汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向盤的故障分析

摘要：本文詳細(xì)分析了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因，其中分別介紹了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因，轉(zhuǎn)向盤的檢查，轉(zhuǎn)向機(jī)組成與工作原理的介紹以及在更換轉(zhuǎn)向機(jī)的過程中要注意的事項(xiàng)，以及轉(zhuǎn)向機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的電子問題，為從事汽車維修行業(yè)人員、教師團(tuán)隊(duì)和汽車使用者提供一定的理論參考以及一定的技術(shù)指導(dǎo)，在維修過程中少走彎路，既可以節(jié)約時(shí)間又可以降低維修成本。

Abstract： This article analyzes in detail the reasons for the heavy steering of the automobile steering system， including the reasons for the heavy steering of the mechanical steering system， hydraulic power steering system， and electric power steering system， the inspection of the steering wheel， the introduction of the composition and working principle of the steering gear， and the replacement Matters needing attention in the process of steering machine， as well as the electronic problems that may appear in the steering machine， provide certain theoretical reference and certain technical guidance for personnel engaged in automobile maintenance industry， teacher team and automobile users， and avoid walking during the maintenance process. Detours can save time and reduce maintenance costs.

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)向盤;轉(zhuǎn)向機(jī)

Key words： steering system;steering wheel;steering gear

中圖分類號(hào)：U472.43?????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????????????????? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）21-0156-02

0? 引言

近幾年，隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，汽車保有量也在逐年的增加，汽車制造技術(shù)以及維修技術(shù)也在日益更新和進(jìn)步，汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由最初的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)逐步改進(jìn)成為目前普遍應(yīng)用的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向，再到電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向再到目前的電子隨速助力轉(zhuǎn)向。本文詳細(xì)介紹了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因，其中分別介紹了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因，轉(zhuǎn)向盤的檢查，轉(zhuǎn)向機(jī)組成與工作原理的介紹以及在更換轉(zhuǎn)向機(jī)的過程中要注意的事項(xiàng)，以及轉(zhuǎn)向機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的電子問題，為從事汽車維修行業(yè)人員、教師團(tuán)隊(duì)和汽車使用者提供一定的理論參考以及一定的技術(shù)指導(dǎo)。

1? 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成與工作原理

汽車車身由行駛系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)非常重要，目前按照動(dòng)力分類主要有：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的硬件組成部分主要有：方向盤轉(zhuǎn)向柱（可以電動(dòng)或者機(jī)械）、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向器（可以電動(dòng)或者機(jī)械）。

EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理：駕駛員打方向時(shí)，轉(zhuǎn)向支持開始，方向盤通過轉(zhuǎn)向管柱，萬向節(jié)，剛性的傳遞到方向機(jī)的扭矩傳感器，扭矩傳感器里面磁場信號(hào)通過芯片處理成電信號(hào)，再給到控制單元，同時(shí)控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩、車速、轉(zhuǎn)向角度和控制單元中的特性曲線計(jì)算出必要的支持扭矩，并且起動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)給出G85轉(zhuǎn)向角度信號(hào)給到輪速傳感、ESP、發(fā)動(dòng)機(jī)等模塊方向盤上的力矩和支持扭矩的總和就是轉(zhuǎn)向器上的有效扭矩，該扭矩來傳動(dòng)齒條。

2? 汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障分析

轉(zhuǎn)向沉重的故障原因：

2.1 機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重原因

①轉(zhuǎn)向器方面原因。轉(zhuǎn)向器嚙合副嚙合過緊;轉(zhuǎn)向器缺油。②轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方面原因。轉(zhuǎn)向軸彎曲或護(hù)管凹陷;轉(zhuǎn)向拉桿球頭與座配合過緊或潤滑不良。（圖1）③其他方面原因。前輪定位不準(zhǔn);車橋變形破壞了前輪定位;輪胎氣壓過低，增大了輪胎的偏轉(zhuǎn)阻力等。

2.2 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因

①油液變質(zhì);②油路堵塞;③油路中滲入空氣;④油泵驅(qū)動(dòng)皮帶過松或打滑;⑤各油管接頭、油泵安全閥、液流閥等處于泄漏;⑥油泵磨損、內(nèi)部泄漏嚴(yán)重;⑦動(dòng)力缸或轉(zhuǎn)向控制閥密封圈損壞。

2.3 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)沉重原因

①力矩傳感器發(fā)生故障;②蓄電池和電源系統(tǒng)故障;③電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)ECU電源電路故障或ECU故障;④助力轉(zhuǎn)向電機(jī)故障;⑤相關(guān)線路故障。

