1.3 汽车悬架上的零部件
汽车悬架由车轮悬架机构、车轮、弹簧、减振器、前后轴、转向机构、制动机构等零部件组成。而车轮位置对车辆直线行驶、转向及轮胎磨损有着决定性影响。
1.3.1 弹簧
1.弹簧的功能
1）使悬架运动，以便轮胎与路面更好接触。
2）保持车身高度正确。
3）有助于吸收路面的振动。
汽车悬架上的弹簧如图1-6所示。
弹簧是由弹性材料制成的，如钢、橡胶何力反与弹或路作作簧，塑重用可面用胶保力力保力持推也持。都作接动正弹有簧确轮用触一利胎在的。个底用作根车相盘车据用辆等高辆上牛在且度顿路的。重这定面反量就律上的是推，反对动路为作轮什于面胎任用么的相。
图1-6 悬架上的弹簧
当轮胎遇到路面上的障碍物时（如凹坑或凸台），障碍物推动车轮（压缩），或陷入路坑（回弹）。在压缩时，弹簧储存着大量能量；在回弹时，弹簧释放大量能量。储存和释放能量引起弹簧“振荡”或多次回弹直至释放了所有的剩余能量。然而，该振动发生时，轮胎将改变与路面的相对位置，引起轮胎表面的摩擦，同时给驾驶人带来驾驶问题。
所有这些会引起弹簧疲劳。由于弹簧疲劳，直至弹簧不再能支持车身重量，弹簧不能保持轮胎可靠抓地。由于弹簧疲劳也会引起不当的力作用在其他悬架部件上，引起它们过早地磨损。弹簧虽然没有受热，却因疲劳而改变了悬架高度。
根据功能和用途不同，弹簧有多种形式，如图1-7所示。
图1-7 弹簧的形式
2.扭杆弹簧
扭力杆是利用具有扭曲刚性的弹簧钢制成的杆状件，类似于圆钢。能够被扭曲并储存能量。扭力杆的一端被连接在车体上，另一端连接在控制臂上。车轮上下运动时，发生压缩和/或回弹，扭力杆或多或少被扭曲。弹簧钢的弹力试图使扭力杆回复到正常位置，因此消耗了扭力杆扭曲时储存的能量。典型的扭杆弹簧如图1-8所示。
车辆设计时使用有纵向扭力杆（与车辆侧面平行）或横向扭力杆（与车辆侧面垂直）。对于这两种形式的扭力杆，通常在其一端安装有调整螺栓或螺母。当扭力杆疲劳时，该项调整可恢复正确的车身高度，如图1-9所示。
图1-8 典型的扭杆弹簧
图1-9 扭杆弹簧的应用
特别提示：
∗ 进行车轮定位前要检查和调整扭力杆。
3.螺旋弹簧
螺旋弹簧相当于一个扭力杆绕着一个圆柱被卷绕成螺旋形，如图1-10所示。当螺旋弹簧上下移动时，压缩和回弹使弹簧丝发生扭曲。在其扭曲时，弹簧变短；解旋或放松时弹簧变长。螺旋弹簧是由弹簧钢制成的。内部缺陷和金属材料表面的沟痕，使弹簧在该处变得脆弱。断裂起自缺陷或沟痕处，并不断向弹簧丝周围扩大，经过若干压缩周期后引起弹簧断裂。这就是为什么坏损的弹簧断裂处总是尖锐的。
对于螺旋弹簧悬架，疲劳的弹簧无法调整补偿。
特别提示：
∗ 当螺旋弹簧出现磨损和松弛时，必须成对更换。
图1-10 典型的螺旋弹簧
通常以弹性比率来识别螺旋弹簧的性能。弹性比率是指当螺旋弹簧压缩1in（1in=25.4mm）时，所承受的以磅为单位的重量值。
螺旋弹簧是现代汽车上用得最多的弹簧。它的吸收冲击能力强，乘坐舒适性好，缺点是长度较大，占用空间较多，安装位置的接触面也较大，使得悬架系统的布置难以做到很紧凑。由于螺旋弹簧本身不能承受横向力，在独立悬架中不得不采用四连杆、螺旋弹簧等复杂的组合机构。出于乘坐舒适性的考虑，我们希望当汽车受到频率高且振幅小的地面冲击时，弹簧能表现得柔软一点；而当冲击力大时，弹簧又能表现出较大的刚性，减小冲击行程。因此，需要弹簧同时具有两种甚至两种以上的刚度。工程师们采用钢丝直径不等的弹簧或螺距不等的弹簧（图1-11）来解决这一问题，这样组合弹簧的刚度随负载的增加而增加。
图1-11 螺旋弹簧的形式
4.板簧
