李 強(qiáng)

[摘要]理想的汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅要求操縱輕便和靈敏,而且要求駕駛員有良好的“路感”。傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在整個(gè)助力過(guò)程中按固定的比例提供轉(zhuǎn)向助力,只能夠提供有效的轉(zhuǎn)向助力,但還不能根本地解決汽車駕駛員操縱“路感”不足的問(wèn)題。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比它有許多優(yōu)點(diǎn)

[關(guān)鍵詞]汽車 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 性能評(píng)價(jià)

一、研究目的

1.汽車電子化是當(dāng)前汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。繼電子技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、制動(dòng)器和懸架等系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用之后,EPS在轎車和輕型汽車領(lǐng)域正逐步取代傳統(tǒng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并向更大型轎車和商用客車方向發(fā)展,它己成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的研究熱點(diǎn)和前沿技術(shù)之一,所以它具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.按轉(zhuǎn)向動(dòng)力能源不同,汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩大類。

3.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)就是由簡(jiǎn)單的機(jī)械來(lái)傳遞動(dòng)力,主要的組成是有方向盤(pán)、轉(zhuǎn)向器總成、以及轉(zhuǎn)向拉桿等零件組成。

4.隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子控制式機(jī)械—液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,該系統(tǒng)在某些性能方面優(yōu)于傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),但仍然無(wú)法根除液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的固有缺憾就是管內(nèi)壓力和油的泄露。替液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的趨勢(shì)。

二、EPS的工作原理及組成

1.EPS的工作原理

EPS主要由部分組成:電子控制單元 (簡(jiǎn)稱ECU)、扭矩傳感器、電動(dòng)機(jī)以及帶有離合器的減速機(jī)構(gòu)。其基本工作原理是:不轉(zhuǎn)向時(shí),電動(dòng)機(jī)不工作;當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí),扭矩傳感器將檢測(cè)到的作用于轉(zhuǎn)向盤(pán)上的扭矩信號(hào)傳送給ECU, ECU同時(shí)接收車速傳感器傳來(lái)的車速信號(hào),ECU對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理后,向電動(dòng)機(jī)發(fā)出指令,電動(dòng)機(jī)據(jù)此輸出相應(yīng)大小及方向的扭矩以產(chǎn)生助力,從而實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向的實(shí)時(shí)控制。

2.部件組成及功能

扭矩傳感器用于檢測(cè)作用于轉(zhuǎn)向盤(pán)上的扭矩信號(hào)的大小與方向;車速傳感器常采用電磁感應(yīng)式傳感器通過(guò)感應(yīng)電流改變磁場(chǎng)的大小,安裝在變速箱上;EPS的動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī),通常采用無(wú)刷永磁式直流電動(dòng)機(jī),其功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的輸出扭矩;離合器采用干式電磁式離合器,其功能是保證EPS在預(yù)先設(shè)定的車速范圍內(nèi)閉合;當(dāng)車速超出設(shè)定車速范圍時(shí),離合器斷開(kāi),電動(dòng)機(jī)不再提供助力,轉(zhuǎn)入手動(dòng)轉(zhuǎn)向狀態(tài)。減速機(jī)構(gòu)是用來(lái)增大電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩,主要有兩種形式:蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)和雙行星齒輪減速機(jī)構(gòu);EPS的電子控制單元通常是一個(gè)8位單片機(jī)系統(tǒng),是由一個(gè)8位單片機(jī),另加一個(gè)256字節(jié)的RAM, 4KROM及一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器組成;ECU還具有安全保護(hù)和故障診斷功能。

三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀趨勢(shì)

國(guó)外趨勢(shì)。由于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以上諸多優(yōu)點(diǎn),國(guó)外許多汽車及零部件生產(chǎn)商紛紛致力于該技術(shù)的研究。在此之后,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)如雨后春筍般得到迅速發(fā)展。轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新型的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。相比之下,國(guó)內(nèi)的EPS的研究起步較晚。

四、技術(shù)現(xiàn)狀研究

1.傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng),汽車的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)是由駕駛員操縱方向盤(pán),通過(guò)轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向車輪而實(shí)現(xiàn)的。

2.電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為兩大類:(1)電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EHPS。(2)電控液壓助力轉(zhuǎn)向ECHPS。

3.電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)EPS把一個(gè)機(jī)械的系統(tǒng)和一個(gè)電控的電動(dòng)馬達(dá)結(jié)合在一起形成的一個(gè)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)助力位置不同分為三種形式:(1)轉(zhuǎn)向柱助力式。(2)輪助力式。(3)齒條助力式。

4. EPS提高了汽車的操縱性

(1)非助力裝置的輸入輸出特性

汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí),駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)的作用力(亦稱操舵力)克服的主要阻力有:車輪與地面的摩擦(滾動(dòng)和滑動(dòng));主銷后傾角與主銷內(nèi)傾角所形成的回正力矩;轉(zhuǎn)向傳動(dòng)系統(tǒng)中存在的各種類型的摩擦力和力矩。

(2)助力裝置的理想助力特性

裝有助力裝置的系統(tǒng),應(yīng)盡可能的不悖于駕駛員原有的駕駛習(xí)慣,這樣駕駛員才能在轉(zhuǎn)向時(shí)得心應(yīng)手。

5.EPS提高了汽車的穩(wěn)定性能

EPS系統(tǒng)的汽車和普通轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車相比,前者的橫擺角速度穩(wěn)態(tài)增益也就是所說(shuō)的轉(zhuǎn)向靈敏度,反應(yīng)時(shí)間等要小于后者。

6.改善駕駛員的路感

汽車在不同的行駛速度時(shí),在相同的轉(zhuǎn)向角情況下,由于電機(jī)提供的助力值大小不同,使轉(zhuǎn)向盤(pán)力的大小發(fā)生變化,駕駛員不但感到轉(zhuǎn)向輕便,同時(shí)又能充分感受到路面的信息。

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