汽車(chē)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)

一．結(jié)構(gòu)與原理
所謂四輪轉(zhuǎn)向，是指后輪也和前輪一樣具有一定的轉(zhuǎn)向功能，不僅可以與前輪同方向轉(zhuǎn)向，也可以與前輪反方向轉(zhuǎn)向。其主要目的是增強(qiáng)轎車(chē)在高速行駛或在側(cè)向風(fēng)力作用下的操縱穩(wěn)定性，改善低速時(shí)的操縱輕便性，在轎車(chē)高速行駛時(shí)便于由一個(gè)車(chē)道向另一個(gè)車(chē)道的移動(dòng)調(diào)整，以減少調(diào)頭時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑。
目前的轎車(chē)轉(zhuǎn)向分為前輪轉(zhuǎn)向(2WS)和四輪轉(zhuǎn)向(4WS),前者普遍使用，后者是近年出現(xiàn)的一種新技術(shù)，主要應(yīng)用在一些比較高級(jí)和新型轎車(chē)上。
所謂四輪轉(zhuǎn)向，是指后輪也和前輪相似，具有一定的轉(zhuǎn)向功能，不僅可以與前輪同方向轉(zhuǎn)向，也可以與前輪反方向轉(zhuǎn)向。其主要目的是增強(qiáng)轎車(chē)在高速行駛或者在側(cè)向風(fēng)力作用下的操縱穩(wěn)定性，改善低速時(shí)的操縱輕便性，在轎車(chē)高速行駛時(shí)便于由一個(gè)車(chē)道向另一個(gè)車(chē)道的移動(dòng)調(diào)整，以及減少調(diào)頭時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑。

