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汽车转向助力泵是如何工作

现在虽然大部分的汽车使用电动助力的转向系统,但是还是有部分的车运用了液压助力转向系统。使用动力转向系统的目的是减轻驾驶员操作转向时的力度,通过改善相应的转向特性,使转向操纵轻便,但是转向时的动作仍然由驾驶员完成。

转向助力泵是转向系统助力的来源,通过液压油作为能量转换的介质(液压能转化为机械能)。在发动机工作时,转向助力泵通过皮带由曲轴皮带轮驱动运转进行助力。

液压助力系统分析

如下图所示,液压助力转向系统的液压助力部分主要由转向助力泵、高压油管、回油管、转向器、油量调节阀和动力气缸等组成。机械部分由转向节、转向横拉杆和纵拉杆等组成。因为助力泵使用V型皮带驱动,为了保证系统存在一定的压力,只要发动机启动,助力系统就会工作,不管我们是否在进行转向。由于成本材料问题,液压助力系统使用在经济型的轿车上用得多一点。

助力泵的作用是在转向系统内产生高压,高压油管负责把从助力泵的压力传递到转向器内的油量调节阀内。油量调节阀安装在转向器外壳上,末端有小齿轮,用于与转向器内的齿条配合使用。动力气缸安装在转向器内,在平常时刻充满液压油,气缸中间有活塞隔开,把气缸分为左右两个体积的小气缸。

助力器有齿轮齿条式、循环球式和蜗杆直销式这三类,轿车使用齿轮齿条式最多,可以说是100%,因为轿车不需要很大的转距传递,循环球式使用在小型的货车上。

助力转向泵的结构和工作原理

转向助力泵主要由叶片、定子、转子、安全阀(压力阀)密封件、轴承前盖和后盖组成,如下图所示。在发动机工作时,转子的外端转速与发动机转速同步,这样转子就被带动运转。叶片安装在定子上,在转子运转时叶片由于离心力会向外散开并密封壳体,以此组成一个密闭的空间。由于转子转动过程中,密闭的空间经历了由大到下和由小变大的空间变化,这样作用在左右动力缸上的压力就会产生压力差。

助力泵的工作原理如下图所示,当我们向左打方向盘时,助力油先在助力泵内产生压力后流出,主要的压油过程是当吸油口的容积变大,产生真空作用吸油;当出游口空间变小,液压油被压缩后出油。液压油在流量调整阀的调整下产生与当前车速匹配的助力然后输送到转向控制阀内。转向控制阀是一个三位四通阀,用来切换助力缸内的油路变化。

通过相同的思路分析,可以知道向右打方向盘时助力泵的工作过程了。如果是不打方向盘时,因为助力缸内左、右两边的压力是一样的,所以对转向器的助力为零(不起作用)。

正是因为这样的助力方式,使得发动机在低转速、怠速或倒车时,得到的助力很多可以轻松转向;在高速是压力升高时,得到的助力减轻,给更多的路感反馈给驾驶员,确保转向时的安全操作。

助力泵常见的故障现象是转向异响、转向沉重和转向盘不复位等,这些故障现象可能是一起发生的,比如转向异响同时发生转向沉重,也会造成转向不回位的问题。

总结与建议

在汽车底盘的几个系统组成中,转向系统是必不可少的系统之一,是决定汽车主动安全性能的关键组成。由于制作水平和结构方面的限制,液压助力转向系统会比电子转向助力系统多出很多问题,比如转向机、助力泵和油管漏油,助力泵的皮带容易打滑和发出异响等故障,所以使用该助力转向系统的车辆在平时一定要注意检查助力油的液面和质量,如果出现转向沉重、方向盘抖动等故障一定要及时维修。

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