖应无裂损,无法修补,则 换用新件,在平台上用塞尺检测壳体与盖的结合面的平面度误 差,其值应为0.10mm,否则应进行修磨,壳体上两蜗杆轴承孔 公共轴线与摇臂轴承孔公共轴线垂直度误差,应符合原厂技术 标准,否则进行修理或更换。 ②蜗杆的检修 直观检查蜗杆滚道若有轻微剥落或明显阶梯形磨损,用 油石修磨后可继续使用,若磨损严重,剥落较大,应换用新件。 磁力探伤蜗杆应无裂纹,否则换用新件。

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③ 蜗杆平面止推轴承的检修 直观检查内外滚道,若有金属剥落,磨损严重或保持架 变形、有缺口,一律更换,检查轴承钢球,若有碎裂,能从保 持架上脱落,则一律换用新件,更换轴承时注意:内外圈保持 架要成套更换。 ④用游标卡尺检测蜗杆与轴承的配合间隙 其配合间隙应为0.10mm ,或符合原厂技术标准,否则可 用电镀法进行修复或换用新件。 ⑤摇臂轴的检修 用磁力探伤法检查摇臂轴任何部位不得有裂纹,否则换 用新件,检查摇臂轴端部花键应无明显扭曲、变形。若发现有 两齿以上扭曲、变形、损坏,一律换用新件,用外径千分尺检 测油封轴颈的磨损应不得大于0.15mm。用百分表检测摇臂轴支 承轴径的径向跳动不得大于0.05mm,否则进行修磨或换用新件。

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⑥摇臂轴主销、支承轴承的检修
直观检查摇臂轴主销工作面应无金属剥落,若有剥落或 严重偏磨或轴承挡片碎裂,应更换主销轴承总成。当摇臂轴 主销装入滚道时,其距离要符合技术标准,并对主销轴承预 紧度进行调整。 (3)装复与调整要点 ①装复壳内衬套和油封 当换用新衬套时用图3-8所示的芯棒,分别把衬套垂直压 入壳体内,如图3-9所示,然后对衬套孔铰削、使其与摇臂轴 配合间隙符合技术标准,再用图 3-10 所示芯棒在压床上将油 封压入转向器前端摇臂轴孔内,压装时,油封端面平的一面 必须朝向壳体外,U形槽一面朝向壳体内,如图3-11所示。

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②装复转向器下盖

先把转向器壳体竖立放臵固定,将新轴承外圈压入壳体 轴承孔内(注意:轴承外圈有滚道一面朝壳体内)。外圈压入后 距端面距离为12.5~13mm,如图3-12所示,接着把新的O形 密封圈套入轴承垫块的槽中,然后装入轴承垫块(注意:O形 密封圈光滑的外缘不要被轴承孔边划坏,更不得反装),再把 转向器下盖,调整螺钉,锁紧螺母依次装入轴承孔中,最后 以30~60N· m的扭力对角扭紧固定螺栓。再把转向器壳旋转 180 ? 。使上盖轴承孔朝上,将下轴承的保持架总成装到壳 体下盖的轴承外圈轨道上,如图3-13所示。

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③装复蜗杆

装复蜗杆时,一般不需要更换蜗杆轴承,若更换新轴承, 利用压力机套管 ( 图 3-14) 把新轴承压入蜗杆两端,然后,把 蜗杆从转向器壳体上盖轴承孔中装入,这时,蜗杆输入端朝 上,另一端内圈与下盖平面轴承保持架总成应吻合,如图3- 15所示。注意:保持架方向,应符合规定要求,如图3-16所 示。

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④装复上盖总成 装好蜗杆的上轴承保持 架,用压床压入轴承外圈, 使其到壳体上端面距离达到 12.5 ~ 13mm ,如图 3-17 所示, 一般情况下,上盖密封圈不 需要更换。用新0形密封圈时, 注意密封圈方向不要装错。

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当上盖油封更换时,取出旧油封压入新油封即可,但注 意油封安装方向,正确的安装方法是,把油封的U形端面朝向 壳体,平端面朝外,转向器端面均匀地涂上密封胶,最后把 装有调整垫片的上盖(注意:调整垫片或垫片总厚度为 1.2mm, 垫片不要漏装, 0.5mm 垫片 1 个, 0.02mm , 0.10mm , 0.05mm 垫 片各2个)对准壳体端面上的螺孔、并在壳体端面上均匀涂上 密封胶,再用专用的固定螺栓,以30 ~60N· m的扭力,对角均 匀拧紧。在拧紧螺栓时,边拧边观察下盖上的调整螺钉是否 拧紧,此螺钉应处在旋松的位臵。

