主頁（yè） > 技能大賽 > 汽車四輪轉向係統（tǒng）教學實驗台指導書 2021-08-18

汽（qì）車四輪轉向係統教（jiāo）學實驗台指導書

一、結構與原理：
   所謂（wèi）四輪轉向，是指後輪（lún）也和前輪一樣具有一定的（de）轉向功能，不僅可以與前輪同方向轉向，也可（kě）以與前輪（lún）反方向轉向。其主要目的是增強轎車在高（gāo）速行駛或在側向風力作用下（xià）的操縱穩定性，改善低速時（shí）的操縱（zòng）輕（qīng）便性，在轎車高速（sù）行駛時便於由一個車道向另（lìng）一個車道的移動調整，以減少調頭時的（de）轉彎半徑。
   目前的轎車轉向（xiàng）分為前輪轉向(2WS)和（hé）四輪轉向(4WS),前（qián）者普遍使用，後者是（shì）近年出現的一種新技術（shù），主要應用在一些比較高級和新型（xíng）轎車上。
   所（suǒ）謂四輪轉（zhuǎn）向，是指後輪也和前輪相似（sì），具有一（yī）定的轉向功能，不僅可以與前輪同方向轉向（xiàng），也可以與前輪反方向轉（zhuǎn）向。其主要目的（de）是增強轎車在高（gāo）速行駛或者在側向風力作用下的操縱穩定性，改（gǎi）善低速時的操縱輕便性，在（zài）轎車高速（sù）行駛時便於由一個車道向另一個車道（dào）的移動調整，以（yǐ）及減少調頭時的轉彎半徑。

   四輪轉向裝置按照前後輪的偏（piān）轉角和車速之間（jiān）的關係分為兩種類型：一種（zhǒng）是轉角傳感型，另一種是車速傳感（gǎn）型。轉角（jiǎo）傳感型是指前輪和後輪的偏轉角度之間存在著（zhe）一定（dìng）的因變關係（xì），即後輪可以按前（qián）輪偏（piān）轉方向做（zuò）同向偏轉，也可以做（zuò）反向（xiàng）偏轉。車速傳感型是根據事先（xiān）設計的程序規定當（dāng）車速達到某一預定值時(通常為35至40公裏/小（xiǎo）時（shí）)，後輪能與前輪同方向偏轉，當低於某一預定值時，則與前輪反方向偏轉。目前的四輪轉向轎車既有采用轉角傳感型，也有采用車（chē）速（sù）傳感型，還有二者兼而用之的。例如馬自達（dá）929型轎車的四（sì）輪轉向就是具有兩種類型的特點。
   從汽車轉向的（de）基（jī）本過程來看，無（wú）論采取（qǔ）怎樣的轉向形式，都是（shì）使汽車在轉彎時產生重心的平移和繞著重心的轉動，這兩種運（yùn）動的結合促使汽（qì）車完成了轉向的過程。當汽車方向盤的轉（zhuǎn）角和車速都確定下來的時候，那麽前輪轉向汽（qì）車的行駛狀態是單一的（de），而四輪轉向汽車的（de）行駛狀態則會隨著後輪與前輪之間的角（jiǎo）度不同或相同而變得（dé）多種多樣，這是兩輪轉向和四輪轉向的根本差（chà）別（bié）所在，也是（shì）後（hòu）者比前者優越的關鍵之處（chù）。汽車前輪在做轉向時，會產生一個作用在前輪的側向力，這時後輪也會產生一（yī）種離心力，這種作用力就會（huì）使車輛在垂直軸線方向上產生一個扭矩，增大（dà）了傾翻作用力使車輛（liàng）不能穩（wěn）定。而有四輪轉向裝置（zhì）的汽車，前後輪會相互配合，減弱傾翻作用力，側滑也會減（jiǎn）少，從而保障了行車的安全。
汽車在做直線行駛（shǐ）時，由於受到車速和路麵側向風的（de）影（yǐng）響經常會走偏。這時有四輪轉向裝置的汽車的微處理機就會根據車速和前輪轉角加以計算，確定後輪的（de）轉角數值，以（yǐ）變動對變動來保（bǎo）持車（chē）子行駛的穩（wěn）定性。
   四輪轉向轎車的前後輪轉向裝（zhuāng）置之間的（de）聯係（xì）形（xíng）式有機械式（shì），也有液壓式、電（diàn）子式等。目前四（sì）輪（lún）轉向裝置已將機械、液壓、電子、傳感器（qì）及微處理機控製技術緊密結合在一起，在很大程度上改善（shàn）轎車的轉（zhuǎn）向特性，提（tí）高操縱穩定性。
四輪轉向係統是一個電子控製後輪操縱係統。該係統有4個主要部分：前輪定位感應（yīng）器，可（kě）操縱的固定偏軸傘齒輪後（hòu）軸，電動發動機（jī）驅動的執行機（jī）構，控製單元。
轉向盤位置和車輛（liàng）速（sù）度傳感（gǎn）器不斷將數據（jù）傳輸給控製單元，控（kòng）製單（dān）元據此確定後輪的轉向角度。該係統有（yǒu）3種基本（běn）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，後輪保持直行；高速時的正相，後輪與前輪方（fāng）向（xiàng）相同。
高（gāo）速時後（hòu）輪與前輪保持相同的方向，可保證更高的穩定性，減少汽車在完成一項操縱動作（zuò）時產生的偏擺和轉動，使汽車即（jí）使（shǐ）在惡劣路麵條件下也能在（zài）直行、轉向（xiàng）或閃避時保持穩定的操縱響（xiǎng）應。
使用該（gāi）係統，高速行駛（shǐ）時的牽引穩定性也得到提高。後輪的正相（xiàng）狀態會減小（xiǎo）主車和拖掛車之間的鉸接角度，減（jiǎn）小拖車作用在主車後輪上的側向力，避免主車和拖車（chē）的（de）搖（yáo）擺。
四輪轉向係統（tǒng）同時改善了低速行駛時的操控性，與使用兩輪轉向係統（tǒng）相比，拖車更接近主車的（de）行駛軌跡。在一些特殊行駛狀態下，如市區交通堵塞、拖帶掛車倒車和泊位時，四輪轉向係統大大提高了操控性。
通過電子化控（kòng）製後輪的方向，可以減小重型卡車的轉彎半徑。按照通用汽車公司對使用四輪轉向係統的大型SUV和卡車的測試，轉（zhuǎn）變半徑（jìng）平均減小了19%。一種重型卡車的轉變半（bàn）徑從14m減（jiǎn）小（xiǎo）到11.4m。
(一)葉片式轉向油泵
葉片式轉向油（yóu）泵按其轉子葉片每轉（zhuǎn）供油次數和轉子軸的受力（lì）情況可以劃分為（wéi）單作用非卸荷式和雙作用卸荷（hé）式兩大（dà）類。北京切諾基吉普車采用（yòng）雙（shuāng）作用卸荷式葉片油泵，如圖所示，由轉子1、葉片2、定子（zǐ）3、軸4、配油盤5和殼（ké）體等（děng）機件組成。

