1、汽车的常用转向系统的性能分析摘要:所谓汽车转向系统,一般是指通过改变与恢复汽车行驶方向来维持直线行驶的系统,转向轮能否正常运转以及汽车行驶是否安全都跟此结构有直接联系。很多事故都是由于汽车转向系统发生问题引起的,所以一定要保证汽车转向系统的质量好,这样的话,不仅有利于安全形势,还对延长汽车寿命、提高运输效益、降低驾驶劳动度等,具有深远的意义。 关键字:汽车;常用转向系统;性能分析中图分类号:F407.471 文献标识码:A 当今汽车转向系统从过去的普通机械式发展到动力转向,一直到现在汽车电子控制动力转向,从减轻驾驶员疲劳性,提高操作轻便性和稳定性出发,已取得了飞跃性的发展,虽然显著提升了成本,
2、同时使得系统结构大为复杂哈,但这并没有掩盖其优势,先进的汽车转向系统依旧得到了广泛的应用。从发展趋势上看,国外整体式转向器发展较快,而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。本文顺着汽车常用转向系统的发展趋势,详细研究了多种转向系统的性能。 一、传统转向系统 传统汽车转向系统主要包括机械转向系统,及随之衍生而来的液压及电控液压转向系统,虽然发展起步较早,但经过长期发展之后,已具备极高的可靠性,但其往往机构庞大,因此并不适用于小型家用车辆,尤其是强调整体重量的高性能私家车。但在强调稳定性的工程类、农机类等车辆上,依旧具有广泛的应用。 (一)传统转向系统简介 机械转向系统是最为原始的转向方式,此类
3、装置将转向系统与方向盘刚性连接,动力传输方式为纯机械式,动力源完全是驾驶员的身体力量,受转向助力的影响,驾驶员往往需要施加很大的外力,负担较大。其优点在于结构及其简单,工作非常可靠,只要各部件未损坏,那么一定可以完成预期动作。基于其缺点显著,目前该类系统的使用并不多见。后期出现的液压辅助转向系统,因利用了液压系统,能大幅削减操作转矩,可以有效降低驾驶员的体力损耗,提升驾驶安全性,所以使用地更为广泛。早期液压助力系统为 HPS,助力特性无法实时变动,且能耗较大,使用限制高,而随着电子技术的发展,催生出的电控液压助力系统则消除了其大部分缺点,时至今日,仍然有较广泛的应用。 现着重分析电控液压助力系
4、统的转向性能。 (二)电控液压助力系统的转向性能分型 该系统通过电控部分实现对油压的控制,设油压为 P,用 表示所选用的液压油粘度,Q 表示通过油量,N 表示阀槽的数量,W2 表示孔口轴长,A2 表示开度间隙宽,R 表示转向阀内径,d 表示杆径,G 为弹性模量,则可以得出: 分析可知,当车辆维持较低的速度前进时,转向盘开始转向,其转角逐渐增大,驾驶员开始施加外力,增大转矩,这时油压反力室压力上升,引发供油量增加,进而提供助力。由于采用机械配合电子控制,其可靠性往往非常高,但受液压系统先天条件限制,在使用过程中可能出现漏油、震动、稳定性随时间延长而降低等缺点。 二、电动助力转向系统 电动助力转向
5、系统,即所谓 EPS 系统,以电动机为动力源,实现了转向的微电脑控制,助力准确灵活,且具有节能、低温运行条件好等多种优势,相对比需要涉及到液压装置的转向系统而言,几乎没有污染,且体积不大,易于安装、集成与维护。 主要部件分析 该系统的执行元件,即动力源,就是助力电动机,一般功率较大,为了适应安装与使用,还需要保证其运行时噪音低、震动小,且本身体积及质量数据不大。另外,其运行特性也需要适应汽车运行,应该反应迅速,转矩惯量比高。 为了保证其扭矩足够大,我们还需要安装恰当的减速机构。常用的蜗轮蜗杆减速机即能满足要求,其震动、噪声及工作效率均能令人满意。其它部件还包括检测转矩与车速的各种传感器,及核心
6、控制装置ECU。 助力特性分析 电动助力系统的输出助力与电极电流正相关,因此只需要探明该电流大小与转矩-车速的关系急了。相较传统的转向系统,其操作更稳定,输出助力可随时调节,经济节能而且空间占用小。基于以上优点,该装置在现阶段使用广泛,私家车中大部分转向装置都用到该系统。 但是控制策略依旧有待提升,本身受电子系统抗干扰能力的影响,稳定性受限,实际操作中还可能受汽车的其它特性影响,故还需做更进一步的研究。 三、汽车转向系统现阶段的发展 目前新兴的线控转向系统,虽然同样采用电动机作为动力源,但却根本不需要直接连接在方向盘与相应车轮间,因此转向过程不再受人力及机械稳定性的影响,其稳定性非常高。其优点
7、主要表现在:首先,地面反馈作用力不会影响到驾驶员,大幅削减了长时间驾驶的疲劳感;其次,转向无干涉,便于后续集成化;再次,转向力矩可自动化调整,完全脱离了其它干扰;最后,进一步减轻了车身重量,拓展了可使用车身空间。 比较三类转向系统,可以发现,液压助力系统作为早期主流的转向系统,稳定性非常好,但会带来油损,且低温使用时需要加热,会污染环境,集成度不高,安装不易;而电动转向系统在各方面都有所改进,却在一定程度上降低了稳定性;为此,我们需要进一步探明线控转向系统的使用特性,对其进行推广。 结束语 从上面的讨论不难发现,汽车转向系统作为保证汽车正常稳定运行的关键机构,一直以来都是相关工作人员重点关注的系统之一,随着时代的发展,目前应用较为广泛的主要有电子液压助力转向系统、电动助力转向系统,及较为新颖的线控转向系统三类,其特性各有所长,而又以线控系统适用性最广,最值得我们深入研究。 参考文献: 1胡爱军,吕宝占.汽车转向系统发展趋势J.拖拉机与农用运输车,2011(01). 2池保忠.微型车电动助力转向控制策略的研究与设计J.长沙铁道学院学报(社会科学版),2011(01). 3刘齐.汽车线控转向技术发展综述J.芜湖职业技术学院学报,2009(02). 4向丹,李玉娜.基于 PLC 的电动助力转向系统研究J.广东技术师范学院学报,2011(06).