2024/9/26CHELIANGYEYAXITONG車輛液壓系統(tǒng)陳文剛“十三五”普通高等教育汽車服務工程專業(yè)規(guī)劃教材云南省普通高等學?！笆濉币?guī)劃教材編

著2024/9/26液壓系統(tǒng)的基礎知識自汽車液壓助力轉向系統(tǒng)動變速器汽車液壓制動系統(tǒng)汽車液壓懸架系統(tǒng)汽車液力自動變速器第1章第2章第3章第4章第5章第6章第7章發(fā)動機共軌系統(tǒng)汽車起重機與自卸汽車液壓系統(tǒng)第2章汽車液壓助力轉向系統(tǒng)

概述第一節(jié)機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)一、液壓助力轉向系統(tǒng)的功用概述第一節(jié)液壓助力轉向系統(tǒng)應具有如下功用：(1)汽車轉彎時，減少駕駛員對轉向盤的操縱力；(2)限制轉向系統(tǒng)的減速比；(3)在原地轉向時，能提供必要的助力；(4)限制車輛高速或在薄冰上的助力，具有較好的轉向穩(wěn)定性；(5)在動力轉向系統(tǒng)失效時，能保持機械轉向系統(tǒng)的有效工作。二、液壓助力轉向系統(tǒng)的歷史液壓動力轉向的由來最早要追溯到1902年的2月，英國的Frederick

W.Lanchester發(fā)明了“Causethesteeringmechanismtobeactuatedbyhydraulicpower”即液力驅動轉向機構。之后類似的發(fā)明，分別有美國和加拿大的發(fā)明家相繼注冊專利。而在汽車生產(chǎn)廠商中，克萊斯勒率先實現(xiàn)了液壓助力轉向系統(tǒng)的商業(yè)化生產(chǎn)，將其命名為Hydraguide油壓轉向系統(tǒng)，并于1951年將其搭載在克萊斯勒的第六代Imperial(譯為帝王)車型上。隨著技術的發(fā)展，出現(xiàn)了以電子泵代替機械泵的電子液壓助力轉向系統(tǒng)，所以目前液壓助力主要分為機械式液壓助力和電子液壓助力兩類，另外，在機械式液壓助力的基礎上還派生出了電子伺服的液壓助力轉向系統(tǒng)。概述第一節(jié)機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

一、結構組成機械式液壓助力轉向系統(tǒng)是基于機械式轉向機構而來，增加了一整套液力系統(tǒng)，包括儲油罐、液力轉向油泵、流量控制閥、轉向器閥體總成、管道和軟管等。機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)圖2-3儲油罐結構示意圖1-濾芯油封；2-油濾芯；3-油濾網(wǎng)；4-儲油罐管道；5-油濾芯襯墊；6-彈簧；7-濾芯蓋；8-濾芯蓋油封儲油罐機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)圖2-4齒輪式轉向油泵1-進油口；2-出油口；3-卸荷槽圖2-5轉子式轉向油泵1-主動軸；2-內(nèi)轉子；3-外轉子；4-油泵殼體；5-進油口；6-出油口齒輪式及轉子式油泵/v_show/id_XMTUwNzQ0OTU0OA==.html

機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

圖2-6葉片式轉向油泵1-定子；2-轉子；3-葉片；4-轉子軸；5-出油管道；6-溢流閥；7-安全閥；A-進油孔；B-出油孔

單作用非卸荷式葉片泵機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

2.雙作用卸荷式葉片泵

圖2-7雙作用卸荷式葉片泵示意圖1-調(diào)壓器活塞(溢流閥)；2-限壓閥(即安全閥)；3-喉管(節(jié)流孔)機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)（三）流量控制閥

轉向助力油泵由發(fā)動機驅動，其輸出流量隨發(fā)動機轉速而變化，流量控制閥可以控制從油泵流向轉向器力缸的流量，保持流量恒定。在很多車型上，流量控制閥已經(jīng)從轉向助力油泵外部移到油泵內(nèi)部。流量控制閥的結構及原理如圖2-8所示。機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