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⑤蜗杆轴承预紧度的调整 装好上盖后,摇臂轴未装入之前,必须对蜗杆轴承预紧 度进行调整,它是利用转向器下盖处的调整螺塞来调整的。调 整时,先用内六角扳手把调整螺塞拧到底,再退回1/8~1/4圈, 使蜗杆在输入端具有1.0~1.7 N· m预紧力矩,然后以50N· m的扭 力拧紧调整螺塞的锁紧螺母。

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当摇臂轴主销总成检修后, 若重新进行组装或更换主销轴 承,必须检查并调整轴承预紧 度。调整时,主销轴承要洗干 净,清洗后,加足润滑脂,并 换用新的主销轴承止动垫片。 然后 把主销轴承装入摇臂孔 中,认真调整主销上的螺母, 使主销转动自如,无卡滞,无 轴向间隙,最后用钳子翻起止 动垫片2~3齿锁住。如图3-18 所示。

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⑥装复摇臂轴总成
先把转向蜗杆螺纹槽、轴承和摇臂轴轴颈涂满润滑油, 然后把摇臂轴插入壳体的支承孔中;摇臂轴主销与蜗杆螺纹 槽要互相啮合,最后用手转动螺杆数圈,蜗杆应转动自如, 无发卡现象及沉闷感觉。 ⑦装复侧盖 先在侧盖平面上涂抹一层密封胶,再放上衬垫,然后把 带有衬垫的侧盖扣合在转向器壳体上并将带有弹性垫圈的各 螺栓拧入相对应的螺栓孔中(注意:双头螺柱长的一端朝壳 体里面),如图3-19所示,当侧盖上的调整螺钉处在旋松的位 臵时,由中间向两端拧紧侧盖上的紧固螺栓,并达到扭力标 准 ( 中 间 4 个 螺 栓 M4 扭 力 为 70~106N· m , 其 余 4 个 M10 扭 力 为 30~60N· m)。

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⑧调整蜗杆,摇臂轴主销啮合 间隙 调整其啮合间隙时,应使摇臂 轴主销与蜗杆处在中间啮合位臵 上进行:首先松开摇臂轴调整螺 钉的锁紧螺母,用手握住蜗杆输 入端,使蜗杆行程到中间位臵, 来回转动蜗杆,同时用螺丝刀顺 时针方向转动调整螺钉,当感到 有摩擦阻力时停止旋转螺钉,再 检测蜗杆输入端的旋转扭矩不大 于 2.7N· m 。最后以 50N· m 的扭力, 拧紧锁紧螺母,如图3-20所示。

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⑨加注润滑油

装复完毕后,必须向转向器内加入1.1L90号或85W/90车辆 齿轮油或加入18号馏分型双曲线齿轮油。

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2.循环球式转向器的检修 (1)转向器的分解 ①首先将转向器除去油污,把外部清洗干净; ②拆下转向器侧盖,取出齿扇及转向垂臂轴; ③拆下转向器前盖,取出转向螺杆与螺母总成; ④拆下循环球导管夹,拔出导管,取出全部钢球,再从螺 杆上取下螺母。 要注意的是:一般情况下,转向螺杆螺母总成不要分解, 检查时,若转向不灵活,阻力较大,发卡或出现异常时,才能 将其分解。

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(2)主要零部件的检修 ①壳体与盖 直观检查壳体与盖应无裂纹,否则应换用新件,用塞尺 检测壳体与盖结合平面的平面度误差为0.1mm,若大于此规 定值,应进行磨修。 ②摇臂轴 必须用磁力探伤方法进行检测,若有裂纹,一律更换, 用检视法检查齿既若有轻微剥落麻点腐蚀时,可用油石磨平, 继续使用,齿面若严重剥落,磨损变形,应予更换,检查摇 臂轴端部花键,不得有明显扭曲,端部螺纹的损伤,不得超 过两牙,否则进行修理或更换。检查摇臂轴与其轴承的配合 间隙,摇臂轴承与壳体及侧盖的配合间隙,均不得大于技术 标准,更换摇臂轴衬套时,必须使两衬套的同轴度达到技术 标准。

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③转向螺杆螺母总成
用检视法检查转向螺杆螺母上的钢球滚道应无金属剥落, 若有脱层剥落、刻痕或压坑,应予以更换,检查转向杆轴颈对 其中心的跳动量时应把转向杆轴颈用V形铁支起,再用百分表 进行检测,一般跳动量不得大于0.08mm。检测钢球直径差不得 大于0.01mm,钢球与轨道配合间隙不得大于0.05mm。若钢球磨 损,配合间隙超过0.10mm或钢球剥落破碎,则钢球一律更换, 更换钢球时,钢球的规格、数量、材质等必须符合原技术标准。 检查转向螺母上的钢球导管,若破裂、凹陷等应予更换。 ④转向螺杆轴承 检查轴承滚道表面,若有裂痕、压坑或金属剥落,钢球碎 裂或凹陷、金属剥落,保持架扭曲变形、断裂等,若以上检查 有其中现象之一者,一律更换轴承总成。

