循环球式转向机是一种主要应用于重型载货汽车、客车以及部分硬派越野车的转向装置。与乘用车常用的“齿轮齿条式”不同,这种结构侧重于极高的强度和耐久性,能够承受在恶劣路况下由轮胎传递回来的巨大冲击力。
循环球式转向机巧妙地利用了“螺杆与螺母”配合“循环滚珠”的结构:
输入阶段:方向盘通过转向轴带动螺杆旋转。
转换阶段:螺杆与螺母之间充满了无数小钢珠。当螺杆旋转时,钢珠在螺杆与螺母的沟槽内滚动,将旋转运动转化为螺母的上下移动。
输出阶段:螺母外侧装有齿扇,当螺母移动时,齿扇随之摆动,进而带动摇臂(Pitman Arm)摇动,通过拉杆推动车轮。
“循环”的核心意义:这些小钢珠在循环管(Return Guide)内不断循环往复,将极大的滑动摩擦转化为滚动摩擦,极大降低了操纵所需的力矩,并显著减少了机构的磨损。
超强负载能力:接触面积大,能够承受极大的径向力,不易在剧烈颠簸中损坏。
高耐用性:结构更显机械本质,对于大尺寸轮胎(如越野车的大越野胎)带来的反馈力有极佳的缓冲作用。
转向阻尼感强:由于结构特性,它对路面的细微震动有很好的吸收作用,不容易出现“打手”现象。
缺点
路感模糊:由于结构中包含多个接触点和循环球,其转向反馈相较于齿轮齿条式更为迟缓,精准度较低,不适合追求敏捷操控的运动型轿车。
体积大、重量重:占用发动机舱空间较多,不利于底盘轻量化布局。
复杂性高:结构零件较多,维修保养的复杂度和成本较高。
转向旷量(虚位)过大:这是循环球式转向机最常见的老化现象。由于滚珠与螺杆沟槽磨损,导致方向盘在一定角度内没有动力输出。许多这种转向机设有调节螺钉,可由专业技师进行精密间隙调整(若调得太紧会导致转向发卡)。
转向助力渗漏:绝大多数此类转向机配备液压助力,密封圈老化会导致转向液压油泄漏。
内部松旷:当车辆行驶在颠簸路面时,转向机内部发出明显的金属撞击声,通常意味着内部滚珠或沟槽磨损已达极限,需进行大修或更换总成。
定期检查油液:循环球式系统通常对液压助力油的油质要求较高,建议定期更换助力油,以减少内部阀体和密封件的磨损。
专业调整:如果感觉到方向盘虚位变大,请务必寻找有经验的底盘技师进行调节,切勿随意紧固调整螺栓,否则可能导致转向彻底卡死,引发严重安全事故。