张 健，孟繁臻

（1.华晨汽车集团控股有限公司 现场质量处，沈阳 110044；2.上海嘉德环境能源科技有限公司，沈阳 110168）

动力转向系统是为了减轻司机的工作强度而装到汽车上的，开始时主要是在重型汽车上安装，随着轿车高速化及转向轮上负荷的加大，动力转向已变得必不可少了，并且应用范围越来越广。

1 动力转向系统概述

1.1 系统结构

汽车动力转向系统主要由动力转向器、转向油泵、转向油罐、转向油管组成（如图1所示）。其中，动力转向器为转向系统液压助力的执行元件；转向油泵与发动机相联，为系统提供液压动力源；转向油罐起到储存、降温、过滤油液的作用。

图1 动力助力转向系统结构示意图Figure 1 Structure of power-assisted steering system

1.2 系统特点

动力助力转向有很多优点：1）减轻了转向盘上的转向力，特别是在原地转向和低速大转角转向时助力明显。2）提高了转向灵敏性。3）减小了地面反冲时对方向盘的影响。4）在某个车胎爆破的情况下，可以更好地防止车轮的突然转向，从而改善行驶安全性。5）允许转向车轮的负荷更大，可以增加总布置的自由度。

2 动力转向器工作原理

2.1 结构设计

齿轮齿条式动力转向器由控制阀、机械转向器、助力缸三大部分组成。

2.1.1 控制阀 控制阀选用结构先进、灵敏性高、国外普遍应用的常开式转阀。控制阀由扭杆、输入轴、阀套等零件组成，通过输入轴和阀套的预开间隙使液压油输入左右两个油腔。

2.1.2 机械转向器 机械转向器为齿轮齿条式，由齿轮轴、齿条活塞总成及转向拉杆组成。

2.1.3 助力缸 助力缸为金属壳体，内部的齿条活塞将其分成左右两个油腔，并分别与控制阀的两个油口相联。

2.2 工作原理

2.2.1 中间位置 汽车直线行驶（转向盘不动）时，油泵供给液压油从进油口进入，经过转阀的预开隙后，由于此时转阀不动，液压油从回油口回到油罐，因此转向器2个工作腔油压相同，不产生助力。

2.2.2 转向过程 当转动转向盘时，阀套与输入轴之间阀槽间隙发生变化，使得流向2个工作腔的液压油形成油压差。该油压差作用在活塞上，推动活塞克服转向阻力而产生位移，从而带动转向拉杆总成移动，实现助力转向。

2.2.3 回位过程 转向完成后，转向盘上的力消失，由于扭杆弹力的作用使输入轴回到相对阀套的平衡位置，转向器2个工作油腔的油压差随之消失，然后在汽车前轮自动回正力矩的作用下，汽车向直线行驶位置运动，直至回到汽车直行位置。

2.2.4 路感效应 路感效应即产生转向感觉的能力。当驾驶员施力于转向盘上时，同时作用于转向器的扭杆并使之产生扭转变形。此变形量取决于车轮转向阻力，当转向阻力增大时，变形量也增大。因此，驾驶员可以根据其加在转向盘上力来判断转向阻力的变化，以此获得路感效应。

3 转向系统故障诊断

3.1 初始检查

对转向方面的问题，先认真倾听使用者反映的真实情况，可以节省大量的处理时间。

如果可能，在安全可行的条件下试开一下车，以便对使用者的问题有一个直接的感觉。实际上在大多数情况下，转向系统中有许多其他部件可能引起转向故障，应先检查这些部件，最后再检查转向器。首先，检查转向轮轮胎的压力是否均衡一致、大小是否符合要求。其次，检查前轮定位（主销后倾、主销内倾、车轮外倾及前束）情况，以及转向横拉杆、球节及主销处的松紧程度。再次，如果使用者更换过油管，则考虑是否装错，或因油管直径太小、堵塞、油管扭曲、弯曲过大而引起油液流动不畅或流量不够，及时更换不符合要求的油管。最后，排查动力转向油罐，确保罐内的油面达到规定的高度。

3.2 液压试验

3.2.1 液压试验准备 在液压系统高压管路中适当位置安装一个由流量计、压力表和截止阀组成的油路故障测试仪（如图2所示）。该装置可以检查转向系统的油压和流量情况。同时在油罐中放置一个温度计，以保证液压试验的准确性。

图2 加装油路故障测试仪Figure 2 Fault detector of oil-way composed by pressure gage and stop valve

起动发动机，预热液压系统。预热时先调节截止阀，直至压力表读数为5 MPa，当油液的温度升至45～55℃时，打开截止阀，进行试验。

3.2.2 油泵的压力试验 发动机怠速， 关闭截止阀，读压力表，如果压力表上的读数低于油泵规定的最小值，则应修理吸油管或更换油泵。关闭截止阀的时间不得超过5 s，以免油泵损坏。关闭截止阀以后，油泵处于溢流工况，油温会迅速上升，再进行其他试验时需等油温降至50±5℃。

3.2.3 油泵流量试验 在发动机怠速和油液温度在50～5℃之间时，检测油泵的流量，并比较油泵规定的流量与流量计读数值。完全关闭截止阀，直至压力表反映出油泵处于溢流工况时的压力，当油泵溢流时流量应为0。然后立即打开截止阀，流量必须立即回到原来的读数值，如果流量不能立即回到原来的读数值，则表明油泵工作不正常，可能导致瞬时无助力或助力作用中断。将发动机调至3倍怠速转速，重复上面的试验，如果油泵流量不能立即回到原位，同样表明油泵工作不正常，可能导致瞬间无助力或助力作用中断。

3.2.4 转向器内泄漏试验 试验时，转动转向盘直至行程的极限位置，在转向盘上施加足够的力，以保证转向器的控制阀完全起作用，此时压力表读数应为油泵的溢流压力（最高压力），流量计上的读数即为内泄漏值。在另一方向重复上述试验，以测定该方向的内泄漏。 内泄漏值应≤1.0 L/min，如超过 1.0 L/min，则转向器应返修。

［1］邓飞，欧家福，颜尧，等.齿轮齿条动力转向器试验方法及标准研究［J］.交通标准化，2009（Z2）：24-29.

［2］尤田，姜涛，李会明，等.液压动力转向器性能测试系统［J］.机械工程师，2015（4）：33-35.

［3］张伟旗.汽车转向系统常见故障诊断及维修技术研究［J］.汽车零部件，2017（10）：72-76.