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(3) 装配与调整的要点
装配前,应对所有零部件进行彻底清洗,橡胶零件均不可 用汽油清洗。 ①螺杆螺母的装配 装配时,首先按拆卸时的标记方向,把螺杆装入螺母中, 然后装钢球,装钢球时,可用木棒或塑料棒把钢球轻轻敲人循 环轨道内,并在导管口涂上润滑脂,要按标记一条滚道一条滚 道的装复,切不可混装。

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若没有异常,用导管夹把导管固定。然后再试转螺杆, 检查钢球在滚道内是否转动灵活,有无上下卡滞或松旷,并 用百分表检测螺杆轴向跳动量。转向螺杆两端轴颈垂直和水 平跳动量均应符合技术标准,检测时,转向螺母必须在螺杆 滚道对称中心上,然后把螺杆轴承内座圈装到螺杆轴颈上, 并使其靠近止推面,再把轴承外座圈压装到上下盖止推面上, 从壳体上端装入螺杆螺母总成。 ②螺杆轴承紧度调整要点 转向器装复后,必须对螺杆轴承紧度进行调整,转向器 结构不同,其调整方法也不同,有的利用上部调整螺母进行 调整。旋进螺母,轴承紧度增加,反之减小,有的利用下盖 与壳体间的垫片来调整。

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③摇臂轴装复要点 先把摇臂轴孔内涂抹润滑脂,再按顺序安装调整螺钉,装 复后用手轻轻转动调整螺钉再用百分表检测调整螺钉轴向间隙, 当窜动量大于0.12mm时,应选配垫圈调整至0.08mm。然后,转 动螺杆螺母上的齿条处于中间位臵。这时,再把摇臂轴装入壳 体内,齿扇与齿条应相互啮合(装配时要注意,防止摇臂轴另 一端油封弹簧跳出,造成漏油),最后按规定扭力拧紧侧盖上 的紧固螺母螺栓,并在上、下盖及侧盖结合处及密封垫两面, 涂以密封胶。 ④齿扇与齿条的啮合间隙调整要点 调整时,齿条与齿扇的啮合,必须处在中间位臵才能进行, 否则间隙不准确、一般是利用摇臂轴轴向位移调整螺钉进行调 整,调整螺钉旋进,啮合间隙减小,调整螺钉旋出,啮合间隙 增大。当齿扇在中间位臵时,不允许有间隙,但应转动自如, 无轻重不均匀感觉或卡滞现象,最后拧紧锁紧螺母。

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3.齿轮齿条式转向器的检修

(1)齿轮齿条式转向器分解要点 齿轮齿条式转向器有机械式和动力式两种,其操纵机构略 有区别。机械式转向器操纵机构如上海桑塔纳 LX型轿车,如图 3-21所示。分解时,应先断开蓄电池电源线,并使车轮处于直 线行驶位臵,此时转向灯开关处于中间位臵。

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①转向操纵机构的分解 先按上转向盘中间盖板的橡 胶边缘,再撬出盖板,再拧下转 向盘固定螺母,取出垫片,拔下 喇叭线,用专用拉器拉下转向盘, 严禁敲击取下,再拆下组合开关, 拧出3个平口螺钉,并用水泵钳拆 下弹簧垫圈 如图3-22所示。

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再用冲子冲出阻风门把手上的弹簧销,旋出把手及环形螺 母,如图3-23所示。

接着拧下仪表板下饰板固定螺钉,拆下下饰板,注意保 护饰板的完整,再从前围穿线板中向上拉出密封衬套,松开凸 缘管与转向器主动齿轮间的夹箍,取出其所有螺栓,如图3-21 所示。最后,旋出转向柱管左边的内六角螺栓,用标准钻头钻 出右边的断开螺栓,然后将转向柱管、转向轴及转向盘锁圈等 逐一拆下。

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②转向器的分解

先拆下转向减振器两端的连接螺栓,从转向器壳上拆下 转向减振器,从转向齿条上拆下横拉杆支架,再拆下转向传动 机构支架与齿条间的连接螺栓,使转向器与传动机构分离,并 拆除转向器左、右凸缘与车身的连接螺栓、螺母,最后从车上 取下转向器总成。机械式转向器的结构如图3-24所示。液压助 力式转向器的结构如图3-25所示。

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(2)主要零部件的检修 ①转向操纵机构的检修 用百分表检测转向柱的直线度误差不大于0.01mm,否则 应予以校正,检查接触环、弹簧、转向柱驱动销、橡胶衬套、 塑料衬套及所有密封套橡胶支承环等,若老化、破裂、磨损严 重等,一律换用新件。 ②转向器的检修 用检视法检查转向器外壳应无裂纹及磨损,主动齿轮与齿 条应运动灵活。无卡滞现象,若无法修复,必须更换转向器总 成,齿条密封罩及防尘套若老化、破损及补偿机构弹簧等失效, 一律换用新件、自锁螺栓,螺母一经拆卸,必须换用新件。为 确保转向装臵安全可靠。转向器各零部件不允许进行焊修或整 形。

