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汽车助力转向系统故障分析

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助力转向是协助驾驶员作汽车方向调整，为驾驶员减轻打方向盘的用力强度，当然，助力转向在汽车行驶的安全性、经济性上也一定的作用。

目录

简介

机械式液压动力转向系统

电子液压助力转向系统

电动助力转向系统（EPS）

简介

　　就目前汽车上配置的助力转向系统和我能看到的资料，大致可以分

助力转向泵

为三类，　　

（1）第一类机械式液压动力转向系统；　　

（2）第二类是电子液压助力转向系统；　　（3）第三类电动助力转向系统。

机械式液压动力转向系统

　　1.机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。

　　2.无论车是否转向，这套系统都要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。

所以，也在一定程度上浪费了资源。

可以回忆一下：

开这样的车，尤其时低速转弯的时候，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。

又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。

　　还有，机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高，这也是耗资源的一个原因所在。

　　一般经济型轿车使用机械液压助力系统的比较多。

电子液压助力转向系统

　　1.主要构件：

储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等，其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。

　　2.工作原理：

电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。

它所采用的液压泵不再靠发动机皮带直接驱动，而是采用一个电动泵，它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。

简单地说，在低速大转向时，电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率，使驾驶员打方向省力；汽车在高速行驶时，液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转，在不至于影响高速打转向的需要同时，节省一部分发动机功率。

是使用较为普遍的助力转向系统

电动助力转向系统（EPS）

　　1.英文全称是ElectronicPowerSteering，简称EPS，它利用电动机产生的动力协助驾车者进行动力转向。

EPS的构成，不同的车尽管结构部件不一样，但大体是雷同。

一般是由转矩（转向）传感器、电子控制单元、电动机、减速器、机械转向器、以及蓄电池电源所构成。

　　2.主要工作原理：

汽车在转向时，转矩（转向）传感器会“感觉”到转向盘的力矩和拟转动的方向，这些信号会通过数据总线发给电子控制单元，电控单元会根据传动力矩、拟转的方向等数据信号，向电动机控制器发出动作指令，从而电动机就会根据具体的需要输出相应大小的转动力矩，从而产生了助力转向。

如果不转向，则本套系统就不工作，处于standby（休眠）状态等待调用。

由于电动助力转向的工作特性，你会感觉到开这样的车，方向感更好，高速时更稳，俗话说方向不发飘。

又由于它不转向时不工作，所以，也多少程度上节省了能源。

一般高档轿车使用这样的助力转向系统的比较多。

　　3.有一些汽车冠以电动助力转向，其实不是真正意义上的纯电动的助力转向，它还需要液压系统，只不过由电动机供油。

传统的液压动力转向系统的油泵由发动机驱动。

为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性，油泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定的。

而汽车行驶中大部分时间处于高于怠速的速度和直线行驶状态，只能将油泵输出的油液大部分经控制阀回流到储油罐，造成很大的“寄生损失”。

为了减少此类损失采用了电动机驱动油泵，当汽车直线行驶时电动机低速运转，汽车转向时电动机高速运转，通过控制电动机的转速调节油泵的流量和压力，减少“寄生损失”。

助力转向

助力转向，顾名思义，就是通过增加外力来抵抗转向阻力，让驾驶者只需更少的力就能够完成转向，也称动力转向，英文为powersteering，最初是为了让一些自重较重的大型车辆能够更轻松的操作，但是现在已经非常普及，它让驾驶变得更加简单和轻松，并且让车辆反应更加敏捷，一定程度上提高了安全性。

我们常见的助力转向有机械液压助力、电子液压助力、电动助力三种。

参考资料：

汽车之家-《各有所长三种常见助力转向系统介绍》

机械液压助力

机械液压助力是我们最常见的一种助力方式，它诞生于1902年，由英国人FrederickW.Lanchester发明，而最早的商品化应用则推迟到了半个世纪之后，1951年克莱斯勒把成熟的液压转向助力系统应用在了Imperial车系上。

