汽车转向系统发展简述

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1、汽车转向系统发展简述福建工程学院机电及自动4Er-程系丁志刚宋洪烈[摘要】本文综述了汽车助力转向系统的发展，包括传统机械转向系统，液压助力转向系统，电液助力转向系统和下一代线控电动转向系统。阐述了汽车转向系统发展的状况，指出了各种转向系统的结构特点、工作原理及优缺点，并展望了汽车线控转向系统未来的发展方向。[关键词]汽车；转向系统：发展趋势引言近年来，随着社会生活的汽车化，汽车的保有馈不断增加，由此造成交通情况错综复杂，使得驾驶员转向盘的操作频率增大，这就需要减轻驾驶疲劳，提高操纵的轻便性和灵活性，因此对动力转向系统的要求也越来越高。至今，汽车

2、转向系统经历了传统机械转向系统、液八乏助力转向系统、电液助力转向系统和电动助力转向系统4个发展阶段，未来则可能向线控动力转向系统发展。目前汽车转向系统正处在液压助力转向系统、电液助力转向系统向电动助力转向系统发展的过渡阶段【Il。1传统机械转向系统传统机械转向系统(MS)主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构3部分组成。转向操纵机构是驾驶员操纵转向器工作的机构，包括从方向盘到转向器输入端的零部件。转向器是把方向盘传来的转矩按一定传动比放大并输出的增力装置，转向器最早采用的是蜗轮蜗杆式，以后陆续出现了螺杆螺母式、齿轮齿条式、循环球式等形式。转向

3、传动机构是把转向器输出的力矩传递给转向车轮的机构，包括从转向摇臂到转向车轮的零部件12】。当汽车需要改变行驶方向时，驾驶员通过转动方向盘，转向力矩经由转向轴、转向器、直拉杆、横拉杆和梯形臂等机件使转向节偏转，实现汽车方向的改变。传统机械转向系统的优点是结构简单、工作可靠、生产成本低。其缺点也非常明显：①随着汽车速度的提高和汽车质茸的增大．转向操纵难度增大。转向越来越费力。②是其传动比是固定的，即角传递特性无法改变。导致汽车的转向响应特性无法控制，传动比无法随汽车转向过程中的车速、侧向加速度等参数的变化而进行补偿，驾驶员必须在转向之前就对汽车的转

4、向响应特性进行一定的操作补偿．这样无形中增加了驾驶员的精神和体力负担‘21。2液压助力转向系统液压助力转向系统(HPS)是在传统机械转向系统基础上额J'l-J1U装了一套液压助力系统，一般由油泵、V形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀等组成。它以液压油为动力。通过液压泵产生的动力来推动机械转向器工作。南于该系统通过液压力作用来推动传统机械转向机构的转向运动，从而减轻了驾驶员的劳动强度，在一定程度上解决了传统机械转向系统由于传动比固定而造成的转向“轻便”与“灵敏”之间的矛盾。但是，这类动力转向系统是靠方向盘转动时带动扭杆直接改变液压系统油路的

5、通道面积来提供可变的助力。即助力大小与车速的高低没有关系，只与转向角度有关。转向盘转过的角度越大，液压系统提供的助力也越大。同时。该系统存在着以下缺点：①小管汽车转不转向，只要发动机工作，液压助力泵就会在发动机带动下工作，额外消耗发动机的能最。②转向助力特性不可调，高速和低速时助力特性相同。在低速转向需要较大助力时，往往因发动机转速低而助力效果差，而在高速转向需要较小助力时，会冈发动机转速高而助力作用大，导致转向过于灵敏，使汽车的操纵稳定性变差。③液压系统本身所固有的液压油泄漏问题和转向噪声使得转向舒适性大大下降，同时对环境造成污染。由于液压助

6、力转向系统工作可靠、技术成熟，能提供大的转向助力，目前被广泛应用。3电液助力转向系统。基金项t-I：福建省科技平台建设项目(2008J1002)．福建省科技平台建设项EI(2007P2009)。1442010年第12期(总第48期)电液助力转向系统的转向助力特件在上作时可以改变。它主要有2种类型：电控液压助力转向系统(ECHPS)和电动液压助力转向系统(EHPS)。目前汽车上应用最多的是电动液爪助力转自系统。3．1电子控制式液压动力转向系统电控液压助力转向系统(ECHPS)是在液压助力转向系统基础上增加了控制液体流量的电磁阙、转矩传感器、车速传

7、感器以及转向控制单元等元件。理想情况下，汽车在原地转向时要求转向尽肇轻便，在汽车以不同的速度运行时，能实时提供相应的转向助力以克服该运行速度下的转向阻力，使驾驶员既能轻便地操纵方向盘，又有足够的路感。在转向过程中，通过转矩传感器、车速传感器等感应器件将转向速率、车速等参数传递给转向控制单元。经解算后，控制电磁阀使液体流量随车速的变化而改变，进而改变助力矩的大小，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件变化而改变。使操纵轻便性和稳定性达到和谐统一。但同时，ECHPS也存在着由于油泵的持续上作所造成的多余能肇消耗，整个液压系统占用空间大、容易泄漏、噪声

8、大等缺点．而且增加了车速检测控制装置。而且控制阀的结构较HPS复杂且成本较高．目前主要应用于高级轿车及运动型乘用车上。3．2电动液压助力转向系统电动液