葉片泵的（de）液壓試驗（yàn）
葉片泵工作是否（fǒu）正常除了觀察葉片（piàn）泵的工作噪音是否明顯增大之外，可以通過（guò）葉片（piàn）泵的液（yè）壓試驗來鑒別。其（qí）方法是：
1)在葉片泵的出油（yóu）管和轉向機的進油（yóu）口之間串（chuàn）接一個滿量程約為10OMPa的（de）壓力表和一個開關，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（shǐ）動力（lì）轉向油（yóu）液達到正常工作溫度(77℃)。此時，壓力表讀數（shù）應小（xiǎo）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（yā）力表的讀數應不低（dī）於5OMPa；記錄讀數，連續啟閉開關三次，讀數值（zhí）差應在345kPa以（yǐ）內；如（rú）果壓力差和讀數（shù）不符合上述規定，應檢查葉片泵溢流（liú）閥工作情況以及泵芯(轉子、定子（zǐ）、葉片和配油盤等)的磨（mó）損（sǔn）情況。
（二）動力轉向器如下圖所示。

（三）轉閥式（shì）分配閥

其中圖a)所示（shì）為汽（qì）車處於直線行駛時（shí）的狀態，此時分配閥的轉（zhuǎn）閥2處於中間位置。由轉向油泵輸（shū）入的壓力油通過閥（fá）體1周圍的（de）油孔進（jìn）入閥體後，流過轉（zhuǎn）閥與閥體縱槽槽肩處的間隙(此時左右間隙相同)，同時與動力缸的上下油腔相通，使齒條--活塞上下受到的油壓相同，當然就沒有助力作用。進入的壓力油同時又通過轉閥2上（shàng）的回流孔流回到轉向油泵，形成循環。
圖b)所示為汽車轉向時的情況（kuàng）。轉向盤轉動分配閥中央的扭杆彈簧3和轉閥2，再通過扭（niǔ）杆彈簧帶動閥體和轉向機螺杆，由於轉向阻力的作用，使扭杆彈簧發生扭轉，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（zhī）能流向轉閥和閥體（tǐ）縱槽槽肩處間隙變大的（de）一邊（biān），並通過閥（fá）體上的出油口流向接通（tōng）了的動力（lì）缸的一側腔室，此時動力缸的另一側（cè）腔室就與進油口隔絕，其中的油液通（tōng）過閥體內（nèi）另一組縱槽槽肩處間隙變大的另一邊（biān），與轉閥（fá）的回（huí）油孔相通，形成了泄壓通道（dào）。這樣（yàng）就造（zào）成了齒條--活塞的一側受到壓力油的作用，而另一側處於泄壓狀態，這種壓力差就造成了助力作用。
當汽車直線行駛時，轉閥處於中間位置，來自動力轉向（xiàng）泵的高壓油從轉向器殼體的進油口流到閥（fá）體的中油環槽，經過其槽底的通孔進入閥體和轉閥之間，此時因轉閥處於中間位置，所（suǒ）以進入的油液就分別通過閥體和轉閥縱槽槽肩形成的、兩邊相同的（de）間隙，再通（tōng）過轉（zhuǎn）閥的縱槽和閥體的縱槽以及它們槽底的孔通向閥體外圓的下油環槽和上油環槽，然後通過殼體的兩條油道與轉向機齒條--活塞的（de）上、下（xià）腔相通，使（shǐ）上、下腔油壓（yā）相同。此時齒條--活塞即沒有受到轉向螺杆轉（zhuǎn）動（dòng）所造（zào）成的軸（zhóu）向移動力（lì），又沒有受到（dào）兩側動力腔（qiāng）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（yòng）不存在。流入（rù）閥體內腔的油液在通過轉閥縱槽和兩（liǎng）邊相同的縱槽側隙（xì）後，通過（guò）轉（zhuǎn）閥上的徑向通孔流到轉閥與短軸組件之間的空隙，再流到（dào）閥體組件和調整（zhěng）螺塞之間的空隙處，最後經殼體回油口流回轉（zhuǎn）向油泵儲油罐，形成常流式的油液（yè）循環。
