第2章-汽车液压助力转向系统.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018-3-9,#,2025/1/7 周二,CHELIANG YEYAXITONG,车辆液压系统,陈文刚,“十三五”普通高等教育汽车服务工程专业规划教材,云南省普通高等学校“十二五”规划教材,编,著,2025/1/7 周二,液压系统的基础知识,自汽车液压助力转向系统动变速器,汽车液压制动系统,汽车液压悬架系统,汽车液力自动变速器,第,1,章,第,2,章,第3章,第,4,章,第5章,第,6,章,第7章,发动机共轨系统,汽车起重机与自卸汽车液压系统,第,2,章 汽车液压助力转向系统,概述,第一节,机械液压助力转向系统,第二节,电控液压助力转向系统,第三节,一、液压助力转向系统的功用,概述,第一节,液压助力转向系统应具有如下功用：,(,1,)汽车转弯时，减少驾驶员对转向盘的操纵力；,(,2,)限制转向系统的减速比；,(,3,)在原地转向时，能提供必要的助力；,(,4,)限制车辆高速或在薄冰上的助力，具有较好的转向稳定性；,(,5,)在动力转向系统失效时，能保持机械转向系统的有效工作。,二、液压助力转向系统的历史,液压动力转向的由来最早要追溯到,1902,年的,2,月，英国的,Frederick,W,.,Lanchester,发明了“,Cause the steering mechanism to be actuated by hydraulic power,”即液力驱动转向机构。之后类似的发明，分别有美国和加拿大的发明家相继注册专利。而在汽车生产厂商中，克莱斯勒率先实现了液压助力转向系统的商业化生产，将其命名为,Hydraguide,油压转向系统，并于,1951,年将其搭载在克莱斯勒的第六代,Imperial,(译为帝王)车型上。随着技术的发展，出现了以电子泵代替机械泵的电子液压助力转向系统，所以目前液压助力主要分为机械式液压助力和电子液压助力两类，另外，在机械式液压助力的基础上还派生出了电子伺服的液压助力转向系统。,概述,第一节,机械液压助力转向系统,第二节,一、结构组成,机械式液压助力转向系统是基于机械式转向机构而来，增加了一整套液力系统，包括储油罐、液力转向油泵、流量控制阀、转向器阀体总成、管道和软管等,。,机械液压助力转向系统,第二节,图,2-3,储油罐结构示意图,1-,滤芯油封；,2-,油滤芯；,3-,油滤网；,4-,储油罐管道；,5-,油滤芯衬垫；,6-,弹簧；,7-,滤芯盖；,8-,滤芯盖油封,储油罐,机械液压助力转向系统,第二节,图,2-4,齿轮式转向油泵,1-,进油口；,2-,出油口；,3-,卸荷槽,图,2-5,转子式转向油泵,1-,主动轴；,2-,内转子；,3-,外转子；,4-,油泵壳体；,5-,进油口；,6-,出油口,齿轮式及转子式油泵,双作用卸荷式叶片泵,图,2-7,双作用卸荷式叶片泵示意图,1-,调压器活塞(溢流阀)；,2-,限压阀(即安全阀)；,3-,喉管(节流孔),机械液压助力转向系统,第二节,（三）流量控制阀,转向助力油泵由发动机驱动，其输出流量随发动机转速而变化，流量控制阀可以控制从油泵流向转向器力缸的流量，保持流量恒定。在很多车型上，流量控制阀已经从转向助力油泵外部移到油泵内部。流量控制阀的结构及原理如图,2-8,所示。,机械液压助力转向系统,第二节,(四)转向控制阀,转向控制阀安装在转向器上统称为转向器阀体总成。用来控制液体进入相应的转向器动力缸腔室。转向控制阀可以看作一个特殊的三位四通换向阀。有,4,个互相连通的进油道。出油通道分别与动力缸的左、右腔连通。用来切换油路控制高压油流向转向动力缸的一侧。