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2012年5月18日
汽车转向系统的故障分析与维修
转向系统是汽车行驶的指南针，它的好坏关系到汽车能否安全行驶。本文首先介绍了汽车动力转向系统的总体结构；详细介绍了其功能。分类和工作原理。然后具体分析了汽车助力转向系统的几种常见故障:转向沉重、转向时有噪音、方向盘自由行程过大、左右转向时重量不同、转向时方向盘抖动强烈、直线行驶时方向盘漂移或跑偏。最后，阐述了汽车动力转向系统中方向盘的自由行程、转向储液罐的液位高度、液压泵的泵压、液压系统的密封、转向管柱的检查方法以及通过汽车动力转向系统故障现象的进展
进行了诊断、分析和维修。使用和保养汽车是非常现实的。
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介绍
汽车发展的趋势是安全、节能、环保。转向系统是关系到主动安全性的重要系统，其操纵稳定性对汽车性能有很大影响。机动性是汽车准确跟踪驾驶员的驾驶意图；稳定性要求危险工况(高速行驶，大侧向加速度，大离心力，超过轮胎侧偏力，造成大侧滑；附着系数小的路面侧滑；在开阔路面上轮胎左右偏置力不相等，侧风造成偏航的情况下，汽车依然行驶稳定。为了提高操控稳定性，出现了ESP(电子稳定程序)、主动转向和4WS(四轮转向)。ESP判断发生转向不足或转向过度时，后轮和前轮产生制动力，产生横摆力矩。四轮转向的后轮也参与转向。低速时后轮和前轮转向相反，减小转弯半径，提高机动性。高速时，后轮和前轮同向转动，提高汽车的稳定性。控制目标是质心侧偏角为零。然而，这些汽车转向系统处于机械传动阶段。由于转向传动比固定，汽车的转向响应特性随车速而变化。因此，驾驶员必须事先对汽车转向特性的幅值和相位变化进行补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。如果驾驶员的转向操作能够通过信号和控制器与方向盘连接起来，那么驾驶员的转向操作只是向车辆输入自己的驾驶指令，控制器可以根据驾驶员的指令、当前的车辆状态和路况确定合理的前轮角度，从而实现转向系统的智能控制，这必将大大提高车辆操纵稳定性，减轻驾驶员的操纵负担，提高人车闭环系统的性能。
分析
它由转向油泵、转向油管、转向油箱、转向控制阀和位于整体式转向器中的转向动力缸组成。当驾驶员转动方向盘时，转向摇臂摆动，方向盘通过转向直拉杆、横拉杆和转向节臂偏转，从而改变汽车的行驶方向。同时，转向器的输入轴也带动转向器内部的转向控制阀转动，使转向动力缸产生液压力，帮助驾驶员转向。这样，为了克服地面上作用在方向盘上的转向阻力矩，驾驶员需要加在方向盘上的转向力矩，比使用机械转向系统时需要的要小得多。
1.汽车动力转向系统的工作原理
(1)汽车直线行驶时，转阀处于中间位置，来自转向油泵的工作流体从转向器壳体的进油口流向阀体的中间油环槽。通过凹槽底部的通孔，它进入阀体和旋转阀之间。这时，因为回转阀处于
在中间位置，进入的油通过阀体纵向槽的台肩与转阀形成的等边间隙流到阀体外圆的上下油环槽，再通过壳体内的两个油路，即左转向动力腔L和右转向动力腔R流到动力缸的上下腔，但上下腔的油压相等且很小。此时，齿条活塞既不受转向螺杆产生的轴向推力，也不受上下腔压力差产生的轴向推力，因此齿条活塞处于中间位置，动力转向不起作用。流入阀体内腔的油通过回转阀的纵向槽流到阀体的上下油环槽，通过回转阀槽肩部的径向油孔流到回转阀和扭杆轴组件之间的间隙，通过阀体组件和调节塞之间的间隙流到回油口，通过油管回到油箱，形成恒流量的油循环。
(2)汽车左转时，转动方向盘使短轴逆时针转动，通过其下轴销带动转阀同步转动。这个扭矩也通过弹性扭杆轴传递到下轴盖上。下轴盖边缘的缺口通过固定在阀体上的销钉驱动阀体转动，阀体通过其下缺口和销钉将转向力矩传递给螺杆。由于转向阻力的存在，需要有足够的转向力矩才能使转向螺杆转动。这个扭矩使扭杆轴弹性扭转，使阀体的旋转角度小于旋转阀的旋转角度，产生相对角位移。下动力腔进油间隙减小(或关闭)，回油间隙增大，油压降低；穿过上动力室的进油间隙增大，而回油间隙减小(或关闭)，并且油压增大，导致上动力室和下动力室之间的油压差。齿条活塞在上腔和下腔油压差的作用下运动，从而产生助力作用。此时，来自转向油泵的压力油通过槽流向动力油缸的上腔，动力油缸下腔的油通过阀体径向孔、槽、回转阀径向孔和回油口流向储油箱。
(3)右转基本相似。不同的是，由于转向方向相反，阀体与转阀的角位移相反，齿条-活塞下腔压力增大，上腔油压减小，产生右转向助力。