四輪轉(zhuǎn)向裝置按照前后輪的偏轉(zhuǎn)角和車(chē)速之間的關(guān)系分為兩種類(lèi)型：一種是轉(zhuǎn)角傳感型，另一種是車(chē)速傳感型。轉(zhuǎn)角傳感型是指前輪和后輪的偏轉(zhuǎn)角度之間存在著一定的因變關(guān)系，即后輪可以按前輪偏轉(zhuǎn)方向做同向偏轉(zhuǎn)，也可以做反向偏轉(zhuǎn)。車(chē)速傳感型是根據(jù)事先設(shè)計(jì)的程序規(guī)定當(dāng)車(chē)速達(dá)到某一預(yù)定值時(shí)(通常為35至40公里/小時(shí))，后輪能與前輪同方向偏轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)陀谀骋活A(yù)定值時(shí)，則與前輪反方向偏轉(zhuǎn)。目前的四輪轉(zhuǎn)向轎車(chē)既有采用轉(zhuǎn)角傳感型，也有采用車(chē)速傳感型，還有二者兼而用之的。例如馬自達(dá)929型轎車(chē)的四輪轉(zhuǎn)向就是具有兩種類(lèi)型的特點(diǎn)。
從汽車(chē)轉(zhuǎn)向的基本過(guò)程來(lái)看，無(wú)論采取怎樣的轉(zhuǎn)向形式，都是使汽車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生重心的平移和繞著重心的轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩種運(yùn)動(dòng)的結(jié)合促使汽車(chē)完成了轉(zhuǎn)向的過(guò)程。當(dāng)汽車(chē)方向盤(pán)的轉(zhuǎn)角和車(chē)速都確定下來(lái)的時(shí)候，那么前輪轉(zhuǎn)向汽車(chē)的行駛狀態(tài)是單一的，而四輪轉(zhuǎn)向汽車(chē)的行駛狀態(tài)則會(huì)隨著后輪與前輪之間的角度不同或相同而變得多種多樣，這是兩輪轉(zhuǎn)向和四輪轉(zhuǎn)向的根本差別所在，也是后者比前者優(yōu)越的關(guān)鍵之處。汽車(chē)前輪在做轉(zhuǎn)向時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)作用在前輪的側(cè)向力，這時(shí)后輪也會(huì)產(chǎn)生一種離心力，這種作用力就會(huì)使車(chē)輛在垂直軸線(xiàn)方向上產(chǎn)生一個(gè)扭矩，增大了傾翻作用力使車(chē)輛不能穩(wěn)定。而有四輪轉(zhuǎn)向裝置的汽車(chē)，前后輪會(huì)相互配合，減弱傾翻作用力，側(cè)滑也會(huì)減少，從而保障了行車(chē)的安全。
汽車(chē)在做直線(xiàn)行駛時(shí)，由于受到車(chē)速和路面?zhèn)认蝻L(fēng)的影響經(jīng)常會(huì)走偏。這時(shí)有四輪轉(zhuǎn)向裝置的汽車(chē)的微處理機(jī)就會(huì)根據(jù)車(chē)速和前輪轉(zhuǎn)角加以計(jì)算，確定后輪的轉(zhuǎn)角數(shù)值，以變動(dòng)對(duì)變動(dòng)來(lái)保持車(chē)子行駛的穩(wěn)定性。
四輪轉(zhuǎn)向轎車(chē)的前后輪轉(zhuǎn)向裝置之間的聯(lián)系形式有機(jī)械式，也有液壓式、電子式等。目前四輪轉(zhuǎn)向裝置已將機(jī)械、液壓、電子、傳感器及微處理機(jī)控制技術(shù)緊密結(jié)合在一起，在很大程度上改善轎車(chē)的轉(zhuǎn)向特性，提高操縱穩(wěn)定性。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一個(gè)電子控制后輪操縱系統(tǒng)。該系統(tǒng)有4個(gè)主要部分：前輪定位感應(yīng)器，可操縱的固定偏軸傘齒輪后軸，電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制單元。
轉(zhuǎn)向盤(pán)位置和車(chē)輛速度傳感器不斷將數(shù)據(jù)傳輸給控制單元，控制單元據(jù)此確定后輪的轉(zhuǎn)向角度。該系統(tǒng)有3種基本狀態(tài)——正相、相、中間和負(fù)相。在較低速度的負(fù)相，后輪與前輪方向相反；中速時(shí)，后輪保持直行；高速時(shí)的正相，后輪與前輪方向相同。
高速時(shí)后輪與前輪保持相同的方向，可保證更高的穩(wěn)定性，減少汽車(chē)在完成一項(xiàng)操縱動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生的偏擺和轉(zhuǎn)動(dòng)，使汽車(chē)即使在惡劣路面條件下也能在直行、轉(zhuǎn)向或閃避時(shí)保持穩(wěn)定的操縱響應(yīng)。
使用該系統(tǒng)，高速行駛時(shí)的牽引穩(wěn)定性也得到提高。后輪的正相狀態(tài)會(huì)減小主車(chē)和拖掛車(chē)之間的鉸接角度，減小拖車(chē)作用在主車(chē)后輪上的側(cè)向力，避免主車(chē)和拖車(chē)的搖擺。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)同時(shí)改善了低速行駛時(shí)的操控性，與使用兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，拖車(chē)更接近主車(chē)的行駛軌跡。在一些特殊行駛狀態(tài)下，如市區(qū)交通堵塞、拖帶掛車(chē)倒車(chē)和泊位時(shí)，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大大提高了操控性。
通過(guò)電子化控制后輪的方向，可以減小重型卡車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑。按照通用汽車(chē)公司對(duì)使用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大型SUV和卡車(chē)的測(cè)試，轉(zhuǎn)變半徑平均減小了19%。一種重型卡車(chē)的轉(zhuǎn)變半徑從14m減小到11.4m。
(一)葉片式轉(zhuǎn)向油泵
葉片式轉(zhuǎn)向油泵按其轉(zhuǎn)子葉片每轉(zhuǎn)供油次數(shù)和轉(zhuǎn)子軸的受力情況可以劃分為單作用非卸荷式和雙作用卸荷式兩大類(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(zhuǎn)子1、葉片2、定子3、軸4、配油盤(pán)5和殼體等機(jī)件組成。

葉片泵的液壓試驗(yàn)
葉片泵工作是否正常除了觀(guān)察葉片泵的工作噪音是否明顯增大之外，可以通過(guò)葉片泵的液壓試驗(yàn)來(lái)鑒別。其方法是：
1)在葉片泵的出油管和轉(zhuǎn)向機(jī)的進(jìn)油口之間串接一個(gè)滿(mǎn)量程約為10OMPa的壓力表和一個(gè)開(kāi)關(guān)，打開(kāi)開(kāi)關(guān)；
2)使轉(zhuǎn)向盤(pán)處于汽車(chē)直線(xiàn)行駛位置；
3)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使動(dòng)力轉(zhuǎn)向油液達(dá)到正常工作溫度(77℃)。此時(shí)，壓力表讀數(shù)應(yīng)小于1030kPa，如果超過(guò)此限，應(yīng)檢查轉(zhuǎn)向器和油管等是否堵塞；
4)關(guān)閉開(kāi)關(guān)(關(guān)閉時(shí)間不要超過(guò)5s)，壓力表的讀數(shù)應(yīng)不低于5OMPa；記錄讀數(shù)，連續(xù)啟閉開(kāi)關(guān)三次，讀數(shù)值差應(yīng)在345kPa以?xún)?nèi)；如果壓力差和讀數(shù)不符合上述規(guī)定，應(yīng)檢查葉片泵溢流閥工作情況以及泵芯(轉(zhuǎn)子、定子、葉片和配油盤(pán)等)的磨損情況。
（二）動(dòng)力轉(zhuǎn)向器如下圖所示。

