轉向系

第八章 轉向系
    一、轉向系的功用
　　轉向系的功用是實現汽車行駛方向的改變和保持汽車穩定的行駛路線。
    二、轉向系的組成　
　　（1）轉向操縱機構主要由轉向盤、轉向軸、轉向管柱等組成。
　　(2)轉向器 將轉向盤的轉動變為轉向搖臂的擺動或齒條軸的直線往復運動，并對轉向操縱力進行放大的機構。轉向器一般固定在汽車車架或車身上，轉向操縱力通過轉向器后一般還會改變傳動方向。
　　(3)轉向傳動機構 將轉向器輸出的力和運動傳給車輪(轉向節)，并使左右車輪按一定關系進行偏轉的機。(相關視頻：第一集)
    三、轉向系的分類
    轉向系可分為機械式轉向系、液壓式轉向系、電動式動力轉向系　　　　
    四、轉向系的工作原理
    1、液壓轉向系
　　由轉向油泵、轉向油管、轉向油罐以及位于整體式轉向器內部的轉向控制閥及轉向動力缸等組成。當駕駛員轉動轉向盤時，轉向搖臂擺動，通過轉向直拉桿、橫拉桿、轉向節臂，使轉向輪偏轉，從而改變汽車的行駛方向。同時，轉向器輸入軸還帶動轉向器內部的轉向控制閥轉動，使轉向動力缸產生液壓作用力，幫助駕駛員轉向操縱。這樣，為了克服地面作用于轉向輪上的轉向阻力矩，駕駛員需要加于轉向盤上的轉向力矩，比用機械轉向系統時所需的轉向力矩小得多。
    2、機械式轉向系
　　由轉向操縱機構、轉向器、轉向傳動機構三部分組成。汽車轉向時，駕駛員作用于轉向盤上的力，經過轉向軸傳到轉向器，轉向器將轉向力放大后，又通過轉向傳動機構的傳遞，推動轉向輪偏轉，致使汽車行駛方向改變。機械式轉向系是由機械零部件構成。完全由駕駛員所付的操縱力來實現，操縱較費力。
    3、電動式動力轉向系
　　組成 由電控單元（ECU）、電源、電機、轉向齒輪機構和轉向傳感器組成。
　　工作原理  當汽車轉向時，電控單元根據傳感器檢測的轉向力矩及轉向速度等參數，計算出最佳作用力后，使電機工作，推動轉向，減輕駕駛員的勞動強度。(相關視頻：第二集)
    五、轉向器
    1、 轉向器的作用與分類
　　（1）轉向器的作用
　　轉向器是轉向系中減速增扭的傳動裝置，其作用是增大由轉向盤傳到轉向節的力并改變力的傳遞方向，獲得所要求的擺動速度和角度。
　　（2）轉向器的分類
 　　轉向器形式，按其結構型式，可分為蝸桿指銷式，循環球式和齒輪齒條式；按其作用力的傳遞情況，可分為可逆式不可逆式和極限式三種。
    2、蝸桿指銷式轉向器
　　(1)組成
　　蝸桿指銷式轉向器，按其傳動副中的指銷數目，可分為單銷式和雙銷式兩種。指銷在曲柄孔中的的只承型式有滑動結構和滾動結構兩種。此種轉向器傳動副為蝸桿與指銷。所示為東風EQ140型汽車采用的蝸桿雙指銷式轉向器，主要由殼體，蝸桿，曲柄，指銷，轉向搖臂軸，上蓋，下蓋調整螺塞及螺釘等組成。
　　(2)工作過程
　　汽車轉向時，通過轉向盤和轉向軸使蝸桿轉動，嵌于螺桿螺旋槽的錐形指銷一邊自轉，一邊繞轉向搖臂軸擺動，并通過轉向傳動機構，使汽車轉向輪偏轉，實現汽車轉向。
　　（3）蝸桿與搖臂軸主銷嚙合間隙的調整
　　調整時，應使搖臂軸主銷與蝸桿處在中間嚙合位置上進行。首先松開搖臂軸調整螺釘的鎖緊螺母，用手握住蝸桿軸輸入端，使蝸桿行程到中間位置，來回轉動蝸桿，同時用螺絲刀順時針方向轉動調整螺釘。當感到有摩擦阻力時停止旋轉螺釘，再檢測蝸桿輸入端的扭矩，到合適為止，擰緊鎖緊螺母。
    3、循環球式轉向器
　　(1)組成
　　循環球式轉向器傳動效率高，機件磨損小，操縱省力，使用壽命長，廣泛使用于輕型，中型汽車上(BJ1041,BJ2023,CA1092型等)。循環球式轉向器由兩套傳動副，一套是螺桿螺母傳動副，一套是齒條齒扇傳動副或滑塊曲柄銷傳動副。圖示為解放CA1092所采用的循環球式轉向器。他主要由螺桿，螺母，齒條，齒扇，外殼等組成。
    (2)工作過程
