汽（qì）車（chē）四輪（lún）轉向係統實驗台實驗指導書

一、結構與原理
所謂四輪轉向（xiàng），是指後輪也和前輪一樣具有一定的轉向功（gōng）能，不僅可以與前輪同方向轉向，也可以與前輪反方向（xiàng）轉向。其主要（yào）目的是增強轎（jiào）車（chē）在高速（sù）行駛或在側向風力作用（yòng）下的操縱穩定性，改善低速時的操縱輕便性，在轎車高速行駛時（shí）便於由一個車（chē）道向另一個車道的移動調整，以減少調頭時的轉彎半徑。
目前（qián）的轎車轉向分為前輪轉向(2WS)和四（sì）輪轉向(4WS),前者普遍（biàn）使用，後者是（shì）近年出現（xiàn）的一種新技術，主要應（yīng）用在（zài）一些比較高級和新型轎車上。
所謂（wèi）四輪轉向，是指後輪也和前輪（lún）相似，具有一定的轉向功能，不僅可以與前輪同方向（xiàng）轉向，也可以與前輪反方向轉向（xiàng）。其（qí）主要（yào）目的是增強轎車在高速行（háng）駛或者在側向風力作用下的操縱穩定性，改善低速（sù）時的操縱輕便（biàn）性，在轎車高速行駛時便於由（yóu）一個車道向另一個（gè）車道的移動調整，以（yǐ）及減少調頭時（shí）的轉彎半徑。

