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第1章绪论1.1电动助力转向系统概述随着科学技术的飞速发展，汽车各方面的性能都有了很大的发展，但同时人们对汽车的性能也有了更高的要求。
为了取得更好的汽车性能，充分利用机械和电子两方面的优势，提供机电一体化的解决方案，日益被业界人士推崇为有效的应对策略。
虽然汽车是机械技术的完美再现，但是由于机械技术在短期内不会再有很大的突破，而电子技术正越来越体现出其相对而言更优越的地方，所以研制机、电相结合的汽车相关部件正成为当前的主要趋势。
转向系统作为汽车的一个重要组成部分，也同样顺应这样的发展趋势。
就目前而言，应当说也已经找到了比较完美的解决方案。
汽车助力转向系统是用于改变或保持汽车行驶方向的专门机构。
其作用是使汽车在行驶过程中能够按照驾驶员的意图，适时地改变其行驶方向，能与行驶系统配合共同保持汽车持续稳定地行驶。
汽车方向盘助力系统经历了从机械助力到液压助力(hydraulic Power steering HPS)再到电子液压助力系统(electric hydraulic power steering EHPS)这三个阶段的演变。
经过多年的探索，电动助力转向（Electric Power Steering ，简称EPS）作为一种全新的动力转向模式走入了业界的视野，并且很快成为动力转向系统研究与开发的的热点。
由于电动助力转向系统相对于液压动力转向系统有着诸多的优点，因此电动助力转向系统及其相关配套的部件的研究与开发正愈来愈备受各主要汽车生产企业的青睐。
电动助力转向系统（EPS，Electric Power Steering）是未来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，电动助力转向系统还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。
正是因为由于有了这些优点，电动助力转向系统作为一种新的转向技术，部分取代了液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering，简称HPS)。
陕汽德龙X3000动力转向系统维修第一节动力转向系统结构原理一、转向系统的组成陕汽重卡X3000汽车采用整体式液压常流动力转向系统。
其转向机采用循环球螺母式，因此又称之为“循环球螺母整体式动力转向系统”。
如图1-1，该车转向系统由两部分组成：转向机械部分和转向助力部分。
转向机械部分由方向盘、转向机、转向拐臂、横拉杆、直拉杆和转向节等组成。
转向助力系统由四部分组成：动力源(包括助力油泵、安全阀、流量控制阀)、操纵装置(包括安置在转向机内的方向控制阀、定心装置)、执行机构(安置在转向机内的油缸活塞以及外部辅助动力油缸)和辅助装置(包括储油罐、滤清器和管线)。
图1-1 新M3000转向系统的组成二、转向助力泵转向助力泵为转向助力提供动力源。
陕汽重卡汽车一般配套德国ZF7672、ZF7673和ZF7674三种型号转子叶片泵。
其性能参数见表1-1。
国产化后部分采用国产泵，转向助力泵安装在柴油机正时齿轮室上，由凸轮轴正时齿轮带动助力泵驱动齿轮旋转。
图1-2 助力泵的结构1转子叶片泵的结构如图1-2，它主要是由泵壳1、转轴15、叶片13和转子14以及转子外圈16组成。
为了确保转子油泵的输出排量基本稳定(不随转速变化而变化)，以及限定输出压力的最大值，在泵的输出端还安装有流量控制阀3和安全阀4。
转子泵安装在发动机正时齿轮壳上，由凸轮轴齿轮带动泵驱动齿轮旋转。
1.泵壳2.弹簧3.流量控制阀4.安全阀5.端盖卡簧6.端盖7.分油盘8.定位销9.滚针轴承 10.轴承 11.轴承卡簧 12.油封 13.转子叶片 14.转子 15.转子轴 16.转子外圈 A.进油口(低压) B.出油口(高压)图1-2 转子叶片泵结构2当柴油机工作时，叶片泵旋转，泵体内安装于转子槽内的叶片，在离心力和油压作用下，紧贴泵体内曲面运动。