　　當轉動轉向盤時，轉向螺桿也隨之轉動，通過鋼球將作用力傳給螺母，螺母即產生軸向移動。同時，由于摩擦力的作用，所有鋼球在螺桿與螺母之間滾動，形成“球流”。鋼球在螺母內繞行兩周后，流出螺母進入導管，在由導管流回螺母。隨著螺母沿螺桿作軸向移動，其條齒帶動齒扇運動，齒扇帶動垂臂軸移動，從而使轉向垂臂產生擺動通過轉向傳動機構使轉向輪偏轉，完成汽車轉向。
　　（3）齒扇與齒條的嚙合的調整
　　調整時，齒條與齒扇的嚙合，必須處在中間位置才能進行，否則間隙不準確。一般是利用搖臂軸軸向位移調整螺釘來進行調整。調整螺釘旋進，嚙合間隙減小，反之，增大。當齒扇在中間位置時，不允許有間隙但應轉動自如，無輕重不均勻感覺或卡滯現象，最后擰緊鎖緊螺母。
    4、齒輪齒條式轉向器
　　齒輪齒條式轉向器具有結構簡單，輕巧，傳動桿件少，維修方便，操縱靈敏等優點，目前廣泛應用于采用前輪獨立懸架、微型汽車和中、高級轎車上，如桑塔納、一汽奧迪、天津TJ7100等。此轉向器傳動副為齒輪齒條。
    （1）組成
　　主要由轉向齒輪、轉向齒條、轉向器殼、調整螺釘等組成。彈簧通過轉向齒條壓塊將轉向條壓緊在轉向齒輪上，已保證齒輪齒條始終無間隙嚙合，有效的減小轉向自由行程，提高操縱靈敏度，而其彈力的大小由調整螺釘調整。防塵套釘調整。防塵套由來防止塵土等雜物進入轉向器。為了使條軸向運行時，兩防塵套內腔壓力平衡，殼體上鉆有通氣孔，使兩腔連通。
    （2）工作過程
　　駕駛員通過轉向操縱機構，轉向齒輪傳動，從而使轉向齒條移動，轉向齒條通過轉向直拉桿，轉向擺桿和左右轉向橫拉桿，使兩車輪繞主銷偏轉。
　　由于這種形式轉向器反沖較大，因此，一般在齒輪與轉向軸間加裝軟性萬向節或在前橋中設置橫向減振器，從而達到吸收沖擊能量的作用，減輕對駕駛員的傷害。
　　（3）齒輪齒條間隙的調整
　　轉向器一經拆卸，必須調整齒輪齒條間隙。調整方法是：將車輪著地并處于直線行駛位置，松開鎖緊螺母，向里擰動調整螺釘，直至螺釘與墊圈檔塊接觸為止。此時，轉向盤應處于間隙嚙合狀態，轉動靈活。調好后，擰緊鎖緊螺母。
    ( 相關視頻：第三集)
    六、轉向傳動機構
　　功用　將轉向器輸出的力和運動傳到轉向橋兩側的轉向節，使兩側轉向輪偏轉，且使兩轉向輪偏轉角按一定關系變化，以保證汽　車轉向時車輪與地面的相對滑動盡可能小。
　　1、與獨立懸架配用的轉向傳動機構
　　當轉向輪獨立懸掛時，每個轉向輪都需要相對于車架作獨立運動，因而轉向橋必須是斷開式的。與此相應，轉向傳動機構中的轉向梯形也必須是斷開式的。
　　組成　轉向橫拉桿、轉向減振器、前橋轉向臂、轉向齒輪軸、防塵套等。
　　2、與非獨立懸架配用的轉向傳動機構主要包括：1、轉向搖臂2、轉向直拉桿3轉向節臂4和轉向梯形。在前橋僅為轉向橋的情況下，由轉向橫拉桿和左、右梯形臂組成的轉向梯形一般布置在前橋之后。當轉向輪處于與汽車直線行駛相應的中立位置時，梯形臂與橫拉桿在與道路平行的平面(水平面)內的交角＞90。在發動機位置較低或轉向驅動橋的情況下，為避免運動干涉，往往將轉向梯形布置在前橋之前，此時上述交角＜90°。若轉向搖臂不是在汽車縱向平面內前后擺動，而是在汽車的橫向左右擺動，則可將轉向直拉桿橫置，并借球頭銷直接帶動轉向橫拉桿，從而推動兩側梯形臂轉動。
　　3、轉向傳動機構的主要組成零件的結構
　　（1）轉向搖臂
　　作用　是把轉向器輸出的力和運動傳給直拉桿或橫拉桿，進而推動轉向輪偏轉。轉向搖臂的典型結構如圖。
　　（2）轉向直拉桿
　　作用　是將轉向搖臂傳來的力和運動傳給轉向梯形臂(或轉向節臂)。它所受的力既有拉力、也有壓力，因此直拉桿都是采用優質特種鋼材制造的，以保證工作可靠。
    (3)轉向橫拉桿
　　作用　是聯系左、右梯形臂并使其協調工作的連接桿，它在汽車行駛過程中反復承受拉力和壓力，因此多用高強度冷拉鋼管制造。(相關視頻：第四集)
    七、轉向器的檢修
　　1.轉向柱與轉向管柱的檢查
　　（1）檢查轉向柱與轉向管柱的變形與損壞情況
　　不允許補焊或矯正，若變形或損壞嚴重必須更換。檢查轉向柱軸承的磨損與燒蝕情況，嚴重時應更換。