四輪轉向裝置按照前後輪的偏轉角（jiǎo）和車速之（zhī）間的關係分為（wéi）兩種類型：一種是轉角傳感型，另一種是車速傳感（gǎn）型。轉角傳感型是指前輪和後輪的偏轉角（jiǎo）度之間存在著一定的（de）因（yīn）變關係，即後輪可以按（àn）前輪偏轉方向做同向偏轉，也可以（yǐ）做反向偏轉。車速傳感型是根據事先設計的程序規定當車速達到某一預定（dìng）值時(通常為（wéi）35至40公裏/小時)，後輪能與前輪同方向偏轉，當（dāng）低於某一預（yù）定值時，則與前輪反方向偏轉（zhuǎn）。目前的四輪轉向轎車既有采（cǎi）用轉角傳感型，也有（yǒu）采用車速（sù）傳感型，還有二者兼而用之（zhī）的。例如馬自達929型轎車的四（sì）輪轉向就是具有兩種類型的（de）特點。
從汽車轉向的基本過程來看，無論采（cǎi）取怎樣的轉（zhuǎn）向形（xíng）式，都是使汽（qì）車在轉彎時產生重心的平移和繞著重（chóng）心的轉動，這兩種運動（dòng）的結合促（cù）使汽車完（wán）成了轉向的過程。當汽車方向盤的轉角和車速都確定下來（lái）的時候，那麽前輪（lún）轉向汽車的行駛狀態是（shì）單一的，而四（sì）輪轉向汽車的行駛狀態則會（huì）隨著後輪與（yǔ）前輪（lún）之間的角度（dù）不同或相同而變得多種多樣，這是兩輪轉向和四輪（lún）轉向的根本差（chà）別所在，也是後者比前者優越的關鍵（jiàn）之（zhī）處。汽車前輪（lún）在做轉（zhuǎn）向時（shí），會產生一（yī）個作用在前輪的側向力，這時後（hòu）輪（lún）也會產生一種離心力，這種作用力（lì）就會使車輛在垂直軸線方向上產生一個（gè）扭矩，增大（dà）了傾翻作用力使車輛不能穩定。而有四輪轉向裝置的汽車，前後輪會（huì）相互配合，減弱傾（qīng）翻作用（yòng）力，側滑也（yě）會減（jiǎn）少，從而保障（zhàng）了行車的安全。
汽車在做直線行（háng）駛時，由於受到車速和路麵側（cè）向風的影響經常會走偏。這時有四輪轉向裝（zhuāng）置的（de）汽車的微（wēi）處理（lǐ）機就會根據（jù）車速和前（qián）輪轉角加以（yǐ）計算，確定後輪的（de）轉（zhuǎn）角數值，以變動對變動來保持車子行駛的穩定性。
四輪轉向轎車（chē）的前後（hòu）輪轉向裝置之間的聯（lián）係形式有機械式，也有液壓（yā）式、電子式（shì）等。目前四輪轉向裝置（zhì）已將機械（xiè）、液壓、電子、傳感器及微（wēi）處理機控製技術緊密結合在（zài）一起，在很大程度上改善轎車的轉向特性，提高操縱（zòng）穩定性。
四輪轉向係統是一個電子控製後輪操縱係（xì）統。該係（xì）統有4個主要部分：前輪定位感應器，可操縱的固定偏軸（zhóu）傘齒輪後軸，電動發動機驅動的執行機構，控製單元。
轉向盤（pán）位置和車輛速度傳感器不（bú）斷將數據傳輸給控製（zhì）單元，控製單元（yuán）據此確定後輪的（de）轉向角度。該係統有3種基本狀態——正相、相、中間和負相。在較低速度的負相，後輪與前輪方向相反；中速時（shí），後輪保持直行（háng）；高速時的（de）正相，後輪與（yǔ）前輪方（fāng）向相同。
高速時後輪與前輪保持相同的方向，可保證更高的穩定（dìng）性，減少汽車在完（wán）成一項操縱動作時產生的偏擺和轉動，使汽車（chē）即使在惡劣路麵條件下也能在直行、轉向或閃避（bì）時保持穩定的操縱響應。
使用該係統（tǒng），高速（sù）行駛（shǐ）時的牽引（yǐn）穩定性也得（dé）到提高。後輪的正相（xiàng）狀態會減小主車和拖掛車（chē）之間的鉸接角度，減小拖車作用在主車後輪上（shàng）的側向力，避免（miǎn）主車和拖車的搖擺。
四輪轉向係統同（tóng）時改善了低速（sù）行駛時的操控性，與使用兩輪轉向（xiàng）係統（tǒng）相比，拖車更接近主車的行駛軌跡。在一些特殊行駛狀態下，如市（shì）區交通堵塞、拖帶掛車倒車和泊位時，四輪（lún）轉向係統大大提高了操控性。
通過電子化控製後輪（lún）的方向，可以減小重型卡車的（de）轉彎半徑。按（àn）照通用汽車公司對使用四輪轉向係（xì）統的大型SUV和卡車的測試，轉變半徑平均減小了19%。一種重型卡車的轉變半徑從14m減小到11.4m。
(一)葉片式轉向油（yóu）泵
葉片式轉向（xiàng）油泵按其轉子（zǐ）葉片每轉供油次數和轉子軸（zhóu）的（de）受力（lì）情況可以劃分為單作用非卸荷式和雙作用（yòng）卸荷式兩大類（lèi）。北京切諾基吉普車（chē）采用雙作用卸荷式葉片油泵，如圖所示，由轉子1、葉片2、定子3、軸（zhóu）4、配油盤5和殼體等（děng）機件組成。

葉（yè）片泵的液壓試驗
葉片（piàn）泵工（gōng）作是否正常（cháng）除了觀察葉片泵的工作噪音是否（fǒu）明顯增大之外，可以通過葉片泵的液壓試驗來鑒別。其方法是：
1)在葉片泵的（de）出油管和轉向機的進油口之間串接一個滿量程約為10OMPa的壓力表和一（yī）個開關，打開開關；
2)使轉向盤處於汽車直線行駛位（wèi）置；
3)起動發動機，使動力轉向（xiàng）油（yóu）液達到正常工作溫度(77℃)。此時（shí），壓力表讀數應小於1030kPa，如果超過此限，應檢查轉向器和油管等是否堵塞；
4)關閉開關(關閉時間不要超過5s)，壓力表的讀數應不低於5OMPa；記（jì）錄讀數，連續啟閉開關三次，讀數值差應在345kPa以內；如果壓力差和讀數不符合上述規定，應檢查葉片泵溢流（liú）閥工作情況以及泵（bèng）芯(轉子、定子、葉片和（hé）配油盤等)的磨損情況。
（二）動力（lì）轉（zhuǎn）向器如下圖（tú）所示。