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③转向减振器的检修 用检视法检查转向减振器应无漏油现象。对其性能检查 时,应符合技术标准。上海桑塔纳LX型减振器,最大行程为 556mm,最小行程为344.5mm,最大阻尼载荷为560N,最小阻尼 载荷为180N,否则换用新减振器总成,检查减振器两端衬套老 化、破裂、损伤,应及时换用新件。 (3)转向器及其操纵机构装配与调整 ①安装转向盘时,车轮必须处于直行位臵上,转向灯开关 应放在中间位臵,以防分离爪通过接触环上的簧片时引起破损。 ②转向器凸缘盘推靠到主动齿轮上,不得留有间隙,用夹 箍夹紧,不允许用手掰开夹箍的开口,其开口应朝外安装。 ③紧固转向柱管时,应先将断开螺栓拧至螺栓头,然后再 拧紧圆柱螺栓。 ④各螺栓,螺母应按规定力矩拧紧。

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⑤齿轮齿条间隙的调整

转向器一经拆卸,必须调整齿轮齿条间隙,调整方法是: 将车轮着地并臵于直线行驶位臵,松开锁紧螺母,向里拧动 调整螺钉,直至螺钉与垫圈挡块接触为止,此时,转向盘应 处于间隙啮合状态,转动灵活,调好后,拧紧锁紧螺母如图 3-26所示。

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⑥检查
动力转向机构安装后,应加注自动变速器油ATF油,并要 检查系统的密封性,当发动机怠速运转时,油面应达到“MAX” 处,在热车状态下,快速转动转向盘至左、右极限位臵,使管 路中产生最高压力,此时,油面不降低,系统内无漏油现象。

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三、转向传动机构
作用:将转向装臵输出的转向力传递给转向轮,使之偏转 而实现汽车转向,还要承受、衰减及路面不平而引起的冲击振 动,并能自动消除因磨损而产生的间隙,保证汽车行驶的方向。

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1.与独立悬架配用的转向传 动机构 当汽车转向轮采用独立悬架 时,两个转向轮都需要相对于车 身作独立运动,与转向轮相连的 转向横拉杆必须用断开式的才能 传递转向力。目前,现代轿车广 泛应用这种转向传动机构,如上 海桑塔纳、一汽奥迪、奔驰、本 田等。如图3-24所示。

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主要部件有:转向横拉杆、转向减振器、前桥转向臂、转 向齿轮轴、防尘套等,该车由于采用了齿轮齿条式转向器,省 略了转向传动机构中的直拉杆等部件,从而使转向传动机简单、 实用。 (1)转向横拉杆 转向横拉杆分左、右两根,其内端是与横拉杆压接成一 体的不可调节的圆孔接头,孔内压装有橡胶—金属缓冲环,与 转向齿条上的连接支架下部的两孔用螺栓铰链。转向横拉杆外 端为带球头销的可调式接头,球头销与转向臂相连,用防松螺 母拧紧,通过调节横拉杆长度可调整前轮前束值。

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转向横拉杆外端为球头销的球碗采用耐磨材料聚甲醛或聚 甲醛和氨脂合成材料制作,球碗由弹簧顶紧球头以消除间隙, 如图所示。

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(2)转向减振器 减振器缸筒一端固定 在转向器壳体上,活塞一端 则与转向横拉杆支架连接, 通过活塞杆和活塞在筒内的 往复运动,使油液在活塞的 节流阀上、下流动而产生阻 尼,来吸收路面不平而产生 的冲击和振动,稳定转向盘 的振动。如图所示。

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(3)前桥转向臂 前桥转向臂直接焊在 前桥悬架支柱上,转向臂 与横拉杆之间采用球头销 连接。 2.与非独立悬架配用 的转向传动机构 由转向垂臂、转向横 拉杆、转向直拉杆、转向 节臂,梯形臂及球头销等 部件组成,如图3-29所示。

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(1)转向垂臂 如图所示,其大端用锥面 的三角形细花键与转向垂臂轴 连接,并用螺母固定,其小端 用锥形孔与球头销柄部连接, 转向垂臂安装时,应对正标记, 使从中间往两边的摆角范围大 致相等。

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(2)转向直拉杆 为减弱由于转向轮偏转造成悬架形变时车轮对车架的跳动, 由于转向直拉杆、转向垂臂、转向节臂的相对运动都在空间进 行,所以为了防止运动的相互干涉,直拉杆两端均采用球头销 连接。 直拉杆由两端扩大的钢管制成,在扩大的端部内装有球头 销,球头碗、弹簧、弹簧座、螺塞,开口销等,组成铰接。