（三）轉(zhuǎn)閥式分配閥

其中圖a)所示為汽車(chē)處于直線(xiàn)行駛時(shí)的狀態(tài)，此時(shí)分配閥的轉(zhuǎn)閥2處于中間位置。由轉(zhuǎn)向油泵輸入的壓力油通過(guò)閥體1周?chē)挠涂走M(jìn)入閥體后，流過(guò)轉(zhuǎn)閥與閥體縱槽槽肩處的間隙(此時(shí)左右間隙相同)，同時(shí)與動(dòng)力缸的上下油腔相通，使齒條--活塞上下受到的油壓相同，當(dāng)然就沒(méi)有助力作用。進(jìn)入的壓力油同時(shí)又通過(guò)轉(zhuǎn)閥2上的回流孔流回到轉(zhuǎn)向油泵，形成循環(huán)。
圖b)所示為汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)的情況。轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)分配閥中央的扭桿彈簧3和轉(zhuǎn)閥2，再通過(guò)扭桿彈簧帶動(dòng)閥體和轉(zhuǎn)向機(jī)螺桿，由于轉(zhuǎn)向阻力的作用，使扭桿彈簧發(fā)生扭轉(zhuǎn)，造成閥體相對(duì)于轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)過(guò)了一個(gè)角度，這樣就使進(jìn)油口進(jìn)入的壓力油只能流向轉(zhuǎn)閥和閥體縱槽槽肩處間隙變大的一邊，并通過(guò)閥體上的出油口流向接通了的動(dòng)力缸的一側(cè)腔室，此時(shí)動(dòng)力缸的另一側(cè)腔室就與進(jìn)油口隔絕，其中的油液通過(guò)閥體內(nèi)另一組縱槽槽肩處間隙變大的另一邊，與轉(zhuǎn)閥的回油孔相通，形成了泄壓通道。這樣就造成了齒條--活塞的一側(cè)受到壓力油的作用，而另一側(cè)處于泄壓狀態(tài)，這種壓力差就造成了助力作用。
當(dāng)汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)，轉(zhuǎn)閥處于中間位置，來(lái)自動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵的高壓油從轉(zhuǎn)向器殼體的進(jìn)油口流到閥體的中油環(huán)槽，經(jīng)過(guò)其槽底的通孔進(jìn)入閥體和轉(zhuǎn)閥之間，此時(shí)因轉(zhuǎn)閥處于中間位置，所以進(jìn)入的油液就分別通過(guò)閥體和轉(zhuǎn)閥縱槽槽肩形成的、兩邊相同的間隙，再通過(guò)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(huán)槽和上油環(huán)槽，然后通過(guò)殼體的兩條油道與轉(zhuǎn)向機(jī)齒條--活塞的上、下腔相通，使上、下腔油壓相同。此時(shí)齒條--活塞即沒(méi)有受到轉(zhuǎn)向螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)所造成的軸向移動(dòng)力，又沒(méi)有受到兩側(cè)動(dòng)力腔因壓差所造成的軸向力，所以齒條--活塞處于中間位置，轉(zhuǎn)向助力作用不存在。流入閥體內(nèi)腔的油液在通過(guò)轉(zhuǎn)閥縱槽和兩邊相同的縱槽側(cè)隙后，通過(guò)轉(zhuǎn)閥上的徑向通孔流到轉(zhuǎn)閥與短軸組件之間的空隙，再流到閥體組件和調(diào)整螺塞之間的空隙處，最后經(jīng)殼體回油口流回轉(zhuǎn)向油泵儲(chǔ)油罐，形成常流式的油液循環(huán)。