（三）轉閥式分配閥

其中（zhōng）圖a)所示為汽（qì）車處於直線行駛時的狀態（tài），此時分配（pèi）閥的轉閥2處（chù）於中間位（wèi）置。由轉向油泵輸入（rù）的壓力油通過閥體1周圍的油（yóu）孔（kǒng）進入閥體後，流過（guò）轉閥與閥體縱槽槽肩處的間隙(此時左右間隙（xì）相同)，同時與動力缸的（de）上下油腔相通（tōng），使齒（chǐ）條（tiáo）--活（huó）塞上下受到的油壓相同，當然就沒有助力作用。進入的壓力油（yóu）同時又通（tōng）過（guò）轉閥2上的回流孔流回到轉向油泵，形成循環。
圖b)所示為汽車轉（zhuǎn）向時的情況。轉向盤轉動分配閥中央的扭杆彈簧3和轉閥2，再通過扭杆彈簧帶動閥體和轉向機螺杆（gǎn），由於轉向阻力的作用，使扭杆彈簧發（fā）生扭轉，造成閥體相對於轉閥轉過了一個角度，這樣（yàng）就使進油口進入的壓力油隻能流向轉閥和閥體縱槽（cáo）槽肩處間隙變大的一（yī）邊，並通過閥體上的出油口流向接通了的動力缸的一側腔室，此時動力缸的另一（yī）側腔（qiāng）室就（jiù）與進（jìn）油口隔絕，其中（zhōng）的油液通（tōng）過閥體內另一組縱槽（cáo）槽肩處（chù）間隙變（biàn）大的（de）另一邊，與轉閥的回油孔相通，形成（chéng）了泄壓通道。這樣（yàng）就造成了（le）齒條--活塞的一（yī）側受到壓力油的作用，而另一側處於泄（xiè）壓狀態，這種壓力差就造成了助力作用。
當（dāng）汽車直線行駛時，轉閥處（chù）於中間位置，來自動力（lì）轉向泵的高壓油（yóu）從轉向器殼體的進油口流到閥體的中油環槽，經過其（qí）槽底的通孔進入閥體和轉閥之間，此（cǐ）時因轉（zhuǎn）閥處於中間位（wèi）置，所以進入的油液就分別通過閥體和轉閥縱槽槽肩形成的、兩（liǎng）邊相同的間隙，再通過轉（zhuǎn）閥（fá）的縱槽和閥（fá）體的縱槽以及它們槽底的孔通向閥體外圓的下油環槽（cáo）和上油環槽，然後通過殼體的兩條油道與轉向（xiàng）機（jī）齒條--活塞（sāi）的上、下（xià）腔相（xiàng）通，使上、下腔油（yóu）壓相同。此時齒條--活塞即沒有受到轉向（xiàng）螺杆轉動所造成的軸向移動力，又沒有受到兩側動力腔因壓差所造成的軸向力，所以齒條--活塞處於中間位置，轉向助力作用不（bú）存在。流入（rù）閥體（tǐ）內（nèi）腔的油液在通過轉閥縱槽和兩邊相（xiàng）同的（de）縱槽（cáo）側隙後，通過轉閥上的徑向通孔流到（dào）轉閥與短軸組件之間的空隙，再流到閥體組件和調整螺塞之間的空隙處，最後經殼體回油口流回轉向油泵儲油罐，形成常流式的油液循環。
