汽车转向系统与转向盘的故障分析

摘要：本文详细分析了汽车转向系统转向沉重的原因，其中分别介绍了机械转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统转向沉重的原因，转向盘的检查，转向机组成与工作原理的介绍以及在更换转向机的过程中要注意的事项，以及转向机可能会出现的电子问题，为从事汽车维修行业人员、教师团队和汽车使用者提供一定的理论参考以及一定的技术指导，在维修过程中少走弯路，既可以节约时间又可以降低维修成本。

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.

關键词：转向系统;转向盘;转向机

Key words： steering system;steering wheel;steering gear

中图分类号：U472.43                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）21-0156-02

0  引言

近几年，随着人们生活质量的不断提高，汽车保有量也在逐年的增加，汽车制造技术以及维修技术也在日益更新和进步，汽车转向系统由最初的机械转向系统逐步改进成为目前普遍应用的液压动力转向，再到电控液压动力转向再到目前的电子随速助力转向。本文详细介绍了汽车转向系统转向沉重的原因，其中分别介绍了机械转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统转向沉重的原因，转向盘的检查，转向机组成与工作原理的介绍以及在更换转向机的过程中要注意的事项，以及转向机可能会出现的电子问题，为从事汽车维修行业人员、教师团队和汽车使用者提供一定的理论参考以及一定的技术指导。

1  汽车转向系统的组成与工作原理

汽车车身由行驶系统、制动系统、传动系统、转向系统，因此转向系统非常重要，目前按照动力分类主要有：机械转向系统、动力转向系统及线控转向系统。转向系统的硬件组成部分主要有：方向盘转向柱（可以电动或者机械）、万向节、转向器（可以电动或者机械）。

EPS转向系统工作原理：驾驶员打方向时，转向支持开始，方向盘通过转向管柱，万向节，刚性的传递到方向机的扭矩传感器，扭矩传感器里面磁场信号通过芯片处理成电信号，再给到控制单元，同时控制单元根据转向扭矩、车速、转向角度和控制单元中的特性曲线计算出必要的支持扭矩，并且起动电机，转向机电机转动时给出G85转向角度信号给到轮速传感、ESP、发动机等模块方向盘上的力矩和支持扭矩的总和就是转向器上的有效扭矩，该扭矩来传动齿条。

2  汽车转向系统故障分析

转向沉重的故障原因：

2.1 机械转向系统转向沉重原因

①转向器方面原因。转向器啮合副啮合过紧;转向器缺油。②转向传动机构方面原因。转向轴弯曲或护管凹陷;转向拉杆球头与座配合过紧或润滑不良。（图1）③其他方面原因。前轮定位不准;车桥变形破坏了前轮定位;轮胎气压过低，增大了轮胎的偏转阻力等。

2.2 液压助力转向系统转向沉重的原因

①油液变质;②油路堵塞;③油路中渗入空气;④油泵驱动皮带过松或打滑;⑤各油管接头、油泵安全阀、液流阀等处于泄漏;⑥油泵磨损、内部泄漏严重;⑦动力缸或转向控制阀密封圈损坏。

2.3 电动助力转向系统沉重原因

①力矩传感器发生故障;②蓄电池和电源系统故障;③电动助力转向系统ECU电源电路故障或ECU故障;④助力转向电机故障;⑤相关线路故障。

3  转向盘的检查

3.1 转向操纵性的评价指标

3.1.1 转向盘横向侧滑量  被检测车辆左右居中并且在直线上行驶，以低于5km/h的车速平稳通过侧滑检验台滑板，从而测得转向轮横向侧滑量的最大示值。

3.1.2 转向盘自由转动量  转向盘自由转动量具体是指当转向盘处于摆正的位置时，转向盘向左大方向15°后转向机带动车轮转向，右边同上，左右转动角度加来是30°。超过这个值后会影响到车辆的操作灵敏度和行驶稳定性，造成安全隐患应该调整或者更换转向机。

3.1.3 转向盘最大自由转动量  即原地不动情况下，转向盘可以自由转动的最大角度，最高设计车速不小于100km/h的机动车单侧最大20°。

3.1.4 转向相关参数  ①转弯半径。转动转向盘时，两个前轮中任一个的转角。内外前轮转角不一样，一般内侧车轮的转动角度大于外侧车轮转动角度，目的是为了2轮具有同一个旋转中心，以确保车辆的转弯性能。②转向定位。1）前轮前束角。其主要功能是保证汽车的行驶的方向稳定性，降低轮胎的磨损量。在车辆行驶中，前轮处于滚动的状态，在惯性力的作用下轮胎向内偏斜，如果前束数值在规定范围内，汽车行驶时轮胎滚动的偏斜方向就会纠正，从而降低轮胎的内侧磨损，可以通过调整转向横拉杆来实现前束在规定数值范围内。2）前轮外倾角。检测人员站在车辆前方看轮胎中心线与垂直线所成的角度，如果角度向外时则外倾角为正，如果角度向内则外倾角为负。这个角度的不同不仅能够改变轮胎与地面的接触点、施力点，还能够改变轮胎的抓地力、磨耗状况。3）主销后倾角。是指从车辆的一侧看转向轴中心线与垂直线所成的夹角，如果夹角向前那么后倾角则为负，如果夹角向后那么后倾角则为正。4）主销内倾角。内倾角一般来说是无法调整的。是指汽车转向节主销轴线（或独立悬架的上摆臂球销与下摆臂球销中心的连接线）与铅垂线在垂直于车辆纵向对称平面的平面上的投影锐角。

