汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理及故障排除方法分析

方景燦

摘 要：作為組建一輛汽車過程中最重要最不可或缺的幾大系統(tǒng)之一，汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一直以來都是各大汽車制造商優(yōu)化升級的重要系統(tǒng)。汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以直接影響到駕駛員的駕駛體驗，并且轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對于汽車的安全行駛具有重要的意義。根據(jù)對于多項交通事故的調(diào)查與分析，因為汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致的事故不在少數(shù)。據(jù)此，對一般通用汽車的轉(zhuǎn)向原理進行了分析，同時對于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障排除進行了研究。在車輛普及化，高速化以及交通事故頻發(fā)的當(dāng)下，對于汽車本身轉(zhuǎn)向系統(tǒng)運行原理的分析與研究排除故障的方法，對于減少交通事故發(fā)生的概率有重要的意義。

關(guān)鍵詞：汽車 轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 故障排除

Analysis of Principles and Troubleshooting Methods of Automobile Steering System

Fang Jingcan

Abstract：As one of the most important and indispensable systems in the process of building a car， the steering system of a car has always been an important system optimized and upgraded by major car manufacturers. The steering system of a car can directly affect the driving experience of the driver， and the steering system is of great significance to the safe driving of the car. According to the investigation and analysis of a number of traffic accidents， many accidents are caused by the failure of the car's steering system. Based on this， the steering principle of general GM cars is analyzed， and the troubleshooting of the car steering system is also studied. At the time when vehicles are popularized， high-speed， and traffic accidents are frequent， the analysis of the operating principles of the steering system of the car itself and the study of troubleshooting methods are of great significance to reducing the probability of traffic accidents.

Key words：automobile， steering system， troubleshooting

1 引言

當(dāng)今社會，人們的出行工具已經(jīng)基本完成了從自行車到小汽車的巨大轉(zhuǎn)變。汽車為人們的出行提供了許多的方便，但也出現(xiàn)了一些問題，隨著汽車數(shù)量的增加，交通事故的發(fā)生頻率也在逐漸增加。許多駕駛員因為沒有專業(yè)的汽車知識，導(dǎo)致在發(fā)生事故時不懂得如何自救，失去了自己寶貴的生命。如果掌握一定的汽車運行原理，在事故發(fā)生時成功逃生的概率就會大大增加。研究表明，超過十分之一的交通事故是由于車輛本身存在的問題導(dǎo)致的;在發(fā)生車禍后，超過一半的逝者是由于不清楚車輛的運行原理與基本構(gòu)造，導(dǎo)致無法及時自救，錯過了生還的寶貴機會。針對這一社會問題，對汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和故障排除的相關(guān)知識進行研究，可以大大減小發(fā)生交通事故的概率，增加成功逃生的機會。

2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指專門被用來改變或保持汽車正常行駛或后退方向的一系列專設(shè)工作裝置。

2.1 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本構(gòu)成

目前，汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)正處于機壓助力轉(zhuǎn)向，電液助力轉(zhuǎn)向兩種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展的過渡階段。傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由操縱機構(gòu)，轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)組成。操縱機構(gòu)主要是由汽車方向盤，主轉(zhuǎn)向軸，轉(zhuǎn)向柱和一些起支撐作用的器件構(gòu)成。轉(zhuǎn)向器主要是作為一類部件，根據(jù)其不同的分類可以分為蝸桿曲柄指銷式，齒輪齒條式與循環(huán)球式三種。轉(zhuǎn)向器一方面可以將轉(zhuǎn)向力放大，另一方面可以將方向盤上的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)向搖臂的規(guī)則擺動或轉(zhuǎn)為齒條軸的直線式規(guī)則運動。轉(zhuǎn)向器固定在汽車上，其操縱力可通過本身的功能改變汽車傳動方向。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)起到汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的媒介功能，將轉(zhuǎn)向器輸出的轉(zhuǎn)動力通過自身的媒介功能傳輸給車輪，使車輪根據(jù)上方傳來的力進行相對應(yīng)的方向偏轉(zhuǎn)。

2.2 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為機械式液壓助力轉(zhuǎn)向，電子液壓助力轉(zhuǎn)向和未來將要應(yīng)用的電動助力轉(zhuǎn)向。下面對這三類液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行分析。

