汽车的常用转向系统的性能分析

汽车的常用转向系统的性能分析

韩健李文庆宋健李洪亮

辽宁省阜蒙县交通局运输管理所（辽宁阜新123100）

摘要：所谓汽车转向系统，一般是指通过改变与恢复汽车行驶方向来维持直线行驶的系统，转向轮能否正常运转以及汽车行驶是否安全都跟此结构有直接联系。很多事故都是由于汽车转向系统发生问题引起的，所以一定要保证汽车转向系统的质量好，这样的话，不仅有利于安全形势，还对延长汽车寿命、提高运输效益、降低驾驶劳动度等，具有深远的意义。

关键字：汽车；常用转向系统；性能分析

中图分类号：F407.471文献标识码：A

当今汽车转向系统从过去的普通机械式发展到动力转向，一直到现在汽车电子控制动力转向，从减轻驾驶员疲劳性，提高操作轻便性和稳定性出发，已取得了飞跃性的发展，虽然显著提升了成本，同时使得系统结构大为复杂哈，但这并没有掩盖其优势，先进的汽车转向系统依旧得到了广泛的应用。从发展趋势上看，国外整体式转向器发展较快，而整体式转向器中转阀结构是目前发展的方向。本文顺着汽车常用转向系统的发展趋势，详细研究了多种转向系统的性能。

一、传统转向系统

传统汽车转向系统主要包括机械转向系统，及随之衍生而来的液压及电控液压转向系统，虽然发展起步较早，但经过长期发展之后，已具备极高的可靠性，但其往往机构庞大，因此并不适用于小型家用车辆，尤其是强调整体重量的高性能私家车。但在强调稳定性的工程类、农机类等车辆上，依旧具有广泛的应用。

（一）传统转向系统简介

机械转向系统是最为原始的转向方式，此类装置将转向系统与方向盘刚性连接，动力传输方式为纯机械式，动力源完全是驾驶员的身体力量，受转向助力的影响，驾驶员往往需要施加很大的外力，负担较大。其优点在于结构及其简单，工作非常可靠，只要各部件未损坏，那么一定可以完成预期动作。基于其缺点显著，目前该类系统的使用并不多见。

后期出现的液压辅助转向系统，因利用了液压系统，能大幅削减操作转矩，可以有效降低驾驶员的体力损耗，提升驾驶安全性，所以使用地更为广泛。早期液压助力系统为HPS，助力特性无法实时变动，且能耗较大，使用限制高，而随着电子技术的发展，催生出的电控液压助力系统则消除了其大部分缺点，时至今日，仍然有较广泛的应用。

现着重分析电控液压助力系统的转向性能。

（二）电控液压助力系统的转向性能分型

该系统通过电控部分实现对油压的控制，设油压为P，用μ表示所选用的液

压油粘度，Q表示通过油量，N表示阀槽的数量，W

2表示孔口轴长，A

2

表示开度

间隙宽，R表示转向阀内径，d表示杆径，G为弹性模量，则可以得出：

分析可知，当车辆维持较低的速度前进时，转向盘开始转向，其转角逐渐增大，驾驶员开始施加外力，增大转矩，这时油压反力室压力上升，引发供油量增加，进而提供助力。由于采用机械配合电子控制，其可靠性往往非常高，但受液压系统先天条件限制，在使用过程中可能出现漏油、震动、稳定性随时间延长而降低等缺点。

二、电动助力转向系统

电动助力转向系统，即所谓EPS系统，以电动机为动力源，实现了转向的微电脑控制，助力准确灵活，且具有节能、低温运行条件好等多种优势，相对比需要涉及到液压装置的转向系统而言，几乎没有污染，且体积不大，易于安装、集成与维护。

（一）主要部件分析

该系统的执行元件，即动力源，就是助力电动机，一般功率较大，为了适应安装与使用，还需要保证其运行时噪音低、震动小，且本身体积及质量数据不大。

另外，其运行特性也需要适应汽车运行，应该反应迅速，转矩惯量比高。

为了保证其扭矩足够大，我们还需要安装恰当的减速机构。常用的蜗轮蜗杆减速机即能满足要求，其震动、噪声及工作效率均能令人满意。

其它部件还包括检测转矩与车速的各种传感器，及核心控制装置ECU。

（二）助力特性分析

电动助力系统的输出助力与电极电流正相关，因此只需要探明该电流大小与转矩-车速的关系急了。相较传统的转向系统，其操作更稳定，输出助力可随时调节，经济节能而且空间占用小。基于以上优点，该装置在现阶段使用广泛，私家车中大部分转向装置都用到该系统。

但是控制策略依旧有待提升，本身受电子系统抗干扰能力的影响，稳定性受限，实际操作中还可能受汽车的其它特性影响，故还需做更进一步的研究。

三、汽车转向系统现阶段的发展

目前新兴的线控转向系统，虽然同样采用电动机作为动力源，但却根本不需要直接连接在方向盘与相应车轮间，因此转向过程不再受人力及机械稳定性的影响，其稳定性非常高。其优点主要表现在：首先，地面反馈作用力不会影响到驾驶员，大幅削减了长时间驾驶的疲劳感；其次，转向无干涉，便于后续集成化；再次，转向力矩可自动化调整，完全脱离了其它干扰；最后，进一步减轻了车身重量，拓展了可使用车身空间。

比较三类转向系统，可以发现，液压助力系统作为早期主流的转向系统，稳定性非常好，但会带来油损，且低温使用时需要加热，会污染环境，集成度不高，安装不易；而电动转向系统在各方面都有所改进，却在一定程度上降低了稳定性；为此，我们需要进一步探明线控转向系统的使用特性，对其进行推广。

结束语

从上面的讨论不难发现，汽车转向系统作为保证汽车正常稳定运行的关键机构，一直以来都是相关工作人员重点关注的系统之一，随着时代的发展，目前应

用较为广泛的主要有电子液压助力转向系统、电动助力转向系统，及较为新颖的线控转向系统三类，其特性各有所长，而又以线控系统适用性最广，最值得我们深入研究。

参考文献：

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