汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向盤的故障分析報(bào)告

汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向盤的故障分析

Summary：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)約時間又可以降低維修成本。Abstract：Thisarticleanalyzesindetailthereasonsfortheheavysteeringoftheautomobilesteeringsystem，includingthereasonsfortheheavysteeringofthemechanicalsteeringsystem，hydraulicpowersteeringsystem，andelectricpowersteeringsystem，theinspectionofthesteeringwheel，theintroductionofthecompositionandworkingprincipleofthesteeringgear，andthereplacementMattersneedingattentionintheprocessofsteeringmachine，aswellastheelectronicproblemsthatmayappearinthesteeringmachine，providecertaintheoreticalreferenceandcertaintechnicalguidanceforpersonnelengagedinautomobilemaintenanceindustry，teacherteamandautomobileusers，andavoidwalkingduringthemaintenanceprocess.Detourscansavetimeandreducemaintenancecosts.關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng);轉(zhuǎn)向盤;轉(zhuǎn)向機(jī)Keywords：steeringsystem;steeringwheel;steeringgear：U472.43

：A

：1674-957X（2021）21-0156-020

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)用的液壓動力轉(zhuǎn)向，再到電控液壓動力轉(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)、制動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)非常重要，目前按照動力分類主要有：機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、動力轉(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（可以電動或者機(jī)械）、萬向節(jié)、轉(zhuǎn)向器（可以電動或者機(jī)械）。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理：駕駛員打方向時，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(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，并且起動電機(jī)，轉(zhuǎn)向機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)動時給出G85轉(zhuǎn)向角度信號給到輪速傳感、ESP、發(fā)動機(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動力缸或轉(zhuǎn)向控制閥密封圈損壞。2.3電動助力轉(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)動量

轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動量具體是指當(dāng)轉(zhuǎn)向盤處于擺正的位置時，轉(zhuǎn)向盤向左大方向15°后轉(zhuǎn)向機(jī)帶動車輪轉(zhuǎn)向，右邊同上，左右轉(zhuǎn)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(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)動量

即原地不動情況下，轉(zhuǎn)向盤可以自由轉(zhuǎn)動的最大角度，最高設(shè)計(jì)車速不小于100km/h的機(jī)動車單側(cè)最大20°。3.1.4轉(zhuǎn)向相關(guān)參數(shù)

①轉(zhuǎn)彎半徑。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，兩個前輪中任一個的轉(zhuǎn)角。內(nèi)外前輪轉(zhuǎn)角不一樣，一般內(nèi)側(cè)車輪的轉(zhuǎn)動角度大于外側(cè)車輪轉(zhuǎn)動角度，目的是為了2輪具有同一個旋轉(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)，汽車行駛時輪胎滾動的偏斜方向就會糾正，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，如果角度向外時則外傾角為正，如果角度向內(nèi)則外傾角為負(fù)。這個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)動量的人工定性檢查3.2.1轉(zhuǎn)向盤自由轉(zhuǎn)動量的人工定性檢查條件

①機(jī)動車的轉(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)置一個方向盤。②機(jī)動車的轉(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)動車的轉(zhuǎn)向輪能夠自動回正，并且保證車輛按直線平穩(wěn)的行駛。④機(jī)動車行駛在正常標(biāo)準(zhǔn)的道路上時不會發(fā)生跑偏現(xiàn)象，其轉(zhuǎn)向盤也不會發(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)動車行駛在干燥、結(jié)實(shí)、平整水泥或者瀝青路面上時，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，此時的轉(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)矩信號傳遞給控制單元，轉(zhuǎn)向角度傳感器將轉(zhuǎn)向角度信號傳遞給控制單元，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傳遞給起動電動機(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，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一定同時更換卡箍，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，請檢查蓄電池（供電小于9V發(fā)生3秒會導(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，請檢查Can-H和Can-L，數(shù)據(jù)總線，會導(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(jìn)其發(fā)展以及汽車行業(yè)的發(fā)展。Reference：[1]方景燦.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理及故障排除方法分析[J].時代汽車，2021（13）：179-180.[2]白晨媛.汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械故障及維護(hù)研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（22）：130-131.[3]曠文兵.汽車液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與排除[J].科技視界，2020（15）：86-87.[4]夏雨.汽車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的故障診斷及維修探討[J].南方農(nóng)機(jī)，2020，51（02）：44.[5