按阀芯运动方式的不同可分为滑阀式与转阀式，详见图,2-9,和图,2-10,图,-,滑阀式转向控制阀结构示意图,-,阀体；、,-,通动力缸左、右腔的通道；、,-,通油泵输出管路的通道；,-,壳体；,-,阀套,图,2-10,转阀式转向控制阀结构示意图,-,壳体；,-,阀体；,-,扭杆,机械液压助力转向系统,第二节,二、分类,(一)按液流的形式分,按液流的形式不同，可分为常流式和常压式两种。,1,.常压式动力转向系统,常压式动力转向系统如图,2-11,所示。,图,2-11,常压式液压动力转向系统示意图,1-,转向储油罐；,2-,转向油泵；,3-,储能器；,4-,转向动力缸；,5-,转向控制阀；,6-,机械转向器,机械液压助力转向系统,第二节,图,2-12,常流式液压动力转向系统示意图,1-,转向储油罐；,2-,转向油泵；,3-,安全阀；,4-,流量控制阀；,5-,止回阀；,6-,转向控制阀；,7-,机械转向器；,8-,转向动力缸,2,.常流式液压动力转向系统,常流式液压动力转向系统如图,2-12,所示,机械液压助力转向系统,第二节,(二)按分配阀的型式分,按分配阀的型式可分为滑阀式和转阀式。,分配阀中的阀体以轴向移动来控制油路的称为滑阀式，以旋转运动来控制油路的称为转阀式。,滑阀式结构简单，制造工艺要求较低，且易布置，便于操纵。因此，应用较为广泛。转阀式灵敏度较高，密封件少，结构比较先进，但对材质和工艺要求较高，故多用于轿车和赛车。,(三)按转向器和动力缸的相互位置分,按转向器和动力缸的相互位置可分为整体式和分置式。,转向器与动力缸制成一体的称为整体式，转向器与动力缸分开布置的称分置式。,机械液压助力转向系统,第二节,三、工作原理,(一)液压常流滑阀式动力转向系统的工作原理,液压常流滑阀式动,力转向装置的基本组成如图,2-13,所示。,图,2-13,液压常流滑阀式动力转向装置,-,滑阀；,-,反作用柱塞；,-,滑阀复位弹簧；,-,阀体；,-,转向螺杆；,-,转向直拉杆；,-,转向摇臂；,-,转向动力缸；,-,转向螺母；,10-,止回阀；,11-,安全阀；,12-,节流孔；,13-,溢流阀；,14-,转向油罐；,15-,转向油泵；、,-,阀体环槽；、,-,动力缸油腔,机械液压助力转向系统,第二节,(二)液压常流转阀式动力转向系统的工作原理,液压常流转阀式动力转向装置的基本组成如图,2-14,所示。,图,2-14,液压常流转阀式动力转向装置,-,转向油泵；,-,油管；,-,阀体；,-,阀芯；,-,阀体；,-,油管；,-,车轮；,-,转向拉杆；,-,转向动力缸；,10-,转向摇臂；,11-,转向横拉杆,机械液压助力转向系统,第二节,1.,直线行驶时,当汽车直线行驶时，转阀处于中间位置，如图,2-15a,)所示。,2.,左转向时,如图,2-15b,)所示。,图,2-15,汽车直线行驶时转阀的工作情况,-,接右转向动力缸；,-,接左转向动力缸；,-,接转向油泵；,-,接转向油罐；,-,锁销；,-,短轴；,-,扭杆；,-,阀芯；,-,阀体；,-,下端轴盖；,-,转向螺杆；,-,锁销；,-,定位销；,10-,锁销,机械液压助力转向系统,第二节,3,.停在某一位置时,4,.转向后需回正时,5,.当转向轮发生偏转时,6,.当液压动力转向装置失效后,机械液压助力转向系统,第二节,四、典型机械液压助力转向系统,(一)大众奥迪液压助力转向系统,大众奥迪轿车采用的动力转向系统如图,2-16,所示。转向叶轮由发动机驱动，转向分配阀装在转向柱下端，齿条右端装有活塞，并将动力缸分成两个工作压力室。,图,2-16,奥迪轿车动力转向系统,-,储油罐；,-,回油管；,-,分配阀体；,-,压力室；,-,活塞；,-,动力缸；,-,压力和流量限制阀；,-,压力管；,-,叶轮泵；,10-,齿条；,11-,吸管,机械液压助力转向系统,第二节,1,.中间位置,如果转向盘上没有作用力，那么动力缸油道是与储油罐相连的，系统内没有建立起压力，如图,2-17,所示。