叶片与叶片之间形成密封工作腔。
密封工作腔容积逐渐缩小的区域形成压油腔，密封腔容积逐渐增大的区域形成吸油腔。
泵每旋转一周，完成吸油压油动作两次，由于吸油腔与压油腔是对称分布的，作用轴上的液压经向力平衡。
一转向系统概述汽车上用来改变或恢复其行驶方向的专设机构称为汽车转向系统。
1. 转向系统的基本组成(1)转向操纵机构主要由转向盘、转向轴、转向管柱等组成。
(2)转向器将转向盘的转动变为转向摇臂的摆动或齿条轴的直线往复运动，并对转向操纵力进行放大的机构。
转向器一般固定在汽车车架或车身上，转向操纵力通过转向器后一般还会改变传动方向。
(3)转向传动机构将转向器输出的力和运动传给车轮(转向节)，并使左右车轮按一定关系进行偏转的机构。
2. 转向系统的类型及工作原理按转向能源的不同，转向系统可分为机械转向系统和动力转向系统两大类。
(1)机械转向系统以驾驶员的体力(手力)作为转向能源的转向系统，其中所有传力件都是机械的。
图d-zx-17是一种机械式转向系统。
需要转向时，驾驶员对转向盘1施加一个转向力矩。
该力矩通过转向轴2输入转向器8。
从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件即属于转向操纵机构。
作为减速传动装置的转向器中有1、2级减速传动副（右图所示转向系统中的转向器为单级减速传动副）。
经转向器放大后的力和减速后的运动传到转向横拉杆6，再传给固定于转向节3上的转向节臂5，使转向节和它所支承的转向轮偏转，从而改变了汽车的行驶方向。
这里，转向横拉杆和转向节臂属于转向传动机构。
l.转向盘2.安全转向轴3.转向节4.转向轮5.转向节臂6.转向横拉杆7.转向减振器8.机械转向器2)动力转向系统兼用驾驶员体力和发动机(或电机)的动力为转向能源的转向系统，它是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而形成的。
图d-zx-18为一种液压式动力转向系统示意图。
其中属于转向加力装置的部件是：转向油泵5、转向油管4、转向油罐6以及位于整体式转向器10内部的转向控制阀及转向动力缸等。
当驾驶员转动转向盘1时，转向摇臂9摆动，通过转向直拉杆11、横拉杆8、转向节臂7，使转向轮偏转，从而改变汽车的行驶方向。
1.方向盘2.转向轴3.转向中间轴4.转向油管5.转向油泵6.转向油罐7.转向节臂8.转向横拉杆9.转向摇臂10.整体式转向器11.转向直拉杆12.转向减振器与此同时，转向器输入轴还带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压作用力，帮助驾驶员转向操纵。
XX重工集团轮式装载机转向系统介绍装载机的行驶方向是依靠转向系统来进行操纵的，转向系统能根据作业要求保持装载机稳定地沿直线方向行驶或灵活地改变其行驶方向。
装载机的前后机架可绕其铰接销相对偏转，在车架上装双作用液压缸，缸头与前车架铰接，活塞杆与后车架铰接，在液压力驱动下，活塞运动，推动前后车架作相对偏转而进行转向。
全液压转向系统1、全液压转向系统概述：转向泵来油经过单稳阀以稳定流量供给全液压转向器,方向盘带动转向器的阀芯控制了配油方向，从而驱动转向油缸活塞运动，推动前后车架绕铰接销作相对偏转而进行转向。
全液压转向系统，驾驶时，操作轻便，安全可靠。
2、全液压转向系统主要构成：油箱、粗、精滤油器，，转向液压缸等组成。
ZL30H机型主要由油箱、粗、精滤油器，CBY2050齿轮液压泵，BZZ1-500型摆线式全液压转向器，FLD-F38W单路稳定分流阀，FKA10/16阀块，转向液压缸等组成。
