主頁 > 技術文章（zhāng） > 汽車四輪轉向係統實驗台實訓指導 2025-07-18

汽車四輪轉向係統實驗台（tái）實訓指導

一．汽車（chē）四輪轉向係統（tǒng）實驗台-結構與原理
所謂四輪（lún）轉向，是指後輪也和前輪一樣（yàng）具有一定的轉向功能，不（bú）僅可以與前輪同（tóng）方向轉向（xiàng），也可以與前輪反方向轉向。其主要目的（de）是增強轎車在高速行駛或在側向風力作用下的操縱穩（wěn）定（dìng）性，改善低速時的操縱輕便性，在轎車高速行駛時（shí）便於由一個車道向另一個車道的移動調整，以（yǐ）減少調頭時（shí）的轉彎半徑。
目前的轎車轉向分為前輪轉（zhuǎn）向(2WS)和四輪轉向（xiàng）(4WS),前者普遍使用，後者是近年出現的一種新技術，主要應用在一些比較高級和新型轎車（chē）上。
所謂四輪轉向，是指後輪也和（hé）前（qián）輪相似（sì），具有一定（dìng）的轉向（xiàng）功能，不（bú）僅可以與前（qián）輪同方（fāng）向轉向，也可以與前輪反方向轉向。其（qí）主要（yào）目的是（shì）增強轎車在高速行駛（shǐ）或者在側向風力作用下的操縱穩定性，改善低速（sù）時的操縱輕便性，在轎車高（gāo）速行駛時（shí）便於由一個（gè）車道（dào）向另一個車道（dào）的移動調整，以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）轉角和車速之間的關係分為兩（liǎng）種類型：一種是轉角傳感型（xíng），另一種是車速傳感型。轉角傳感型是指前輪（lún）和後輪的偏轉角度之間存在著一定的因變關係，即後輪可以按前輪偏轉方向做同向偏轉，也可（kě）以（yǐ）做反向偏轉（zhuǎn）。車速傳感型是（shì）根據事先設計的程序規定當車速達到某一預定值時(通常為35至40公裏/小時)，後輪能與前（qián）輪同方向偏轉，當低於某一預（yù）定值時，則與前輪反方向偏轉。目前（qián）的四輪轉向轎車既（jì）有采用（yòng）轉角傳感型，也有采用車速傳感型，還有二者兼而（ér）用之的。例如（rú）馬自達929型轎車的四輪轉向（xiàng）就是具有兩種類（lèi）型的特點。
從汽車轉向的基本過程來看，無論采取怎樣的轉向形式，都是使汽車（chē）在轉彎時產生重（chóng）心的平移和繞著重心的轉動，這兩種運動的結合促使汽車完成了轉向的過程（chéng）。當汽車方向盤的轉角和車速都（dōu）確定下來的時候（hòu），那（nà）麽（me）前輪轉向汽車的（de）行駛狀態（tài）是（shì）單一的，而四輪轉向汽車的行駛狀態則會隨著後（hòu）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）向和四輪轉向的根本差別所在，也是後者比前者優（yōu）越的關鍵之處。汽車（chē）前輪在做轉向時，會產生一（yī）個作用在前輪的側向力，這時後輪也會產生一種離心力，這種（zhǒng）作用力（lì）就（jiù）會使車輛在垂直軸線（xiàn）方向上產生一個扭矩，增大了傾翻作用（yòng）力使車輛不能穩定。而有（yǒu）四輪轉向裝置的汽（qì）車（chē），前後（hòu）輪會相互配（pèi）合，減弱傾翻作用力，側滑也會減少，從而保障了行（háng）車的安全。
