汽车转向系统：定义、工作原理、分类及维护保养指南

汽车转向系统：定义、工作原理、分类及维护保养指南

转向系统是汽车中一个非常重要的系统，它的主要功能是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。转向系统对汽车的行驶安全至关重要，因此转向系统的零件都称为保安件。转向系统和制动系统都是汽车安全必须要重视的两个系统。

工作原理

机械转向系统

机械转向系统以驾驶员的体力作为转向能源，其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。

当汽车转向时，驾驶员对转向盘施加一个转向力矩。该力矩通过转向轴、转向万向节和转向传动轴输入转向器。经转向器放大后的力矩和减速后的运动传到转向摇臂，再经过转向直拉杆传给固定于左转向节上的转向节臂，使左转向节和它所支承的左转向轮偏转。为使右转向节及其支承的右转向轮随之偏转相应角度，还设置了转向梯形。转向梯形由固定在左、右转向节上的梯形臂和两端与梯形臂作球铰链连接的转向横拉杆组成。

从转向盘到转向传动轴这一系列部件和零件属于转向操纵机构。由转向摇臂至转向梯形这一系列部件和零件（不含转向节）均属于转向传动机构。

动力转向系统

动力转向系统是兼用驾驶员体力和发动机动力为转向能源的转向系。在正常情况下，汽车转向所需能量，只有一小部分由驾驶员提供，而大部分是由发动机通过动力转向装置提供的。但在动力转向装置失效时，一般还应当能由驾驶员独立承担汽车转向任务。因此，动力转向系是在机械转向系的基础上加设一套动力转向装置而形成的。

对最大总质量在50t以上的重型汽车而言，一旦动力转向装置失效，驾驶员通过机械传动系加于转向节的力远不足以使转向轮偏转而实现转向。故这种汽车的动力转向装置应当特别可靠。

图2为一种液压动力转向系的组成和液压动力转向装置的管路布置示意图。其中属于动力转向装置的部件是：转向油罐、转向油泵、转向控制阀和转向动力缸。当驾驶员逆时针转动转向盘（左转向）时，转向摇臂带动转向直拉杆前移。直拉杆的拉力作用于转向节臂，并依次传到梯形臂和转向横拉杆，使之右移。与此同时，转向直拉杆还带动转向控制阀中的滑阀，使转向动力缸的右腔接通液面压力为零的转向油罐。油泵的高压油进入转向动力缸的左腔，于是转向动力缸的活塞上受到向右的液压作用力便经推杆施加在横拉杆上，也使之右移。这样，驾驶员施于转向盘上很小的转向力矩，便可克服地面作用于转向轮上的转向阻力矩。

应用

用来改变或保持汽车行驶或倒退方向的一系列装置称为汽车转向系统。汽车转向系统的功能就是按照驾驶员的意愿控制汽车的行驶方向。

分类

汽车转向系统分为两大类：机械转向系统和动力转向系统。

选型指南

动力转向系统配套设计

1. 调查汽车在超载运营时的前桥载荷（双前桥转向时需要调查双桥载荷之和）；
2. 调查汽车厂助力方向机的规格，根据经验，前桥载荷p≤5500kg时可选择d=100mm缸径助力方向机，其它载荷可以根据 P/5500 = d2/1002进行计算，助力方向机的缸径系列为70mm、80mm 、90mm、100mm、110mm等，助力方向机缸径选择过小会使助力转向液压系统容易产生故障。
3. 核算助力方向机流量需求。保证有足够的助力性能，在典型路面（非水泥路面、土路、乡村公路）上，汽车按实际最高载重量，原地打方向时方向机进油压力为7~13MPa。低于7MPa可以考虑减小方向机油缸直径，高于13MPa时应考虑加大转向器油缸直径。
4. 确定转向泵在发动机上的安装位置及进出油口位置，给出一个尺寸范围，这样转向泵厂家方便设计性能更好的转向泵。
5. 将转向泵安装连接尺寸、进出油口位置尺寸、方向机流量需求及安全压力提交转向泵生产厂家，转向泵生产厂家根据提供的参数要求设计匹配的转向泵。

维护保养

现代中高级轿车和重型汽车普遍采用动力转向系统，不仅大大改善了汽车操纵轻便性，还提高了汽车行驶安全性。动力转向系统是在机械转向系的基础上加设一套依靠发动机输出动力的转向加力装置而形成的。轿车普遍采用齿轮条式动力转向机构。这种转向器结构简单、操纵灵敏性高、转向操纵轻便，而且由于转向器完全封闭的，平时不需检查调整。

