第六章电子控制四轮转向系统

◆第一节四轮转向的功能◆第二节电子控制四轮转向系统的组成及工作原理◆第三节电子控制四轮转向系统的故障诊断第六章电子控制四轮转向系统四轮转向的功能主要是确保车辆良好的操纵性与稳定性，即有效控制车辆横向的运动特性，以充分保证车辆的操纵稳定性。当车辆转弯时，惯性使汽车向前行驶，而转向输入却要改变行驶方向。由于汽车对转向的瞬时抵抗，便产生了轮胎的侧偏角，如图6-1所示。一般两轮转向汽车的车身横向侧偏角比较大。第一节四轮转向的功能当汽车低速转弯时发生内轮差，导致后轮卷入与转向半径增加，而且当超过一定速度转向时，为了与离心力平衡，在轮胎处产生横向偏离角，从而也使车身横向偏离角发生变化。转向性能随车速、转向角、路面状态的变化而变化，车速越高，操纵稳定性越差。四轮转向可以显著提高车辆转向性能，即横向运动性能。如果一辆常规的前轮转向的汽车停在人行道旁两辆车之间，那么这辆车驶出停车位置时，前轮尽量向左转，就不会撞到前面的车（如图6-2A）。若同一辆车装有四轮转向装置而在驶出停车位置时后轮沿与前轮相同的方向低速行驶，那么它将会撞到前面的车（如图6-2B）。若这辆有四轮转向装置的车停在同样位置，而在驶出停车位置时后轮沿与前轮相反的方向低速行驶，那么这辆车会与前面的车之间有足够的距离而不会撞上（如图6-2C），但后轮会驶向人行道。这样如果这辆车与路边停靠的位置太近，将会使后右轮碰到人行道凸边。因此，为避免这个问题，后轮转向最大角必需大大小于前轮转向最大角。四轮转向的汽车与常规的前轮转向的汽车相比有一个较小的转向半径或转向圆，这会改善驻车时的机动性。四轮转向系统中的后轮转向可以根据车辆速度或者转向盘的转角来控制。在车速较低或转向盘转角很大时，后轮的转向与前轮相反。当车辆行驶速度较高或转向盘转角较小时，后轮的转向与前轮相同。当车辆高速转弯时，离心力趋向使车辆后部向侧面移动，这样会使后轮在路面上发生侧向滑动。这个过程称侧滑。车速和转向的急剧程度决定了侧滑的大小。如果侧滑过大，会使汽车发生横向旋转，从而驾驶员失去对车辆的控制。在高速时四轮转向系统使后轮转动方向与前轮相同，侧滑将会减轻，使稳定性得到改善。高速行驶时前后轮转向相同时的转向角要比低速转向相反时的角度小得多。图6-2带有常规前轮转向系和四轮转向系汽车的平行驻车方式电子控制式四轮转向系统主要由后轮转向执行器和各种输入传感器组成。如图6-3所示第二节电子控制四轮转向系统的组成及工作原理后轮转向执行器可以与电动转向器相对照。这个执行器包含一个通过球螺杆机构驱动转向齿条的电动机（图6-4）。常规的转向横拉杆是从转向执行器连接到后轮转向臂和转向节处。执行器内的回位弹簧在点火开关关闭时或四轮转向系统失效时将后轮推回直线行驶位置。一个主后轮转角传感器和一个副后轮转角传感器安装在后轮转向执行器的顶端。一、后轮转向执行器图6-4后轮转向执行器构造二、输入传感器1．主后轮转角传感器2．副后轮转角传感器3．主转向角度传感器4．副前轮转角传感器5．后轮速度传感器6．车辆速度传感器主后轮转角传感器位于后轮转向执行器的左侧。这只传感器含有一个随循环球螺杆旋转的脉冲环。一只电子传感器直接安装在脉冲环上部（图6-5）。当循环球螺杆与脉冲环旋转时，这个传感器向控制单元发出数字电压信号，显示后轮转角。1．主后轮转角传感器对于后转向传感器的检查，可按下面的步骤进行：后转向传感器的检查步骤副后轮转角传感器安装在后轮转向执行器上与主后轮转角传感器相反的一端。副后轮转角传感器含有一只连接在齿条轴上的锥形轴（图6-9）。这只锥形轴与齿条一同水平移动。一根在副后轮转角传感器上的插棒与锥形轴锥面接触。当锥形轴水平移动时，锥面使传感器插棒来回运动。这根插棒的运动使传感器产生模拟电压信号，将转角信息传送到控制单元。2．副后轮转角传感器2．副后轮转角传感器图6-9安装在后轮转向执行器上的副后轮转角传感器副后转角传感器的调节可按下面的步骤进行：副后转角传感器的调节步骤图6-10调节副后转角传感器转向角度传感器也称转向盘转动传感嚣。