汽車在做直線行駛時，由於受到車速和路麵側向風的影響經常會走偏。這時有四輪（lún）轉（zhuǎn）向裝置的汽車的微處理機（jī）就會根據車速和（hé）前輪轉角加以計算，確定（dìng）後輪的轉（zhuǎn）角數值，以變動對變（biàn）動來保持車子行駛的穩定性。
四輪轉向轎車的前後輪轉向裝置（zhì）之間的聯係形式有機械式，也有液壓式、電子式等。目前四輪轉向（xiàng）裝置已將機械、液壓、電子、傳感器（qì）及微處理機（jī）控製技術緊密結（jié）合在一（yī）起，在很大（dà）程度上改善轎車的轉向特性，提高操縱穩定（dìng）性。
四輪轉向係統是一個電子控製（zhì）後輪操縱係（xì）統。該係統（tǒng）有4個主要部（bù）分：前輪定位感應器，可操縱的固定偏軸傘（sǎn）齒輪後軸，電動發動機驅動的執行機構，控（kòng）製單元。
轉向盤位置和（hé）車輛速度傳感器（qì）不斷將數據傳輸給控製單元，控製單元據此確定後輪的轉（zhuǎn）向角度。該係統有3種基本狀態——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（gāo）速時的正相，後輪與前輪方向相同。
高速時（shí）後（hòu）輪與前輪（lún）保持相同（tóng）的方向，可保（bǎo）證更高的穩定性，減少汽車在（zài）完（wán）成一項操縱動作時產生的偏擺和轉動，使汽車即使在惡劣路麵（miàn）條件下也能在直行、轉向或閃避時保持穩定的（de）操縱響應。
使用該係（xì）統，高速行駛時的牽（qiān）引穩定（dìng）性（xìng）也得到提高。後輪的正相狀態會減小主車和拖掛車之間的鉸（jiǎo）接角（jiǎo）度，減小拖車作用在主車後輪上的側向力，避免主車和拖車的搖擺。
四輪轉向係統同時（shí）改（gǎi）善了低速行駛時的操（cāo）控性，與使用（yòng）兩輪轉向（xiàng）係（xì）統相比，拖車更（gèng）接近主車的行駛軌跡。在一些特殊行駛狀態下，如市區交（jiāo）通堵塞、拖帶（dài）掛（guà）車倒車和泊位（wèi）時，四輪轉向（xiàng）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（xíng）SUV和卡車（chē）的測（cè）試，轉變（biàn）半徑平（píng）均減小了19%。一種（zhǒng）重型卡車的轉變（biàn）半徑從14m減小（xiǎo）到11.4m。
(一)葉（yè）片式轉向（xiàng）油泵
葉片式轉（zhuǎn）向（xiàng）油泵按其轉子葉片（piàn）每轉（zhuǎn）供油次數和（hé）轉子軸的受力情況（kuàng）可以劃分為單作用非卸荷式和雙作用卸荷式（shì）兩大類。北京切諾基（jī）吉普車采用雙作用卸荷式葉片油泵，如圖所示，由轉子1、葉片2、定子3、軸4、配油盤5和（hé）殼體等機件組（zǔ）成。