向左轉向時，短軸在轉向軸的驅動下（xià）逆時針方向轉動（dòng），短（duǎn）軸一方麵通過其下端的銷釘30撥動轉閥同（tóng）步轉動，另一方麵又通過其上端的銷釘2撥動扭杆軸上端同步轉動，這個轉動力通過（guò）扭杆軸傳給其下端經三角形花鍵固定著的（de）下端軸蓋14，下（xià）端軸蓋又通過其圓周邊緣上的（de）缺口傳給固（gù）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其下端缺口經銷釘16再直（zhí）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（bì）須有足夠的轉動力矩，這個力矩就使扭杆軸發生彈性扭轉，這樣就造成閥體轉動（dòng）角度小於（yú）轉（zhuǎn）閥轉動的角度（dù），使（shǐ）閥體和轉閥發生了角位置的錯移，從而使閥體（tǐ）和轉閥的縱槽錯開，造成一側間隙減小，而另一側間隙加大的情（qíng）況，這樣就使流入閥體的壓力油流向間隙增大的（de）一邊，並通過轉閥的（de）縱槽、閥體上的油孔和閥體（tǐ）外圓的下油環槽，流過轉向器殼體油道進入齒條--活（huó）塞的上油（yóu）腔，使油腔內油壓增高。與（yǔ）此同時，由於轉閥（fá）和閥體的相對角位置錯移，同樣造成的（de）另一組（zǔ）縱槽的錯開，使得（dé）與（yǔ）閥體的上油環槽相通的一側油道間隙增大，這樣就使齒（chǐ）條--活塞下油腔的油液經過轉向器殼體油道、上油環槽及槽底油孔進入閥體和轉閥的另一組縱（zòng）槽（cáo），並通過增（zēng）大的間隙和轉閥的油（yóu）孔流到閥體組件和調（diào）整螺塞之間的空隙，再經殼體的回油口流回轉（zhuǎn）向油泵（bèng）的儲油罐。由於齒條（tiáo）--活塞（sāi）的上腔壓力增高，而下（xià）腔油液能自由流回儲（chǔ）油罐，壓力很低，這種壓差就（jiù）造成了對齒條--活塞向下移動的推力，這個推（tuī）力和轉向時通過扭（niǔ）杆軸下端（duān）蓋、閥體下部傳給轉向螺杆的轉向力是相同方向的，因此就起（qǐ）了（le）明顯（xiǎn）的助力作用。
右轉向時（shí）的整個（gè）情況與左轉向時基本相似，不同的是由於轉向方向相反（fǎn），造成（chéng）的閥體和轉閥的角位置（zhì）錯（cuò）移相反，以至於進入轉閥的油液經過閥體和轉閥的（de）縱槽和間隙之（zhī）後，流到轉閥的上油環槽，進而流到動力缸的下腔，而動力缸上腔的油液經過閥體的下油環槽進入閥（fá）內之後，經過閥體和轉閥的間（jiān）隙仍然流（liú）到閥體組件與調整（zhěng）螺塞之間（jiān）的空隙，再通過（guò）出油口流回轉向（xiàng）油泵的儲油罐，這樣就造成了齒（chǐ）條一活塞的下腔壓（yā）力增（zēng）高而上腔油液自由回流、壓力（lì）很低的情況，這個壓力差對齒條一活塞的向上推力與轉向時通過（guò）扭杆軸傳來的轉動力方向一致，因此（cǐ）同樣起到了（le）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軸（zhóu）前輪（lún）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（háo）米，如圖所（suǒ）示。