由于技术成熟可靠，而且成本低廉，得以被广泛普及。

『1951第六代Imperial1948-1954』

机械液压助力系统的主要组成部分有液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等等。

这种助力方式是将一部分发动机动力输出转化成液压泵压力，对转向系统施加辅助作用力，从而使轮胎转向。

根据系统内液流方式的不同可以分为常压式液压助力和常流式液压助力。

常压式液压助力系统的特点是无论方向盘处于正中位置还是转向位置、方向盘保持静止还是在转动，系统管路中的油液总是保持高压状态；而常流式液压转向助力系统的转向油泵虽然始终工作，但液压助力系统不工作时，油泵处于空转状态，管路的负荷要比常压式小，现在大多数液压转向助力系统都采用常流式。

可以看到，不管哪种方式，转向油泵都是必备部件，它可以将输入的发动机机械能转化为油液的压力。

机械液压助力优缺点：

机械液压助力的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，大小车辆都适用；技术成熟，可靠性高，平均制造成本低。

由于依靠发动机动力来驱动油泵，能耗比较高，所以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，使用寿命也会受到影响，这些都是机械液压助力转向系统的缺点所在。

电子液压助力

由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力，所以人们在机械液压助力的基础上进行改进，开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。

这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动，并且在之前的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关。

机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀，新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。

电子液压助力的原理与机械液压助力基本相同，不同的是油泵由电动机驱动，同时助力力度可变。

车速传感器监控车速，电控单元获取数据后通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力，从而实现转向助力力度的大小调节。

电子液压助力拥有机械液压助力的大部分优点，同时还降低了能耗，反应也更加灵敏，转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节，更加人性化。

不过引入了很多电子单元，其制造、维修成本也会相应增加，使用稳定性也不如机械液压式的牢靠，随着技术的不断成熟，这些缺点正在被逐渐克服，电子液压助力已经成为很多家用车型的选择。

电动助力

什么是电动转向系统

EPS就是英文ElectricPowerSteering的缩写，即电动助力转向系统。

电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。

该系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。

另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。

正是有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术，将挑战大家都非常熟知的、已具有50多年历史的液压转向系统。

驾驶员在操纵方向盘进行转向时，转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小，将电压信号输送到电子控制单元，电子控制单元根据转矩传感器检测到的转距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力。

汽车不转向时，电子控制单元不向电动机控制器发出指令，电动机不工作。

技术优势

1、节能环保由于发动机运转时，液压泵始终处于工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3％～5％，而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机燃油。

EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题，EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染，更降低了油耗。

2、安装方便EPS的主要部件可以配集成在一起，易于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件，没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，元件数目少，装配方便，节约时间。

3、效率高液压动力转向系统效率一般在60%～70%，而EPS的效率较高，可高达90％以上。

4、路感好传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数，工作驱动力大，但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。

而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿，使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。

5、回正性好EPS系统结构简单，不仅操作简便，还可以通过调整EPS控制器的软件，得到最佳的回正性，从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。

主要结构

电动助力转向系统由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元组成。

工作原理

微电脑控制单元根据转向传感装置和车速传感器传出的信号，确定转向助力的大小和方向，并驱动电机辅助转向操作。

机械液压助力、电子液压助力和电动助力三种转向系统的区别机械液压助力、电子液压助力和电动助力三种转向系统的区别

　　目前，轿车上配置的助力转向系统大致分为三类：

机械液压助力转向系统、电子液压助力转向系统和电动助力转向系统。

采用不同助力转向系统，对于汽车行驶的安全性、舒适性和经济性具有不同的影响。

1、机械式液压动力转向系统

　　机械式的液压动力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。

液压泵靠发动机皮带直接驱动，无论车是否转向，这套系统都要工作，而且在大转向车速较低时，需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力，在一定程度上浪费了能量。

驾驶这类车，尤其是低速转弯时，觉得方向比较沉，发动机也比较费力气。

又由于液压泵的压力很大，也比较容易损害助力系统。

一般经济型轿车使用机械式液压助力系统的较多。

伊兰特转向系是机械液压助力转向系统－－齿轮齿条液压助力转向器

转向器（也常称为方向机）是完成由旋转运动到直线运动（或近似直线运动）的一组齿轮机构，同时也是转向系中的减速传动装置。

历史上曾出现过许多种形式的转向器，

目前较常用的有齿轮齿条式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、循环球曲柄指销式、蜗杆滚轮式等。