板簧通常由弹簧钢制成，如图1-12所示。也有些厂商以玻璃纤维增强塑料（FRP）制造板簧，如Corvette和Chevy Astro等车型。板簧做成平板形或叶片形，通常有一小的曲率。曲率值被称为弹簧曲率。压缩和回弹发生时，弹簧板外展变平，而后回复到原状。板簧设计是以三点安装（两端连接车架，第三点连接车轴）的。板簧保证车轴在车架上处于正确的定位。中心螺栓穿过弹簧板和车轴定位孔，弹簧座确保车轴和弹簧定位。
板簧多用于厢式车及货车，由若干长度不同的细长弹簧板组合而成。它比螺旋弹簧结构简单，成本低，可紧凑地装配于车身底部，工作时各片间产生摩擦，因此本身具有衰减效果。但如果产生严重摩擦，就会影响吸收冲击的能力。重视乘坐舒适性的现代轿车很少使用板簧。
图1-12 典型的板簧
5.空气弹簧
空气弹簧是一个充以空气的橡胶气囊，如图1-13所示。多数情况下，空气弹簧将提供一个比传统弹簧更舒适的悬架。受力时压缩空气将使气囊缩短。当空气回复到原状态时，空气弹簧将伸长，因此其功用像传统弹簧。
图1-13 典型的空气弹簧
特别提示：
∗ 很多空气弹簧系统是由车载计算机来控制，因此在做四轮定位前，空气弹簧系统开关必须关闭。
∗ 当二次举升或举升装有空气悬架系统的车辆时，如果没有足够气压，空气弹簧会伸长，弹簧壁可能内陷至活塞。弹簧中没有空气，控制臂上移时可能损坏弹簧。
∗ 关于空气悬架系统的更详细内容，请参考对应车辆的维修手册。
多数装有空气悬架系统的车辆都有车身高度传感器。该传感器可调整，以校正车身高度。
空气弹簧利用气体的可压缩性代替金属弹簧。它最大的优点就是具有可变的刚度，随气体体积的不断压缩渐渐增加刚度，且这种增加是一个连续的渐变过程，而不像金属弹簧是分级变化的。它的另一个优点是具有可调整性，即弹簧的刚度和车身的高度是可以主动调节的。通过主副气室的配合使用，使弹簧可以处在两种刚度的工作状态下：主副气室同时使用，气体容量变大，刚度变小，反之（只使用主气室）则刚度变大。空气弹簧刚度由计算机控制，在汽车高速、低速、制动、加速以及转向等状态下，根据所需刚度进行调节。
空气弹簧也有弱点，靠压力变化控制车身高度必须装备气泵，还有各种控制附件（如空气干燥器），若保养不善会使系统内部生锈发生故障。另外，如果不同时采用金属弹簧，一旦发生漏气，汽车将无法行驶。
1.3.2 减振器
如前所述，我们讨论了弹簧在储存和释放能量时引起的振动。如果不加限制，该振动将会引发严重的驾驶问题，即制动问题和轮胎磨损。因此，每个弹簧将配备弹簧振动阻尼装置（减振器）。
下面让我们来做一组试验：
当我们将一个重块挂在弹簧上，重块将上下移动直至弹簧内的能量耗尽。如果我们将同一重块挂在同一弹簧上，并放入油缸，你认为会发生什么？如果重块上有个大孔，又会怎样呢？如果是小孔呢？若是更小的孔，又会如何呢？孔可使一部分油液通过重块，以油液缓冲其冲击。这是减振器的基本原理，如图1-14所示。
图1-14 减振器工作原理
图1-15 汽车上的减振器
在实车上，减振器活塞端安装在车架上，气缸端安装在车轴或控制臂上，如图1-15所示。当车轮遇到凸块时，气缸向上推进。气缸是密封的，注油容器的内径与活塞阀的直径相同，如图1-16所示。当气缸上推时，油液通过活塞阀的孔。孔的尺寸和油液的黏度决定缓冲或抑制冲击运动的能力。同样，减振器通过缓冲效应滤掉来自弹簧的能量。刚性减振器或重型减振器将提供一个硬式悬架。硬式悬架导致悬架很少运动。重型减振器用于高性能车辆，或重型货车，或经常在坏路面上行驶的车辆。
特别提示：
∗ 除了弹簧式悬架或空气悬架车型，减振器不影响车身高度。
很多减振器是“充气式”的，用以改进悬架硬度，延长使用寿命。充气式减振器充装的是氮气，氮气可减少减振器中油液中的气泡。