向左轉(zhuǎn)向時(shí)，短軸在轉(zhuǎn)向軸的驅(qū)動(dòng)下逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，短軸一方面通過(guò)其下端的銷(xiāo)釘30撥動(dòng)轉(zhuǎn)閥同步轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面又通過(guò)其上端的銷(xiāo)釘2撥動(dòng)扭桿軸上端同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)扭桿軸傳給其下端經(jīng)三角形花鍵固定著的下端軸蓋14，下端軸蓋又通過(guò)其圓周邊緣上的缺口傳給固定在閥體上的銷(xiāo)釘29，進(jìn)而撥動(dòng)閥體轉(zhuǎn)動(dòng)，閥體的轉(zhuǎn)動(dòng)就應(yīng)通過(guò)其下端缺口經(jīng)銷(xiāo)釘16再直接傳給轉(zhuǎn)向機(jī)螺桿，但由于轉(zhuǎn)向阻力的關(guān)系，要撥動(dòng)轉(zhuǎn)向螺桿必須有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，這個(gè)力矩就使扭桿軸發(fā)生彈性扭轉(zhuǎn)，這樣就造成閥體轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，使閥體和轉(zhuǎn)閥發(fā)生了角位置的錯(cuò)移，從而使閥體和轉(zhuǎn)閥的縱槽錯(cuò)開(kāi)，造成一側(cè)間隙減小，而另一側(cè)間隙加大的情況，這樣就使流入閥體的壓力油流向間隙增大的一邊，并通過(guò)轉(zhuǎn)閥的縱槽、閥體上的油孔和閥體外圓的下油環(huán)槽，流過(guò)轉(zhuǎn)向器殼體油道進(jìn)入齒條--活塞的上油腔，使油腔內(nèi)油壓增高。與此同時(shí)，由于轉(zhuǎn)閥和閥體的相對(duì)角位置錯(cuò)移，同樣造成的另一組縱槽的錯(cuò)開(kāi)，使得與閥體的上油環(huán)槽相通的一側(cè)油道間隙增大，這樣就使齒條--活塞下油腔的油液經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向器殼體油道、上油環(huán)槽及槽底油孔進(jìn)入閥體和轉(zhuǎn)閥的另一組縱槽，并通過(guò)增大的間隙和轉(zhuǎn)閥的油孔流到閥體組件和調(diào)整螺塞之間的空隙，再經(jīng)殼體的回油口流回轉(zhuǎn)向油泵的儲(chǔ)油罐。由于齒條--活塞的上腔壓力增高，而下腔油液能自由流回儲(chǔ)油罐，壓力很低，這種壓差就造成了對(duì)齒條--活塞向下移動(dòng)的推力，這個(gè)推力和轉(zhuǎn)向時(shí)通過(guò)扭桿軸下端蓋、閥體下部傳給轉(zhuǎn)向螺桿的轉(zhuǎn)向力是相同方向的，因此就起了明顯的助力作用。
右轉(zhuǎn)向時(shí)的整個(gè)情況與左轉(zhuǎn)向時(shí)基本相似，不同的是由于轉(zhuǎn)向方向相反，造成的閥體和轉(zhuǎn)閥的角位置錯(cuò)移相反，以至于進(jìn)入轉(zhuǎn)閥的油液經(jīng)過(guò)閥體和轉(zhuǎn)閥的縱槽和間隙之后，流到轉(zhuǎn)閥的上油環(huán)槽，進(jìn)而流到動(dòng)力缸的下腔，而動(dòng)力缸上腔的油液經(jīng)過(guò)閥體的下油環(huán)槽進(jìn)入閥內(nèi)之后，經(jīng)過(guò)閥體和轉(zhuǎn)閥的間隙仍然流到閥體組件與調(diào)整螺塞之間的空隙，再通過(guò)出油口流回轉(zhuǎn)向油泵的儲(chǔ)油罐，這樣就造成了齒條一活塞的下腔壓力增高而上腔油液自由回流、壓力很低的情況，這個(gè)壓力差對(duì)齒條一活塞的向上推力與轉(zhuǎn)向時(shí)通過(guò)扭桿軸傳來(lái)的轉(zhuǎn)動(dòng)力方向一致，因此同樣起到了助力作用。
二、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配與調(diào)整
1.前輪前束的檢查與調(diào)整
(1)什么是前輪前束
所謂前束是指兩前輪軸前輪距A小于前輪軸后輪距B的差值。其標(biāo)準(zhǔn)前束值為B-A=0-3毫米，如圖所示。