,图,2-17,转向盘位于中间位置时的液压助力系统,-,转阀；,-,助力泵；,-,转阀；,-,转向器活塞,机械液压助力转向系统,第二节,图,2-18,转向盘左转时液压助力系统工作原理图,2,.车轮左转,机械液压助力转向系统,第二节,图,2-19,液压助力系统对外力引起转向的抑制过程,-,转向横拉杆；,-,右侧车轮,3,.外力影响直线行驶的抑制,机械液压助力转向系统,第二节,(二)富康,AL,型轿车的助力转向系统,富康,AL,型轿车的助力转向系统的结构如图,2-20,所示。它是由液压泵、储油罐、转阀式转向控制阀、转向助力油缸、机械式转向器等组成。它的基本工作原理：转向油泵在发动机的驱动下产生液压能，这个液压能在驾驶员的控制下，通过转向控制阀 旋转阀输送到转向助力油缸，使转向助力油缸产生一个受控制的转向力驱动转向车轮转向。这个助力转向系统属于整体转阀式液压助力转向装置。,富康,AL,型轿车的液压助力系统主要由以下几部分组成。,1,.液压泵和压力调节器,液压泵为叶片泵，泵体上有两个进油口和两个出油口，其结构如图,2-21,所示。压力调节器布置在泵体的下方，其结构如图,2-22,所示。压力调节器主要由控制油泵输出油量的流量控制阀和防止因压力过高使液压系统遭受破坏的限压阀等组成。,机械液压助力转向系统,第二节,图,2-20,液压助力转向系统,-,液压泵；,-,储油罐；,-,转向柱；,-,转阀式转向控制阀；,-,转向助力油缸；,-,高压油管,图,2-21,液压泵,-,喉管；,-,限压阀；,-,活塞,2025/1/7 周二,机械液压助力转向系统,第二节,机械液压助力转向系统,第二节,.转阀式转向控制阀,转阀式转向控制阀的结构如图,2-23,所示。它主要由阀体、扭力杆、转子、分配器等组成，阀体上有连接油泵和助力油缸的进、出油口。转子固定在转向柱末端，扭力杆的上端通过销子与转子固定连接，下端也通过销子与分配器和转向器小齿轮连接。,机械液压助力转向系统,第二节,3,.转向助力油缸,转向助力油缸的缸体固定在转向器壳体上，其结构如图,2-24,所示，主要由缸体、活塞、活塞杆组成。它的主要功能是接受由油泵通过转向控制阀输送来的高压油液，驱动活塞左右移动。活塞的运动通过活塞杆驱动与其铰接的转向齿条运动，从而实现助力转向。,电控液压助力转向系统,第三节,一、组成及工作原理,电控液压助力转向系统(,Electronic Hydraulic Power Steering,，,简称,EHPS,)是在普通动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器以及电子控制单元。电子控制单元依据车速信号控制电磁阀，使动力转向的助力程度实现连续可调，从而满足高、低速时的转向要求。,汽车直线行驶时，转向盘不转动，泵以很低的速度运转，大部分工作油液经过转向控制阀流回油罐，少部分经液控阀直接流回油罐；当驾驶员开始转动转向盘时，电子控制单元根据检测到的转角、车速以及电动机的反馈信号等，判断汽车的转向状态，向驱动单元发出控制指令，使电动机产生相应的转速以驱动泵，进而泵输出相应流量和压力的油液(瞬时流量从,ECU,中储存的流量通用特性场中读取)。压力油液经转阀进入齿条上的液压缸，推动活塞以产生适当的助力，协助驾驶员进行转向操纵，从而获得理想的转向效果。因为助力特性曲线可以通过软件来调节，所以该系统可以适合多种车型。,电控液压助力转向系统,第三节,图,2-25,电控液压助力转向系统工作原理图,-,动力缸；,-,转向阀；,-ECU,；,-,电动机；,-,液压泵；,-,液控阀；,-,限压阀,电控液压助力转向系统,第三节,EHPS,系统有如下特点:一是节能，高速时最多能节约,85%,的能源(相对于传统的由发动机驱动泵的系统)，实际行驶过程中能节约燃油,0.2L,/,100km,；二是结构紧凑，主要部件(电动机、油泵和电子控制单元)均可以组合在一起，具有良好的模块化设计，所以整体外形尺寸比传统液压助力转向系统要小，质量要轻，这就为整车布置带来了方便；三是根据车型的不同和转向工况的不同，提供不同的助力，有舒适的转向路感。