(4)当方向盘停在某一位置不再继续转动时:此时，阀体在液压力和扭杆轴弹力的作用下，随螺杆沿方向盘转动方向转动一个角度，使与转阀的相对角位移减小，上下动力室的油压差减小。不过还是有一定助力作用的。此时助力扭矩与车轮的扶正扭矩平衡，使车轮保持在一定的转向位置。
(5)渐进随动原理:转向过程中，如果方向盘转得快，阀体与转阀的相对角位移也大，上下动力室的油压差相应增大，前轮偏转速度也加快，如方向盘转得慢，前轮偏转慢；如果方向盘在某个位置转动，对应的前轮也在某个位置转动。这叫“渐进跟进原则”，即“转得快帮得快，转得大帮得大，不转帮”的原则。
(6)转向后，需要回正时。如果驾驶员松开方向盘，回转阀将回到中间位置，助力功能将丧失。此时方向盘会在回位扭矩的作用下自动回位；如果驾驶员同时转动方向盘，转向助力器将帮助汽车掉头。
(7)当汽车直线行驶遇到外界阻力时，方向盘偏转:阻力矩通过转向传动机构、转向螺杆、螺杆锁紧销和阀体作用在阀体上，使其与转阀产生相对角位移，从而
动力缸上下腔油压不相等，产生与方向盘转向相反的助力效果。在这个力的作用下，方向盘迅速向右回位，保证了汽车直线行驶的稳定性。
一旦液压助力器失效，动力转向器就变成了机械转向器。此时转动方向盘带动短轴转动，短轴下端的法兰边缘有一个弧形缺口。旋转一定角度后，通过螺杆上端法兰的凸块带动螺杆旋转，保证汽车的转向。但此时方向盘自由行程加大，转向沉重。汽车动力转向系统的故障诊断与分析
本章介绍汽车的几种常见故障，并进行诊断和分析。第一次转向沉重，第二次转向噪音大，第三次方向盘自由行程过大，第四次转向重量不同，第五次转向时方向盘抖动强烈，第六次车直线行驶时方向盘浮动或跑偏。
2.1重型转向
2.1.1故障现象
一辆本来很轻的可变液压助力转向的车，突然感觉转向沉重或者方向盘转不动。
2.1.2故障原因
油箱缺油或油位不足。
系统中混入了大量空气。
油箱滤网堵塞或管道堵塞。
液压泵的磨损、内部泄漏或滑移以及驱动部件的磨损。
助力器中的溢油阀和安全阀零件磨损，弹簧过软或调整不当。
助力器中滑阀和滑动壁之间的间隙太大或没有正确关闭。
系统接头和垫片密封不良，导致液压油泄漏；内部泄漏是由系统中的密封元件损坏引起的。
2.1.3故障诊断与排除
检查液压泵驱动部分的工作情况。检查传动皮带是否打滑或其他传动形式的齿轮传动是否损坏。
检查油箱中的油位，看它是否达到规定的高度。如果油位过低，应进行补充，使油位达到油尺上的高度标记。检查油箱内的过滤器是否堵塞或损坏，如果堵塞，清洗干净；如果损坏，应该更换。
检查系统中是否有空气混入。如果发现液压油中有泡沫(或浑浊的液压油)，可能是油路中有空气(一般通过回油时观察回油管中是否有气泡来判断)。进气通常是由于液压泵进油管破裂、接头松动、液压泵轴上的密封圈损坏等原因造成的。如果出现上述损坏，应先进行维修，然后排除系统中的空气。
检查液压泵的流量和溢流阀、安全阀的功能是否良好。压力表可以连接到管道上进行检查。如果效果不好，应拆下阀门和弹簧，进行清洗和检查，必要时更换新零件。
检查控制阀中的滑阀，看它是否工作正常。如果间隙过大或封闭不严密，应更换新的转向螺钉和滑阀。
检查助力器活塞上的密封圈和阀室径向环槽的中间密封功能是否良好，必要时更换。同时，检查液压缸的表面是否损坏。
检查单向阀的球阀是否与阀座紧密接触。如果阀门由于污垢而没有正确关闭，应该进行清洗。如果阀门本身没有正确关闭，必须更换一个新的。
2.2转弯时有噪音。
2.2.1故障现象
转向时液压泵有噪音。
故障原因
液压泵驱动部分有声音，如皮带太松，驱动齿轮传动部分损坏。
系统中混合的液压油和空气不足。
燃油箱滤芯堵塞或损坏。
松动的管接头或破裂或堵塞的油管。
2.2.3故障诊断和排除
首先检查油箱中的油位。如果油位过低，请补充液压油。
检查传动部分的工作情况，检查皮带是否过松，传动齿轮和其他部件是否损坏。如有异常，应按规定要求进行调整和修理。
检查回油管的回油情况，观察液压油中是否有气泡(油浑浊)。如果有气泡，先找出漏气处，再排除空气。
检查油箱过滤器和油路有无堵塞和损坏，如果有，进行修理。
2.3方向盘自由行程过大
2.3.1故障现象
转动方向盘发现自由行程过大。
故障原因
转向横拉杆两端球销与销座间隙过大。
齿条和扇形齿之间的间隙太大。
转向螺钉和转向螺母与钢球之间的间隙过大。
2.3.3故障诊断和排除
逐一检查以上差距是否过大，并采取相应措施。
2.4左右转弯时，重量不一。
2.4.1故障现象
汽车行驶中左右转弯时，左右转动方向盘的感觉是不一样的。
故障原因
控制阀中的滑阀偏离中间位置，或虽在中间位置，但与阀体肩部的间隙大小不一致。滑阀或阀体肩部有毛刺、凸起或污垢，阻碍液压油流通，导致加力不平衡。动力缸一侧有空气，导致活塞两侧压力差过大，造成左右方向重量不同。
2.4.3故障诊断和排除