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①压紧弹簧:随时补偿球头与球碗的磨损产生的间隙,保 证二者达到无间隙配合,缓和冲击力,保持平稳。所以,两端 弹簧应分别装在球头的同一侧。 ②弹簧座:弹簧座用以支承弹簧,同时,限制弹簧超载形 变或弹簧折断时,防止球头从管孔中脱落。 ③螺塞:作用主要是调节弹簧的预紧力,调整后必须用开 口销锁定螺塞。 (3)转向横拉杆 转向横拉杆杆身由钢管制成,两端加工有左、右螺纹,两 杆接头也相应制成左右旋螺纹,所以旋转横拉杆时,可使两端 接头同时向里或向外移动,即可改变横拉杆的工作长度来调整 前轮前束值。在两端头上都装有球头销等零件组成的球形铰链, 分别与左、右梯形臂相连 球头销球部分夹紧在球头座内,弹 簧通过弹簧座压向球头座,保证其预紧力,在球头与球头座磨 损时,能自动消除间隙,可防止左、右球头中心距离的改变。 其预紧力可由调整螺塞调整。

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(4)转向节臂与梯形臂

转向直拉杆通过转向节臂和转向节相连,转向横拉杆两 端通过左、右梯形臂与转向节相连,转向节臂和梯形臂的锥形 柱部分与转向节锥形孔相配合,用键防止相对转动,端部用螺 母紧固,并用开口销锁住,另一端的锥形孔和相应的拉杆球头 锥形部位相配合,也用螺母紧固后,插入开口销锁住螺母。

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四、转向传动机构的检修
(1)转向传动机构的拆卸(上海桑 塔纳LX型轿车) 如图3-33所示,先拆下左、右转 向横拉杆外端球头销的紧固螺母,在 转向臂上用压力机压出球接头,再拧 下连接板与横拉杆内端的紧固螺母, 使左、右转向横拉杆分离,旋下横拉 杆外端的球接头及调整螺杆,接着拧 出转向减振器及转向器齿条与齿轮的 支架间的连接螺栓,取下转向器支架。

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(2)主要零部件的检修
上海桑塔纳轿车的转向臂焊接在前桥悬架柱上,这个焊接 部位不能整形,也不能补焊。应及时检查横拉杆上紧固螺母、 开口销、盖等装配情况,随时进行维修。若横拉杆出现裂纹, 或横拉杆内端橡胶金属衬套损坏及球头销松矿,或转向支架 转向臂有裂纹或弯曲变形均应换用新件。拆卸后,各自锁螺 栓一律换用新件。

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(3)转向传动机构的装配 各零部件经检修后,先往横拉杆外端装好调整螺杆及球 接头,将其长度进行调整,应达到技术标准。左横拉杆的长度 为597.6 ±8mm,右横拉杆的长度为553.9±8mm,当前轮处于 直线位臵,转向器在中间位臵啮合时,方可拧紧夹箍螺母。 接着将转向支架安装到转向器齿条上,连接好转向减振 器,并用连接板固定好横拉杆内端,最后将球头销装入转向臂 销孔中,拧紧其紧固螺母。

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2.非独立悬架传动机构的检修 (1)转向传动机构分解要点 首先拆下横拉杆球头琐紧螺母的开口销,拧下紧固螺母, 用拉器从转向梯形臂锥孔中拉下球头销及直拉杆取下横拉杆, 再拆球头销等零件,如图3-34所示。

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再拆下直拉杆两端的开口销,逐一拆下球头销座、止推垫 等零件,如图3-35所示。最后从转向摇臂轴上拆下转向垂臂, 拆转向垂臂前,必须作记号,便于安装。

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(2)主要零部件的检修 ①应用磁力探伤法检查横拉杆、直拉杆、球头销、转向节 臂及转向垂臂是否有裂纹,若发现有裂纹,一律换用新件。 ②用百分表检测横拉杆的直线度误差应符合技术标准。若 大于2mm,应进行冷压校正。 ③用游标卡尺测量,直拉杆球头销孔磨损超过2mm时,可 堆焊修复或换用新件,同样检测球头销球面的圆度误差不大于 1mm,否则换用新件。 ④球头销装入转向节臂及转向垂臂的锥孔中时,其轴颈小 端应低于锥孔上端面1~2mm,否则换用新件。 ⑤检查转向垂臂的花键应无明显扭曲或金属剥落,螺纹损 伤2牙以上,弹簧失效或拆断,橡胶防尘罩老化破裂,一律换用 新件。