(四)轉向控制閥

轉向控制閥安裝在轉向器上統(tǒng)稱為轉向器閥體總成。用來控制液體進入相應的轉向器動力缸腔室。轉向控制閥可以看作一個特殊的三位四通換向閥。有4個互相連通的進油道。出油通道分別與動力缸的左、右腔連通。用來切換油路控制高壓油流向轉向動力缸的一側。按閥芯運動方式的不同可分為滑閥式與轉閥式，詳見圖2-9和圖2-10圖２-９滑閥式轉向控制閥結構示意圖１-閥體；２、４、７、９-通動力缸左、右腔的通道；３、８-通油泵輸出管路的通道；５-殼體；６-閥套圖2-10轉閥式轉向控制閥結構示意圖１-殼體；２-閥體；３-扭桿機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)二、分類

(一)按液流的形式分按液流的形式不同，可分為常流式和常壓式兩種。

1.常壓式動力轉向系統(tǒng)常壓式動力轉向系統(tǒng)如圖2-11所示。

圖2-11常壓式液壓動力轉向系統(tǒng)示意圖1-轉向儲油罐；2-轉向油泵；3-儲能器；4-轉向動力缸；5-轉向控制閥；6-機械轉向器機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)圖2-12常流式液壓動力轉向系統(tǒng)示意圖1-轉向儲油罐；2-轉向油泵；3-安全閥；4-流量控制閥；5-止回閥；6-轉向控制閥；7-機械轉向器；8-轉向動力缸

2.常流式液壓動力轉向系統(tǒng)

常流式液壓動力轉向系統(tǒng)如圖2-12所示機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

(二)按分配閥的型式分按分配閥的型式可分為滑閥式和轉閥式。分配閥中的閥體以軸向移動來控制油路的稱為滑閥式，以旋轉運動來控制油路的稱為轉閥式。滑閥式結構簡單，制造工藝要求較低，且易布置，便于操縱。因此，應用較為廣泛。轉閥式靈敏度較高，密封件少，結構比較先進，但對材質和工藝要求較高，故多用于轎車和賽車。

(三)按轉向器和動力缸的相互位置分按轉向器和動力缸的相互位置可分為整體式和分置式。轉向器與動力缸制成一體的稱為整體式，轉向器與動力缸分開布置的稱分置式。機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

三、工作原理(一)液壓常流滑閥式動力轉向系統(tǒng)的工作原理液壓常流滑閥式動力轉向裝置的基本組成如圖2-13所示。圖2-13液壓常流滑閥式動力轉向裝置１-滑閥；２-反作用柱塞；３-滑閥復位彈簧；４-閥體；５-轉向螺桿；６-轉向直拉桿；７-轉向搖臂；８-轉向動力缸；９-轉向螺母；10-止回閥；11-安全閥；12-節(jié)流孔；13-溢流閥；14-轉向油罐；15-轉向油泵；Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ-閥體環(huán)槽；Ｒ、Ｌ-動力缸油腔機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

(二)液壓常流轉閥式動力轉向系統(tǒng)的工作原理液壓常流轉閥式動力轉向裝置的基本組成如圖2-14所示。

圖2-14液壓常流轉閥式動力轉向裝置１-轉向油泵；２-油管；３-閥體；４-閥芯；５-閥體；６-油管；７-車輪；８-轉向拉桿；９-轉向動力缸；10-轉向搖臂；11-轉向橫拉桿機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)1.直線行駛時

當汽車直線行駛時，轉閥處于中間位置，如圖2-15a)所示。2.左轉向時

如圖2-15b)所示。圖2-15汽車直線行駛時轉閥的工作情況Ｒ-接右轉向動力缸；Ｌ-接左轉向動力缸；Ｂ-接轉向油泵；Ｇ-接轉向油罐；１-鎖銷；２-短軸；３-扭桿；４-閥芯；５-閥體；６-下端軸蓋；７-轉向螺桿；８-鎖銷；９-定位銷；10-鎖銷機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)3.停在某一位置時4.轉向后需回正時5.當轉向輪發(fā)生偏轉時6.當液壓動力轉向裝置失效后