　　（2）轉向傳動軸萬向節的檢查
　　用手檢查萬向節在十字軸的兩個方向的徑向間隙，若發現有間隙時，應更換萬向節的軸承。拆卸萬向節時，先將軸承拆下，再拆下十字軸（拆前做好萬向節與傳動軸的對正標記）。裝配時，應先將萬向節與傳動軸的對正標記對準，先裝上十字軸，然后用臺鉗壓人軸承。
　　2.轉向器的檢查
　　（1）機械轉向器的檢查
　　檢查轉向小齒輪與齒條有無磨損與損壞，轉向器殼體上是否有裂紋，并注意轉向器上的零件不允許焊接或矯正，只能更換。還要檢查軸承及襯套的磨損與損壞，以及油封、防塵套的磨損與老化情況，并及時更換之。
　　（2）轉向減振器的檢查
　　桑塔納轎車轉向減振器的檢查。檢查轉向減振器是否漏油，規定油量為86mL。
　　檢查轉向減振器的行程。工作行程L應為最大長度556mm與最小長度344.5mm之差，為211.5mm。行程不足時應更換。
　　檢查轉向減振器的阻尼力，最大阻尼載荷為560N，最小阻尼載荷為180N（在試驗臺上進行）。
　　檢查轉向減振器的支承是否開裂。
　　檢查轉向減振器端部的橡膠襯套是否損壞老化。
　　（3）動力轉向器的檢查
　　檢查所有漏油處，更換全部O形圈及密封墊。液壓分配閥若有問題必須整體更換或更換分配閥上的密封環。檢查小齒輪、齒條是否損壞。檢查軸承、油封是否損壞。檢查防塵罩是否損壞與老化。檢查轉向器外殼是否有裂紋和漏油處。
　　3.轉向橫拉桿的檢查
　　（1）檢查橫拉桿是否彎曲
　　必要時校正。檢查調整螺栓的螺紋有無亂紋現象。
　　（2）轉向橫拉桿球頭的檢查
　　檢查轉向橫拉桿內、外球接頭（球頭銷）的轉動力矩和擺動力，用彈簧秤檢查內、外球頭銷的擺動力分別應為5.9-51N和6.9-64.7N。用扭力扳手4檢查轉向橫拉桿外球頭銷的軸向間隙應為0，轉動力矩應在0.3-4.ON·m，若達不到要求，則應更換球頭銷。
    八、轉向傳動機構的裝配與調整
　　1.轉向角的檢查與調整
　  汽車前輪的最大轉向角是指前輪向左或向右轉到極限位置時的角度，它不僅影響汽車行駛的穩定性，而且對輪胎的磨損也有一定影響。因為轉向角過大，汽車轉彎時將增大輪胎與地面的橫向滑移，同時輪胎與翼子板、直拉桿有磨損的可能。轉向角過小，則使汽車轉向半徑增大，汽車轉彎困難，行車安全受到影響。因此，轉向角應按原廠規定進行檢查和調整。
　　(1)檢查方法
　　檢查時，先將汽車用舉升器將前橋頂起，使兩前輪離地處于直線行駛位置，然后在左（或右）輪胎下墊一平木板，在平木板上固定一張白紙，用直尺靠緊輪胎外邊緣在白紙上畫出與車輪平行的直線，把方向盤向左（或向右）轉到極限位置，同上方法做出第二條直線，然后用角尺量出兩直線間的夾角，即轉向角。
　　若測量結果不符合要求時，應進行調整。
　　(2)調整方法
　　①松開鎖緊螺母；
　　②順時針旋入調整螺釘，直到最小轉彎直徑符合規定時為止(注意：將方向盤往左、右轉到極限位置后，車輪不應觸及翼子板等其它機件)；
　　③調好后扭緊鎖緊螺母。
　　2.方向盤游動間隙的檢查與調整
　　(1)什么是方向盤的游動間隙
　　所謂方向盤的游動間隙是指轉動方向盤時，前輪不發生偏轉而方向盤所能轉動的角度。其標準值應小于14°，方向盤轉動弧長應小于37毫米。
　　(2)檢查方法
　　①使兩前輪處于直線行駛的位置；
　　②將游隙檢查器的刻度盤和指針分別夾持在轉向軸管和方向盤上；
　　③向左(右)轉動方向盤至感到有阻力時，記下指針所指的位置；再向右(左)轉動方向盤至感到有阻力時為止。此時；指針在刻度盤上所劃過的角度就是方向盤的游動間隙。
　　若發現游動間隙過大，應查明原因，及時調整，以保修理質量。
　　(3)調整方法
　　①調整前，檢查轉向器、轉向搖臂、聯軸節、轉向拉桿和轉向節各連接和固定部位是否松動，必要時予以緊固和調整。
　　②調整轉向器的齒扇和齒條的嚙合間隙。松開鎖緊螺母，順時針轉動調整螺釘，使嚙合間隙減小，扭緊鎖緊螺母。