特别提示：
∗ 安装或检查时，要注意检查减振器安装支架是否断裂、轴衬是否损坏、活塞油封四周是否漏油。
∗ 进行弹跳测试。多次弹动汽车每个部位，松手后查看。弹跳不应超过2～3次。
∗ 不应只以弹跳测试来判断减振器的好坏。疲劳或损坏的弹簧会导致车辆过度弹跳。还要检查轮胎是否有齿状或杯状磨痕，这些意味着减振器或弹簧是坏损的，轮胎离开路面再落下会冲击地面。
图1-16 典型的减振器
1.3.3 麦弗逊滑柱
20世纪40年代后期，有位叫麦弗逊的美国工程师想到一个新办法，他采用与传统上下控制臂系统相同的转向几何理论发明出新型的悬架，且使用了更少的部件。他的设计能将悬架载荷传导到车身更宽的范围。道路振动直接传到弹簧而不用首先通过控制臂。所有这些特性确保了乘座更舒适、驾驶更安全。但该设计有一个问题：要求汽车必须有车架上体和高强度翼子板。由于美国汽车制造商决定不采用他的设计，麦弗逊带着他的设计来到福特的英国子公司。1950年，麦弗逊滑柱悬架在福特英国子公司面世。
图1-17 典型的麦弗逊滑柱
麦弗逊滑柱是一个组合式设计，它将弹簧、减振器、上控制臂和上承重板组合成一体，如图1-17所示。上承重板功能等同于传统的SALA悬架系统（即短臂长臂式）中的上球节。它的结构使道路冲击从轮胎直接传至弹簧，无需经过控制臂，这样就诞生了平顺的底盘；该结构使弹簧负荷点置于更高处，增加两个弹簧间的宽度，这一设计也具有更好的防侧倾结构。由于使用了更少的部件，麦弗逊滑柱占用空间更少，给发动机和相关的空调、动力转向系统等附件留出了更大的空间。
滑柱顶部安装在橡胶和金属总成上，称为上滑柱支座。尽管设计上各车型间有些不同，但基本上支座都会有轴承组件、滑柱活塞杆导向轴套和橡胶绝缘垫。滑柱本身设计得更像一个减振器，带有活塞杆、活塞阀和一个油室。
上部的支座是上弹簧座（底座常用部件），弹簧顶部便安装在此座上。通常有一识别切口表示弹簧端在哪里。焊接的滑柱体是下弹簧座，也有一个识别切口。弹簧以很大的压力保持在两个底座之间。
特别提示：
∗ 正因如此，除非将弹簧安装在弹簧压缩器里，否则不可拆下活塞杆螺母。
用两个基本方法之一，滑柱可安装在弹簧座下端。如果轮轴是滑柱的一部分，可用螺栓固定到转向节或将其用螺栓直接固定在下球节上。
另有一个滑柱设计称为改进式滑柱。该设计利用了下控制臂（包括负荷球节）上的弹簧。在下控制臂和弹簧的位置设计上，该系统非常类似于SALA悬架。最大的区别是上控制臂被改进式滑柱总成所取代。上轴承板当作上枢轴。
诊断麦弗逊滑柱时，不要只关注“减振”部件泄漏问题。泄漏和渗漏是不同的，大多数滑柱在整个密封处会渗出一点油。通常，在滑柱管体上端只是有一层薄薄的油膜。
特别提示：
∗ 如果油膜很厚并顺着管体向下流，建议更换滑柱。
∗ 如有车轮定位设备，将车辆升起大约3in（7.6cm），再将车辆降落回原高度，观察车轮外倾角的变化。如果两车轮的外倾角变化不一致，可能是滑柱管体或活塞杆弯曲。松开活塞杆螺母（松开，切记不要拆下！），转动活塞杆，可观察到轮胎外倾角的变化情况。如果外倾角变化，说明活塞杆弯曲；如果外倾角不变化，说明滑柱管体弯曲。
1.3.4 控制臂
图1-18 典型的短臂长臂式悬架系统
顾名思义，控制臂是用来控制或约束某些部件的。控制什么呢？控制的是在悬架压缩和回弹过程中，控制臂控制轮胎所经过的路径。大多数情况，这些控制臂的排列是上部有一短臂、下部有一长臂。这样的系统称为“短臂长臂”或“SALA”悬架，如图1-18所示。因其尺寸不同，在压缩和回弹过程中，控制臂在不同弧线上运动，如图1-19所示。小控制臂，即上控制臂在大弧上运动，轮胎的基部运动量很小。这样，当底盘大幅上下运动时，轮胎磨损是很小的。