機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)四、典型機械液壓助力轉向系統(tǒng)

(一)大眾奧迪液壓助力轉向系統(tǒng)

大眾奧迪轎車采用的動力轉向系統(tǒng)如圖2-16所示。轉向葉輪由發(fā)動機驅動，轉向分配閥裝在轉向柱下端，齒條右端裝有活塞，并將動力缸分成兩個工作壓力室。圖2-16奧迪轎車動力轉向系統(tǒng)１-儲油罐；２-回油管；３-分配閥體；４-壓力室；５-活塞；６-動力缸；７-壓力和流量限制閥；８-壓力管；９-葉輪泵；10-１齒條；11-吸管機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)1.中間位置如果轉向盤上沒有作用力，那么動力缸油道是與儲油罐相連的，系統(tǒng)內(nèi)沒有建立起壓力，如圖2-17所示。圖2-17轉向盤位于中間位置時的液壓助力系統(tǒng)１-轉閥；２-助力泵；３-轉閥；４-轉向器活塞機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)圖2-18轉向盤左轉時液壓助力系統(tǒng)工作原理圖2.車輪左轉機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)圖2-19液壓助力系統(tǒng)對外力引起轉向的抑制過程１-轉向橫拉桿；２-右側車輪3.外力影響直線行駛的抑制機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

(二)富康AL型轎車的助力轉向系統(tǒng)富康AL型轎車的助力轉向系統(tǒng)的結構如圖2-20所示。它是由液壓泵、儲油罐、轉閥式轉向控制閥、轉向助力油缸、機械式轉向器等組成。它的基本工作原理：轉向油泵在發(fā)動機的驅動下產(chǎn)生液壓能，這個液壓能在駕駛員的控制下，通過轉向控制閥－旋轉閥輸送到轉向助力油缸，使轉向助力油缸產(chǎn)生一個受控制的轉向力驅動轉向車輪轉向。這個助力轉向系統(tǒng)屬于整體轉閥式液壓助力轉向裝置。富康AL型轎車的液壓助力系統(tǒng)主要由以下幾部分組成。

1.液壓泵和壓力調(diào)節(jié)器液壓泵為葉片泵，泵體上有兩個進油口和兩個出油口，其結構如圖2-21所示。壓力調(diào)節(jié)器布置在泵體的下方，其結構如圖2-22所示。壓力調(diào)節(jié)器主要由控制油泵輸出油量的流量控制閥和防止因壓力過高使液壓系統(tǒng)遭受破壞的限壓閥等組成。機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)圖2-20液壓助力轉向系統(tǒng)１-液壓泵；２-儲油罐；３-轉向柱；４-轉閥式轉向控制閥；５-轉向助力油缸；６-高壓油管圖2-21液壓泵１-喉管；２-限壓閥；３-活塞2024/9/26機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)

２.轉閥式轉向控制閥轉閥式轉向控制閥的結構如圖2-23所示。它主要由閥體、扭力桿、轉子、分配器等組成，閥體上有連接油泵和助力油缸的進、出油口。轉子固定在轉向柱末端，扭力桿的上端通過銷子與轉子固定連接，下端也通過銷子與分配器和轉向器小齒輪連接。

機械液壓助力轉向系統(tǒng)第二節(jié)3.轉向助力油缸轉向助力油缸的缸體固定在轉向器殼體上，其結構如圖2-24所示，主要由缸體、活塞、活塞桿組成。它的主要功能是接受由油泵通過轉向控制閥輸送來的高壓油液，驅動活塞左右移動。活塞的運動通過活塞桿驅動與其鉸接的轉向齒條運動，從而實現(xiàn)助力轉向。電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)

一、組成及工作原理電控液壓助力轉向系統(tǒng)(ElectronicHydraulicPowerSteering，簡稱EHPS)是在普通動力轉向系統(tǒng)的基礎上增設了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器以及電子控制單元。電子控制單元依據(jù)車速信號控制電磁閥，使動力轉向的助力程度實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時的轉向要求。