向左轉向時，短軸在（zài）轉（zhuǎn）向軸的驅動（dòng）下逆時針方向轉動，短（duǎn）軸（zhóu）一方麵通過其下端的銷釘30撥（bō）動轉閥同步轉動，另一方麵（miàn）又通過其上端的銷釘2撥動扭杆軸上（shàng）端同（tóng）步轉動，這個轉（zhuǎn）動（dòng）力通（tōng）過扭杆軸傳給（gěi）其下端經三角形花鍵固定著的下端軸蓋14，下端（duān）軸（zhóu）蓋又通過其圓周邊（biān）緣上的缺口傳給固定在閥體上的銷釘29，進而撥動閥體轉動，閥體的轉動就應通過（guò）其（qí）下（xià）端缺口經銷（xiāo）釘16再直接傳給轉向機螺杆，但由於轉向阻力的關係，要（yào）撥動轉向螺杆必須有（yǒu）足夠的轉動力矩，這個力矩就使扭杆軸發生彈性（xìng）扭轉，這樣就（jiù）造成閥體轉動角度小於轉閥轉動的角度，使閥體和轉閥發生了角位置的錯（cuò）移，從而（ér）使（shǐ）閥體和（hé）轉閥的（de）縱槽錯開，造成一側（cè）間隙減小（xiǎo），而另一（yī）側間隙加大的情況，這樣就使流入閥體的（de）壓力油流向間隙增大的一邊，並通（tōng）過轉閥的縱槽、閥體上（shàng）的油孔和閥體外圓的下（xià）油環（huán）槽，流過轉向器殼（ké）體油道進（jìn）入（rù）齒條--活塞的上油腔，使油腔內油壓增高。與（yǔ）此同時，由於轉閥和閥體的相對（duì）角位置錯移，同樣造成的另一組縱槽的錯開（kāi），使得與閥體的上油環槽相通的一側油道間隙增大，這樣就使（shǐ）齒條--活塞下油腔的油液經（jīng）過（guò）轉向器殼（ké）體油道、上油環槽及槽底油孔進入閥（fá）體和轉閥的另一（yī）組縱槽，並通過增大的間隙和轉閥的油孔流到閥體組件和調整螺塞之間的空隙（xì），再經殼體的回油口流回轉向油泵的儲油罐。由於齒（chǐ）條--活塞的上腔壓力增高（gāo），而下腔油（yóu）液能自由流回（huí）儲油罐，壓力很低，這種壓差就造（zào）成了對齒條--活塞向下移動（dòng）的推力，這個推力和轉向時通過扭杆軸下端蓋（gài）、閥（fá）體下部傳給轉向（xiàng）螺杆的轉向力是相（xiàng）同方向的，因此就起了明顯的助力作用。
右轉向時的整個（gè）情況與左轉向時基本相（xiàng）似，不同的（de）是由於轉向方向（xiàng）相反，造成的閥體和轉閥的角位置錯移相反，以至於進入轉閥的油液經過閥體和轉閥的縱槽和間（jiān）隙之後（hòu），流到轉閥的上油環槽，進而流（liú）到動力缸的下腔（qiāng），而動力缸上腔的油液經過閥體的下油環槽進入閥內之後，經過閥體和轉閥的間隙仍然流到閥體組件與調整螺塞之間的空隙，再通過出油口流回轉向油泵的儲油罐，這樣就造成了齒條一活塞的下腔壓力增高（gāo）而上腔油液自由（yóu）回流、壓力很低的情況，這個壓力差對齒條一（yī）活塞的向（xiàng）上推力與轉向時通過扭杆軸傳來的轉動力方向一致，因此同樣起到了助力作用。
二、轉向傳動機構的裝配與調整
1.前輪前束的檢查與調整
(1)什麽是前輪前束
所謂前束是指兩前輪（lún）軸前輪距A小於前輪軸後輪距B的差值。其標準前束值為B-A=0-3毫米，如圖所示。