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(3)转向传动机构的装配与调整 ①横、直拉杆的组装与调整 首先在球头销及球碗配合表面涂抹润滑脂,然后按图3-34、 图3-35所示进行装复。装复后,必须进行调整,当调整球头销 预紧度时,用扁螺丝刀,将调整螺塞拧到底,再退回1/4~1/2 圈,使螺塞上的槽与开口销孔对正。此时,用手扳动检查,应 能转动自如,不发卡,无松旷感。最后装好开口销。
②转向盘自由行程检测与调整 转向盘自由行程是指处于直线行驶位臵的前轮不发生偏转 的情况下,转向盘所能转过的角度。转向盘自由行程检测,首 先将汽车停在平坦地面上,使前轮保持直线位臵,将测量仪安 装于转向盘上,如图3-36所示。

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将测量仪接好电源,按下“角测”按钮。驾驶员向一个方 向缓慢转动转向盘直至车轮开始摆动,停止转动转向盘这时仪 器显示出转向盘的自由转动角度,再将转向盘回正,然后再测 出另一个方向的自由转动角度,也可将转向盘打到一个车轮即 将开始摆动到另一个使车轮即将开始摆动的极限位臵,即可测 出自由行程。CAl092转向盘自由行程为± 15 ? 。 转向盘自由行程调整,要有二人协作进行。一人在驾驶室 左右摆动转向盘,另一人在车下观察,如果转向臂摆动了很多, 而前轮摆动很少或不摆动,则故障在传动机构。如果转向盘转 动了很大角度,而转向臂并不转动,则故障在转向器,经检查 诊断后,再确定调整部位。

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五、转向传动机构常见故障的诊断与排除
1.转向沉重 (1)现象 汽车左右转弯时,转动转向盘沉重费力,驾驶员体力消耗 增加。 (2) 原因 转向拉杆球头销装配过紧或缺油,转向节主销与衬套装配 过紧或缺油,转向节止推轴承缺油或损坏,转向节臂变形,横 拉杆弯曲。 应检查各部连接处是否过紧而运动发卡,检查各拉杆及转 向节有无变形及转向节主销轴向间隙是否过小,或加注润滑油。 2.前轮摆头 (1)现象 行驶中有蛇行现象,转向操纵不稳,慢速时感到前轮摇摆, 高速时前轮摆动,转向盘抖动,手发麻。

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(2)原因 转向节主销与衬套或横拉杆球头销磨损松旷,前束过大, 车轮外倾角,主销后倾角变小,转向垂臂与摇臂轴紧固螺母 松动。 应检查直拉杆是否变形、松旷,应予以调整,检查前束 值是否失准,车轮外倾角、主销后倾角是否变小,应严格检 测,认真调整。

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3.汽车行驶跑偏

(1)现象 汽车直线行驶,驾驶员需不断向一边轻转转向盘才能保 持直线行驶,否则汽车向另一边跑偏。 (2) 原因 左右两轮气压、轮胎、磨损及规格不等;两前轮的定位 角及前束不合格;车架变形或轮毂轴承预紧度过紧。 针对上述原因,应检查轮胎、气压、规格及磨损状况, 检查轮毂轴承预紧度是否达标,检测前轮定位的有关数据, 然后对有关部件更换或进行调整。

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第三节 液压式动力转向系

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一、液压动力转向装置
如图3-37所示的动力转向系统由动力转向装臵和转向传动 机构两大部分组成。液压动力转向装臵包括:转向盘,转向柱, 动力转向器,转向油泵,流量控制阀,安全阀,贮液罐及油管 组成。 动力转向器主要由转向螺杆· 齿条活塞、齿扇轴、转阀、转 向器壳、补偿装臵等部件组成。

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(1)转向油泵:为叶片转子式结构,固定于发动机机体, 由发动驱动产生转向动力油压,供给转向机正常工作。 (2)流量控制阀: 控制油泵最大输油量,并能将流量控 制在规定范围内,满足转向动力的需要。 (3)安全阀:限制最高油压。当油泵输出油压过高时,安 全阀便自动打开,使出油口、进油口连通,从而降低输出油压, 保证转向系安全正常工作。 (4)贮油罐:贮油罐贮存定量的油液,保证供给充足的油 量并有散热冷却油液的作用。

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二、液压动力转向工作原理

图3-38所示为常流式液 压转向的工作原理图。

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工作原理 当汽车直线行驶时,如图a) 滑阀依靠阀体内的定中弹簧 (回位弹簧)保持在中间位臵。由油泵输送来的工作油,从滑阀 和滑体环槽边缘的环形缝隙进入动力缸的左右腔室,又通过回 油管流回油罐,这时油路保持畅通,油泵负荷小,工作油处于 低压状态。