3.2 转向盘自由转动量的人工定性检查

3.2.1 转向盘自由转动量的人工定性检查条件  ①机动车的转向盘规定必须设置在左侧，但专用车除外，可以按照需求在左右两侧分别设置一个方向盘。②机动车的转向盘应该具有转向灵活、操纵方便、在转向过程中不会出现卡滞现象。转向系统的操纵机构所安装的位置，不允许与其他机构有所干涉。③机动车的转向轮能够自动回正，并且保证车辆按直线平稳的行驶。④机动车行驶在正常标准的道路上时不会发生跑偏现象，其转向盘也不会发生摆振、路感不灵或其他不同寻常的现象发生。⑤机动车行驶在干燥、结实、平整水泥或者沥青路面上时，以10km/h的速度在5s之内沿螺旋线从直线行驶过渡到以直径为24m的圆周行驶，施加于转向盘外缘的最大切向力应小等于245N。

3.2.2 转向盘自由转动量的人工定性检查步骤  ①被检测车辆置于平坦、干燥、清洁的硬质地（路），转向轮保持回正位置，发动机熄火;②将转向力/角测量仪安装在被检车辆的转向盘上。

4  转向机的分析

4.1 转向机的介绍

4.1.1 转向机分类  主要有三种类型：机械转向机+电动转向系统，机械转向机+液压转向系统，电子转向管柱+机械转向机。

4.1.2 双齿轮式电动转向机的结构及原理  ①硬件组成：主要由方向盘、转向柱、转向器三部分组成。②控制系统。车速、ESP控制单元、电机、蜗轮蜗杆、传动小齿轮、转向小齿轮、转向角度传感器（转向角度和转向速度）、扭矩传感器（转向力矩）。③工作原理概述。当驾驶员操纵转向盘时，此时的转向支持就开始起作用，转向扭矩传感器将方向盘的转矩信号传递给控制单元，转向角度传感器将转向角度信号传递给控制单元，控制单元接收到转向角、扭矩、车速等信号后通过计算得出所需要的支持扭矩，然后控制单元将信号传递给起动电动机，由小齿轮来进行转向支持，电机控制小齿轮的转动，转向器的有效转矩则是方向盘上的力矩与支持力矩的总和，此扭矩来传动齿条。

4.2 转向机部件更换

零件更换需知：①更换转向横拉杆。齿条上面安装转向横拉杆，按照标准的力矩将其拧紧。需要注意的是在安装过程中避免将齿条扭曲变形。②防尘罩的更换。在安装防尘罩之前要将防护罩的内侧与唇缘处涂抹少量的润滑脂，然后在防护罩上安装新的卡箍，最后将防尘罩与卡箍同时安装在机器上，在安装过程中防止发生扭曲变形。需要注意的一点就是在更换防尘罩时一定同时更换卡箍，防止后续出现漏水、漏风的风险。

4.3 转向机电子问题

①电子问题的分析。发生转向电子问题必须采集ODIS整车数据流。②转向机出现电子问题的检查。1）转向机诊断显示故障指向供电电压，请检查蓄电池（供电小于9V发生3秒会导致转向失去助力）。2）转向机诊断显示故障指向Can-bus，请检查Can-H和Can-L，数据总线，会导致助力下降或者失去转向助力。

5  结论

本文主要分析了汽车转向系统转向沉重的原因，其中分别介绍了机械转向系统、液压助力转向系统、电动助力转向系统转向沉重的原因，转向盘的检查，转向机组成与工作原理的介绍以及在更换转向机的过程中要注意的事项，以及转向机可能会出现的电子问题的分析与故障检查，为在4S店、维修厂等从事汽车维修行业人员、中高职院校教师团队和广大的汽车用户提供一定的理论参考以及一定的技术指导，在维修过程中少走弯路，既可以节约时间又可以降低維修成本，用户也便于掌握一定的理论知识，对于社会整体而言也会促进其发展以及汽车行业的发展。

参考文献：

[1]方景灿.汽车转向系统原理及故障排除方法分析[J].时代汽车，2021（13）：179-180.

[2]白晨媛.汽车转向系统机械故障及维护研究[J].南方农机，2020，51（22）：130-131.

[3]旷文兵.汽车液压助力转向系统故障诊断与排除[J].科技视界，2020（15）：86-87.

[4]夏雨.汽车液压转向系统的故障诊断及维修探讨[J].南方农机，2020，51（02）：44.

[5]单云龙.汽车转向系统故障与检测维修[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（04）：105.

[6]毕少平.汽车转向系统的故障诊断与维护[J].内燃机与配件，2021（08）：141-142.