汽車轉向系統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之一，汽車的轉向系統一直以來都是各大汽車制造商優化升級的重要系統。汽車的轉向系統可以直接影響到駕駛員的駕駛體驗，并且轉向系統對于汽車的安全行駛具有重要的意義。根據對于多項交通事故的調查與分析，因為汽車的轉向系統出現故障導致的事故不在少數。據此，對一般通用汽車的轉向原理進行了分析，同時對于汽車轉向系統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的當下，對于汽車本身轉向系統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生的概率有重要的意義。

關鍵詞：汽車 轉向系統 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

當今社會，人們的出行工具已經基本完成了從自行車到小汽車的巨大轉變。汽車為人們的出行提供了許多的方便，但也出現了一些問題，隨著汽車數量的增加，交通事故的發生頻率也在逐漸增加。許多駕駛員因為沒有專業的汽車知識，導致在發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致的;在發生車禍后，超過一半的逝者是由于不清楚車輛的運行原理與基本構造，導致無法及時自救，錯過了生還的寶貴機會。針對這一社會問題，對汽車的轉向系統和故障排除的相關知識進行研究，可以大大減小發生交通事故的概率，增加成功逃生的機會。

2 轉向系統

轉向系統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工作裝置。

2.1 轉向系統的基本構成

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

2.2 轉向系統的工作原理

汽車轉向系統分為機械式液壓助力轉向，電子液壓助力轉向和未來將要應用的電動助力轉向。下面對這三類液壓轉向系統進行分析。

（1）傳統型機械式液壓助力轉向系統在汽車開發領域已經逐漸邊緣化。這類系統由液壓泵，壓力控制閥，傳動皮帶等常規構成部件組成，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。機械式液壓助力轉向系統主要由管路，油缸和液壓泵等部件組成，為了保持相對恒定的壓力，設計原理主觀忽略了主軸的轉向需求，不論是否轉向，系統的助力始終保持持續性恒定。這種持續性的工作狀態，對于能源不必要的消耗是驚人的。并且在汽車轉速較低時，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，也易造成助力系統的損壞。當前的汽車市場中，還有許多經濟型轎車在應用此類轉向系統。

（2）電子液壓助力轉向系統并沒有徹底解決機械式液壓系統的詬病，但在原有的系統上有進一步的升級，可以大大減少不必要的能源的消耗。電子液壓助力轉向系統與機械式系統的構件相比變化不大，主要增加了電動泵，助力轉向傳感器等，拿下了傳統的V型轉動皮帶，其中轉向控制與電動泵整合為一個結構。電子液壓系統相對機械式系統有了技術上的進步和突破，相對解決了機械式系統的低速轉向打方向吃力的現象，同時縮減了不必要的能耗。電子液壓系統工作時，不再依靠皮帶進行驅動，而是使用效率較高的電動泵。在電子液壓系統內部，主要依靠電子控制單元進行車輛的行駛速度，方向，轉向角度等數據計算車輛在不同行車狀態下系統內部優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，構成了更為優化的電子液壓助力系統。這套系統解決了機械式轉向系統在低速大方向轉向時轉動吃力，能源消耗過大的問題;同時當汽車在高速行駛狀態下，液壓控制單元驅動液壓泵降低自身的運轉速度，既不會對高速轉彎的行駛狀態造成影響，又能夠最大限度地節省不必要消耗的能源。

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

3 轉向系統故障排除

3.1 轉向吃力

轉向吃力的問題通常發生在機械式液壓助力轉向系統中，在電子液壓助力轉向和電動助力轉向系統中發生較少。通常表現為在轉向時方向盤沉重，轉向盤轉動力值大于30N。發生此類情況時，應首先檢查車輛是否缺油，轉向皮帶是否正常，系統內是否進入空氣。車輛缺油和皮帶打滑均會導致轉向助力泵不能正常工作;系統進入空氣會因其壓縮原理致使系統不能起到助力作用。故障排除方法分別為加油，更換皮帶，排出空氣，系統可恢復正常。若以上都沒問題，轉向故障尚未解決，應在節流閥與壓力控制閥全部打開的狀態下測量車輛怠速時靜態油壓，若小于等于1500kPa，則向油泵沒問題。檢查轉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，則檢查轉向盤動力，左右差值應不應大于2，9N，若大于，檢查油缸管線。如果數值在允許范圍值內，檢查齒條軸，齒條導向螺塞，轉向控制閥是否正常。

3.2 轉向角度最大時出現振動

檢查動力轉向器是否故障，檢查導向螺塞調整問題，若正常，則檢查驅動皮帶是否打滑，及時進行更換。

3.3 轉向回跳

轉向回跳是在車輛進行轉向時，方向盤有回跳現象。首先在關閉兩閥（壓力控制閥，節流閥）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。可采取更換轉向油泵的方式進行處理。

3.4 操作不穩，轉向有延遲

主要體現為方向盤轉動出現死區，直線行駛時汽車不穩定。首先檢查導向螺塞并適當進行微調;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，系統內部是否進入空氣導致異常。并及時對油罐進行加油，排除空氣。

3.5 動力轉向系統出現異常噪音

主要體現為在車輛的正常行駛過程中車輛轉向系統出現異常噪音。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，屬于正常現象。最后，檢查高壓軟管是否出現摩擦破損現象，若存在，則進行二次固定或更換并調整位置。

3.6 漏油

轉向系統外部出現漏油現象。首先檢查轉向系統獨立油罐，檢查轉向器，油泵，油管及其接頭處是否出現異常現象。根據漏油處進行相應的更換設備，二次緊固等方式進行妥善處理。

3.7 動力轉向系統出現震顫聲

首先檢查向軸是否出現大小幅度的擺動，若有問題及時更換;其次檢查導線螺塞是否調整適中;再次若震顫聲只在車輛運行過程中出現，在熄火時轉動方向盤出現聲音屬于正常現象。最后，檢查橫拉桿，球頭銷是否出現松曠現象，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 結語

掌握汽車構造的基本知識，了解汽車子系統運行的基本原理，熟悉系統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該具備的基本素質。對于汽車轉向系統原理與故障排除方法的分析，有助于提高駕駛員的應急事故處理能力，也為轉向系統的研發創新提供了有力的參考。

參考文獻：

[1]王曉剛.淺談汽車轉向系統原理及故障排除[J].黑龍江科技信息，2012（08）：41.

[2]于樹彬，劉建勛.液壓助力轉向系統工作原理、故障診斷與排除[J].山東冶金，2002（04）：41-43.