为使控制臂有序运动，它们必须有枢轴支点。内侧枢轴支点以轴和轴衬附在车架上。有些车辆安装有两个独立的轴（销子），而不用单轴。无论哪种形式，它们都使用了衬套。多数轿车和轻型货车使用橡胶衬套，镶嵌在内、外金属套管上，如图1-20所示。外套管被压制在控制臂机架上，而内套管穿过锯齿形边安装到轴上。控制臂上下运动时，外套沿着臂转动，此时内套在轴上不动。这会引起两个套间的橡胶扭曲，橡胶试图回扭。因而，该衬套充当小弹簧帮助控制臂保持在正确位置。它也可抑制来自轮胎和车轮总成的部分振动。
图1-19 短臂长臂的工作状态
图1-20 橡胶式控制臂轴衬
检查这些衬套时，将车轮放在地面上检查衬套所处位置是否正常，查找明显的老化和坏损，还要确认销或轴能直接通过衬套轴心。如果轴和销偏心，衬套将变形丧失功能。当驱动车辆时，会引起定位角度的变化。更换这些衬套时，使用一个合适的螺钉旋具或衬套安装工具将其安装至控制臂上，并确认装正。去除控制臂损坏部分，以正确的角度安装衬套至控制臂孔中。直至车辆处在正常车身高度，否则不要完全拧紧限位螺栓。如果操作不当，会引起衬套有一个预扭转，将导致新衬套过早破坏。
如果金属丝式控制臂轴衬（图1-21），应对称地将其安装到轴的两端。如果安装不正确，可能会引起主销后倾角问题。当衬套安装到控制臂孔底部时，支轴应能在轴套中自由转动。
图1-21 金属丝式控制臂轴衬
特别提示：
∗ 将控制臂安装到车上后，使用注油枪润滑两个金属衬套。
1.3.5 万向节
通常控制臂外支点是一个万向节。万向节的构造很像是人的臂关节，它可以在圆周方向和弧线上运动，但不可横向运动（内和外）。万向节结构包括一个壳、一个球形和锥形座圈、一个轴承和预载装置。
万向节源于一个基本原理（压缩负荷和拉伸负荷），用作承重支点和摩擦支点。压力接头设计使车重和轮胎与转向节上推力压缩球头螺栓进入万向节壳内。受拉接头恰好相反，车的重力和轮胎与转向节的推力推动球头螺栓离开万向节壳。对于任一情况，都有球头螺栓以轴承（磨损面）可靠连接。现在，多数车辆利用压力接头作为摩擦接头，用受拉接头作为承重接头。
承重接头紧邻弹簧座圈或扭力杆。由于车重贯穿弹簧，压力必须通过万向节到达轮胎和路面。对于多数SALA悬架（短臂长臂式），弹簧置于下臂，而下万向节是承重万向节。
特别提示：
∗ 检查这些万向节时要对它们进行正确的卸载。
如果下万向节是承重万向节，顶起下控制臂直至轮胎离开地面，卸载负荷；如果上万向节是承重万向节，必须顶住车架，举升起整个车辆，如图1-22所示。
图1-22 控制臂摩擦万向节与承重万向节的布置
检查承重万向节时千斤顶的安装位置，如图1-23所示。
多数车辆安装的是上承重万向节，安装有一个行程限位器和/或挡块，以防止回弹时控制臂撞击车身。利用一合适楔形专用工具（来自定位工具制造商），检查这些万向节时以保持控制臂离开车身。
在定位规范手册的后面有万向节规范。根据手册中的说明，利用万向节检测专用千分表检测出这些值。有些万向节可能会要求使用扭力扳手来检查球头预紧量。
图1-23 控制臂卸荷支点
检查摩擦万向节时，注意规范说明：如有任何可测量的旷量都是超过公差的。如果检测出摩擦球节有任何旷量，就要更换球节。
特别提示：
∗ 多数万向节被压制在控制臂壳上。当买到万向节配件时，通常其公差为0.002～0.005mm，这样可确保万向节正确安装到控制臂上。如果此前更换过该万向节，则需要更换整个控制臂。这是因为第一次更换万向节会扩大控制臂孔0.050mm，第二次更换万向节时就不能满足正确安装了。
图1-24 承重万向节的磨损指示器