3、全液压转向系统工作原理：（系统原理见图）1、吸油滤油器2、转向泵3、回油滤油器4、单路稳定分流阀5、全液压转向器6、阀块7、转向油缸转向系统的工作状况可分为：直线行驶和转向（ZL30H最大转向摆动角为38°）当发动机工作，带动齿轮液压泵旋转。
这时油箱内的液压油通过粗滤器粗滤，到转向泵,经过单稳阀以稳定流量供给转向器,方向盘带动转向器的阀芯控制了配油方向。
当方向盘不动，转向泵来油经转向器直接返回油箱，系统处于空循环状态，装载机直线行驶。
当方向盘左转时，方向盘带动控制阀反时针旋转,转向泵来油经转向器进入左边油缸的小腔和右边油缸的大腔，从而推动左边转向油缸的活塞杆往缸筒里缩进和右边转向油缸的活塞杆往外伸出，实现装载机向左转向，同时转向油缸另一腔的油液沿转向器回油口回油箱。
当方向盘右转时，转向泵来油经转向器进入右边油缸的小腔和左边油缸的大腔，从而推动右边转向油缸的活塞杆往缸筒里缩进和左边转向油缸的活塞杆往外伸出，实现装载机向右转向。
ZF Lensysteme GmbH:ZF Lensysteme GmbH 为乘用车与商用车动力转向系统最大的独立制造商之一，来自全世界著名汽车制造商把我们作为赋有创造性与效能系统的合作伙伴来开发创新性解决方案。
ZF Lensysteme GmbH是罗伯特博施ZF GmbH与ZF Lensysteme GmbH的联合企业，向客户提供独特的专业技术来源，整合一系列的高端技术，有模块、系统模块或整个底盘系统。
对制造商的利益：更短的开发周期与优化的生产过程，其质量标准将更好。
安全控制多吨位——其后所做的。
转向器如商用车的灵魂，驾驶者永远都与之相连，驾驶者通过它可知路况与汽车相应的反应。
这里，转向器的质量由驾驶者感觉操作是否轻便舒适决定，并尽可能多地作出路面回馈。
有必要巧妙地权衡高精度的机械与精良的可控液压系统的关系，我们的转向系统做到了。
汽车制造者优先考虑这些是因为它们精巧可靠；驾驶者优先考虑这些是因为它们其舒适与精良。
只有对整个系统精通掌握的制造者，其产品才能达到如此高技术的水平。
因此我们致力于所有可靠性的零部件的制造，有转向管柱、转向油泵、阀、油罐与其他外围零件。
ZF 转向系统驶向未来ZF Lensysteme GmbH是罗伯特博施ZF GmbH与ZF Lensysteme GmbH的合资企业，生产乘用及商用车的动力转向系统数十年，产品满足每个规定的要求。
在ZFServocom支持下, 我们对循环球动力转向器尝试-试验原则进行了持续开发，有大量专利保护，适用于具体不同的汽车要求。
要适应多种特殊应用方法，符合法律安全标准，应使用我们的半整体式与双回路动力转向系统。
ZF Servocomtronic是我们持续创新开发的一项成果，是基于Servocom设计的转向器，采用电控与速度感应，转向操作简单舒适，加速时路感也安全。
后桥转向系统领域也涉入了新课题。
即ZF Servocom RAS(后桥转向)，适合翻新；电控ZF Servocom RAS-EC(后桥转向-电控)可无转向连接装置，显示是否沉重与不精准。
ZFLS 线控-转向的转向系统开创了功能、设计与安全的未来型创新方法。
作为欧洲汽车制造商、供应商、使用者与机构的联盟成员之一，我们正准备着执行货物交通的机械驾驶。
ZF Servocom机械结构ZF Servocom 为一款设计紧凑的循环球动力转向器，基本部件有：结实的铸钢壳体(1), 以及整体式机械转向装置，控制阀与动力缸。
方向盘的转向力通过输出轴以及控制阀中的输入轴(3)传给螺杆(4)，然后通过钢球(7)，转化为螺母（2）的轴向运动。
同时，臂轴安置在螺母的纵向轴的右角边，扇齿间的齿合促使臂轴转动。
臂轴上的垂臂推动转向连接装置，再传到转向节臂，带动车轮转向。
Servocom控制阀的基本构件为：输入轴，以及其表面的6个控制槽；螺杆，其轴向槽阀孔与控制槽相匹配。
扭杆使输入轴处于中间位置的同时，也连接输入轴与螺杆。