其中第二、第四种分别是第一、第三种的变形形式，而蜗杆滚轮式则更少见。

我只给你介绍齿轮齿条式。

齿轮齿条式：

齿轮齿条方式的最大特点是刚性大，结构紧凑重量轻，且成本低。

由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘，所以具有对路面状态反应灵敏的优点，但同时也容易产生打手和摆振等现象。

齿轮与齿条直接啮合，将齿轮的旋转运动转化为齿条的直线运动，使转向拉杆横向拉动车轮产生偏转。

齿轮并非单纯的平齿轮，而是特殊的螺旋形状，这是为了尽量减小齿轮与齿条之间的啮合间隙，使转向盘的微小转动能够传递到车轮，提高操作的灵敏性，也就是我们通常所说的减小方向盘的旷量。

不过齿轮啮合过紧也并非好事，它使得转动转向盘时的操作力过大，人会感到吃力。

液压助力转向系统工作原理、故障诊断与排除

于树彬，刘建勋

（济南鲍德汽车运输有限公司，山东济南250101）

摘　要：

介绍了汽车液压助力转向系统的工作原理，并就助力系统易出现的转向沉重、前轮摆振、转向轻重不同、跑偏等故障的产生原因及排除方法进行了阐述。

关键词：

汽车转向；助力系统；故障；排除

中图分类号：

U472.９　　文献标识码：

B　　文章编号：

1004-4620（2002）04-0041-03

OperatingPrinciple,FailuresDiagnosisandEliminationof

HydraulicBoostingSteeringSystem

YUShu-bin，LIUJian-xun

（JinanBaodeAutomobileConveyanceCo.Ltd.,Jinan250101,China）

Abstract：

Theoperatingprincipleofautomobile'shydraulicboostingsteeringsystemisintroduced,andthecausingreasonsandeliminatingmethodsoffailureswhichareusuallyappearedinboostingsteeringsystemsuchassteeringbeingheavy,front-wheelwavy,steeringwithvariousdegree,snakingetc.arediscussedaswell.

Keywords：

automobilesteeringsystem;hydraulicboostingsystem;failure;eliminating

1　前言

　　目前，已有许多汽车的转向系统带有液压助力，它使驾驶车辆转向时轻便灵活，更利于提高车辆的行驶安全性。

为了使驾修人员更好地了解液压助力转向系统的性能，下面介绍其工作原理、故障诊断与排除方法。

2　液压助力转向系统的工作原理

　　液压助力转向系统主要由机械部分和液压助力装置两部分组成。

机械部分由转向传动副、转向摇臂、纵拉杆总成、横拉杆总成、转向节臂、转向主销、转向节主销套、转向节压力轴承及转向节等组成。

液压助力装置部分由液压助力器、贮油箱、转向油泵及管路等组成。

液压助力转向按液流形式分为常流式和常压式两种，按分配阀的形式又可分为滑阀式和转阀两种。

现以液压常流式转向为例介绍液压助力转向系统的工作原理。

　　如图1（a）所示，助力转向系统主要由油泵3、控制阀（滑阀7和阀体9）、螺杆螺母式转向器（11、12）及助力缸15等组成。

　　滑阀7同转向螺杆11连为一体，两端设有两个止推轴承。

由于滑阀7的长度比阀体9的宽度稍大，所以两个止推轴承端面与阀体端面之间有轴向间隙h，使滑阀连同转向螺杆一起能在阀体内做轴向移动。

回位弹簧10有一定的预紧力，将两个反作用柱塞顶向阀体两端，滑阀两端的挡圈正好卡在两个反作用柱塞的外端，使滑阀在不转向时一直处于阀体的中间位置。

滑阀上有两道油槽C、B，阀体的相应配合面上有三道油槽A、D、E。

油泵3由发动机通过带或齿轮来驱动，压力油经油管流向控制阀，再经控制阀流向动力缸L、R腔。

　　汽车直线行驶时，如图1（a）所示，滑阀7在回位弹簧10和反作用阀8的作用下处于中间位置，动力缸15两端均与回油孔道连通，油泵输出的油液通过进油道量孔4进入阀体9的环槽A，然后分成两路：

