货车转向系统

货车转向系统分为机械式和助力转向系统两大类，货车的转向系统经历了双销式转向器、循环球式转向器和集成助力转向系统（IPS）三代，如图3-2所示，目前重型货车主要是IPS整成助力转向器。

图3-2 货车液压助力型循环球式转向器

一、双销式转向器

机械式转向系统结构简单、性能可靠，有经验的试车技师可以根据情况做出良好的判断，进而做出反应，但是驾驶员并非专职驾驶人员，体力和经验不足。为了减小转向用力，只能增大转向器的角度传动比，但增大传动比会使转向反应慢，为此转向系统采用变速比齿条，在直行的小角度转向时采用小速比，转向较灵活，适用于高车速工况；在两侧的大转向范围采用大速比，转向变轻。

双销式转向器结构如图3-3所示，其工作原理为：蜗杆轴转动，带动与其相啮合的两个指销转动，又因为两个指销固定在摇臂轴上，从而带动摇臂轴的转动，摇臂轴与转向垂臂相连，从而实现汽车的转向。

双销式转向器的特点为：指销与螺旋槽之间的摩擦为滑动摩擦，转向阻力较大，传动效率较低；但其结构简单，便于维修，且工作可靠性较好。

图3-3 双销式转向器结构

二、循环球式转向器

如图3-4所示为循环球式转向器结构。

循环球式转向器优点包括：在螺杆和螺母之间有可以循环流动的钢球，将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因此正效率能达到75％～85％；在结构上和工艺上采取措施，其中包括提高制造精度，使工作表面的粗糙度足够低，螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和耐磨性能，以保证有足够的使用寿命；转向器的角传动比设计成可变的，以适应不同车型的需要；工作平稳可靠；消除齿扇与齿条齿之间间隙使调整工作容易进行；适合于作整体式动力转向器等。

循环球式转向器缺点包括：逆效率高，因而汽车在不良路面上行驶容易“打手”；结构复杂；制造困难，制造精度要求高。

图3-4 循环球式转向器结构

工作原理：转动螺杆时，通过钢球使齿条活塞沿螺杆轴线做往复摆动，并通过转向垂臂传力给梯形转向机构。

特点：螺杆与齿条活塞为刚球滚动摩擦，故循环球转向器传递效率较高，转向轻便，但其结构较为复杂，成本相对较高。

［技师指导］循环球式转向器维修要点主要有以下几点：滑块三个齿槽的中间齿槽要对准垂臂的中间齿，同时滑块距两侧轴承的距离要相等；啮合间隙调节方式是向里旋入调节螺钉使间隙变小；底盖垫片的多少可调节轴承间隙；润滑脂的数量为余下空间的1/2～2/3。

三、货车集成助力转向系统（IPS）

机械转向系统随车重增加和车速降低，转向变得沉重，所以出现了液压助力转向系统（Hydraulic Power Steering System，HPS）。

液压助力转向系统是在机械转向系统上增加转向助力阀、动力缸、油泵、储油罐和进回流管路。转向控制阀根据方向盘转动方向切换通入动力缸活塞的油流方向，根据转向力矩控制油液流量，所以转向轻便。其缺点是不转向时有运油的功率损耗，助力性能不能随车速提高而降低，不能协调转向轻便和路感之间的矛盾，低温油液黏度大，助力效果差。

集成助力转向系统（Integration Power Steering，IPS）结构如图3-5所示，它是在循环球式转向器基础上增加转阀、密封件和限压装置实现助力的一套液压系统。

动力转向助力油泵为动力转向系统提供高压油，其结构多为叶片泵形式。一般叶片泵的稳定流量为19L/min，允许最高转速为3200r/min，最大压力为13.8MPa。

集成助力转向系统（IPS）结构如图3-5所示。

图3-5 集成助力转向系统（IPS）结构

转向时，驾驶员通过方向盘将转向力矩传递给转向器的输入轴。扭杆的一端用销钉与输入轴连接，另一端与螺杆连接。来自输入轴的转向力矩通过扭杆传到螺杆，由于循环球机构的作用，螺杆试图使齿条活塞沿缸孔做轴向运动，但来自车轮的地面阻力通过拉杆系统使摇臂轴限制了齿条活塞的轴向运动，因此扭杆被扭转，输入轴上的油槽相对位置发生了改变，即控制阀起作用，并引导高压油流向指定的油缸，即上油缸或下油缸，在相应的齿条活塞的端面产生液压作用力，并推动齿条活塞轴向移动，使摇臂轴转动，实现汽车转向。

如果转向轮受到地面冲击负荷，冲击力通过摇臂轴传到齿条活塞，进一步传到螺杆，转向器内部的结构致使转阀将高压油送入相应的油缸，以克服这一冲击力，转向器防止方向盘打手现象的发生。

IPS转向器在齿条活塞的两端各装备了一个行程阀，当转向轮接近限位螺钉时，限制该方向转向助力的行程阀开启，相应油缸内油压降低，这样可减少油泵产生的热量，同时，转向系统连接件的负荷也随之减小。