输入轴与螺杆在滚动轴承中运动，确保了在高压状态下，控制阀工作的精准以及功能的安全。
如果方向盘的扭转力传给了输入轴或螺杆，那么在输入轴与螺杆之间将产生由扭杆施加的相对转动力。
所以，输入轴转动改变了与其周围螺杆阀孔的位置，因此，控制槽的相对位置也改变了。
此时，液压油可通过连接孔流入其中一个动力缸的腔中（左或右），促使螺母的轴向运动。
方向盘回正后，扭杆使控制槽回到中间位置，两动力缸腔中的压力相同。
Servocom控制阀的基本液压功能发动机驱动的转向泵（21）使液压油，通过供油径向槽（8）与螺杆（4）阀部分的反向孔流入输入轴（3）的3个供油控制槽（9），然后流入壳体底部的连接孔。
当控制阀处于中间位置时，如第5页图所示，油流过打开的供油控制边（10），进入螺杆顶部的所有轴向槽（11），然后，经过打开的回油控制边（13），又流入输入轴的回油控制槽（12）。
经过这些槽，通过各个孔，油回流到螺杆内的回油腔（14），然后到油罐（22）。
同时，控制阀的径向槽（15与16）与相关的连接装置使动力缸左右腔相连。
顺时针转动方向盘（如第6页图），如果为右旋弹道，螺母（2）将转到螺母孔右边。
由于这时输入轴也转到右边，液压油引入随后开启的供油控制边（10），流到3个相关轴向槽（11），经各个孔流入轴向槽（16），然后，通过连接装置，流入左边的动力缸腔中（ZL），这样就起到了液压助力螺母。
部分或全部关闭供油控制边，限制或阻止进油油压与和径向槽（15）连接的3个轴向槽（11），这样可调整油压。
同时，通过关闭回油控制边（13），轴向槽的出油油压也被限制或阻止了。
螺母使油从右动力缸腔（ZR）首先流入径向槽（15）的连接装置，然后通过反向孔再到相关的轴向槽，通过随后打开的回油控制边（13）流入回油控制槽（12）。
这时，油通过连接孔回流到油罐（21），形成回油腔（14）。
转向盘逆时针转向时，工作顺序与以上相反。
液压转向限制块（卸荷阀）为保护处于最大限位角时，转向传动机构、车轮限位器、转向油泵免受超载，ZF Servocom汽车调整液压转向限制块表现出了机械可调性或自动可调性。
此装置在螺母中，左/右动力缸腔中的油压使它总是关闭状态，仅在螺母末端位置这样时打开：转向限制块阀的销孔与调整螺栓或衬套接触，使转向限制块阀打开。
因此，处于高压的动力缸腔与相反的回油腔连接，压力就下降了，液压助力大大减少了。
通过增加转向力才能回到极限驻止状态。
更多特征ZF Servocom还装有卸压阀（18），限制最大压力时转向油泵油压的输出。
如要求，壳体或输入轴也可安装旁通阀（19）。
如果汽车必须无液压助力转向，此阀可吸收回流油。
P8ZF Servocomtronic设计与功能ZF Servocomtronic 为速度感应循环球动力转向器，用于卡车与客车。
使用先进的电子元件、电液传感器、液压反作用装置，根据车速调整转向手力变为可能。
使用ZF Servocomtronic要求有电子测速计（1）或合适的ABS控制单元。
这些单元的速度信号传给电子控制单元（2），电子控制单元可以是单独元件或汽车电子元件中的。
然后经过Servocomtronic控制单元的微处理器的分析转化为被控制电流启动电液传感器直接与壳体盖连接的电液传感器在这个启动力下，决定控制阀的液压反作用，因此就决定了方向盘输入扭转力的大小。
这种转向速度-依附的作用不仅确保了低速转向的手力，如驻车机动，而且静止转向也需要最小的手力。
根据车速改变液压反作用力，汽车行驶越快，转向手力越大（见上图）。
因此高速行驶时，驾驶员有很好的路感，可以准确地转向汽车，感觉稳定的方向。
ZF Servocomtronic更多的好处还在于油压与流速不会降低，因此在紧急状况，需要突然改变转向时可立即使用。
这些特征使驾驶转向变得精准、安全且舒适。