主转向角度传感器安装在组合开关下方的转向柱上。转动速度传感器和转向盘方向传感器安装在主转向角度传感器内。转动角度传感器包含一排在传感器下方转动的、变换极性的磁铁（如图6-11）。当转向盘转动时，转动速度传感器向控制单元发送与转向盘转速和前轮转角相关的信号。3．主转向角度传感器图6-11含有转动速度传感器和方向传感器的主转向角传感器转动方向传感器包含一只绕转向柱的环形磁铁。这只磁铁有一个北极，也有一小部份是南极。控制单元利用方向传感器传来的信号确定转向盘的转动方向。主前转角传感器的调节按如下过程：（l）将车置在维修台，使两只车轮都在转向半径测量转盘上，将转盘向最右端再向最左端转，并记下由最右端向最左端全程转动的圈数。（2）将转向盘向右转回全程圈数的一半，这样就使前转向齿条处在中央位置，而转向盘轮辐相对中央位置偏向角度应在制造厂规范之内，否则，应该对主前转角传感器及轮辐重新调节。（3）将转向盘设置在中央位置，并拆下转向盘安装螺母，用转向盘拆卸器将转向盘拆下（图6-12）。（4）查看主前转角传感器上的标记号是否朝下（图6-13），如果是，那么主前转角传感器处在电子中性位置。（5）如果主前转角传感器上的标记号不是朝下的，暂时将转向盘装上，并使轮辐处在水平位置，转动转向盘至黄色漆记号口朝下。主前转角传感器的调节步骤（6）将转向盘转回水平位置，并拆下转向盘。（7）装上转向盘，用花键定位，使轮辐的位置与中央位置最近。应确保转向盘孔与安全气囊电缆卷上销钉配合（图6-14）。不要用力向下推转向盘使花键及电缆卷对正。当花键与电缆卷销钉确定位后，将转向盘向下压到位并装上安全螺母。注：电缆卷含有一只导电带，将转向盘顶部的安全气囊模块与其电气系统连接起来，而又能允许转向盘转动。（8）扶住转向盘，将安装螺母拧紧至规定力矩。副前轮转角传感器安装在前齿轮齿条转向器内。这个传感器含有一个与副后轮角度传感器十分相似的锥形轴。这个副前轮转向传感器向控制单元发送与前转向角相关的信号。副前轮转角传感器的调节可按下面的步骤进行：（1）用千斤顶提升起前后悬架，并将千斤顶支架放在底盘下方制造厂指定的位置。4个车轮必须都离开地面。（2）将转向盘定在直驶行驶位置上。（3）将搭桥线接在4WS系统检修接线柱处。（4）将驻车制动完全拉紧，打开点火开关，注意驻车制动报警灯是点亮的。（5）关上点火开关。4．副前轮转角传感器（6）切断副前转角传感器盖上的绑带，并拆下这只盖子（如图6-15）。（7）从线夹上拆下导线来，并断开线束接头。（8）松开副前转角传感器锁紧螺母，并用手拧紧此螺母，再将此螺母向后拧3/4圈，并接上头。（9）确保前轮处在直线行驶位置，并转动转向盘至4WS指示灯变亮，将转向盘保持在这个位置上。（10）慢慢将前转角传感器顺时针转动至4WS指示灯熄灭，记下传感器相对于壳体的位置。（11）慢慢地将副前转角传感器逆时针转动至4WS指示灯开始闪烁，并记下传感器相对于壳体的位置（如图6-16）。将副前转向角传感器调节至指示灯变熄和开始闪烁的中间位置并记住。然后将锁紧螺母拧紧至规定力矩值。（12）关闭点火开关。如果前转角传感器的线束扭绞，拔出插头并将线束弄直，装上线束夹并装上传感器盖，用新的绑带将盖子封紧。后轮速度传感器安装在每只后轮上。这些传感器与防抱死制动系统（ABS）控制单元以及四轮转向控制系统相连接。每一只后轮毂上安有一只带槽的环，轮速传感器就直接安装在这些带槽的环的上方。这些传感器包括一只绕有线圈的永久磁铁。当后轮转动时，带槽的环上的齿经过传感器，这样就在传感器内产生电压。以Hz为单位的电压频率经计算机处理以确定轮速（图6-17）5．后轮速度传感器6．车辆速度传感器车辆速度传感器将与车辆速度相关的电压信号送到四轮转向系统控制单元。这个车辆速度信息也被送到自动变速器控制单元。6．车辆速度传感器三、后轮转向执行器的维修三、后轮转向执行器的维修1．后轮转向执行器的拆卸2．转向横拉杆及其接头的拆卸3．