[摘要]理想的汽车助力转向系统不仅要求操纵轻便和灵敏,而且要求驾驶员有良好的“路感”。传统的液压助力转向系统在整个助力过程中按固定的比例提供转向助力,只能够提供有效的转向助力,但还不能根本地解决汽车驾驶员操纵“路感”不足的问题。电动助力转向系统与液压助力转向系统相比它有许多优点
[关键词]汽车 电动助力转向系统 性能评价
一、研究目的
1.汽车电子化是当前汽车技术发展的必然趋势。继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得到广泛应用之后,EPS在轿车和轻型汽车领域正逐步取代传统液压助力转向系统并向更大型轿车和商用客车方向发展,它己成为世界汽车技术发展的研究热点和前沿技术之一,所以它具有广泛的应用前景。
2.按转向动力能源不同,汽车转向系统可分为机械式转向系统和动力转向系统两大类。
3.传统转向系统就是由简单的机械来传递动力,主要的组成是有方向盘、转向器总成、以及转向拉杆等零件组成。
4.随着电子技术的发展,电子控制式机械—液压动力转向系统应运而生,该系统在某些性能方面优于传统的液压动力转向系统,但仍然无法根除液压动力转向系统的固有缺憾就是管内压力和油的泄露。替液压动力转向系统的趋势。
二、EPS的工作原理及组成
1.EPS的工作原理
EPS主要由部分组成:电子控制单元 (简称ECU)、扭矩传感器、电动机以及带有离合器的减速机构。其基本工作原理是:不转向时,电动机不工作;当转向时,扭矩传感器将检测到的作用于转向盘上的扭矩信号传送给ECU, ECU同时接收车速传感器传来的车速信号,ECU对输入信号进行处理后,向电动机发出指令,电动机据此输出相应大小及方向的扭矩以产生助力,从而实现助力转向的实时控制。
2.部件组成及功能
扭矩传感器用于检测作用于转向盘上的扭矩信号的大小与方向;车速传感器常采用电磁感应式传感器通过感应电流改变磁场的大小,安装在变速箱上;EPS的动力源是电动机,通常采用无刷永磁式直流电动机,其功能是根据ECU的指令产生相应的输出扭矩;离合器采用干式电磁式离合器,其功能是保证EPS在预先设定的车速范围内闭合;当车速超出设定车速范围时,离合器断开,电动机不再提供助力,转入手动转向状态。减速机构是用来增大电动机的输出扭矩,主要有两种形式:蜗轮蜗杆减速机构和双行星齿轮减速机构;EPS的电子控制单元通常是一个8位单片机系统,是由一个8位单片机,另加一个256字节的RAM, 4KROM及一个D/A转换器组成;ECU还具有安全保护和故障诊断功能。
三、国内外发展现状趋势
国外趋势。由于电动助力转向系统具有以上诸多优点,国外许多汽车及零部件生产商纷纷致力于该技术的研究。在此之后,电动助力转向技术如雨后春笋般得到迅速发展。转向的趋势电动转向系统作为一种新型的转向系统。相比之下,国内的EPS的研究起步较晚。
四、技术现状研究
1.传统转向系统传统的汽车转向系统是机械系统,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。
2.电液动力转向系统可以分为两大类:(1)电动液压助力转向系统EHPS。(2)电控液压助力转向ECHPS。
3.电动助力转向系统。电动转向系统EPS把一个机械的系统和一个电控的电动马达结合在一起形成的一个动力转向系统。根据助力位置不同分为三种形式:(1)转向柱助力式。(2)轮助力式。(3)齿条助力式。
4. EPS提高了汽车的操纵性
(1)非助力装置的输入输出特性
汽车转向行驶时,驾驶员操纵转向盘的作用力(亦称操舵力)克服的主要阻力有:车轮与地面的摩擦(滚动和滑动);主销后倾角与主销内倾角所形成的回正力矩;转向传动系统中存在的各种类型的摩擦力和力矩。
(2)助力装置的理想助力特性
装有助力装置的系统,应尽可能的不悖于驾驶员原有的驾驶习惯,这样驾驶员才能在转向时得心应手。
5.EPS提高了汽车的稳定性能
EPS系统的汽车和普通转向系统的汽车相比,前者的横摆角速度稳态增益也就是所说的转向灵敏度,反应时间等要小于后者。
6.改善驾驶员的路感
汽车在不同的行驶速度时,在相同的转向角情况下,由于电机提供的助力值大小不同,使转向盘力的大小发生变化,驾驶员不但感到转向轻便,同时又能充分感受到路面的信息。
参考文献:
[1]范迪彬等.汽车构造.合肥:安徽科技出版社.
[2]郭顺生等.汽车电动动力的转向的发展与研究.北京汽车.
[3]冯樱等.电子控制式电动助力动力转向系统的控制.汽车研究与开发.
[4]肖生发等.电子控制式电动助力转向系统的开发前景.汽车科技.
[5]边焕鹤等.汽车电器与电子设备.人民交通出版社.
[6]庄继德.汽车电子控制系统工程.北京理工大学出版社.
作者：李强
