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1、第15卷第1期湖北汽车工业学院学报Vol.15No.12001年3月JournalofHubeiAutomotiveIndustriesInstituteMar.2001文章编号:1008-5483(2001)01-0004-05汽车电子控制式电动助力转向系统的发展冯樱,肖生发,罗永革(湖北汽车工业学院汽车工程系,湖北十堰442002)摘要:本文简述了汽车电控助力转向系统的发展与应用,介绍了电控助力转向系统的基本结构与工作原理,分析比较了其性能特点,并阐述了该项技术今后的发展趋势。关键词:电控动力转向;发展趋势;转矩传感器中图法分类号:U4
2、63文献标识码:A随着现代汽车技术的迅猛发展,人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。为了保证车辆在任何工况下转动转向盘时,都有较理想的操纵稳定性,即使车辆在停车情况下转动转向盘时也能够轻松自如;而在高速行驶时又不会感到轻飘不稳。汽车转向系统从简单的纯机械式转向系统,发展到机械液压动力转向系统、到电控液压动力转向系统,直至如今的更为节能、操纵性能更优的电子控制式电动助力转向系统(ElectricPowerSystem)阶段。本文将对电控助力转向系统的发展、系统的基本工作原理和主要元件的结构形式及系统的控制原理进行阐述,并将其与液压动力转向系
3、统进行性能比较;最后,讨论该项技术今后的发展趋势。1电子控制式电动助力转向系统的发展与应用自1953年通用汽车公司在凯迪莱克和别克轿车上首次批量使用了液压动力转向系统以来,液压动力转向系统给汽车带来了巨大的变化:人们不再需要靠大直径的转向盘来产生足够的转向力矩,转向盘的减小,使得驾驶室变得宽敞起来,座椅布置也变得更为舒适了;液压动力转向系统在降低了转向操纵力的同时,也使转向变得更为灵敏。随着技术的发展,动力转向系统在体积、价格和所消耗的功率等方面都取得了惊人的进步。在八十年代后期,又开发了变减速比、电控液压动力转向系统。今天,变速比的液压动
4、力转向系统几乎成为发达国家所销售轿车的标准装备。几十年来,动力转向系统的技术革新都是在液压动力转向系统基础上的。即便是电控液压动力转向系统也无法根除液压动力转向系统在系统布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面的固有缺憾。直到1988年3月,日本铃木公司开发出一种全新的电子控制式电动助力转向系统(以下简称:电动助力转向系统),才真正摆脱了液压动力转向系统的束缚。1993年,本田汽车公司首次将电动助力转向系统装备于大批量生产的、在国际市场上同法拉利和波尔舍竞争的爱克NSX跑车上;同年,在欧洲市场销售的一种经济型轿车—菲亚特帮
5、托也将美国德尔费公司生产的电控助力转向系统作为标准装备;由于电控助力转向系统完全取消液压装置,用电能取代液压能,减少了发动机的能量消耗;加上其性能的优越性,很快在越来越多的国外轿车上得到应用,如本田最新推出的Insight轿车上就是其中的一例。电动助力转向系统无疑是未来动力转向设计的新方向,目前在中型以上货车和中级以上轿车上广泛采用的机械—液压动力转向器将逐渐被效率更高、适应性更强的电动助力转向系统所代替。为此,国外几家大公司(如德国的ZF、英国卢卡斯—伟利达、Saginaw、TRW、日本的NSK、Koyo等)都竟相推出自己的电动助力转向系
6、统。目前国内动力转向器还处在机械—液压式动力转向系阶段,对于电动助力转向系统仅有清华、华工等高校开展了系统结构方案设计、系统建模和动力分析等研究,但处在研制的初级阶段,未达到实用程度。⒇收稿日期:2001-01-19;修回日期:2001-02-10作者简介:冯樱(1968-),女,工学硕士,讲师.⒇第15卷第1期冯樱等:汽车电子控制式电动助力转向系统的发展—5—2电子控制式电动助力转向系统基本结构与工作原理2.1电子控制式电动助力转向系统的基本工作原理电子控制式电动助力转向系统是在传统机械转向机构基础上,增加信号传感装置、电子控制装置和转向
7、助力机构。它是利用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向。不转向时,电动机不工作;转向时,转矩传感器检测到的转向盘转矩和旋转方向信号输送给控制单元,控制单元根据转矩大小及其方向和从车速传感器传来的车速信号向电动机发出指令,电动机输出相应大小及方向的转矩以产生助力。2.2电子控制式电动助力转向系统分类根据电动机驱动部位的不同,将电动助力转向系统分为三类:转向轴助力式、转向器小齿轮助力式和齿条助力式。图1为转向轴助力式转向系统原理图。其转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体,安装在转向柱上。其特点是结构紧凑、所测取的转矩信号与控制直流电
8、机助力的响应性较好。这种类型一般在轿图1电控助力转向系统车上使用。小齿轮助力式转向系统的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构仍为一体,只是整体安装在转向小齿轮处,直接给小齿轮
