电动液压助力转向系统设计方法

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1、2006年6月农机化研究第6期电动液压助力转向系统设计方法耿国庆，苗立东，李强（江苏大学江苏省汽车工程重点实验室，江苏镇江212013）摘要：为了提高汽车助力转向系统的性能，减少系统能耗，介绍了一种采用电动泵的新型液压助力转向系统的结构与工作原理，并对其功能进行了分析。在此基础上，结合转向系统的功能要求，应用汽车设计和液压传动理论，提出了电动液压助力转向系统及其与整车匹配的设计方法。对某轿车转向系统按此方法进行设计计算，并与国外同类产品进行对比，证明了此种匹配设计方法的正确性和有效性。关键词：汽车工程；电动液压助力转向；理论研究；结构与原理中图分类号:Ｕ469.72

2、文献标识码:Ａ文章编号：1003—188X(2006)06—0207—04机械装置两部分组成，如图1所示。电气部分由车0引言速传感器、转角传感器和电子控制单元ECU组成；当今汽车技术的发展趋势是节能、安全和环保。机械装置包括齿轮齿条转向器（包括转子阀和助力近年来，随着助力转向系统在车辆上的广泛应用,缸）、控制阀及管路、电动泵。而比较先进电动泵把如何提高助力转向系统的工作性能、减少系统的能齿轮泵（或叶片泵）、ECU、低惯量、高功率的直流耗已成为人们日益关注的问题。目前，国内外正在电机和油罐集成在一起，构成集成的电动泵，使得研制的电子控制助力转向系统主要有两大类，即电整

3、个总成结构紧凑，质量变得更轻，安装的柔性也动助力转向系统EPS（ElectricPowerSteering）大大增强。和电子控制液压助力转向系统EHPS（Electro-hydraulicPowerSteering，包括电磁阀控制式和电动[1]泵控制式）。对于前者，国内科研机构和一些高1角速度信号校正在这方面做探索性的研究工作，在台架上基本2实现了电动转向的助力功能，但在一些关键的技术方面未有突破性进展，如在转向控制方面没有解决转向盘的摆振、转向的快速响应以及回正和阻尼控[2]制等。尽管它是动力转向器未来的发展趋势，但是没有充分利用现有液压动力转向系统技术，而且会丧

4、失习惯的液力感觉和转向路感。目前，国内还3没有具备成熟技术的产品投向市场，还需要大力研究。而电控液压助力转向系统作为中间产品起着承4车速信号前启后的作用，能提高转向助力系统的工作性能、齿轮泵降低系统的能耗，而且可以提供较大的转向助力，发动机转速信号ECU滞后时间短，可吸收来自路面的冲击。在充分利用1.转角传感器2.动力转向传动装置3.储液罐4.限压阀现有的，成熟的液压动力转向和控制技术的基础上，图1EHPS系统结构简图开发电动液压助力转向系统具有较好的市场前景。Fig.1EHPSsystemstructuresketchEHPS的工作原理如图2所示。汽车直线行驶时，

5、1EHPS系统结构与功能方向盘不转动，泵以很低的速度运转，大部分工作采用电动泵式的EHPS系统一般由电气装置和油经过转向阀流回油罐，少部分经液控阀直接流回油罐；当驾驶员开始转动方向盘时，电子控制单元收稿日期：2005-11-27根据检测到的转角、车速以及电动机的反馈信号等，基金项目：江苏省六大人才高峰项目（E-2002-012）作者简介：耿国庆（1979-），男，江苏扬中人，助教，在职硕判断汽车的转向状态，向驱动单元发出控制指令，士研究生，（E-mail）ggq@ujs.edu.cn。使电动机产生相应的转速以驱动泵，进而输出相应-207-2006年6月农机化研究第6

6、期流量和压力的高压油（瞬时流量从ECU中储存的流所以整体外形尺寸比传统液压助力转向系统要小，量通用特性场中读取，如图3所示）。压力油经转阀质量要轻，这就为整车布置带来了方便；三是根据进入齿条上的液压缸，推动活塞以产生适当的助力，车型的不同和转向工况的不同，提供不同的助力，协助驾驶员进行转向操纵，从而获得理想的转向效有舒适的转向路感。果。因为助力特性曲线可以通过软件来调节，所以2EHPS系统的设计方法该系统可以适合多种车型。在电子控制单元中，还有安全保护措施和故障诊断功能。当电动机电流过在研究电动液压助力转向系统功能的基础上，大或温度过高时，系统将会限制或者切断电动机

7、的对该系统的设计方法做了探讨。电流，避免故障的发生；当系统发生故障(如蓄电池汽车的最大转向力矩发生在汽车原地转向时，电压过低、转角传感器失效等)时，系统仍然可以依助力转向必须满足此时转向轻便性的要求。汽车原[4]靠机械转向系统进行转向操纵，同时显示并存储其地转向阻力矩Tw（N·m）为[3]故障代码。3µG1Tw=(1)3P1式中G1—前轴载荷（N）；2µ—轮胎和路面的摩擦因数，一般取µ=30.7；45P—轮胎气压(MPa)。此公式是经验公式。为安全起见，取安全系数6为1.5~2。此时，转向盘所需转矩Th（N·m）为7TwTh=(2)+iω0η式中iω0—转向系角