葉片泵的液壓（yā）試驗
葉片泵工作是否正（zhèng）常除了觀察葉片泵的工作噪音是（shì）否明顯增大（dà）之外，可以通過葉片泵的液壓試驗來鑒別。其方法是：
1)在葉（yè）片泵的（de）出油（yóu）管和（hé）轉向機的進油口之間串接一個滿量程約為10OMPa的壓力表和一個開關，打開開關；
2)使轉向盤處於汽車直線行（háng）駛（shǐ）位置；
3)起動發動機，使動力轉向油液（yè）達到（dào）正常工作溫度(77℃)。此時，壓力表讀數應（yīng）小於1030kPa，如果超過此限，應檢查轉向器和油管（guǎn）等是否堵塞；
4)關閉開關(關閉（bì）時間不要超過5s)，壓力表的讀數應不低於5OMPa；記錄讀數（shù），連續（xù）啟閉開關三次，讀數值差應（yīng）在345kPa以內（nèi）；如果壓力差和讀數不符合上述規定，應檢查葉片泵溢流閥工作情況以（yǐ）及泵芯(轉子、定子、葉（yè）片和配油盤等)的磨損（sǔn）情況。
（二）動力轉向器如下圖所示。

（三）轉（zhuǎn）閥（fá）式分配閥

其中圖a)所示為汽車處於直線行駛時的狀態，此時分配（pèi）閥的轉（zhuǎn）閥2處於中間位置。由轉向油泵輸（shū）入的壓（yā）力油通過閥（fá）體1周圍的油孔進入閥體後，流過轉（zhuǎn）閥與閥（fá）體縱槽槽（cáo）肩處的間隙(此時左（zuǒ）右間（jiān）隙相同)，同時與動力缸的上下（xià）油腔相通，使（shǐ）齒條--活塞上下（xià）受到的（de）油壓相同，當然（rán）就沒有助力作用。進入的壓力（lì）油（yóu）同時又通（tōng）過轉閥2上的回流孔流回到轉向油泵，形（xíng）成（chéng）循環。
圖b)所示為汽車轉向時的情況。轉向盤轉動分配閥中央的（de）扭杆彈簧3和轉（zhuǎn）閥2，再（zài）通（tōng）過扭杆彈簧帶動閥（fá）體和轉向機螺杆，由於轉向阻（zǔ）力的作用，使扭杆彈簧發生扭（niǔ）轉，造成閥體相對於轉閥轉（zhuǎn）過了一個角度，這樣（yàng）就使進油口進入的壓力油隻能流向轉閥和閥體縱槽槽肩（jiān）處間隙變大的（de）一邊，並通過閥體上的出油口流（liú）向接通了的動力缸的一側腔室，此時動力缸的另一側腔室就與進油口隔絕，其（qí）中的油（yóu）液通過閥體內另一組（zǔ）縱槽槽肩處間隙（xì）變大的另一邊，與轉閥的回油孔相通，形成了泄壓通道。這樣就造成了齒條--活（huó）塞的一（yī）側受到壓力油的作用，而另一側處於泄壓（yā）狀態，這種壓力差就造成了（le）助力作用。
當汽車（chē）直（zhí）線行（háng）駛時，轉（zhuǎn）閥處（chù）於中間位置，來自動力轉向泵的高壓（yā）油從轉向（xiàng）器殼體的進油口流到閥體的（de）中油環槽，經過其槽底的通孔進入閥體和轉閥之間，此時因（yīn）轉閥處於中間位置，所以進入的油液就分別通過閥體和轉閥縱槽槽肩（jiān）形成的、兩（liǎng）邊（biān）相同的間（jiān）隙，再通過轉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（tǐ）的兩條油道與轉向機齒條--活塞的上、下腔相通，使上、下腔油壓相同。此時齒條--活（huó）塞即沒有受到轉向螺杆轉動（dòng）所造成的軸向移動力，又沒有受到兩側動力腔因壓差（chà）所造成的軸（zhóu）向力，所以齒條--活塞處於中間（jiān）位置，轉向助力作（zuò）用不存在。流入閥體（tǐ）內腔的油液在通過轉閥縱（zòng）槽和兩邊相同的縱槽側隙後，通（tōng）過轉閥上的（de）徑向通孔（kǒng）流到轉（zhuǎn）閥與短軸組件之間的（de）空隙，再流到閥體組件和調整螺（luó）塞之間的空隙處，最後經殼體回油口流回（huí）轉向油泵儲油（yóu）罐，形成常流式（shì）的油液循環。