转向拉杆接头防尘套的拆卸与更换4．转向横拉杆及其接头的安装5．拆卸并更换后转向执行器的传感器6.安装后轮转向执行器1．后轮转向执行器的拆卸注意：许多转向系维修、诊断过程需要在后转向执行器安装中心锁销以将它锁定在中央位置。按如下步骤将后轮转向执行器拆下：（1）用起动机将车辆抬高或用千斤顶将车辆后部抬高，并用千斤顶支架在制造厂指定的位置支住底盘。（2）从每只转向横拉杆接头处，拆下开口销及螺母。（3）将一只12mm螺母装到转向横拉杆接头处，直至球头销末端与螺栓平齐。（4）将专用工具装到转向横拉杆接头上，使其两臂平行。将工具上螺母拧紧以松开转向横拉杆接头（图6-18）。在两只转向横拉杆接头处做同样的操作。1．后轮转向执行器的拆卸图6-18用专用工具拆卸转向横拉杆接头专用工具：横拉杆接头拆卸工具。（5）从转向横拉杆上拆下螺母，并从转向臂处拆下转向横拉杆。（6）拆下后转向执行器的罩（图6-19）。（7）拆下盖螺栓及垫圈，并装上后轮转向中心锁销（图6-20）。（8）拆下后轮转向执行器的接地电缆接头及所有电气配线接头（图6-21）。（9）拆下四只安装螺母及托架，并拆下后轮转向执行器（图6-22）。2．转向横拉杆及其接头的拆卸（1）用蜡笔做记号以标记转向横拉杆接头、锁紧螺母以及转向横拉杆的相对位置。（2）用扳手卡住转向横拉杆接头，并松开锁紧螺母（图6-23）。（3）拆下转向横拉杆接头。（4）从转向横拉杆内接头上，拆下防尘套夹箍及夹子（图6-24）。2．转向横拉杆及其接头的拆卸（5）将专用的齿条夹持工具平的一面朝向执行器壳体，并用软钢锤将它在调节器壳体及垫圈之间来回扳动（图6-25）。（6）将转向横拉杆上的锁紧垫圈的弯起处弄平。维修要点：在松开转向横拉杆时握紧夹持工具，以免将转动力作用到执行器轴的螺纹上。（7）用专用工具夹住执行器轴螺纹处，并用扳手松开转向横拉杆（图6-26）。（8）沿轴的螺纹扭下转向横拉杆，随后在每只转向横拉杆接头进行同样的操作。3．转向拉杆接头防尘套的拆卸与更换转向横拉杆接头防尘套筒如果裂开、松动或老化，必须更换，依如下步骤拆卸并更换接头防尘套。（1）用一只大的螺丝刀将旧的防尘套从转向横拉杆接头上起下来。（2）向新的防尘套内加注制造厂推荐的滑脂，并在口部涂上较薄的一层。（3）用抹布将滑脂从球头销的滑动表面上擦去，并在球头销下表面及球头销体处加滑脂（图6-27）。（4）用专用的工具将新防尘套装入转向横拉杆接头（图6-28）。（5）用抹布将球头销圆锥面上的滑脂擦去，并在防尘套下端及转向横拉杆体处，涂抹密封液。3．转向拉杆接头防尘套的拆卸与更换4．转向横拉杆及其接头的安装转向横拉杆内接头防尘套如果出现开裂、老化或损坏的情况则必须更换。按以下步骤安装转向横拉杆及其接头：（1）装上转向横拉杆接头，并使转向横拉杆接头、螺母及转向横拉杆上的记号对齐，拧紧转向横拉杆螺母至规定力矩值。（2）拧上每只内转向横拉杆并固定锁紧垫圈，使其小凸起在转向横拉杆接头内端。限位垫圈装在轴螺纹上时，要使有倒角的一面向外（图6-29）。（3）用软钢锤轻敲执行器壳体与限位垫圈之间的专用夹持工具（图6-30）。（4）用夹持工具夹住轴的螺纹，并将横拉杆接头拧紧至规定力矩值。（5）将锁紧垫圈小凸起翻向转向横拉杆内接头平面。4．转向横拉杆及其接头的安装（6）取下专用夹持工具，在转向横拉杆的滑动表面涂上硅滑脂（图6-31），在转向横拉杆防尘套内壁涂上较薄的一层硅滑脂。（7）在内转向横拉杆接头壳体的周围，涂上制造厂推荐用的滑脂。（8）将防尘套装到执行器壳体上，并将防尘套箍和垫圈装在相对于执行器壳体的正确位置（图6-32）。注意：将防尘套夹箍敲紧时，注意不要损坏内转向横拉杆防尘套。（9）夹紧防尘套夹箍，并将两对锁凸扣在箍上（图6-33）。轻敲防尘套央箍重叠的部分，使其贴合并压紧。5．拆卸并更换后转向执行器的传感器按以下步骤拆卸并更换主副后转角传感器：（1）松开副后转角传感器锁紧螺母，并将传感器沿螺纹从壳体中旋出（(图6-34）。丢弃