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汽车转向盘摆振故障分析


汽车转向盘摆振故障分析
摘要: 在汽车行驶中,方向盘摆振最为常见,方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵,也 摘要 会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及安全性。本文首先介绍了汽车转向系统的发展及结 构,并且从汽车高速、中速、低速以及减速行驶状态中,分析了方向盘摆阵故障的原因及其 诊断、排除方法;简单分析了液压助力转向系统液压部分发生故障的诊断方法,并浅谈了电 子转向系统;

最后通过案例对汽车转向盘摆振故障加以分析。

关键词:转向;摆振;故障;电控 关键词

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1 引言 随着社会进步科学的发展,汽车已经进入各家各户,人们对汽车的了解也越来越深。有 的时候你的爱车在行驶过程中会出现各种问题或故障,对您造成不可避免的损失。而汽车行 驶系统作为汽车的基本组成系统,它在行驶中也会出现各种问题。其中方向盘摆振最为常见, 方向盘摆振不但影响驾驶员对汽车的操纵,也会影响汽车行驶的平稳性乘坐舒适性以及安全 性。为解决此问题,不但需要平时加强对汽车转向系的保养,汽车转向系的改良也占据了重 要的一部分。因此这也促进了汽车转向系的发展。 2 汽车转向系的发展及分类 在汽车发展的 100 多年里,到今天,转向系统也经历了长时间的演进,很大程度上促进 了汽车的发展。目前已经有电液转向系,电控转向系和电子转向系。应用电子转向系的汽车 可能不会出现方向盘摆振。但是由于该转向系的造价高并没有得到广泛应用。所以目前大部 分汽车还在应用传统转向系电液转向系和电控转向系,因此汽车方向盘摆振故障依然存在。 2.1 传统转向系统 传统的汽车转向系统是机械系统。汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器 和一系列的杆件传递到转向轮上而实现的。通常根据机械式转向器的形式可以分为:齿轮齿 条式,循环球式,涡杆滚轮式,涡杆指销式。而最常用的是齿轮齿条式和循环球式。 从上世纪四十年代起,为了减轻驾驶员的体力负担,在机械转向系统的基础上制造出液 压助力转向系统。它是在机械转向系统的基础上额外增加了一套液压助力系统,一般由液压 油泵、V 形带轮、液压油管、供油装置、助力装置和控制阀。由于其工作可靠技术成熟至今 仍被广泛应用。液压助力转向系统根据控制阀的形式可以分为转阀式和滑阀式。 2.2 电控液压助力转向系统 今年来,随着电子技术的不断发展,转向系统中越来越多的采用电子器件。因此电液助 力转向系统便出现了。可以分为两大类:电动液压助力转向系统 EHPS 和电控液牙助力转向 系统 ECHPS。EHPS 是在液牙助力转向系统的基础上发展起来的,其特点是由原来发动机带 动的液压助力泵改为由电机驱动,取代了由发动机驱动的形式。ECHPS 是在传统的液压助力 转向系统的基础上增加了电控装置构成的。 2.3 电控助力转向系统 电控转向系统 EPS 把一个机械的系统和一个电控的电动马达结合在一起,形成一个动力 转向系统,助力由电机提供。因此要有一个力矩传感器来测量作用在方向盘上的力矩。助力 的大小受控于电控单元 ECU。根据助力作用的位置不同,EPS 可以分为三中形式:转向轴助 力式、小齿轮助力式、齿条助力式。
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2.4 电子转向系统 电子转向系统 SBW (steering by wire)取消了方向盘与转向轮之间的机械连接,转而由 方向盘模块、转向执行模块和电控 ECU 三个主要部分以及自动防故障系统、电源等辅助模块 组成。由于 SBW 取消了方向盘和转向轮之间的机械连接,通过软件协调他们之间的运动关 系,因而取消了它们之间的机械约束和干涉,使之可以相对独立运动。 3 传统转向系方向盘摆振鼓掌分析 3.1 什么叫方向盘摆振 汽车在行驶时方向盘左右摇摆或上下抖动的现象称为方向盘摆振。 3.2 汽车低速行驶时方向盘摆振故障分析 汽车低速行驶时,1 方向盘摆振的原因有:路况不好,车轮受路面冲击较大。2 转向系统 中,各传动件之间的间隙过大 3 轴心套磨损严重 4 转向盘自由行程过大。 诊断与排除:首先,检查转向盘自由行程是否过大,若转向盘自由行程过大应进行调整 或更换必要零部件,若转向盘自由行程符合要求,则支起该车,检查前轮轴承是否松动,若 是则更换新轴承,若不是则检查左右两下支臂、连杆组件、横拉杆转向减振器等部件的连接 情况,看是否松动,若是由于螺丝松动引起的各连接件之间松动,则拧紧螺丝;若由于各连接 件连接部分磨损严重引起的松动,则需要更换必要件。若各连接件之间无松动情况,则检查 轴心套活动量是否符合要求,若活动量过大,则需要调整,必要时进行更换。若活动量符合 要求,则检查前轮定位参数是否符合规定,并进行检查调整。 3.3 汽车高速行驶时方向盘摆振故障分析 汽车在某一高速行驶时,方向盘会出现摆振,当低于或高于该速度时,则不出现摆振, 其主要原因有前轮减震器变形引起的前轮定位参数失准,传动轴、车轮不平衡。 诊断及排除:首先检查轮胎气压是否符合规定,若不符合规定调整轮胎气压后进行试车。 若轮胎气压符合规定,检查前轮动平衡和静平衡情况,若不平衡量超过规定值应进行检修, 若复合规定值则检查前轮定位参数,若前轮定位参数复合规定则检查传动轴平衡量是否符合 规定,若不符合规定进行校正或更换,若符合规定值则检查转向器内部连接处的间隙,并进 行调整或更换。 3.4 汽车减速或制动时方向盘摆振故障分析 汽车减速或制动时方向盘摆振的原因主要有制动盘或制动块表面不平,前轮轴承松动, 前悬架各连接处松动。 诊断与排除:支起前桥,检查两前轮轴承是否松动,若不松动则检查制动盘表面,若不 平则进行更换。检查前悬架各连接件是否松动,若松动进行检修。
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3.5 液压助力转向系统转向盘摆振故障分析 由于液压助力转向系是在机械转向系的基础上增加了一套助力装置,所以该系统中方向 盘摆振的原因除了机械部分引起的外,还会出现在助力装置部分,主要原因有:液压系统进 入空气;分配阀反作用弹簧弹力不足或折断;转向油泵流量过大或溢流阀调整不当;液压系统中 严重缺油。 诊断与排除:首先判断该故障是出现在机械部分还是动力装置部分,可以先检查机械部 分,若无故障则表明出现在助力装置部分。首先检查助力油油量是否复合规定,若油量过少 则液压系统中有可能漏油,应进行检修,同时液压系统中有可能进入空气。若油量符合规定 值则检查油泵流量或溢留阀,若流量符合规定,则检查分配阀反作用弹簧。 4 其他转向系方向盘摆振故障分析 由于电液动力转向系和电控助力转向系都是在传统液压助力转向系上发展起来的,其主 要不同之处在于助力的提供方式和控制方式不同,所以在这两种系统中若出现转向盘摆振故 障,则可以传统转向系方向盘摆振的诊断方法来处理。由于电子转向系中方向盘和车轮不是 机械连接,所以不应该存在方向盘摆振故障。即使存在,可能是控制装置给方向盘发出了错 误信号造成的。