(2)檢查和調(diào)整前輪前束時(shí)應(yīng)先做好的工作
①輪轂軸承緊度應(yīng)符合技術(shù)要求；
②輪胎氣壓應(yīng)符合原車(chē)使用規(guī)定；
③為使車(chē)輪處于實(shí)際工作狀態(tài)，消除各運(yùn)動(dòng)副之間的間隙，應(yīng)把汽車(chē)停放在平坦緊實(shí)的路面上，使兩前輪處于直線(xiàn)行駛的位置，并向前推動(dòng)一段距離。
(3)檢查方法
①將前橋頂起使兩前輪懸空。
②在兩前輪胎面中心處，沿整個(gè)圓周涂約20-40毫米寬的白粉筆印跡。
③在盡可能地靠近胎面中心處安置劃針，轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪，讓劃針在粉筆印跡內(nèi)沿整個(gè)圓周畫(huà)出細(xì)線(xiàn)標(biāo)記，如圖所示。

④放下兩前輪，檢查汽車(chē)兩前輪是否處于直線(xiàn)行駛的位置，必要時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)進(jìn)行調(diào)整。
⑤將前束尺針尖的高度調(diào)到與前輪中心高度相等，如圖所示。

⑥用前束尺分別在前橋前面和后面測(cè)出兩前輪的輪距A和B。
⑦將B值減去A值即得前束值。
若所檢測(cè)的前束值不符合規(guī)定應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
(4)調(diào)整方法
前束的調(diào)整如圖所示。

 
①拆下開(kāi)口銷(xiāo)1，松開(kāi)螺母2。
②向上扭轉(zhuǎn)調(diào)整管3，前束值增大；反之前束值減小。
③調(diào)整正確后，扭緊螺母2，裝上開(kāi)口銷(xiāo)1。
2.轉(zhuǎn)向角的檢查與調(diào)整
汽車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎直徑不應(yīng)大于12米，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
(1)檢查方法
①在兩前輪胎面上涂上白灰漿；
②將方向盤(pán)往左、右轉(zhuǎn)到極限位置，使用低速檔行駛；
③測(cè)出左、右最小轉(zhuǎn)彎直徑。
若測(cè)量結(jié)果不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。
(2)調(diào)整方法
①松開(kāi)鎖緊螺母；
②順時(shí)針旋入調(diào)整螺釘，直到最小轉(zhuǎn)彎直徑符合規(guī)定時(shí)為止(注意：將方向盤(pán)往左、右轉(zhuǎn)到極限位置后，車(chē)輪不應(yīng)觸及葉子板等其它機(jī)件)；
③調(diào)好后扭緊鎖緊螺母。
3.方向盤(pán)游動(dòng)間隙的檢查與調(diào)整
(1)什么是方向盤(pán)的游動(dòng)間隙
所謂方向盤(pán)的游動(dòng)間隙是指轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，前輪不發(fā)生偏轉(zhuǎn)而方向盤(pán)所能轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。其標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)小于14°，方向盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)應(yīng)小于37毫米，如圖所示。

(2)檢查方法
①使兩前輪處于直線(xiàn)行駛的位置；
②將游隙檢查器的刻度盤(pán)和指針?lè)謩e夾持在轉(zhuǎn)向軸管和方向盤(pán)上，如圖所示；

③向左(右)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)至感到有阻力時(shí)，記下指針?biāo)傅奈恢?；再向?左)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)至感到有阻力時(shí)為止。此時(shí)；指針在刻度盤(pán)上所劃過(guò)的角度就是方向盤(pán)的游動(dòng)間隙。
若發(fā)現(xiàn)游動(dòng)間隙過(guò)大，應(yīng)查明原因，及時(shí)調(diào)整，以保修理質(zhì)量。
(3)調(diào)整方法
①調(diào)整前，檢查轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向搖臂、聯(lián)軸節(jié)、轉(zhuǎn)向拉桿和轉(zhuǎn)向節(jié)各連接和固定部位是否松動(dòng)，必要時(shí)予以緊固和調(diào)整。
②調(diào)整轉(zhuǎn)向器的扇齒和齒條的嚙合間隙。松開(kāi)鎖緊螺母1，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺釘，使嚙合間隙減小，扭緊鎖緊螺母。
三．馬自達(dá)汽車(chē)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如下圖所示。