3? 轉(zhuǎn)向盤的檢查

3.1 轉(zhuǎn)向操縱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1.1 轉(zhuǎn)向盤橫向側(cè)滑量? 被檢測車輛左右居中并且在直線上行駛，以低于5km/h的車速平穩(wěn)通過側(cè)滑檢驗(yàn)臺(tái)滑板，從而測得轉(zhuǎn)向輪橫向側(cè)滑量的最大示值。

3.1.2 轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量? 轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量具體是指當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于擺正的位置時(shí)，轉(zhuǎn)向盤向左大方向15°后轉(zhuǎn)向機(jī)帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)向，右邊同上，左右轉(zhuǎn)動(dòng)角度加來是30°。超過這個(gè)值后會(huì)影響到車輛的操作靈敏度和行駛穩(wěn)定性，造成安全隱患應(yīng)該調(diào)整或者更換轉(zhuǎn)向機(jī)。

3.1.3 轉(zhuǎn)向盤最大自由轉(zhuǎn)動(dòng)量? 即原地不動(dòng)情況下，轉(zhuǎn)向盤可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角度，最高設(shè)計(jì)車速不小于100km/h的機(jī)動(dòng)車單側(cè)最大20°。

3.1.4 轉(zhuǎn)向相關(guān)參數(shù)? ①轉(zhuǎn)彎半徑。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，兩個(gè)前輪中任一個(gè)的轉(zhuǎn)角。內(nèi)外前輪轉(zhuǎn)角不一樣，一般內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度大于外側(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)角度，目的是為了2輪具有同一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心，以確保車輛的轉(zhuǎn)彎性能。②轉(zhuǎn)向定位。1）前輪前束角。其主要功能是保證汽車的行駛的方向穩(wěn)定性，降低輪胎的磨損量。在車輛行駛中，前輪處于滾動(dòng)的狀態(tài)，在慣性力的作用下輪胎向內(nèi)偏斜，如果前束數(shù)值在規(guī)定范圍內(nèi)，汽車行駛時(shí)輪胎滾動(dòng)的偏斜方向就會(huì)糾正，從而降低輪胎的內(nèi)側(cè)磨損，可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)向橫拉桿來實(shí)現(xiàn)前束在規(guī)定數(shù)值范圍內(nèi)。2）前輪外傾角。檢測人員站在車輛前方看輪胎中心線與垂直線所成的角度，如果角度向外時(shí)則外傾角為正，如果角度向內(nèi)則外傾角為負(fù)。這個(gè)角度的不同不僅能夠改變輪胎與地面的接觸點(diǎn)、施力點(diǎn)，還能夠改變輪胎的抓地力、磨耗狀況。3）主銷后傾角。是指從車輛的一側(cè)看轉(zhuǎn)向軸中心線與垂直線所成的夾角，如果夾角向前那么后傾角則為負(fù)，如果夾角向后那么后傾角則為正。4）主銷內(nèi)傾角。內(nèi)傾角一般來說是無法調(diào)整的。是指汽車轉(zhuǎn)向節(jié)主銷軸線（或獨(dú)立懸架的上擺臂球銷與下擺臂球銷中心的連接線）與鉛垂線在垂直于車輛縱向?qū)ΨQ平面的平面上的投影銳角。

3.2 轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量的人工定性檢查

3.2.1 轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量的人工定性檢查條件? ①機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向盤規(guī)定必須設(shè)置在左側(cè)，但專用車除外，可以按照需求在左右兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)方向盤。②機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向盤應(yīng)該具有轉(zhuǎn)向靈活、操縱方便、在轉(zhuǎn)向過程中不會(huì)出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)所安裝的位置，不允許與其他機(jī)構(gòu)有所干涉。③機(jī)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向輪能夠自動(dòng)回正，并且保證車輛按直線平穩(wěn)的行駛。④機(jī)動(dòng)車行駛在正常標(biāo)準(zhǔn)的道路上時(shí)不會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象，其轉(zhuǎn)向盤也不會(huì)發(fā)生擺振、路感不靈或其他不同尋常的現(xiàn)象發(fā)生。⑤機(jī)動(dòng)車行駛在干燥、結(jié)實(shí)、平整水泥或者瀝青路面上時(shí)，以10km/h的速度在5s之內(nèi)沿螺旋線從直線行駛過渡到以直徑為24m的圓周行駛，施加于轉(zhuǎn)向盤外緣的最大切向力應(yīng)小等于245N。

