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1、附錄 A譯文 隨著汽車電子技術的迅猛發(fā)展 ,人們對汽車轉向操縱性能的要求也日益提高。汽車轉向系統(tǒng)已從傳統(tǒng)機械轉向、液壓助力轉向 (Hydraulic Power Steering ,簡稱 HPS) 、電控液壓助力轉向 ( Elect ric Hydraulic PowerSteering , 簡稱 EHPS) , 發(fā)展到電動助力轉向系統(tǒng) (Elect ric Power Steering ,簡稱 EPS) ,最終還將過渡到線控轉向系統(tǒng) (Steer By Wire ,簡稱 SBW)。 機械轉向系統(tǒng)是指以駕駛員的體力作為轉向能源 ,其中所有傳力件都是機械的 ,汽車的轉向運動是由駕駛員操縱方向盤
2、,通過轉向器和一系列的桿件傳遞到轉向車輪而實現的。機械轉向系由轉向操縱機構、轉向器和轉向傳動機械 3大部分組成 。 通常根據機械式轉向器形式可以分為 :齒輪齒條式、循環(huán)球式、蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式。應用最廣的兩種是齒輪齒條式和循環(huán)球式 (用于需要較大的轉向力時 ) 。在循環(huán)球式轉向器中 ,輸入轉向圈與輸出的轉向搖臂擺角是成正比的 ；在齒輪齒條式轉向器中 ,輸入轉向圈數與輸出的齒條位移是成正比的。循環(huán)球式轉向器由于是滾動摩擦形式 ,因而正傳動效率很高 ,操作方便且使用 壽命長 ,而且承載能力強 ,故廣泛應用于載貨汽車上。齒輪齒條式轉向器與循環(huán)球式相比 ,最大特點是剛性大 ,結構緊湊重量輕 ,且成
3、本低。由于這種方式容易由車輪將反作用力傳至轉向盤 ,所以具有對路面狀態(tài)反應靈敏的優(yōu)點 ,但同時也容易產生打手和擺振等現象 ,且其承載效率相對較弱 ,故主要應用于小汽車及輕型貨車上 ,目前大部分低端轎車采用的就是齒輪齒條式機械轉向系 統(tǒng)。 隨著車輛載重的增加以及人們對車輛操縱性能要求的提高 ,簡單的機械式轉向系統(tǒng)已經無法滿足需要 ,動力轉向系統(tǒng)應運而生 ,它能在駕駛員轉動方向盤的同時提供助力 ,動力轉向系統(tǒng)分為液 壓轉向系統(tǒng)和電動轉向系統(tǒng) 2 種。其中液壓轉向系統(tǒng)是目前使用最為廣泛的轉向系統(tǒng)。 液壓轉向系統(tǒng)在機械系統(tǒng)的基礎上增加了液壓系統(tǒng) ,包括液壓泵、 V 形帶輪、油管、供油裝置、助力裝置和控
4、制閥。它借助于汽車發(fā)動機的動力驅動液壓泵、空氣壓縮機和發(fā)電機等 ,以液力、氣力或電力增大駕駛員操縱前輪轉向的力量 ,使駕駛員可以輕便靈活地操縱汽車轉向 ,減輕了勞動強度 ,提高了行駛安全性。 液壓助力轉向系統(tǒng)從發(fā)明到現在已經有了大約半個世紀的歷史 ,可以說是一種較為完善的系統(tǒng) ,由于其工作可靠、技術成熟至今仍被廣泛應用。它由液壓泵作為動力源 ,經 油管道控制閥向動力液壓缸供油 ,通過活塞桿帶動轉向機構動作 ,可通過改變缸徑及油壓的大小來改變助力的大小 ,由此達到轉向助力的作用。傳統(tǒng)液壓式動力轉向系統(tǒng)一般按液流的形式可以分為 :常流式和常壓式 2 種類型 ,也可根據控制閥形式分為轉閥式和滑閥式。
