汽車轉向系統與轉向盤的故障分析

摘要：本文詳細分析了汽車轉向系統轉向沉重的原因，其中分別介紹了機械轉向系統、液壓助力轉向系統、電動助力轉向系統轉向沉重的原因，轉向盤的檢查，轉向機組成與工作原理的介紹以及在更換轉向機的過程中要注意的事項，以及轉向機可能會出現的電子問題，為從事汽車維修行業人員、教師團隊和汽車使用者提供一定的理論參考以及一定的技術指導，在維修過程中少走彎路，既可以節約時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.

關鍵詞：轉向系統;轉向盤;轉向機

Key words： steering system;steering wheel;steering gear

中圖分類號：U472.43?????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0156-02

0? 引言

近幾年，隨著人們生活質量的不斷提高，汽車保有量也在逐年的增加，汽車制造技術以及維修技術也在日益更新和進步，汽車轉向系統由最初的機械轉向系統逐步改進成為目前普遍應用的液壓動力轉向，再到電控液壓動力轉向再到目前的電子隨速助力轉向。本文詳細介紹了汽車轉向系統轉向沉重的原因，其中分別介紹了機械轉向系統、液壓助力轉向系統、電動助力轉向系統轉向沉重的原因，轉向盤的檢查，轉向機組成與工作原理的介紹以及在更換轉向機的過程中要注意的事項，以及轉向機可能會出現的電子問題，為從事汽車維修行業人員、教師團隊和汽車使用者提供一定的理論參考以及一定的技術指導。

1? 汽車轉向系統的組成與工作原理

汽車車身由行駛系統、制動系統、傳動系統、轉向系統，因此轉向系統非常重要，目前按照動力分類主要有：機械轉向系統、動力轉向系統及線控轉向系統。轉向系統的硬件組成部分主要有：方向盤轉向柱（可以電動或者機械）、萬向節、轉向器（可以電動或者機械）。

EPS轉向系統工作原理：駕駛員打方向時，轉向支持開始，方向盤通過轉向管柱，萬向節，剛性的傳遞到方向機的扭矩傳感器，扭矩傳感器里面磁場信號通過芯片處理成電信號，再給到控制單元，同時控制單元根據轉向扭矩、車速、轉向角度和控制單元中的特性曲線計算出必要的支持扭矩，并且起動電機，轉向機電機轉動時給出G85轉向角度信號給到輪速傳感、ESP、發動機等模塊方向盤上的力矩和支持扭矩的總和就是轉向器上的有效扭矩，該扭矩來傳動齒條。

2? 汽車轉向系統故障分析

轉向沉重的故障原因：

2.1 機械轉向系統轉向沉重原因

①轉向器方面原因。轉向器嚙合副嚙合過緊;轉向器缺油。②轉向傳動機構方面原因。轉向軸彎曲或護管凹陷;轉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;車橋變形破壞了前輪定位;輪胎氣壓過低，增大了輪胎的偏轉阻力等。

2.2 液壓助力轉向系統轉向沉重的原因

①油液變質;②油路堵塞;③油路中滲入空氣;④油泵驅動皮帶過松或打滑;⑤各油管接頭、油泵安全閥、液流閥等處于泄漏;⑥油泵磨損、內部泄漏嚴重;⑦動力缸或轉向控制閥密封圈損壞。

2.3 電動助力轉向系統沉重原因

①力矩傳感器發生故障;②蓄電池和電源系統故障;③電動助力轉向系統ECU電源電路故障或ECU故障;④助力轉向電機故障;⑤相關線路故障。

3? 轉向盤的檢查

3.1 轉向操縱性的評價指標

3.1.1 轉向盤橫向側滑量? 被檢測車輛左右居中并且在直線上行駛，以低于5km/h的車速平穩通過側滑檢驗臺滑板，從而測得轉向輪橫向側滑量的最大示值。

3.1.2 轉向盤自由轉動量? 轉向盤自由轉動量具體是指當轉向盤處于擺正的位置時，轉向盤向左大方向15°后轉向機帶動車輪轉向，右邊同上，左右轉動角度加來是30°。超過這個值后會影響到車輛的操作靈敏度和行駛穩定性，造成安全隱患應該調整或者更換轉向機。