汽車直線行駛時，轉向盤不轉動，泵以很低的速度運轉，大部分工作油液經(jīng)過轉向控制閥流回油罐，少部分經(jīng)液控閥直接流回油罐；當駕駛員開始轉動轉向盤時，電子控制單元根據(jù)檢測到的轉角、車速以及電動機的反饋信號等，判斷汽車的轉向狀態(tài)，向驅動單元發(fā)出控制指令，使電動機產(chǎn)生相應的轉速以驅動泵，進而泵輸出相應流量和壓力的油液(瞬時流量從ECU中儲存的流量通用特性場中讀取)。壓力油液經(jīng)轉閥進入齒條上的液壓缸，推動活塞以產(chǎn)生適當?shù)闹?，協(xié)助駕駛員進行轉向操縱，從而獲得理想的轉向效果。因為助力特性曲線可以通過軟件來調(diào)節(jié)，所以該系統(tǒng)可以適合多種車型。電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)圖2-25電控液壓助力轉向系統(tǒng)工作原理圖１-動力缸；２-轉向閥；３-ECU；４-電動機；５-液壓泵；６-液控閥；７-限壓閥電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)

EHPS系統(tǒng)有如下特點:一是節(jié)能，高速時最多能節(jié)約85%的能源(相對于傳統(tǒng)的由發(fā)動機驅動泵的系統(tǒng))，實際行駛過程中能節(jié)約燃油0.2L/100km；二是結構緊湊，主要部件(電動機、油泵和電子控制單元)均可以組合在一起，具有良好的模塊化設計，所以整體外形尺寸比傳統(tǒng)液壓助力轉向系統(tǒng)要小，質量要輕，這就為整車布置帶來了方便；三是根據(jù)車型的不同和轉向工況的不同，提供不同的助力，有舒適的轉向路感。二、分類從廣泛意義上講，電控液壓助力轉向系統(tǒng)分為兩種。一種是伺服式液壓助力轉向系統(tǒng)；另一種是電動液壓助力轉向系統(tǒng)。從性能上講，采用電動液壓泵的電動液壓助力轉向系統(tǒng)具有更好的性能。電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)

(一)伺服式液壓助力轉向系統(tǒng)伺服式助力系統(tǒng)是根據(jù)主動液壓反作用原理來工作的，如圖2-26所示。圖2-26伺服隨速轉向功能工作原理１-扭桿；２-反作用活塞；３-滾珠；４-定心件；５-齒輪齒條機構；６-動力缸；７-轉動滑閥；８-伺服控制電磁閥；９-伺服控制單元；10-來自ESP控制單元的車速信號電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)

(二)電動液壓助力轉向系統(tǒng)根據(jù)控制方式的不同電動液壓助力轉向系統(tǒng)可分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。

1.流量控制式EHPS

圖2-27藍鳥牌轎車電子控制動力轉向系統(tǒng)１-轉向角速度傳感器；２-轉向柱；３-轉向油罐；４-轉向油泵；５-轉向齒輪聯(lián)動機構；６-電磁線圈；７-旁通流量控制閥；８-轉向角速度傳感器增幅器；９-電子控制單元電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)圖2-28系統(tǒng)原理示意圖１-轉向油泵；２-旁通流量控制閥；３-電磁線圈；４；轉向角速度傳感器；５-轉向器；６-控制閥；７-車速傳感器；８-電子控制單元；９-選擇開關電控液壓助力轉向系統(tǒng)第三節(jié)

2.反力控制式EHRS反力控制式動力轉向系統(tǒng)能夠根據(jù)車速大小，控制反力室油壓，改變輸入、輸出增益幅度從而控制轉向力大小。圖2-30為反力控制式動力轉向系統(tǒng)的組成示意圖。圖2-30反力控制式動力轉向系統(tǒng)的組成１-轉向油罐；２-分流閥；３-固定小孔；４-扭桿；５-轉向盤；６、９、１５-銷；７-閥芯；８-閥體；10-活塞；11-動力缸；12-齒條；13-小齒輪；14-小齒輪軸；16-柱塞；17-油壓反力室；18-電磁閥；19-電子控制單元(ECU)；20-油泵電控液壓助力轉向系