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电动汽车转向系统介绍

电动助力转向系统

电动助力转向系统依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,有低燃油消耗、结构紧凑、质量轻、生产线装配好、易于维护保养等优点。电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。

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电动助力转向系统(Electric Power Steering,EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。驾驶员在操纵方向盘进行转向时,EPS的转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的大小,将电压信号输送到电子控制单元,电子控制单元根据转矩传感器检测到的转矩电压信号、转动方向和车速信号等,向电动机控制器发出指令,使电动机输出相应大小和方向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。汽车不转向时,电子控制单元不向电动机控制器发出指令,电动机不工作。

与传统的液压助力转向系统HPS(Hydraulic Power Steering)相比,EPS系统具有低燃油消耗、结构紧凑、质量轻、生产线装配好、易于维护保养等优点。EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。该系统由电动助力机直接提供转向助力,省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮,既节省能量,又保护了环境。

电动助力转向系统是汽车转向系统的发展方向。1990年,日本Honda公司也在运动型轿车NSX上采用了自主研发的齿条助力式电动助力转向系统,开启了电动助力转向在汽车上应用的历史。现在电动助力转向系统已广泛应用于各类汽车中。

液压式转向系统

液压助力转向系统 HPS1 0液压式转向系统分为机械式液压助力和电子液压助力。液压助力转向系统的方向盘路感回馈更加清晰真实,可以令驾驶者更精准自如地驾驶车辆。同时为了提升高速行驶的稳定性。

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液压式转向系统分为机械式液压转向系统(机械式液压助力)和电子式液压转向系统(电子液压助力)。与电子助力转向系统相比,液压助力转向系统的方向盘路感回馈更加清晰真实,可以令驾驶者更精准自如地驾驶车辆。同时为了提升高速行驶的稳定性,部分液压式转向系统在高速状态下能够降低方向机内部液压油的流量,让方向盘手感更沉重,提升安全系数。缺点是能耗较高,尤其时低速转弯的时候,觉得方向比较沉。又由于液压泵的压力很大,也比较容易损害助力系统。

机械式的液压动力转向系统是一经济型助力转向系统,它一般由液压泵、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。又由于液压泵的压力很大,也比较容易损害助力系统。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。

电子液压助力转向系统主要构件有储油罐、助力转向控制单元、电动泵、转向机、助力转向传感器等,其中助力转向控制单元和电动泵是一个整体结构。其工作原理是采用采用一个电动泵驱动液压泵而非不靠发动机皮带,而是,它所有的工作的状态都是由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态。简单地说,在低速大转向时,电子控制单元驱动电子液压泵以高速运转输出较大功率,使驾驶员打方向省力;汽车在高速行驶时,液压控制单元驱动电子液压泵以较低的速度运转,在不至于影响高速打转向的需要同时,节省一部分发动机功率。电子液压转向助力系统克服了传统的液压转向助力系统的缺点。

机械式转向系统

机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源,所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。这种结构有可靠性高,传递路感直接的优势。

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机械转向系以驾驶员的体力作为转向能源,其中所有传力件都是机械的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三大部分组成。在乘用车领域,按转向器不同,较常结构有齿轮齿条式、循环球曲柄指销式、蜗杆曲柄指销式、循环球-齿条齿扇式、蜗杆滚轮式等,其中齿轮齿条式机械结构是传递方向控制的普遍结构。这种结构在齿条两侧连接有转向控制拉杆,通过液压或者电动伺服电机推动转向系统工作,这种结构具有可靠性高,传递路感直接的优势。

转向系是通过对
左、右转向之间的合理匹配来保证汽车能沿着理想的轨迹运动的机构,它由转向操纵机构、转向器和专项传动机构组成。齿轮齿条机械转向器是将司机对转向盘的转动变为或齿条沿转向车轴轴向的移动,并按照一定的角传动比和力传动比进行传递的机构。机械转向器与动力系统相结合,构成动力转向系统。高级轿车和中兴载货汽车为了使转向轻便,多采用这种动力转向系统。采用液力式动力转向时,由于液体的阻尼作用,吸收了路面上的冲击载荷,故可采用可逆程度大、正效率又高的转向器结构。

线传转向系统

英菲尼迪Q50率先使用了线控转向系统,这套线控转向系统的构成与传统转向系统结构类似。有反应速度快、舒适性好、可选择驾驶感受及扩展功能等优点。

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汽车转向性能是汽车的主要性能之一,转向系统的性能直接影响汽车的操纵稳定性,对确保车辆的安全行驶、减少交通事故以及保护驾驶员的人身安全、改善驾驶员的工作条件起着重要的作用。线控系统也被成为线传系统,最先在航空器控制部分使用,Fly-By-Wire发展而来。飞控计算机以及电机驱动的舵机,通过数据线连接传递控制力矩,每个控制轴都采用了冗余度的安全设计,在汽车线控技术上,也采用了冗余度设计确保安全性。

德国奔驰公司在1990年开始了前轮线控转向的研究,并将它开发的线控转向系统应用于概念车F400Carving上。日本Koyo也开发了线控转向系统,但为了保证系统的安全,仍然保留了转向盘与转向轮之间的机械部分,即通过离合器连接。2003年日本本田公司在纽约国际车展上推出LexusHPX概念车,也采用了线控转向系统。在量产车领域,英菲尼迪Q50率先使用了线控转向系统(Direct
Adaptive Steering技术),标志这项技术走向了实用化。这套线控转向系统的构成与传统转向系统结构类似,也是由方向盘、转向柱、转向机组成。不同之处在于它多了3组ECU电子控制单元、方向盘后的转向动作回馈器、离合器。

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在遇到颠簸路面时,传统机械转向会直接将路面对轮胎施加的力矩传递到方向盘,在驾驶者不干预的情况下,甚至会对转向产生反向力矩。线控系统由于采用间接物理连接,将这种不良路面的“转向打手”现象化解。在ACC巡航模式下,配合车道偏离计算机,线控机构可以智能干预驾驶路线提升主动安全。此外,线传转向系统还有反应速度快、舒适性好、可选择驾驶感受及扩展功能等优点。

来源:网络

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