动力转向系统

更新时间:2022-08-25 11:30

动力转向系统(power steering system) 依靠驾驶员的体力和与其他动力合作作为转向能源的转向系统。动力转向系统分液压动力转向系和电动助力转向系两类。

功用

用以将发动机输出的部分机械能转化为压力能(液压能或气压能),并在驾驶员控制下,对转向传动装置或转向器中某一传动件施加不同方向的液压或气压作用力,以减轻驾驶员的 转向操纵力,这一系统称为动力转向系。采用动力转向系的汽车转向所需的能量,在正常情况下,只有小部分是驾驶员提供的体能,而大部分是发动机驱动的油泵(或空气压缩机)所提供的液压能(或气压能)。

动力转向系统由于使转向操纵灵活、轻便,在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性增大,能吸收路面对前轮产生的冲击等优点,因此已在各国的汽车制造中普遍采用。但是,具有固定放大倍率的动力转向系统的主要缺点是:如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了减小汽车在停车或低速行驶状态下转动转向盘的力,则当汽车以高速行驶时,这一固定放大倍率的动力转向系统会使转动转向盘的力显得太小,不利于对高速行驶的汽车进行方向控制;反之,如果所设计的固定放大倍率的动力转向系统是为了增加汽车在高速行驶时的转向力,则当汽车停驶或低速行驶时,转动转向盘就会显得非常吃力。电子控制技术在汽车动力转向系统的应用,使汽车的驾驶性能达到令人满意的程度。电子控制动力转向系统在低速行驶时可使转向轻便、灵活;当汽车在中高速区域转向时,又能保证提供最优的动力放大倍率和稳定的转向手感,从而提高了高速行驶的操纵稳定性。

按传能介质不同,动力转向系有气压式和液压式两种。气压动力转向系主要应用于一部分其前轴最大轴载质量为3~7t并采用 气压制动系的货车和客车。装载质量特大的货车也不宜采用气压动力转向系,因为气压系统的工作压力较低,用于这种重型汽车上时,其部件尺寸将过于庞大。液压动力转向系的工作压力可高达10Mpa以上,故其部件尺寸很小。 液压系统工作时无噪声,工作滞后时间短,而且能吸收来自不平路面的冲击。因此,液压动力转向系已在各类各级汽车上获得广泛应用。

分类

在转向系统中普及率较高的有液压助力转向(HPS)、电控液压助力转向(EHPS)和电动助力转向(EPS)。其中,HPS已发展了近一个世纪,技术成熟、成本低廉,普及率也最高。但是这种助力转向缺点也很明显,它会消耗发动机功率,并且结构复杂,泵、管路、液压缸都需要定期维护保养,液压泵转子与液压油之间的损耗会产生很大的能量损失,而液压泵在不转向时也会消耗能量,因此目前在小型轿车中已开始慢慢被淘汰。电控液压助力转向(EHPS)虽比传统的液压助力转向先进一些,引入了电控装置,可随速度调节助力力度,不过它的开发成本高,并且依旧靠发动机驱动,这就意味着它的能耗并未降低。

电动助力转向(EPS)是在上述两种助力机构的基础上发展起来的,它采用独立电机直接提供助力,助力的大小由电控单元根据车速快慢进行控制。它具有节能、环保(可相应降低排放)、高安全性等特点,目前正逐步取代液压动力转向,像时下热卖的雨燕、飞度、SX4、速腾等车型都采用的是这种助力机构,而它也是未来动力转向技术的发展方向之一。

通过将装有EPS和装有HPS的车辆对比表明,在不转向的情况下,EPS能降低2.5%的燃油消耗;而在使用转向情况下,燃油消耗更是降低了5.5%。此外,EPS可根据车速自动控制转向助力力度,有效解决一直困扰着传统转向系统的方向盘“轻”和“灵”的难题,提高了行驶安全性。

电动助力转向有效地解决了车辆在操纵稳定性和方向盘转向手感方面的问题,具有兼顾低速转向轻便性和高速增强路感的优点.

控制系统

电动机电流控制

电子控制单元根据转向力矩和车速信号确定并控制电动机的驱动电流方向和大小。使其在每一种车速下都可以得到最优化的转向助力扭矩。

速度控制

当车速高于43-52km/h时,停止对电动机供电的同时,使电动机内的电磁离合器分离,按普通转向控制方式工作,以确保行车安全。

临界控制

这是为了保护系统中的电动机以及控制组件而设的控制项目。在转向器偏转至最大(即临界状态)时,由于此时电动机不能转动,所以流入电动机的电流达最大值,为了避免持续大电流使电动机及控制组件发热损坏,所以每当较大电流连续通过3Os后,系统就会控制电流使之逐渐减小。当临界控制状态解除后,控制系统就会再逐渐增大电流,一直达到正常的工作电流值为止。

自诊断和安全控制

该系统的电子控制单元具有故障自诊断功能,当电子控制单元检测出系统存在故障时都可显示出相应的故障代码,以便采取相应的措施。当检测出系统的基本部件如扭矩传感器、电动机、车速传感器等出现故障而导致系统处于严重故障的情况下,系统就会使电磁离合器断开,停止转向助力控制,力图确保系统安全、可靠。

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