向（xiàng）左轉向時，短軸在轉向軸的驅（qū）動下逆（nì）時（shí）針方向轉動，短軸一（yī）方麵通過其下端的銷釘30撥動轉閥同步轉動，另一方麵又（yòu）通過其上端的銷釘（dìng）2撥動（dòng）扭杆軸上端同步轉動，這個轉動力通過扭（niǔ）杆軸傳給其下（xià）端經三角形（xíng）花鍵固定著（zhe）的下端軸蓋14，下端（duān）軸蓋（gài）又通過其圓周邊緣上的缺口傳給固定在閥體上的銷釘29，進而撥（bō）動閥（fá）體轉動，閥體的轉動就應通過其下端缺口經銷釘16再直接傳給轉向機螺杆，但由於轉向阻力的關係，要撥動轉向螺杆必（bì）須有足（zú）夠的轉（zhuǎn）動力矩，這個力矩（jǔ）就（jiù）使扭杆軸發生彈性扭轉，這樣就造成（chéng）閥體轉動角度小於轉閥轉動的角度，使閥體和轉閥（fá）發生了角位置的錯移，從而使閥體和轉閥的縱（zòng）槽錯開，造成一側間隙減（jiǎn）小，而（ér）另一側間隙加大的情況，這樣就使流入閥體（tǐ）的壓力油流向間隙增大的一邊，並通過轉閥的縱（zòng）槽、閥體上的油孔和閥體（tǐ）外圓的下油環（huán）槽，流過轉向器殼體油道進入齒條--活塞的上油腔（qiāng），使油腔內油壓增高。與此同時，由於轉閥和閥體的相對角位（wèi）置（zhì）錯移，同（tóng）樣（yàng）造成（chéng）的另一組縱槽的錯開，使得與閥體的上油環槽相通的一側油（yóu）道間隙增大（dà），這樣就使齒（chǐ）條--活塞下油腔的油（yóu）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槽，並通過增大的間隙和轉閥的油孔流到閥體組件和調整螺塞之間的空隙，再經殼體的回油口流回轉向（xiàng）油泵的儲油（yóu）罐。由於齒條--活塞的上腔壓力增高，而（ér）下腔（qiāng）油液能自由流回儲油罐（guàn），壓力很低，這種壓差（chà）就造成了（le）對齒條--活塞向下移（yí）動的推力，這個推力（lì）和轉向時通過扭杆軸下端蓋、閥體下部傳給轉向螺杆的轉向力是相同方（fāng）向的，因此就起了明顯的助力作用。
右轉向時的（de）整個（gè）情況與左轉向（xiàng）時（shí）基（jī）本相似，不同的是由於轉向方向相反，造成的閥體和轉閥的角位（wèi）置錯（cuò）移相反，以至於進入轉閥的油液經過閥體和轉閥的（de）縱槽和間隙之後，流到轉閥的上（shàng）油環槽，進而流到動（dòng）力缸的下腔，而動力缸上腔的油液經（jīng）過閥體的（de）下油環槽進入閥內之後，經過閥體和轉閥的（de）間隙仍然流到閥體（tǐ）組件與（yǔ）調整螺（luó）塞之（zhī）間的空隙，再通過出油口流（liú）回轉向油泵的儲（chǔ）油罐，這樣就造成了齒條一活塞的下腔壓力增高而上腔（qiāng）油液（yè）自由回流、壓力很低（dī）的情況，這個壓力差對齒條一活塞的向上推力與轉（zhuǎn）向時通過扭杆軸傳來的轉動力方向一致，因此同樣起到了助力作用（yòng）。
二、轉向傳動機構的裝配與調整
1.前輪前束的檢查（chá）與（yǔ）調整
(1)什麽是前輪前束
所謂前束是指兩前輪軸前輪距A小於前輪軸（zhóu）後輪距B的（de）差（chà）值。其標準前束值為B-A=0-3毫米，如圖所示（shì）。