多数车辆配有承重万向节“磨损指示器”，如图1-24所示。为了检查这些万向节，车辆必须停在平坦的地方，车轮承重。图1-24表示的是典型的磨损指示器式万向节。磨损指示器位于润滑脂嘴附近的基座上。如果磨损指示器与万向节基座齐平，更换万向节。如果万向节指示器突出一些，说明万向节是良好的。
1.3.6 纵向推力杆
许多车辆有一个下控制臂，传统的控制臂形似字母A，现多数控制臂更像字母I。A形臂利用A的两条腿来确保往复运动的安全。I形臂更易于往复运动。为确保I形臂往复运动的安全，制造商在设计上做了相应改进，在控制臂一端连接一个连接杆，另一端连接到车架上。轴套安装在车架端。该连接杆的名字叫纵向推力杆或制动反作用杆，如图1-25所示。当制动时，控制臂万向节端连同轮胎一起停下来，而车架端继续移动。如果发生这种情况，哪怕是些微小的变化，主销后倾角也立即会有变化，后倾角变小，这会引起驾驶操控问题。如果两个前轮制动总成制动不同步，汽车将向制动效果更好的一侧跑偏。
因其为潜在的运动，许多工程师在纵向推力杆靠近车架一端设计有螺纹，如图1-26所示。这样，方便调整后倾角。在高速行驶和制动过程中，为确保后倾角准确，安装轴衬必须完好无损。执行“标高驻车检查”（见附录A），检查是否有老化、破裂、断裂处。如果纵向推力杆不在轴衬中心，要更换轴衬。
图1-25 典型的纵向推力杆及衬套
图1-26 纵向推力杆调整
1.3.7 稳定杆与摆动杆
图1-27 典型的摆动杆
当车辆转向时，车辆重量分布会不均。这一变化会导致车辆一侧下沉而另一侧上升。这个重量变化也可引起车轮外倾角和前束角的变化，并可能导致在整个转向过程中驾驶人操纵不便。
在转向过程中，为弱化重量转移和车身高度的变化，用一个弹簧钢杆（摆动杆）通过两个下控制臂和车架横置安装在车上，如图1—27所示。当车辆直线水平行驶时，摆动杆不影响车身高度。摆动杆连接端通过橡胶轴衬连接，车架上的橡胶轴衬套在该杆上，因此要检查轴衬松动、老化、破损情况。通常，控制臂连接端是通过连接件连接的，一般这些连接件包括1个长螺栓、4个轴衬、垫片、1个轴套和1个螺母。要检查轴衬连接件是否缺失或老化，以及轴套垫圈是否磨损或缺失。
有些厂商也将摆动杆当作稳定杆来用。如福特Escort摆动杆没有用连接件直接安装在下控制臂上。这有助于防止臂的往复运动。在此稳定杆系统中，后倾角不断变化是由轴衬磨损和松动所致。
特别提示：
∗ 检查该系统所有部件，需执行“标高驻车检查”（见附录A）。
1.3.8 转向系统
1.转向机构
为了使车轮转动，需将转向盘的旋转运动（圆周运动）转换为转向机构的线性运动（边到边运动）。一套称为转向器的齿轮组，用以完成这一运动转换。直至现在，这种形式的转向机构常常称为“循环珠”型。
想一下螺母和螺栓，我们会很容易理解其工作原理。向右转动螺栓（相当于转向盘和转向轴），螺母沿着螺栓向上运动，向左转动螺栓，螺母沿着螺栓会向下运动，如图1-28所示。如果我们在螺母上做出一些轮齿，并与第二个齿轮啮合，通过转动螺栓我们可使第二个齿轮转动，如图1-29所示。
图1-28 转向机构工作原理（1/2）
图1-29 转向机构工作原理（2/2）
在实际的齿轮机构上，螺栓是转向轴，通常为蜗杆轴，如图1-30所示。它有着更大的线性空间。该轴被“穿”入一个滚动螺母。在滚动螺母内，代替螺纹的是在轴螺纹上有许多可滚动的钢珠。之所以使用钢珠是因为在两个运动副之间会产生更小的摩擦。当钢珠到达轴螺纹末端时，通过钢珠导管钢珠会返回到起始点，如此钢珠可无限制地往复滚动。由于转向轴是依靠转向盘来转动的，滚动螺母沿轴被旋上旋下。滚动螺母的一侧是齿条，齿条与扇形齿轮啮合。扇形齿轮安装在壳体内，当滚动螺母运动时，可使扇形齿轮旋转。安装在扇形齿轮基座上的是一个花键轴，称为扇形轴。转动转向盘使蜗杆同步转动，并使滚动螺母移动。齿条扇形齿轮啮合，随之转动了扇形轴。