［完成任务］拆开IPS转向器，找出图3-5中所标出的部件，并能说出元件名称。能正确组装出IPS转向器。

1.结构特点

（1）控制阀（转阀）：实现转向助力的控制元件。

（2）精密滚珠轴承：提高转向器的效率及自动回正性能。

（3）行程卸荷阀：在规定的转向器行程极限位置，使转向系统卸荷以保护油泵和系统连接件。

（4）循环球转向器：提高效率，使转动平稳。

（5）防尘防水油封：输入轴及输出轴上均有唇口式密封件。

（6）扭杆：提供真实的“路感”，使转阀回到中心位置。

（7）活塞两端工作面积均等，使转动稳定性不受背压的影响。

（8）高温密封件：专门开发的密封件，可在150℃不连续的高温下工作。

（9）手动转向能力：液压系统失效时，实现机械转向。

（10）紧凑性：重量轻，输出扭矩大。

2.工作原理

汽车直线行驶时的油液流动方向如图3-6所示。高压油从进油孔直接流向回油孔，无助力，实现直线行驶。

左转向时，油液流动如图3-7所示。高压油流向左腔（下腔），推动活塞向右移动，实现左转向。

右转向时，油液流动如图3-8所示。高压油流向右腔（上腔），推动活塞向左移动，实现右转向。

［完成任务］根据图3-9分析，为实现左右腔的相互隔离，装配了__________道油封；高压油腔跑到低压油腔会产生什么影响？____________________。转向器内部零件损坏会不会影响到叶片泵损坏？__________。反之成立吗？__________。

图3-6 汽车直线行驶时的油液流动方向

图3-7 左转向油液流动方向

图3-8 右转向油液流动方向

图3-9 任务：密封圈的位置图

四、维护保养

（1）新车行使2500公里需更换一次液压油，并对油罐、油管系统进行清洗，以排出脏物、杂物；

（2）汽车每行驶2万公里应更换液压油，并清洗管路，以保持系统清洁；

（3）油罐必须密封好，不得渗入脏物，要定期检查油罐，更换滤芯。

五、调整

1.端盖调整螺钉的调整（螺杆轴向间隙的调整）

向左转动方向盘时，高压油流向左腔，使活塞带动蜗杆轴向右移，以保持AB距离最大，并反映了调整螺钉与蜗杆轴的真实间隙。调整方法：整圈转动，先进后退，退1/4～1/2圈；最后检查，转动输入轴力矩≤1.7N·m。

2.侧盖调整螺钉的调整（摇臂轴轴向间隙的调整）

调整方法：扇齿中齿，2～3齿之间，正负90°，左右摆动；先进后退，退1/2～1圈；效果：中间重，两边轻，圆滑过渡；整圈转动输入轴，敲击摇臂轴；最后检查，转动输入轴力矩≤2.3N·m。敲击摇臂轴，用以消除各零件的装配间隙，使调整更加准确。

3.行程阀螺钉的调整（调整不对会导致转向不足或过度转向）

调整螺钉，其螺距为1mm；螺杆，其螺距为13.677mm。调整方法：将汽车停放在直线行驶位置，方向摆正。此时将行程阀调整螺钉往里多拧几圈，然后向一个方向打方向盘，查看距2.7圈还差多少圈（转向总圈数为5.4圈，左右各2.7圈；由于调整之前行程阀调整螺钉已向里多拧了几圈，所以会提前卸荷，一个方向的转向圈数达不到2.7圈）。比如打了2圈打不动了（即在两圈的位置提前卸荷），距2.7圈还差0.7圈，我们知道螺杆的螺距为13.677mm，而调整螺钉的螺距为1mm，那么就可以通过计算得出调整螺钉应该往外退出多少圈。其计算公式为

N＝13.677×（2.7－n）

式中 n——方向盘实际打的圈数；

N——调整螺钉应退出的圈数。

［技师指导］工作中，一般不用计算就可将行程阀调整正确，方法是车上人打方向盘直到车轮贴近限位销，这时应听到行程阀的泄压声，不能听到时行程阀向里旋，过早听到时行程阀向外旋，这个方法非常有效。

六、长V结构和短V结构的判断

IPS系列整体式动力转向器为适应各车的需要，在结构上有所不同，为避免在拆装过程中损坏齿条活塞上的密封环，拆装时要注意以下两点，对照图3-10中长V和短V结构进行介绍。

1.长V结构

如果是V＞U的转向器，称为长V结构，在拆齿条活塞带螺杆/输入轴总成时，应将齿条活塞沿壳体装阀体端方向退出；装配时，应沿壳体装阀体端方向进入，即在拆装齿条活塞密封环时，务必保持先出后进。

2.短V结构

如果是V＜U的转向器，称为短V结构，齿条活塞密封环装在齿条活塞的靠下盖一端。在拆齿条活塞带螺杆/输入轴总成时，应将齿条活塞沿壳体下端方向退出；装配时，应沿壳体下端方向进入，即在拆装齿条活塞密封环时，务必保持先出后进。

图3-10 长V和短V结构

七、初始检查

当汽车的转向系统出现故障时，首先弄清楚产生故障的真实原因。比如，面对转向发沉这一现象，判断是左转向发沉，还是右转向发沉，只是原地转向发沉还是断续地转向发沉，或者根本没有助力，做到有的放矢。

在确认问题的真实情况后，不要急于拆下转向器或油泵，实际上在多数情况下，转向系统中的其他部件也可能引起转向故障，应先检查这些部件，最后检查转向器。

首先，检查转向轮。弄清楚轮胎的压力是否合适，是否均衡一致，大小是否适当，是否严重磨损或损坏。

其次，检查前轮定位（主销后倾、主销内倾、前轮外倾及前束）情况，以及转向横拉杆、球节及主销处的松紧程度。如油管被用户更换过，则可能装错，或者直径太小，或者堵塞，或油管扭曲、弯曲过大，引起油液流动不畅或流量不够，必须更换掉不符合要求的油管。

最后，检查动力转向油罐，确保罐内的油平面达到规定的高度，并检查各连接管路是否有泄漏等情况。