（1）傳統(tǒng)型機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在汽車開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)逐漸邊緣化。這類系統(tǒng)由液壓泵，壓力控制閥，傳動皮帶等常規(guī)構(gòu)成部件組成，在實際的運行過程中有許多弊端。主要令人詬病的是它的不必要的能耗。機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由管路，油缸和液壓泵等部件組成，為了保持相對恒定的壓力，設(shè)計原理主觀忽略了主軸的轉(zhuǎn)向需求，不論是否轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)的助力始終保持持續(xù)性恒定。這種持續(xù)性的工作狀態(tài)，對于能源不必要的消耗是驚人的。并且在汽車轉(zhuǎn)速較低時，液壓泵輸出的功率必須變大才能正常運行，造成了能源的不必要浪費。液壓泵本身的壓力巨大，也易造成助力系統(tǒng)的損壞。當(dāng)前的汽車市場中，還有許多經(jīng)濟型轎車在應(yīng)用此類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

（2）電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并沒有徹底解決機械式液壓系統(tǒng)的詬病，但在原有的系統(tǒng)上有進一步的升級，可以大大減少不必要的能源的消耗。電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與機械式系統(tǒng)的構(gòu)件相比變化不大，主要增加了電動泵，助力轉(zhuǎn)向傳感器等，拿下了傳統(tǒng)的V型轉(zhuǎn)動皮帶，其中轉(zhuǎn)向控制與電動泵整合為一個結(jié)構(gòu)。電子液壓系統(tǒng)相對機械式系統(tǒng)有了技術(shù)上的進步和突破，相對解決了機械式系統(tǒng)的低速轉(zhuǎn)向打方向吃力的現(xiàn)象，同時縮減了不必要的能耗。電子液壓系統(tǒng)工作時，不再依靠皮帶進行驅(qū)動，而是使用效率較高的電動泵。在電子液壓系統(tǒng)內(nèi)部，主要依靠電子控制單元進行車輛的行駛速度，方向，轉(zhuǎn)向角度等數(shù)據(jù)計算車輛在不同行車狀態(tài)下系統(tǒng)內(nèi)部優(yōu)化后的能源供給速率，單位等。電動泵與電子控制單元的相互傳動，構(gòu)成了更為優(yōu)化的電子液壓助力系統(tǒng)。這套系統(tǒng)解決了機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在低速大方向轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)動吃力，能源消耗過大的問題;同時當(dāng)汽車在高速行駛狀態(tài)下，液壓控制單元驅(qū)動液壓泵降低自身的運轉(zhuǎn)速度，既不會對高速轉(zhuǎn)彎的行駛狀態(tài)造成影響，又能夠最大限度地節(jié)省不必要消耗的能源。

（3）EPS，中文名電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)未來的發(fā)展方向，也是未來一段時間將要大力推廣的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)解決了機械式助力系統(tǒng)與電子助力系統(tǒng)的最大缺陷，可以在最大限度內(nèi)節(jié)省超過百分之五十的能耗。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是利用電動機自身運行產(chǎn)生的動力協(xié)助駕駛員進行轉(zhuǎn)向工作。在構(gòu)件上，電動助力系統(tǒng)將電子液壓系統(tǒng)使用的助力轉(zhuǎn)向傳感器換成了轉(zhuǎn)矩傳感器，增加了更為先進的減速器和機械轉(zhuǎn)向器等部件。在車輛運行時，轉(zhuǎn)矩傳感器將轉(zhuǎn)向盤的力矩和轉(zhuǎn)向方向通過數(shù)據(jù)向電子控制單元進行傳輸，電子控制單元依據(jù)力矩，方向等數(shù)據(jù)自動生成相對應(yīng)的下一級指令，并向電動機控制器進行輸出，產(chǎn)生助力轉(zhuǎn)向。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最大的亮點是當(dāng)駕駛員不轉(zhuǎn)向，系統(tǒng)在沒有接收到轉(zhuǎn)向信號時不會工作，處于休眠狀態(tài)隨時啟動，最大限度地節(jié)省了汽車運行的能耗。