图1-30 典型的转向机构剖视图
特别提示：
∗ 随后描述的转向机构是安装在扇形轴上的。如果车辆配装的是动力转向系统，蜗杆轴连接随动阀。
2.转向机构
大多数转向机构是下面四种形式之一：
（1）交叉式 交叉式转向机构主要用于四轮驱动车桥。典型的交叉式转向机构，如图1-31所示。
图1-31 典型的交叉式转向机构
（2）HALTENBERGER式 HALTENBERGER式转向机构主要用于福特的双I形梁悬架，如图1-32所示。
（3）平行四联杆式 平行四联杆式转向机构用在多数轿车和轻型货车上，如图1-33所示。
最常见的转向系是平行四联杆式。它有四个主要部件：惰性臂、转向摇臂、横拉杆球头和调整杆。其名字源于横拉杆球头，与下控制臂基本上是平行和等长的。这样避免轮胎在压缩和回弹时前束过度变化。横拉杆球头和球节一同在相似的弧线上运动，这样在运动过程中轮胎位置不会发生改变。
图1-32 典型的HALTENBERGER式转向机构
图1-33 典型的平行四联杆式转向机构
（4）齿轮齿条式 齿轮齿条式转向机构用于大多数轿车和许多轮式货车上，如图1-34所示。
图1-34 典型的齿轮齿条式转向机构
3.转向摇臂
转向摇臂是受转向器控制移动的第一个部件，如图1-35所示。转向摇臂销是转向系中受力最沉重的万向节，它必须移动转向机构其余所有部件。典型的转向摇臂如图1-36所示。
将车辆停在举升机（如果需要，锁止转角盘）上，来回转动转向盘，可以很容易检查转向摇臂的情况。转向摇臂销、转向摇臂和中央连杆应是整体移动。如果发现转向摇臂移动而摇臂销不动（在相同时间相同速度下）这时就要注意观察转向摇臂销。检查摇臂销、转向摇臂与中央连杆是否成一体？在很多配件目录中会列出“非”用于转向摇臂，这表明转向摇臂销与中央连杆是作为一体销售的，而不是与转向摇臂一体销售的。
4.惰性臂
与转向摇臂相配合的部件是惰性臂，如图1-37所示。它们两个一同保持中央连接杆处在正确的水平面上。惰性臂可能采用橡胶衬套、带有尼龙衬套的承重臂和螺纹钢衬套三种基本设计之一。无论怎样设计，惰性臂不准上下移动，否则中央连接杆会失去水平面位置，可能引起“冲击转向”现象。惰性臂允许移动是以前的说法。有些通用汽车维修手册规定：用25lbf（111N）的力撞击惰性臂在中央连接杆上的连接点，惰性臂上下移动不应超过1/8in（3.175mm），如图1-38所示。后来的通用“F”底盘产品（Camaro和Firebird），将惰性臂安装到车架长孔上。左右弹簧疲劳不一致时，上下调整惰性臂以消除冲击转向。惰性臂轴衬的形式，如图1-39和图1-40所示。
图1-35 车上的转向摇臂
图1-36 典型的转向摇臂
图1-37 车上的惰性臂
图1-38 惰性臂轴衬总成检测
图1-39 惰性臂的橡胶式轴衬
图1-40 惰性臂的金属丝式轴衬
特别提示：
∗ 如果惰性臂过度松旷或磨损，车辆在运行时会引起前束改变。
5.中央连接杆
中央连接杆是一个置于转向摇臂和惰性臂之间的杆件（图1-41），与横拉杆球头相连，它是用于连接轮胎到转向器的。设计上中央连接杆在水平面上运动，其拉动一侧横拉杆球头运动时，同时推动另一侧横拉杆球头使轮胎转向。在中央连接杆每端都有一个孔或销，以连接惰性轮和转向摇臂。在大约1/4处的两个孔与横拉杆球头相连。通用“F”底盘轿车（Camaro和Firebird）在中央连接杆每端有一机械式无偏差灵敏点，这是两个测量点以消除中央连接杆是否水平。如果不水平，将惰性臂上下稍做调整，将两个点的误差控制在4.23mm以内。