,二、分类,从广泛意义上讲，电控液压助力转向系统分为两种。一种是伺服式液压助力转向系统；另一种是电动液压助力转向系统。从性能上讲，采用电动液压泵的电动液压助力转向系统具有更好的性能。,电控液压助力转向系统,第三节,(一)伺服式液压助力转向系统,伺服式助力系统是根据主动液压反作用原理来工作的，如图,2-26,所示。,图,2-26,伺服随速转向功能工作原理,-,扭杆；,-,反作用活塞；,-,滚珠；,-,定心件；,-,齿轮,齿条机构；,-,动力缸；,-,转动滑阀；,-,伺服控制电,磁阀；,-,伺服控制单元；,10-,来自,ESP,控制单元的车速信号,电控液压助力转向系统,第三节,(二)电动液压助力转向系统,根据控制方式的不同电动液压助力转向系统可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。,1,.流量控制式,EHPS,图,2-27,蓝鸟牌轿车电子控制动力转向系统,-,转向角速度传感器；,-,转向柱；,-,转向油罐；,-,转向油泵；,-,转向齿轮联动机构；,-,电磁线圈；,-,旁通流量控制阀；,-,转向角速度传感器增幅器；,-,电子控制单元,电控液压助力转向系统,第三节,图,2-28,系统原理示意图,-,转向油泵；,-,旁通流量控制阀；,-,电磁线圈；转向角速,度传感器；,-,转向器；,-,控制阀；,-,车速传感器；,-,电子控,制单元；,-,选择开关,电控液压助力转向系统,第三节,2,.反力控制式,EHRS,反力控制式动力转向系统能够根据车速大小，控制反力室油压，改变输入、输出增益幅度从而控制转向力大小。,图,2-30,为反力控制式动力转向系统的组成示意图。,图,2-30,反力控制式动力转向系统的组成,-,转向油罐；,-,分流阀；,-,固定小孔；,-,扭杆；,-,转向盘；、,-,销；,-,阀芯；,-,阀体；,10-,活塞；,11-,动力缸；,12-,齿条；,13-,小齿轮；,14-,小齿轮轴；,16-,柱塞；,17-,油压反力室；,18-,电磁阀；,19-,电子控制单元(,ECU,)；,20-,油泵,电控液压助力转向系统,第三节,3,.阀灵敏度控制式,EHPS,阀灵敏度控制式,EHPS,是根据车速控制电磁阀，直接改变动力转向控制阀的油压增益来控制油压，从而控制转向力的大小。这种转向系统结构简单、部件少、价格便宜，而且具有较大的选择转向力的自由度，可以获得自然的转向手感和良好的转向特性。,图,2-31,所示为,89,型地平线牌轿车所采用的阀灵敏度控制式动力转向系统。,图,2-31 89,型地平线牌轿车电子控制式动力转向系统,-,发动机；,-,前轮；,-,转向油泵；,-,动力缸；,-,转向油罐；,-,电磁阀；,-,电子控制单元；,-,车速传感器；,-,车灯开关；,10-,空挡开关；,11-,离合器开关；,12-,蓄电池；,13-,外体；,14-,内体,电控液压助力转向系统,第三节,图,2-32,为该系统的阀体等效液压回路,。,电控液压助力转向系统,第三节,三、典型电控液压助力转向系统,(一)采埃孚,Servotronic,伺服式液压助力转向系统,采埃孚,Servotronic,伺服式液压助力转向系统如图,2-33,所示,.,图,2-33 Servotronic,伺服式助力转向结构图,-,控制单元；,-,助力液储罐；,-,电磁阀；,-,液压泵；,-,液压缸体(中间为活塞)；,-,齿轮齿条机构,电控液压助力转向系统,第三节,(二)雷克萨斯,LS400,电控液压助力转向系统,雷克萨斯,LS400,电控液压助力转向系统如图,2-34,所示。,谢谢观看！,