(2)檢查和（hé）調整前（qián）輪前束時應先做好的工作
①輪轂軸承緊度應符合技術要求；
②輪（lún）胎氣壓應符合原車使用規定；
③為使車輪處於實際（jì）工作狀態，消除各運動副之間的間隙，應把汽車（chē）停放在平坦緊實的路麵上，使兩前輪處於直線行駛的位置，並向前推動一段距離。
(3)檢查（chá）方（fāng）法
①將前橋頂起使兩前輪懸空。
②在（zài）兩前輪胎麵中心處，沿（yán）整個圓周塗約20-40毫米寬的白粉筆印跡。
③在盡可能地靠近胎麵中心處安置劃（huá）針，轉動車輪，讓劃（huá）針在粉筆印跡（jì）內沿整個圓（yuán）周畫出細（xì）線標記，如圖所示（shì）。

④放下兩前輪（lún），檢查汽車（chē）兩前輪是否（fǒu）處於直線行駛的位置，必要時轉動方向盤進行調整。
⑤將前束（shù）尺針尖的高度調（diào）到與（yǔ）前輪中心高度相等，如圖所示。

⑥用前束尺分別在前橋前麵和後麵測出兩前輪的輪距A和（hé）B。
⑦將B值減去A值即得前束（shù）值（zhí）。
若所檢測的前束值不符合規定（dìng）應進行調整（zhěng）。
(4)調整方（fāng）法
前束的調整如圖（tú）所示。

①拆下開口銷1，鬆開螺母2。
②向上（shàng）扭轉調整管3，前束值增大；反之前（qián）束值減小（xiǎo）。
③調整正確後（hòu），扭緊螺母2，裝上開口銷1。
2.轉向角的檢查與調整
汽車的最小（xiǎo）轉彎直徑不應大於12米，否則應進行（háng）調整。
(1)檢查方法
①在兩前輪胎麵上塗上（shàng）白灰漿；
②將（jiāng）方向（xiàng）盤往左、右轉（zhuǎn）到極限位置，使（shǐ）用低速檔行駛（shǐ）；
③測（cè）出左、右最小轉彎直徑。
若測（cè）量結（jié）果不符合要求時，應進行（háng）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，直到最小轉彎直徑符合規定時為止(注意：將方向（xiàng）盤往左、右轉到極限位置後，車輪不應觸及葉子板等其它機件)；
③調好後扭緊鎖緊螺母。
3.方向盤遊動（dòng）間隙的檢查與調整
(1)什（shí）麽是方向盤的遊動（dòng）間隙
所（suǒ）謂（wèi）方向盤的遊動間隙是（shì）指轉動方向盤時，前輪不（bú）發生偏轉而方（fāng）向盤所能轉動的角度。其標準值應小於14°，方向盤轉動弧長應小於37毫米，如圖所示。

(2)檢查方法
①使兩前輪處於直線行駛（shǐ）的位置（zhì）；
②將遊隙檢查（chá）器的（de）刻（kè）度盤和指（zhǐ）針分（fèn）別夾持在（zài）轉向軸管和方向（xiàng）盤上，如圖所示；

③向（xiàng）左(右)轉動方向盤至感到有（yǒu）阻力時，記（jì）下指針所指的位（wèi）置；再向右(左)轉動方向盤至感到有阻力時為止。此時（shí）；指針在刻度盤上所劃過的角度就是方向盤的（de）遊動間隙。
若發現遊動間隙（xì）過大，應查明原因（yīn），及時調整，以保修理質量（liàng）。
(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）連接和固定部位是否鬆動，必要時予以緊固和調整。
②調整轉（zhuǎn）向（xiàng）器的（de）扇齒和齒條的齧合間隙。鬆開鎖緊螺母1，順時針轉動（dòng）調整螺釘（dìng），使齧合間隙減小，扭緊鎖緊螺母。

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