图1-41 典型的中央连接杆
6.横拉杆球头
横拉杆球头更像小型球式万向节，它们只允许在圆周上运动，不能横向运动。在车的两侧各有一个横拉杆，每个横拉杆两端各有一个球头，如图1-42所示。横拉杆安置在与下控制臂行程匹配的位置，当悬架振动回弹过程中可弱化车轮向内向外的摆动，即前束变化。
图1-42 车上的横拉杆球头
内侧横拉杆球头与中央连接杆相连，可使车轮在中央连接杆连接处上下运动；外侧横拉杆球头连接到转向臂上，转向臂连接到转向节或转向节铸件上。这样可使轮胎从正直位置转向（左转或右转）。两个横拉杆球头以调整杆连接，调整杆有螺纹套管，转动调整杆可使两个横拉杆内收或外放，这样轮胎将向内或向外移动。
首先拧紧横拉杆调整杆夹紧箍，确定横拉杆位置以使球头螺栓处在横拉杆球头壳的中心，如图1-43所示。
确定夹紧箍位置，夹紧箍开口与横拉杆调整杆开口不超过45°，这样可以将调整杆上的力分布得更均匀。不要将调整杆的开口和夹箍的开口对齐，如图1-43所示。
如同检测转向摇臂一样，最容易和更精确的检测横拉杆基孔的方法是用千斤顶升起车轮，来回转动转向盘，检查球头螺栓的旷量。
特别提示：
∗ 如果球头螺栓有旷量，当车辆行驶在路面上时，则前束角会变化，引起轮胎过度磨损。
图1-43 横拉杆球头定位
7.齿轮齿条式转向机构
此前，我们讨论了平行四联杆式转向机构，如图1-44所示。如今它已被齿轮齿条式转向机构（图1-45）所取代，齿轮齿条式转向机构更简单，是平行四联杆式转向机构的改进设计。请注意观察，二者有何区别？
对于平行四联杆式系统，连接左侧和右侧于一体的部件是中央连接杆。中央连接杆也用在齿轮齿条式机构中，但杆的一侧有轮齿，成为齿条。中央连接杆是以惰性臂和转向摇臂保持其处在适当的水平面上。齿条是以齿条壳保持其处在适当的水平面上。
图1-44 典型的平行四联杆转向机构
图1-45 典型的齿轮齿条式转向机构
中央连接杆通常以横拉杆球头将车轮连接到转向系统上。而齿条式则不同，它是用一个非常类似于平行四联杆机构的外横拉杆球头连接。内侧横拉杆球头已改进，以便横拉杆球头螺栓伸出更长，接头以螺纹与齿条一端连接。
如果仔细观察已安装好的齿轮齿条式机构，你会注意到内侧接头总成与外侧横拉杆处在一个平面上，基本与下控制臂平行，恰似平行四边联杆系统。因此，正确安装齿条和齿轮很重要。如果安装轴衬和/或齿带变形/弯曲，齿条壳体不能保持正确位置，形成“冲击转向”条件，在碰到路上的障碍物时，车辆会摆动和摇晃。
齿轮齿条系统中的重要部件齿轮取代了传统的转向齿轮箱。转向柱经过弹性联结器与输入轴相连。如果车辆安装的是手动转向，输入轴与齿轮（与齿条上的齿相啮合）结为一体，如图1-46所示。如果车辆安装助力转向系统，齿轮组件有些不同。轴与齿轮不是简单的一体，而是一个三件套总成，如图1-47所示。再通过弹性联结器，转向柱连接到输入轴上。该轴有一个装有节流器的机制中心区。这些节流器叫作“窗”，相应的机件表面叫作“门”。花键轴是中空的，在顶部有一止动销安装孔。
图1-46 齿轮齿条工作原理
图1-47 齿轮齿条式转向机构工作状态
在齿轮齿条式转向机构总成中的齿轮组件一端连有一长而细的杆，为扭力杆。扭力杆穿过整个空心输入轴，在顶部用销锁住。输入轴花键底座与齿轮组件内的花键区啮合。在该花键区有很大“溢流”量或空转区。这样设计的目的是，助力系统有故障时，便于客户控制车辆。转动转向盘时，花键联接器的空转区继续工作。消除空转区后，齿轮组件与齿条的齿啮合。这时，扭力杆开始扭转。