3.2.2 轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動(dòng)量的人工定性檢查步驟? ①被檢測車輛置于平坦、干燥、清潔的硬質(zhì)地（路），轉(zhuǎn)向輪保持回正位置，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火;②將轉(zhuǎn)向力/角測量儀安裝在被檢車輛的轉(zhuǎn)向盤上。

4? 轉(zhuǎn)向機(jī)的分析

4.1 轉(zhuǎn)向機(jī)的介紹

4.1.1 轉(zhuǎn)向機(jī)分類? 主要有三種類型：機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)+電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)+液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電子轉(zhuǎn)向管柱+機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)。

4.1.2 雙齒輪式電動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理? ①硬件組成：主要由方向盤、轉(zhuǎn)向柱、轉(zhuǎn)向器三部分組成。②控制系統(tǒng)。車速、ESP控制單元、電機(jī)、蝸輪蝸桿、傳動(dòng)小齒輪、轉(zhuǎn)向小齒輪、轉(zhuǎn)向角度傳感器（轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向速度）、扭矩傳感器（轉(zhuǎn)向力矩）。③工作原理概述。當(dāng)駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)，此時(shí)的轉(zhuǎn)向支持就開始起作用，轉(zhuǎn)向扭矩傳感器將方向盤的轉(zhuǎn)矩信號(hào)傳遞給控制單元，轉(zhuǎn)向角度傳感器將轉(zhuǎn)向角度信號(hào)傳遞給控制單元，控制單元接收到轉(zhuǎn)向角、扭矩、車速等信號(hào)后通過計(jì)算得出所需要的支持扭矩，然后控制單元將信號(hào)傳遞給起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，由小齒輪來進(jìn)行轉(zhuǎn)向支持，電機(jī)控制小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向器的有效轉(zhuǎn)矩則是方向盤上的力矩與支持力矩的總和，此扭矩來傳動(dòng)齒條。

4.2 轉(zhuǎn)向機(jī)部件更換

零件更換需知：①更換轉(zhuǎn)向橫拉桿。齒條上面安裝轉(zhuǎn)向橫拉桿，按照標(biāo)準(zhǔn)的力矩將其擰緊。需要注意的是在安裝過程中避免將齒條扭曲變形。②防塵罩的更換。在安裝防塵罩之前要將防護(hù)罩的內(nèi)側(cè)與唇緣處涂抹少量的潤滑脂，然后在防護(hù)罩上安裝新的卡箍，最后將防塵罩與卡箍同時(shí)安裝在機(jī)器上，在安裝過程中防止發(fā)生扭曲變形。需要注意的一點(diǎn)就是在更換防塵罩時(shí)一定同時(shí)更換卡箍，防止后續(xù)出現(xiàn)漏水、漏風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 轉(zhuǎn)向機(jī)電子問題

①電子問題的分析。發(fā)生轉(zhuǎn)向電子問題必須采集ODIS整車數(shù)據(jù)流。②轉(zhuǎn)向機(jī)出現(xiàn)電子問題的檢查。1）轉(zhuǎn)向機(jī)診斷顯示故障指向供電電壓，請(qǐng)檢查蓄電池（供電小于9V發(fā)生3秒會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向失去助力）。2）轉(zhuǎn)向機(jī)診斷顯示故障指向Can-bus，請(qǐng)檢查Can-H和Can-L，數(shù)據(jù)總線，會(huì)導(dǎo)致助力下降或者失去轉(zhuǎn)向助力。

5? 結(jié)論

本文主要分析了汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因，其中分別介紹了機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向沉重的原因，轉(zhuǎn)向盤的檢查，轉(zhuǎn)向機(jī)組成與工作原理的介紹以及在更換轉(zhuǎn)向機(jī)的過程中要注意的事項(xiàng)，以及轉(zhuǎn)向機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)的電子問題的分析與故障檢查，為在4S店、維修廠等從事汽車維修行業(yè)人員、中高職院校教師團(tuán)隊(duì)和廣大的汽車用戶提供一定的理論參考以及一定的技術(shù)指導(dǎo)，在維修過程中少走彎路，既可以節(jié)約時(shí)間又可以降低維修成本，用戶也便于掌握一定的理論知識(shí)，對(duì)于社會(huì)整體而言也會(huì)促進(jìn)其發(fā)展以及汽車行業(yè)的發(fā)展。

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