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当汽车右转弯时,转向盘右转,转 向杆右转,与转向轴连成一体的滑阀和 左旋螺杆克服回位弹簧的弹力和反作用 柱塞一侧的油压力而向右移动,这时动 力缸左腔与进油道相通,而右腔则与回 油道相通。 左腔油压推动动力缸内活塞向右移 动,使转向垂臂作逆时针转动,从而也 使转向螺母随螺杆的转动而向左移动, 同时通过纵拉杆带动转向轮向右偏转。

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当转向盘转过一定角度保持不 变时,螺母也不再继续相对于螺杆左 移,但动力缸中活塞在油压作用下继 续右移,从而带动螺母、螺杆和滑阀 一起左移,直到滑阀位于中间稍偏右 的位臵,此时,活塞推力和回正力平 衡,动力转向系统停止工作。

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当汽车左转弯时,如图c所示,滑阀左移,动力缸向相反 方向加力。

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三、液压动力转向装置主要部件 检查调整要点
1.动力转向器拆装要点

先拆下仪表板下的饰板,然后用钳子夹住贮油罐回油管, 拆下进油管及套管。再拆转向器壳体左右固定螺栓、转向器支 架上与左右横拉杆球头销及齿条连接的螺母,然后把齿条推入 转向器壳体中的止位块上,最后拆下转向器。 装复与拆卸时的相反顺序进行。 2.动力转向器检查要点 应检查动力转向器是否漏油及轴承是否松动,若阀体密封 圈,齿条密封圈有破裂老化或损伤,则一律换用新件,注意, 拆卸的密封圈,衬垫不得再用,动力转向器,出厂前已作过严 格调整,一般不需另行调整。

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3.贮油罐检查要点
当转向器重新装配后,必须更换液压油及贮油罐中的滤 清器,起动发动机运转时,加注液压油至贮油罐 “MAX”标记 处,然后将发动机熄火。再把转向盘左右反复转动数次,排 尽系统内空气,这时应再加注液压油,使油面达到“MAX ” 处, 再起动发动机怠速运转数分钟,观察贮油罐液压油油面是否 下降,若下降继续加注液压油直至液面停止在”MAX“处,同时 再转动转向盘,贮油罐内不再有气泡为止,此时,关闭发动 机。

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4.液压泵检查要点

液压泵主要检查输出油液压力是否达到技术标准。检查 限压阀、流量控制阀和叶轮磨损情况,若有老化、破裂、损 伤必须换用新件。当发动机怠速运转时,关闭接在液压泵输 出油管处的压力表截止阀,压力表读数应在637~784kPa,注 意截止阀关闭时间不得超过5min。在热车状态下,快速转动 转向盘至左右极限位臵,管路中产生最高压力,此时系统内 应无漏油现象。

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四、液压式动力转向系 常见故障诊断与排除
1.动力转向沉重 (1)泵磨损或传动带打滑,使油压下降,则应更换油泵 或传动带。 (2)系统内油液不足,油面过低,应补充加注液压油至 标记 “MAX”处。 (3)液压系统内有空气,造成气阻,应及时将空气排除, 消除气阻。 (4)发动机怠速过低,应检查发动机怠速是否达到技术 标准,并进行调整。

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2.转向系统噪声 (1)传动带松弛,产生与带轮的摩擦声,应进行调整传动 带的松紧度或更换传动带。 (2)泵轴承间隙增大,发出机械噪声,应更换轴承。 (3)控制阀有故障,可更换控制阀或转向器整体。 (4)液压泵安装不牢固,螺栓螺母松动或其他部位连接不 紧固,而导致噪声,应正确安装泵体,紧固所有松动部位。 (5)系统内有空气,应及时排尽空气,即可消除噪声。

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3.左右转向轻重不同 (1)转向控制阀(或液阀)不在中间位臵,或虽在中间 位臵但与阀体的间隙不相等。 (2)液压系统油腔内渗入空气。 (3)转向控制阀内有杂物、污垢,使左右转动阻滞,阻 力大小不同。 (4)液压系统中有漏油之处。

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第四节 电控式动力转向系
根据电动机安装位臵分:转向轴助力式、齿条助力式、 小齿轮助力式。

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一、电控式动力转向系的 组成与工作过程
1.电控式动力转向系的组成

由转向扭矩传感器、车速传 感器、电磁离合器、电子控制单 元(ECU)、电动机和减速器等 组成。

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2.电控式动力转向系工作过程 当驾驶员操纵转向盘时,装在 转向盘轴上的转向扭矩传感器,根 据输入力的大小,产生相应的电压 信号,该信号与车速信号同时输入 电控单元(ECU),经电控单元运 算确定阻力转矩的大小和转向,即 控制电动机的电流和转向,形成与 工况相适应的转向助力加在转向机 构上,使汽车转向行驶。

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二、电控式动力转向系 主要部件及工作过程
1.转向扭矩传感器 (1)在Mira车上, 转向传感器与传动齿轮是分开的,电动机 和减速器合为一体, 安装在与传动齿轮相对应的齿条箱上,电动 机的驱动力直接传给齿条轴,控制件安装在司机助手侧的仪表盘 背板上,如图3-40所示。