5、 隨著液壓動力轉向系統(tǒng)在汽車上的日益普及 ,人們對操作時的輕便性和路感的要求也日益提高 ,然而液壓動力轉向系統(tǒng)卻存在許多的缺點 : 由于其本身的結構決定了其無法保證車輛在任何工況下轉動轉向盤時 ,都有較理想的操縱穩(wěn)定性 ,即無法同時保證低速時的轉向輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性 ； 汽 車的轉向特性受駕駛員駕駛技術的影響嚴重 ； 轉向傳動比固定 ,使汽車轉向響應特性隨車速、側向加速度等變化而變化 ,駕駛員必須提前針對汽車轉向特性幅值和相位的變化進行一定的操作補償 ,從而控制汽車按其意愿行駛。這樣增加了駕駛員的操縱負擔 ,也使汽車轉向行駛中存在不安全隱患 ；而此后出現了電控液壓助力系統(tǒng) ,它在傳統(tǒng)的
6、液壓動力轉向系統(tǒng)的基礎上增加速度傳感器 ,使汽車能夠隨著車速的變化自動調節(jié)操縱力的大小 ,在一定程度上緩和了傳統(tǒng)的液壓轉向系統(tǒng)存在的問題。 目前我國生產的商用車和轎車上采用的大多是電控液壓助力轉向系統(tǒng) ,它是比較成 熟和應用廣泛的轉向系統(tǒng)。盡管電控液壓助力裝置從一定程度上緩解了傳統(tǒng)的液壓轉向中輕便性和路感之間的矛盾 ,然而它還是沒有從根本上解決 HPS 系統(tǒng)存在的不足 ,隨著汽車微電子技術的發(fā)展 ,汽車燃油節(jié)能的要求以及全球性倡導環(huán)保 ,其在布置、安裝、密封性、操縱靈敏度、能量消耗、磨損與噪聲等方面的不足已越來越明顯 ,轉向系統(tǒng)向著電動助力轉向系統(tǒng)發(fā)展。 電動助力轉向系統(tǒng)是現在汽車轉向系統(tǒng)的發(fā)
7、展方向 ,其工作原理是 :EPS 系統(tǒng)的 ECU 對來自轉向盤轉矩傳感器和車速傳感器的信號進行分析處理后 ,控制電機產生適當的助力轉矩 ,協(xié)助駕駛員完 成轉向操作。近幾年來 ,隨著電子技術的發(fā)展 ,大幅度降低 EPS的成本已成為可能 ,日本的大發(fā)汽車公司、三菱汽車公司、本田汽車公司、美國的 Delphi 汽車系統(tǒng)公司、 TRW公司及德國的 ZF 公司都相繼研制出 EPS。 Mercedes2Benz 和 Siemens Automotive 兩大公司共同投資 6500萬英鎊用于開發(fā) EPS ,目標是到 2002 年裝車 ,年產 300 萬套 ,成為全球 EPS 制造商。到目前為止 ,EPS 系
8、統(tǒng)在輕微型轎車、廂式車上得到廣泛的應用 ,并且每年以 300 萬臺的速度發(fā)展。 現在，動力轉向系統(tǒng)已成為 一些轎車的標準設置，全世界約有一半的轎車采用動力轉向。隨著汽車電子技術的發(fā)展，目前一些轎車已經使用電動助力轉向器，使汽車的經濟性、動力性和機動性都有所提高。 電動助力轉向系統(tǒng)的英文縮寫叫 “EPS” （ Electrical Power Steering），它利用電動機產生的動力協(xié)助駕車者進行轉向。此類系統(tǒng)一般由轉矩傳感器 (3)、電控單元（微處理器） (5)、電動機 (4)、減速器 (2)、機械轉向器 (1)和蓄電池電源 (6)所組成。 汽車轉向時，轉矩傳感器檢測到轉向盤的力矩和轉動方向