3 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障排除

3.1 轉(zhuǎn)向吃力

轉(zhuǎn)向吃力的問題通常發(fā)生在機械式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，在電子液壓助力轉(zhuǎn)向和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中發(fā)生較少。通常表現(xiàn)為在轉(zhuǎn)向時方向盤沉重，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動力值大于30N。發(fā)生此類情況時，應(yīng)首先檢查車輛是否缺油，轉(zhuǎn)向皮帶是否正常，系統(tǒng)內(nèi)是否進入空氣。車輛缺油和皮帶打滑均會導(dǎo)致轉(zhuǎn)向助力泵不能正常工作;系統(tǒng)進入空氣會因其壓縮原理致使系統(tǒng)不能起到助力作用。故障排除方法分別為加油，更換皮帶，排出空氣，系統(tǒng)可恢復(fù)正常。若以上都沒問題，轉(zhuǎn)向故障尚未解決，應(yīng)在節(jié)流閥與壓力控制閥全部打開的狀態(tài)下測量車輛怠速時靜態(tài)油壓，若小于等于1500kPa，則向油泵沒問題。檢查轉(zhuǎn)向器與油泵之間的輸油管路是否正常。測量怠速情況下油泵卸荷壓力，若壓力較低，檢查油量閥門是否正常。若以上都沒問題，則檢查轉(zhuǎn)向盤動力，左右差值應(yīng)不應(yīng)大于2，9N，若大于，檢查油缸管線。如果數(shù)值在允許范圍值內(nèi)，檢查齒條軸，齒條導(dǎo)向螺塞，轉(zhuǎn)向控制閥是否正常。

3.2 轉(zhuǎn)向角度最大時出現(xiàn)振動

檢查動力轉(zhuǎn)向器是否故障，檢查導(dǎo)向螺塞調(diào)整問題，若正常，則檢查驅(qū)動皮帶是否打滑，及時進行更換。

3.3 轉(zhuǎn)向回跳

轉(zhuǎn)向回跳是在車輛進行轉(zhuǎn)向時，方向盤有回跳現(xiàn)象。首先在關(guān)閉兩閥（壓力控制閥，節(jié)流閥）的情況下測量油泵壓力值，若超過500kPa，則檢查流量控制閥是否異常。可采取更換轉(zhuǎn)向油泵的方式進行處理。

3.4 操作不穩(wěn)，轉(zhuǎn)向有延遲

主要體現(xiàn)為方向盤轉(zhuǎn)動出現(xiàn)死區(qū)，直線行駛時汽車不穩(wěn)定。首先檢查導(dǎo)向螺塞并適當(dāng)進行微調(diào);其次檢查傳送帶是否異常，視情況進行更換;再次檢查是否卻缺油，系統(tǒng)內(nèi)部是否進入空氣導(dǎo)致異常。并及時對油罐進行加油，排除空氣。

3.5 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)異常噪音

主要體現(xiàn)為在車輛的正常行駛過程中車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)異常噪音。故障處理方法：首先拆卸油泵傳送帶觀察情況，若仍存在噪音，則確定是變矩器或油泵工作情況異常。其次若無問題，則檢查噪音是否來源于油液脈動，屬于正?，F(xiàn)象。最后，檢查高壓軟管是否出現(xiàn)摩擦破損現(xiàn)象，若存在，則進行二次固定或更換并調(diào)整位置。

3.6 漏油

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)外部出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。首先檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)獨立油罐，檢查轉(zhuǎn)向器，油泵，油管及其接頭處是否出現(xiàn)異常現(xiàn)象。根據(jù)漏油處進行相應(yīng)的更換設(shè)備，二次緊固等方式進行妥善處理。

3.7 動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)震顫聲

首先檢查向軸是否出現(xiàn)大小幅度的擺動，若有問題及時更換;其次檢查導(dǎo)線螺塞是否調(diào)整適中;再次若震顫聲只在車輛運行過程中出現(xiàn)，在熄火時轉(zhuǎn)動方向盤出現(xiàn)聲音屬于正常現(xiàn)象。最后，檢查橫拉桿，球頭銷是否出現(xiàn)松曠現(xiàn)象，橫拉桿，球頭銷的固定需要定期檢查，若松動，則進行二次加固或更換部件。

4 結(jié)語

掌握汽車構(gòu)造的基本知識，了解汽車子系統(tǒng)運行的基本原理，熟悉系統(tǒng)中各個零部件的作用，擁有能夠獨立解決汽車故障的能力，是每一個駕駛員都應(yīng)該具備的基本素質(zhì)。對于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理與故障排除方法的分析，有助于提高駕駛員的應(yīng)急事故處理能力，也為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研發(fā)創(chuàng)新提供了有力的參考。

參考文獻：

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