3.1.3 轉向盤最大自由轉動量? 即原地不動情況下，轉向盤可以自由轉動的最大角度，最高設計車速不小于100km/h的機動車單側最大20°。

3.1.4 轉向相關參數? ①轉彎半徑。轉動轉向盤時，兩個前輪中任一個的轉角。內外前輪轉角不一樣，一般內側車輪的轉動角度大于外側車輪轉動角度，目的是為了2輪具有同一個旋轉中心，以確保車輛的轉彎性能。②轉向定位。1）前輪前束角。其主要功能是保證汽車的行駛的方向穩定性，降低輪胎的磨損量。在車輛行駛中，前輪處于滾動的狀態，在慣性力的作用下輪胎向內偏斜，如果前束數值在規定范圍內，汽車行駛時輪胎滾動的偏斜方向就會糾正，從而降低輪胎的內側磨損，可以通過調整轉向橫拉桿來實現前束在規定數值范圍內。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，如果角度向外時則外傾角為正，如果角度向內則外傾角為負。這個角度的不同不僅能夠改變輪胎與地面的接觸點、施力點，還能夠改變輪胎的抓地力、磨耗狀況。3）主銷后傾角。是指從車輛的一側看轉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，如果夾角向后那么后傾角則為正。4）主銷內傾角。內傾角一般來說是無法調整的。是指汽車轉向節主銷軸線（或獨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對稱平面的平面上的投影銳角。

3.2 轉向盤自由轉動量的人工定性檢查

3.2.1 轉向盤自由轉動量的人工定性檢查條件? ①機動車的轉向盤規定必須設置在左側，但專用車除外，可以按照需求在左右兩側分別設置一個方向盤。②機動車的轉向盤應該具有轉向靈活、操縱方便、在轉向過程中不會出現卡滯現象。轉向系統的操縱機構所安裝的位置，不允許與其他機構有所干涉。③機動車的轉向輪能夠自動回正，并且保證車輛按直線平穩的行駛。④機動車行駛在正常標準的道路上時不會發生跑偏現象，其轉向盤也不會發生擺振、路感不靈或其他不同尋常的現象發生。⑤機動車行駛在干燥、結實、平整水泥或者瀝青路面上時，以10km/h的速度在5s之內沿螺旋線從直線行駛過渡到以直徑為24m的圓周行駛，施加于轉向盤外緣的最大切向力應小等于245N。

3.2.2 轉向盤自由轉動量的人工定性檢查步驟? ①被檢測車輛置于平坦、干燥、清潔的硬質地（路），轉向輪保持回正位置，發動機熄火;②將轉向力/角測量儀安裝在被檢車輛的轉向盤上。

4? 轉向機的分析

4.1 轉向機的介紹

4.1.1 轉向機分類? 主要有三種類型：機械轉向機+電動轉向系統，機械轉向機+液壓轉向系統，電子轉向管柱+機械轉向機。

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

4.2 轉向機部件更換

零件更換需知：①更換轉向橫拉桿。齒條上面安裝轉向橫拉桿，按照標準的力矩將其擰緊。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罩的內側與唇緣處涂抹少量的潤滑脂，然后在防護罩上安裝新的卡箍，最后將防塵罩與卡箍同時安裝在機器上，在安裝過程中防止發生扭曲變形。需要注意的一點就是在更換防塵罩時一定同時更換卡箍，防止后續出現漏水、漏風的風險。

4.3 轉向機電子問題

①電子問題的分析。發生轉向電子問題必須采集ODIS整車數據流。②轉向機出現電子問題的檢查。1）轉向機診斷顯示故障指向供電電壓，請檢查蓄電池（供電小于9V發生3秒會導致轉向失去助力）。2）轉向機診斷顯示故障指向Can-bus，請檢查Can-H和Can-L，數據總線，會導致助力下降或者失去轉向助力。

5? 結論

本文主要分析了汽車轉向系統轉向沉重的原因，其中分別介紹了機械轉向系統、液壓助力轉向系統、電動助力轉向系統轉向沉重的原因，轉向盤的檢查，轉向機組成與工作原理的介紹以及在更換轉向機的過程中要注意的事項，以及轉向機可能會出現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人員、中高職院校教師團隊和廣大的汽車用戶提供一定的理論參考以及一定的技術指導，在維修過程中少走彎路，既可以節約時間又可以降低維修成本，用戶也便于掌握一定的理論知識，對于社會整體而言也會促進其發展以及汽車行業的發展。

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