9、，將這些信號輸送到電控單元，電控單元 根據轉向盤的轉動力矩、轉動方向和車輛速度等數據向電動機控制器發(fā)出信號指令，使電動機輸出相應大小及方向的轉動力矩以產生助動力。當不轉向時，電控單元不向電動機控制器發(fā)信號指令，電動機不工作。同時，電控單元根據車輛速度信號，通過電液轉換器確定輸給轉向盤的作用力，減少駕車者在高速行駛時方向盤 “ 飄 ” 的感覺。 由于電動助力轉向系統(tǒng)只需電力不用液壓，與機械式液壓動力轉向系統(tǒng)相比較省略了許多元件。沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等，零件數目少，布置方便，重量輕。而且無 “ 寄生損失 ” 和液體泄漏損失。因此電 動助力轉向系統(tǒng)在各種行駛條件下均
10、可節(jié)能 80%左右，提高了汽車的運行性能。因此在近年得到迅速的推廣，也是今后助力轉向系統(tǒng)的發(fā)展方向。 有一些汽車冠以電動助力轉向，其實不是真正意義上的純電動的助力轉向，它還需要液壓系統(tǒng)，只不過由電動機供油。傳統(tǒng)的液壓動力轉向系統(tǒng)的油泵由發(fā)動機驅動。為保證汽車原地轉向或者低速轉向時的輕便性，油泵的排量是以發(fā)動機怠速時的流量來確定的。而汽車行駛中大部分時間處于高于怠速的速度和直線行駛狀態(tài)，只能將油泵輸出的油液大部分經控制閥回流到儲油罐，造成很大的“ 寄生損失 ” 。為了減少此類損失采用了 電動機驅動油泵，當汽車直線行駛時電動機低速運轉，汽車轉向時電動機高速運轉，通過控制電動機的轉速調節(jié)油泵的 。
11、轉向 是一個 專業(yè) 術語 ,適用于采集部件 ,聯系等 ,其中允許一 艘 (艦 船 )或 汽車(轎車 )按照 預期的 方向行駛 . 一個例外的情況 是 鐵路運輸 由 路軌 組合在一起 鐵路道岔 提供 轉向功能 。 許多現代轎車使用 齒輪 齒條式 轉向 器 ,在方向盤 末端有 轉動齒輪 ；該 齒輪帶動齒條移動 ,它是一種線性的齒輪緊密配合 ,從一邊到一邊 。這種運動把轉矩通過轉向橫拉桿和一種叫做轉向節(jié)臂的短形臂傳遞給轉向輪的主銷。 以前的 設計往往采用 循環(huán)球 式轉向器 ,而這種轉向器 仍然 應用在 卡車和多用途車輛 。 這是一 種老式的螺母和齒扇 設計 ， 該轉向 管 柱轉 動 大螺絲 (蝸輪
12、),它與一個齒扇 齒輪 嚙合 ,當蝸輪轉動時，齒扇也隨之轉動，一個安裝在齒扇軸上且與轉向聯動有關的搖臂帶動轉向節(jié)臂 ,從而 使車輪轉動 . 循環(huán)球 式轉向器通過安裝滾珠減少螺母和螺桿之間的摩擦 ；兩根導管和螺母內的螺旋管狀通道組合成兩條各自獨立的封閉的鋼球“流到”。 齒輪 齒條式轉向器 設計具有很大程度的反饋和直接轉向 路感 ；它也通常不會有任何 反彈 ,或呆滯 。 缺點是 ,它是不可調的 ,因此當它磨損唯一的解決辦法更換 。 循環(huán)球 式轉向器 的 優(yōu)點是 機械優(yōu)勢 ,因此 ,它被 使用在 較大較重的車輛 ,而 齒輪 齒條 式 原本僅限于較小和較輕 ；由于幾乎普遍采用 動力轉向系統(tǒng) ,不過 ,