动力转向系统的养护主要是：

定期检查储液缺罐内动力转向液液面高度

热态时（约66℃，用手摸感觉烫手），其液面高度必须在HOT（热）和COLD（冷）标记之间。如果是冷态（约为21℃），则液面高度必须在ADD(加）和CLOD（冷）标记之间。如果液面高度不符合要求，必须加注DEXRON2型动力转向液（液力传动油）。

注意事项

转向系统装配时，应注意以下事项。

1. 转向器壳体及盖一般不可调装，装配时不应错配。
2. 转向器装合后，应进行蜗杆轴承间隙的调整、蜗杆与传动副啮合间隙的调整。经过调整并加注润滑油后的转向器，应有适当的松紧度，使其能灵活地转动，转动转向盘时，应无卡滞或忽轻忽重的感觉。
3. 当连接转向器与纵拉杆时，应将前轮停放在直线行驶位置，将转向盘转到中间位置（或按原厂规定位置／记号装配），然后装上转向摇臂，使转动量符合原厂规定。
4. 安装横、纵拉杆球头销时，应先旋紧调整螺塞，压紧弹簧，然后再松回1/4一1/2圈，并装上开口销。
5. 转向传动装置装妥后，应调整转向限位装置，使左、右转向轮保证不与车架或翼子板等相碰擦的情况下，各达到最大的转向角。
6. 转向系统如发生故障，往往会造成严重的行车事故。因此，无论在零件检验、零件修理和装配调整时，都应特别慎重，所有锁紧装置和保险装置不得漏装。

故障排除

1. 方向跑偏
   方向跑偏表现为：在行驶中，感到汽车自动偏向一边，必须把方向盘用劲把住，才能保持正直的行驶方向。其原因是：左右轮胎气压不等；个别制动蹄片刮摩制动毂，或一边车轮轮壳轴承过紧；个别钢板弹簧折断，两边钢板弹力不均；前轴或车架弯曲；前轮定位失准或两边轴距不等；转向节主销与衬套间隙左右不一，或横拉杆两边球头松紧调整不一；货车货物装载不均。

2. 方向摆头
   方向摆头表现为：汽车在行驶中，感到两前轮左右摇摆，方向盘难以掌握。其原因是：横直拉杆球头调整过松（弹簧折断或调整间隙过大）；转向盘自由行程过大；转向器滚轮与蜗杆啮合间隙过大；蜗杆上下轴承间隙过大；转向节主销与衬套的间隙过大；前轮轮壳轴承装配过松，或前轮轮辋失圆摆差过大；前轮定位失准。

3. 转向沉重
   转向沉重表现为：让行驶的汽车转弯时，转动方向盘，感到沉重吃力。其原因是：蜗杆的上下轴调整得过紧或轴承损坏；蜗轮和蜗杆啮合过紧，转向器的转向摇臂轴与衬套无间隙；转向轴弯曲或管柱凹瘪，互相刮碰；方向盘碰、磨管柱；转向节上的推力轴承缺油或损坏；转向节主销与衬套装配过紧或缺润滑油；转向节拉杆（直拉杆）螺塞旋得太紧，或拉杆接头缺油；横拉杆球头调整过紧，或拉头缺油；轮胎气压不足；前轴或车架弯曲，前轮定位失准。

4. 转弯不足
   转弯时转向不足表现为：在汽车转弯时的转动量不够。其原因是：转向摇臂装在摇臂轴上的位置不当；转向角限位螺栓调整过长；前轴前后窜动；循环球或转向器扇形齿与蜗杆盒装配位置不妥。

5. 前轮调整
   前轮最大偏转角（转向角）的大小，影响到汽车转弯时的转向半径（亦称通过半径），偏转角越大，转向半径越小，汽车的机动性越强。

前轮最大偏转角是通过前桥上的限位螺丝进行调整的。其方法是：将前桥顶起，转动方向盘，使前轮偏转至与相碰物（翼子板、横拉杆、车架等）相距8~10mm，转动限位螺丝，将车轮限止到此位置，此时的轮胎着地轨迹中心线与轮胎在直线行驶时的着地轨迹中心线之间的夹角为最大偏转角。各种车型的最大偏转角和最小转向半径不尽相同，调整前要参照汽车的使用说明书。