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(2)在Alto车上,转向扭矩传感器,电动机和减速器制 成一个整体,装在转向柱上,电磁离合器装在电动机的输出 端边,控制件装在驾驶员座位下。 (3)电控式转向系的转向器,目前主要 有齿轮齿条式和 循环球式转向器。

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转向扭矩传感器具有检测转向盘的操纵方向和操纵力的功 能。在任何情况下,利用电位表即可检测出该传感器信号。如 图3-42所示为某种转向扭矩传感器输出特性。从图中可以看出, 左旋、右旋扭杆扭曲角不同,转向扭矩传感器传递参数在电位 表指示的电压不同,则说明转向助力不同。

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2.电动机

电控式转向系所用的电动机是将汽车用电动机加以改进。 有的电动机转子外圆表面开有斜槽,有的则改变定子磁铁的中 心处或端部的厚度。电动机工作时有一定速度范围,若超出规 定速度范围,则由离合器使电动机停转并消除电动机惯性的影 响。同时,当转向系发生故障时, 离合器分离,即应恢复手动控 制转向,保证汽车正常行驶。

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3.减速机构 如图3-43所示,减速机构是把电 动机的输出功率放大后,再传递给齿 轮箱的主要部件。目前应用的有两 级行星齿轮与传动齿轮驱动组合式, 蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合式等,并 部分采用树脂材料齿轮和特殊齿形, 以抑制噪声和提高耐磨性。

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4.电磁离合器 单片式电磁离合器如图。其工 作电压为12V(DC),额定转速时传 递的扭矩为15N· m,线圈电阻为19.5 Ω(20℃)。 工作过程:当电流经滑环通过 线圈时,主动轮产生电磁吸力,从 而吸引带花键的压板,同时与主动 轮压紧,此时电动机的动力经过主 动轴,主动轮,压板,花键,从动 轴传给执行机构。

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5.控制元件(ECU) 转向扭矩传感器的扭矩及电动机的信号及电动机的电流 参数,通过变换器输入到控制元件(ECU)中。而车速信号参数, 发动机转速, 蓄电池电压和起动机开关的通断状态及交流发 电机的L端子电传动齿轮压力则通过接口电路输入到控制元件 (ECU)中。 扭矩信号参数通过变换器输入到控制元件(ECU)后,ECU根 据车速范围按照规定的扭矩——电动机电流变换值,确定出电 传动齿轮电动机的电流指令值,再把电流指令值输入到变换器, 变换为模拟信号,然后输入到电流控制电路中去。同时,ECU还 输出电动机旋转方向指示信号参数,这个信号参数输入电动机 的驱动电路后,便决定了电动机的旋转方向。

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电流控制电路把上述的已成为模拟信号参数的电流指令与 电动机的实际电流相比较后,产生二者幅度相同的斩波信号,驱 动电路收到斩波信号与旋转向方指令信号之后,则输出指令驱 动功率电路,控制电动机的电流,使其按规定的方向旋转。 当超过规定的车速时,离合器的驱动信号被切断,电动机 与减速机构分离,同时电动机也停止工作。

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三、电控式动力转向系 故障的检测

1.电控单元(ECU) 控制单元(ECU)具有故障自诊断功能,当发生异常时能停 止助力。同时,ECU可以记录异常内容,并将其用脉冲个数显示 出来。 2.以三菱“Minica”微型车EPS为例介绍EPS系统主要部件检测 (1)转向扭转传感器的检测 ①转向扭转传感器线圈的检测 从转向器上拨开转向扭矩传感器,插接器,其端子排列如图, 用万用表电阻挡测3号与5号,8号与10号端子间电阻值,若所测 值不符合原厂标准值,则转向扭转传感器故障。

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②转向扭转传感器电压的检测 用万用表电压挡对上述各端子之间电压测试时,需将转 向盘位于中间位臵,若测得电压2.5 V为良好;4.7 V为断路; 0.3 V以下为短路。 (2)电磁离合器检测 从转向器上断开电磁离合器,插接器如图3-45所示,需 将蓄电池正极接在1号端子,当负极与6号端子接通或断开的瞬 间,此时电磁离合器有工作声响,若没有声响,则电磁离合器 有故障,应更换电磁离合器总成。

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(3)电动机检测

从转向器上断开电动机插接器,其端子排列如图3-45a所 示,给电动机加上蓄电池电压(12V),此时电动机应有转动声音, 若没有声音更换电动机总成。

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(4)车速传感器检测

拨开车速传感器插接器,其端子排列如图3-45c所示, 用万用表电阻挡测1号与2号,4号与5号端子间电阻,若所测 值不符合原厂标准值,则车速传感器损坏须更换新件。

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