(2)檢查和（hé）調整前輪前束時應先做好的（de）工作
①輪（lún）轂軸承緊度（dù）應符合技（jì）術（shù）要求（qiú）；
②輪胎（tāi）氣壓應符合原車使用規定；
③為使車輪處於實際工作狀態，消除各運動副之間的間隙，應把汽車停放在平坦緊實的路麵上，使兩前輪處於直線（xiàn）行駛的（de）位置，並向前推動一段距離。
(3)檢查方法
①將前橋頂起使（shǐ）兩前輪懸空。
②在兩前（qián）輪胎麵中心處，沿整個圓周（zhōu）塗約20-40毫（háo）米（mǐ）寬的（de）白粉（fěn）筆印跡。
③在盡可能地靠近胎麵中心處安（ān）置劃針，轉動（dòng）車（chē）輪，讓劃針在粉筆印跡內沿整個圓周畫出細線標記，如圖所示。

④放下兩前輪，檢查汽車兩前輪是否（fǒu）處（chù）於直線行駛的位置，必要時轉動方向盤進行調（diào）整。
⑤將前束尺針尖的高度調到與前輪中心高度相等（děng），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B。
⑦將B值（zhí）減去A值即得（dé）前束值。
若所檢測的前束值（zhí）不符合規（guī）定應進（jìn）行調整。
(4)調整方（fāng）法
前束的調整如圖所示。

①拆下開口銷1，鬆開螺母2。
②向（xiàng）上扭轉（zhuǎn）調整管3，前束值增（zēng）大（dà）；反之（zhī）前束值（zhí）減小。
③調整正確後，扭緊螺母2，裝上開口銷1。
2.轉向角的檢查與調整
汽車的最小轉彎（wān）直徑不應大於12米，否則應進行調整。
(1)檢查方法
①在兩前輪胎麵上塗上白灰漿；
②將方向（xiàng）盤往左、右轉到極限位置，使用低（dī）速檔行駛（shǐ）；
③測出左、右最小轉彎直徑。
若測量結果不符合要求時，應進（jìn）行調整。
(2)調整方法
①鬆開鎖緊螺母；
②順時針旋入調整螺釘，直到最小轉彎直徑符合規（guī）定時為止(注意：將方向盤往左、右轉到極限位置後，車輪不應觸及葉子板等其它（tā）機件)；
③調好後扭緊（jǐn）鎖緊螺母。
3.方向盤遊動間隙的檢查與調整（zhěng）
(1)什麽（me）是方向（xiàng）盤的遊動間隙（xì）
所謂方向盤的遊（yóu）動間隙是指轉動方向盤時，前輪不發生偏（piān）轉而（ér）方向盤（pán）所能轉動的角度（dù）。其標準值應小於14°，方向盤轉動弧長應（yīng）小於37毫（háo）米，如圖所示。

(2)檢查方法
①使兩前輪處於直線行駛的位（wèi）置（zhì）；
②將遊隙檢查器的刻度盤（pán）和指針分別夾持在轉向軸管和方向盤上，如圖所示；

③向（xiàng）左(右)轉（zhuǎn）動方向盤至感到有阻力時，記下指針所指的位置；再向右(左)轉動方（fāng）向盤至感到有阻力時為止。此時；指針在刻度盤上所劃過的角度就是方向盤的遊動間隙。
若發（fā）現遊動間（jiān）隙過大，應查明原因，及時調整，以保（bǎo）修理質量。
(3)調整方法
①調整前，檢查轉向（xiàng）器、轉（zhuǎn）向搖臂、聯軸節、轉向拉（lā）杆和轉向節各連接和固（gù）定部位是否鬆動，必要時予以緊固和調整。
②調整轉向器的（de）扇齒和齒條（tiáo）的齧合間隙。鬆開鎖緊螺母（mǔ）1，順時針轉動調整螺釘，使（shǐ）齧合間（jiān）隙（xì）減小，扭緊鎖緊螺母。
三．汽車四輪（lún）轉向係統實驗台,汽車四輪轉（zhuǎn）向係統實驗設備,汽車（chē）四輪轉向係統實驗裝（zhuāng）置馬（mǎ）自達汽車四輪轉向係（xì）統如下圖所示。