机械结构ZF Servocomtronic应用的基本转向器为认可的ZF Servocom，根据设计与工作原理（4-7页）已经安装了数百万件。
与说明不同的是，在螺杆的轴向孔内安装了扭转阻力波纹管（5，见第10页图），其下端与螺杆相连，阻止螺杆转动。
波纹管的上端形成一个中心衬套（26），轴向弹簧的力（与具体汽车相匹配）抵住棱柱型中心衬套装置的两个钢球（27）。
直线驾驶时，这个装置对控制阀处于中间位置特别有效。
在液压的作用下，位于主缸后盖中心的反作用螺母（28）产生的液压力经过螺母、推管（29）施加在棱柱型中心衬套上，与波纹管施加的弹力叠加共同作用到输入轴定中结构上。
这时，立刻显示的车速与电液传感器液器的开口位置决定了液压反作用力的大小。
ZF Servocomtronic 的功能低速操纵行使时，电子测速计（23）或ABS控制单元传给电控单元（24）的微处理器非常少的信号。
经过微处理器的分析信号，再以相应变化的控制电流传给电液传导器（25）。
因为那种模式下产生的电流最大，所以传感器阀关闭，阻止反作用腔（30）内产生压力。
节流口确保了反作用腔内也产生回压。
因此消除了液压反作用，转向手力变轻了。
随着车速的增加，速度信号也变得越来越快，经微处理器转化后，控制电流量也减少了，传给了电液传感器。
所以根据及刻的车速，传感器的阀适当改变开口大小，允许供油径向槽（8）的限制压力油量，通过推管，进入反作用腔（30）。
此时，通过限位管，反作用螺母对棱型衬套施加压力，使得需要更大的力来转动控制阀。
因此，在这种液压反馈操作模式下，要求更大方向盘转向扭力，直到左/右腔的液压助力增大。
高速驾驶时（见第10页图），例如在高速驾驶时，由于传感器阀的控制电流非常低或没有，其控制阀全部打开。
这样，来自供油径向槽（8）以最大压力油流入反作用腔。
方向盘顺时针转向时，反作用压力随操作压力的增加而增加，反作用腔（30）的反作用螺母的推力也随之增大。
一旦反作用压力（根据车型而定）达到上限值，油腔内的安全阀打开经过单向阀流入回油腔，避免反作用压力继续增大，所以，方向盘的输入扭力就不再增大。
路感最佳，驾驶会更舒适。
ZF Servocomtronic的安全性当汽车电子系统失效或其他任何电子出现错误时，转向器仍可工作。
在这些特殊例子情况下，传感器的控制阀在机械力的作用下打开，ZF Servocomtronic 将在最大液压反作用力（高速特性）下工作。
如果驾驶时速度信号突然不能传输，例如，因为导线接触不足或速度测量错误，电控单元的微处理器可从最后的速度信号产生的电流中提取恒定控制电流。
这确保了转向性能的恒定，除非引擎停止。
引擎再次开动后，将产生与高速特性相匹配的最大液压反作用力。
ZF 双回路双泵转向系统设计与功能安装双回路转向系统要求汽车车桥载荷大，来满足法律安全标准。
要达到这些要求，需要根据ZF Servocom基本方案概念（第4到7页）来改进双回双泵路转向系统。
与短轴末端相一致的转换阀（6）为这个系统中重要的部件。
它监控正常操作下引擎驱动的转向泵1（1），确保与动力缸的连接，保证转向助力的舒适度。
转换阀传输由车轮驱动的转向油泵（7）产生的液压油直接回流到油罐2（4）。
在少有的紧急情况下，例如，引擎停止工作或引擎驱动的油泵工作性能降低，油泵压力不足导致两个滑芯（9与10）受弹簧抵压，与接触开关相连，这样就使得一个滑芯（9）将液压油从转向油泵（2）引入转向系统的控制阀。
另外一个滑芯（10）关闭与动力缸的联结，也就是说，从油泵流出的油保证了转向系统的安全操作。
这种情况会通过指示灯提醒驾驶者。
而且，由于动力缸未参与转向，在极端转向情况下，方向盘的转向力也增大。
转换阀的基本液压功能引擎开动后，引擎驱动的转向油泵产生液压油将对转换阀的内/外转向螺母产生压力，并将两者置于与接触开关相反的反向，抵制弹力。
内滑芯在该位置下，液压油可进入控制阀的供油径向槽（8），如标准的ZF Servocom情况。