(2)檢查和調整前輪前束時應先做好的工作
①輪轂軸承（chéng）緊度應符合（hé）技術要求；
②輪胎（tāi）氣壓應符合（hé）原車使用規定；
③為使車輪處於實際工作狀態，消除（chú）各運動副之間的間隙，應把汽車（chē）停放在平坦緊實的路（lù）麵上，使兩前輪處於直線行駛（shǐ）的位置，並向前推動（dòng）一（yī）段距離。
(3)檢查方法
①將（jiāng）前橋頂起使兩前輪懸空。
②在兩（liǎng）前輪胎麵中心處，沿整個圓周塗約20-40毫米寬的白粉（fěn）筆（bǐ）印跡。
③在盡可能地靠近胎（tāi）麵中心處安（ān）置劃針，轉動車輪，讓劃針在粉筆印跡內沿（yán）整（zhěng）個圓（yuán）周（zhōu）畫出細線標記，如圖所示。

④放下兩前（qián）輪，檢查汽車兩前輪是否處於直線行駛的位置，必要時轉動方向盤（pán）進行調整。
⑤將前束尺針尖（jiān）的高度調到與前輪中心（xīn）高度相等，如圖所示。

⑥用前束尺分別在前橋前麵和（hé）後（hòu）麵測出兩前輪的輪距A和B。
⑦將（jiāng）B值減去A值（zhí）即得前束值（zhí）。
若（ruò）所（suǒ）檢測的前束值不（bú）符合規定應進行調整。
(4)調整方法
前束的調整如（rú）圖所示。

①拆下開口（kǒu）銷（xiāo）1，鬆開螺母2。
②向（xiàng）上扭轉（zhuǎn）調整管3，前束值增大；反（fǎn）之（zhī）前束值減小。
③調整正確後，扭緊螺母（mǔ）2，裝上開口銷1。
2.轉向角的檢查與調整（zhěng）
汽車的最小轉彎直徑不應大於12米，否（fǒu）則應進行調整。
(1)檢查方（fāng）法
①在兩前（qián）輪胎（tāi）麵上塗上白灰漿；
②將（jiāng）方向盤往左、右轉（zhuǎn）到（dào）極限位置，使用低速檔行（háng）駛（shǐ）；
③測出左、右最小轉彎直徑。
若測量（liàng）結果不符合要求時，應進行調整。
(2)調整方法
①鬆開鎖緊螺母；
②順時（shí）針旋入調整螺釘，直（zhí）到（dào）最小轉彎直徑符合規定時為（wéi）止（zhǐ）(注意：將方向盤往左、右轉到極限（xiàn）位置後，車輪不應觸及葉子板等其它機件)；
③調好後扭緊鎖緊螺（luó）母。
3.方向盤遊動間隙的檢查與調整
(1)什麽（me）是方（fāng）向盤的遊（yóu）動間隙
所謂方向盤的遊動間隙是指轉動方向盤時，前（qián）輪不發生偏轉而方向盤所（suǒ）能轉動的角度（dù）。其標準值應小於14°，方向盤轉動弧長應小於37毫米，如圖（tú）所示。

(2)檢查方法
①使兩前輪（lún）處（chù）於直線行駛的位置；
②將遊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，如圖所示；

③向左(右)轉動方向盤至感到（dào）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（shàng）所劃過的角度就是方向盤的遊動間（jiān）隙。
若發現遊動（dòng）間（jiān）隙過大，應查明原因（yīn），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（xiàng）搖臂、聯軸節、轉向拉杆和轉向節各（gè）連接和固定（dìng）部（bù）位是否鬆動，必要時予以緊固和調整。
②調整轉向器的扇（shàn）齒和齒條的齧（niè）合間隙。鬆開鎖（suǒ）緊（jǐn）螺母1，順時針轉動調整螺（luó）釘，使齧合間（jiān）隙減小，扭緊鎖緊螺母。
三、馬自達（dá）汽車四輪轉向係統如下圖（tú）所示。