5 案例分析
案例 1 故障现象:一辆速腾 1.6 手动挡汽车在时速达到 120 公里时方向盘轻微抖动。 故障诊断与排除:首先询问车主在车速在 120 公里以上或以下时方向盘是否抖动,如果 汽车在时速超过 120 公里或低于 120 公里时方向盘比较平稳, 则是由于前轮动不平衡引起的, 由于方向盘是轻微抖动,所以不平衡量也不大,精度要求比较高,建议车主到 4S 店做车轮动 平衡或到专业做车轮动平衡的地方去做。如果方向盘随着车速的提高抖动的越来越厉害,并 且整个车也跟着抖动起来,首先要看该车前轮是否变形,轮胎磨损情况,一般更换轮胎就会 得到解决问题。对于后驱动的汽车,传动轴十字轴有矿量也是主要原因之一。 案例 2 故障现象一辆本田 CRV,在行驶到 4 万到 5 万公里时,出现刹车方向盘抖动。 故障诊断与排除:对于 4 万到 5 万公里的汽车,在刹车时方向盘抖动的原因有 1 刹车盘 于刹车片之间摩擦的不平。2 刹车盘锈蚀部分被摩擦后不平。3 刹车盘高温时遇水变形。3 刹 车盘材质软。4 刹车盘与刹车片之间有小石子进入导致刹车盘磨损不平。对于这种现象,车 主可以到 4S 店做光盘处理或直接更换刹车盘。

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参考文献: 参考文献:
[1]孔令来.汽车底盘构造与维修.[M].机械工业出版社,2007.2 [2]Jack Erjavec.汽车底盘及诊断维修.[M].电子工业出版社,1983. [3]丁鸣朝.陈如旦.金家麟.蔡茂官.汽车使用保养于故障排除 500 问.[M].金盾出版社,1985. [4]平云光.汽车底盘构造与维修.[M].北京.人民交通出版社,2005.11

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