一路通过环槽B和D，另一路流过环槽C和E。

由于滑阀7在中间位置，两路油液经回油孔道流回油箱，整个系统内油路相通，油压处于低压状态。

图1汽车液压助力转向系统工作原理

1油箱2溢流阀3齿轮油泵4进油道量孔5单向阀6安全阀7滑阀8反作用阀9阀体10回位弹簧

11转向螺杆12转向螺母13纵拉杆14转向垂臂15助力缸

　　汽车向右转弯时，转向螺杆11（左旋螺纹）顺时针方向转动，与转向轴制成一体的滑阀7和转向螺杆克服回位弹簧10及反作用阀8一侧的油压的作用力而向右移动。

此时如图1（b）所示，环槽A与C，B与D分别连通，而环槽C与E使进油道与助力缸15的L腔相通，形成高压回路；B与D使回油道与R腔相通，形成低压回路。

在油压差的作用下，活塞向右移动，而转向螺母12向左移动。

纵拉杆13也向右移动，带动转向轮向右偏转。

由于系统压力很高（一般为6.9Mpa以上），汽车转向主要依靠推力。

驾驶作用于转向盘的转向力基本上是打开滑阀所需的力，一般为5～10N，最大不超过10N,因而转向操纵十分轻便。

　　汽车左转弯时滑阀7左移，如图1（c）所示，油路改变流通方向，助力缸15加力方向相反。



在转向过程中，助力缸的油压随转向阻力而变化，二者相互平衡。

汽车转向时，助力缸只提供动力，而转向过程仍由驾驶员通过转向盘进行控制。

3故障的诊断与排除

　　液压助力转向系统的故障现象有：

转向沉重、前轮摆振、左右转向轻重不同、汽车向一边跑偏、转向装置有异响、方向盘回位困难。

3.1转向沉重

　　转向沉重的原因分为机械部分的故障和液压部分的故障两种情况。

3.1.1机械部分的故障诊断与排除

（1）卸下拉杆球头，检查其有无卡滞现象，是否转动灵活，如有卡滞及转动不灵活应及时修理甚至更换新件。

（2）用千斤顶顶起前桥，使两前轮离开地面，拆下横直拉杆，用手左右旋转车轮，两轮应左右旋转轻松自如。

如果发现旋转阻力很大时，首先给转向节主销和主销套注入黄油，再左右旋转两轮，如果阻力很小那么故障就排除了。

如果仍没有改善则拆下两转向节主销检查油道是否畅通，主销和套配合间隙是否在标准范围之内，同时检查压力轴承是否损坏或润滑不良而使汽车负重时转向沉重。

如果损坏则需更换压力轴承。

各部都检查确保无误后，把两转向节主销装复。

　　（3）检查轮胎气压是否充足，如果气压不足应给轮胎充气。

至此机械部分的故障全部排除完毕。

如果转向仍旧沉重那就是液压部分的故障了。

3.1.2液压部分的故障诊断与排除

（1）检查整个液压转向系统的管路是否堵塞。

液压管路的故障是转向系一个比较隐蔽而难以处理的故障。

管路如果全部堵塞其故障还比较容易处理。

有时管路是部分堵塞，这时助力泵产生的压力不足而导致方向沉重。

这种故障主要是因为油中有杂物及胶管老化膨胀而造成的，因此必须定期更换液压管路。

做到预防在先，及时处理。

（2）方向助力泵和方向机故障的诊断与排除。

如果机械部分及液压管路都没有故障时，可找一个质量好的转向助力泵装到车上做试验。

将车发动后，向左右两边打方向，如果转向正常，说明原来的助力泵有故障。

如果换上助力泵后方向仍很沉，可将方向助力器拆下，到校验台上校正，检验其故障。

对没有校验台的单位可换上一个新方向助力器或确保无故障的方向助力器到车上试验，以确定原方向助力器是否有故障。

3.2方向盘回位困难

　　造成方向盘回位困难的主要原因是轮胎气压过低，前轮定位失准，液压助力系统的控制阀调整不正确，液压阀粘住或有脏物卡