13、這已不再是一個重要的優(yōu)勢 ,導致越來越多地 在 新型汽車 應用齒輪齒條式轉向器。 循環(huán)球 式轉向器 設計 在中心 也有明顯的 沖擊 ,或 死 點 。 凡一 分鐘交替方向盤出不來并不移動 轉向機構 ；這是很容易可調螺桿的端部 來減少 磨損 ,但它并不能完全消除或機制開始磨損很快 。 這項設計目前仍在使用中 ,在卡 車和其他大型車輛 ,也應用于迅速轉向 ,路感與 穩(wěn)健 性 ,可維護性 ,和機械的優(yōu)勢 相比不太重要的場合。 較小程度的反饋 ,這樣的設計也有時是一種優(yōu)點 ；當前輪碰撞時，使用齒輪 齒條轉向 的司機只有 自己的大 拇指受傷 ,造 成方向盤揭開一邊突然 (因為 駕駛教練告訴學生把自己的大拇
14、指在前面的方向盤 ,而非 放在 左右的內邊緣 ). 這種效果 在像卡車一樣的重型汽 車 更為明顯 ；循環(huán)球式轉向防止這種程度的反饋 ,只是因為它可以在正常情況下防止可取反饋 。 轉向 連鎖 連接轉向器 和車輪通常符合一個 阿克曼轉向幾何 的變化 ,它 交代了一個事實 :當 轉 向是 ,內輪 轉過的 半徑 比外輪小得多，因此 適合駕駛的直路 ,是不適合曲折 。 由于車輛已成為較重而改用 前輪驅動 ,為了扭轉方向盤 ， 通常的 ,主要的 是體力。為了解決 這一問題 ,汽車業(yè) 發(fā)展 的動力轉向 系統(tǒng) 。 有兩種類型的助力轉向系統(tǒng) -液壓和電氣 /電子 。 還有一種液壓 -電動混 合系統(tǒng) 。 液壓助力
15、轉向系統(tǒng) (hps)利用 油 壓供應的一個發(fā)動機驅動泵 ,以協(xié)助將方向盤轉轉動。 電動助力轉向系統(tǒng) (EPS)方式 ,是較有效率的液壓助力 轉向系統(tǒng) ,由于電動助力轉向汽車只需要提供協(xié)助時 ,方向盤被 轉動 ,而液壓泵必須不斷運行 。 在EPS 的幫助 下 是很容易 調節(jié) 車型 ,最高車速 ,甚至駕駛的喜好 。 另外一個好處是 ,通過泄漏和處置動力轉向液 消除對環(huán)境構成危險 。 動力 轉向 的分支 是速度可調轉向而轉向是大量輔助以低速行駛 ,稍微 協(xié)助 高速 。 汽車制造商認為 ,當要停車時 駕駛人可能需要做出大量轉向投入 ， 但當時高速 行駛時則不然。 第一輛有這特點的 汽車 ,是 雪鐵龍
16、與其 diravi， 雖然 改變了現代汽車轉向系統(tǒng)資金的投入，但 它改變了定心凸輪 的壓力， 使得方向盤 盡力去回到原來的位置。 現代速度可調式動力轉向系統(tǒng) ,當速度增長時減少了活塞的壓力 ,給予更直接的感受 。 這一特點 在 所有新車 正 逐漸成為司空見慣 。 四輪轉向 (或全輪轉向 )是一種 系統(tǒng) ,當高速行駛時能增加車輛穩(wěn)定型，而在低速行駛時可以減小轉彎半徑。 大多數的四輪轉向系統(tǒng) ,后輪轉向通過單片機 和驅動器 實現。 后輪一般不能反過來 ,有幾個系統(tǒng) ,包括 Delphi 的 quadrasteer， 該系統(tǒng)在本田的 生產前 線 ，當前輪低速時，允許后輪在相反方向轉向。 這使得車輛轉彎半徑較小 ,有時 應用 于大型 卡車 車輛及掛車 。 附錄 B外文文獻
外文翻譯--汽車轉向助力系統(tǒng)