随动阀环绕在输入轴的中心区，并连接齿轮组件，如图1-48所示。随动阀内部有与输入轴对应的机制“门”和“窗”。随动阀正好定位便于随动阀门盖住输入轴直径周缘的输入轴窗。当扭力杆被扭曲，输入轴有些微小移动时，窗和门不能对准，则油液流动路径建立。
如图1-49所示，动力转向油来自油泵，并流入随动阀所在的齿条壳体内。在随动阀外部的中心区处有几个大孔。向随动阀内部看去，可发现大孔通向窗口。在相应的输入轴门孔处也有一个大孔。不转动转向盘时，由于转向盘没有压力，随动阀以输入轴来定位，可使油液流入并循环回到油泵中。
在随动阀外部分成了上下两个部分，两个孔相差45°。这些孔通向随动阀的门。转动转向盘，扭力杆被扭转，随动阀门孔部分与输入轴门孔对接。动力转向液压入小孔，并从管道排出。
带有聚四氟乙烯密封件的活塞与齿条连接。密封件压在齿条壳上，将壳体分成两部分。当油液从随动阀直接流出后，进入两管之一。这些管子安装在活塞一侧的齿条壳上。如果油液在压力作用下进入活塞右侧，油液将冲击活塞。由于活塞连接在齿条上，齿条向左移动，又由于转向横拉杆球头连接在齿条上，它们也被推向左侧。如果齿条齿轮安装在前桥后面（后转向），当齿条向左移动，轮胎将被转到右侧。如果齿条安装在前桥前面（前转向），轮胎将转向左侧。
图1-48 随动阀工作原理
图1-49 动力转向机构工作原理
在齿轮壳的两端安装有密封件，以保持油液在压力室内，也是为防止脏东西进入，而污染齿条和/或压力室。如果这些油封损坏，压力油可能会渗漏，流入防护箱护罩，浸透内接头总成。挤压防护箱时，可感觉到内部的油液。如果问题不处置，防护箱将充满油液并破裂。
防护箱之间由呼吸管相连。该管用于补偿转向时防护箱内的空气压力。当车辆左右转向时，进入防护箱内的油液将被泵入另一防护箱内。在破裂之前，防护箱能保持约12.7kg的油液。
特别提示：
∗ 如果有用户报修时说必须向储油罐中加注油液，并且没渗漏迹象，最好就是检查这些防护箱。
用户的另一个共性问题是必须用力转向。用力转向问题可能有两种情况：
1）经常出现和只在开车行驶头1h内发生。
用户抱怨经常发生转向沉重，应检查动力转向油液位、动力转向泵传动带和动力转向油泵，如果这些部件没有发现问题，很有可能故障区是在齿条齿轮机构内部的压力室。行驶数千公里后，坚硬的聚四氟乙烯密封材料充满动力活塞周围，在活塞另一侧在气室壁上磨损出一个桶形区。当油液从随动阀进入活塞室，原本该推动活塞的，然而却出现了有些油液流过活塞周围的情况，如图1-50所示。结果活塞两端均有压力油，导致转向沉重情况。
图1-50 齿轮齿条式转向机构内部油液有泄漏
特别提示：
∗ 这一问题不能以简单修复齿轮齿条机构来解决，而是要更换整个总成。
2）转向沉重可能会持续数分钟到1h，或更长时间，而后又恢复正常转向。
通常是用户抱怨在起动发动机后，向一侧转向或转向另一侧时方向沉重。这一问题原因是随动阀油封漏油。理论上讲，随动阀油封应该被紧压在壳孔内，此时随动阀自身旋转。
特别提示：
∗ 事实上，这一情况不会总发生。
一般情况下，壳体材料是铝，随动阀材料是铁，而密封件材料是聚四氟乙烯和玻璃纤维，它们的热膨胀系数不同。这将导致受热后铝合金壳比油封直径变得更大。当随动阀转动时，油封也可自由转动，这样，油封会慢慢破坏铝合金孔，使光滑的孔表面变得不平整。由于车辆头一天晚上停车冷却，所有部件恢复成原尺寸。这使随动阀与壳孔之间形成一个缝隙。当车辆起动、转向盘转动时，本该进入压力室的油液只在随动阀壳内部流动，导致很少或没有助力传递至齿条壳内的动力活塞，如图1-51所示。然而，随着油液加热和环境温度升高，油封慢慢膨胀，开始压迫壳孔，恢复助力。配件厂商正在这些壳孔中安装钢套，以消除油封腐蚀。
图1-51 随动阀内部泄漏引起转向沉重