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汽车电动助力转向系统
第一节概述
在汽车行驶中,转向运动是最基本的运动。我们通过方向盘来操纵和控制汽车的行驶方向,从而实现自己的行驶意图。
在现代汽车上,转向系统是必不可少的最基本的系统之一,它也是决定汽车主动安全性的关键总成。
如何设计汽车的转向特性,使汽车具有良好的操纵性能,始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天,针对更多不同的驾驶人群,汽车的操纵性设计显得尤为重要。
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。普通的转向系统建立在机械转向的基础上。
常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式(用于需要较大的转向力时)。这种转向系统是我们最常见的,目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。
传统转向系统的缺点
虽然传统转向系统工作最可靠,但是也存在很多固有的缺点,传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷:
①汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重;
②转向传动比固定,提供不了合适的转向力;
③液压助力转向系统经济性差,~;另外,存在液压油泄漏问题,对环境造成污染,在环保性能被日益强调的今天,无疑是一个明显的劣势。
助力转向系统
助力转向系统使转向操作灵活、轻便,在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大,能吸收路面对前轮产生的冲击等优点,现代汽车上普遍采用助力转向系统
助力转向系统于1955年在Buick上首次采用,解决了转向轻便性问题,
助力转向系统是指在驾驶员的控制下,借助于汽车发动机通过液压泵产生的液体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。助力转向是一种以驾驶员操纵转向盘(转矩和转角)为输入信号,以转向车轮的角位移为输出信号的伺服机构。
助力转向系统的要求
对转向系统的要求,主要概括为转向的灵敏度和操纵的轻便性。高的转向灵敏度,要求转向器具有小的传动比,以小的转向盘转角迅速转向,好的操纵轻便性,则要求转向器具有大的传动比,这样才能以较小的转向盘操纵力获得大的转向力矩。
实际应用中,一般要求:当转向轮达到最大设计转角时,转向盘总转数不宜超过5圈,而转向盘操纵力最大不超过250N
助力转向系统的具体要求
良好的操纵性
合适的转向力与位置感
具有回正功能
适当的路面反馈量
工作可靠
节省能源
安静、噪声小
转向必须灵活、平顺,具有很好的随动性,能够安全行驶在狭窄、连续拐弯的弯道上。
低速或停车时,转动转向盘不能太费力,高速行驶时,又不能感觉到转向盘上的力太小而有发“飘“的感觉,因此要求转向盘上的力最好能随车速变化,同时要求驾驶员能清楚地感觉到转向盘的位置,感觉到操纵转向盘的角度与汽车行驶轨迹的对应关系,具有很好的直线行驶稳定性和高速行驶的路感。
在转向后,转向盘应当能自动回到直线行驶的位置,回转的速度要平稳、适当。使残留的角速度尽可能小。
从道路表面传来的冲击应能传达到转向盘上,增加驾驶员的路感,但不能太大,要使驾驶员的感觉是舒适的。
转向系统是安全件,如果不能转向或失去控制就会发生车毁人亡的事故。因此转向系统应具有故障预警功能,当计算机控制系统或助力系统发生故障时,转向系统仍然应保留人力转向功能。
在保证转向性能的前提下,尽可能降低转向系统的动力消耗。
转向系统的分类
传统液压式助力转向系统
电子控制式液压助力转向系统
电动助力转向系统
传统液压式助力转向系统
机械式的液压助力转向系统一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。
无论车是否转向,这套系统都要工作,而且在大转向车速较低时,需要液压泵输出更大的功率以获得比较大的助力。所以,也在一定程度上浪费了资源。还有,机械式液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成,为保持压力,不论是否需要转向助力,系统总要处于工作状态,能耗较高,这也是耗资源的一个原因所在。
传统液压式助力转向系统
传统液压式助力转向系统(HPS)一般按液流的形式可分为常流式和常压式两种类型。
常流式是指汽车在行驶中,不转动转向盘时,流量控制阀在中间位置,油路保持畅通。
常压式是指汽车在行驶中,无论转向盘是否转动,整个液压系统总是一直保持高压。