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关于汽车的转向系统探讨
编辑:admin   时间:2019-04-29 14:34

汽车转向系统的主要功能即为依照驾驶员的思想与意愿,对汽车行驶方向施加主观控制;在整个汽车组成体系中,此系统除了是其基础部件外,还是关系车辆安全的重要组件,其设计水平的高低,制造质量与性能的好坏,会对整个汽车操控的稳定性,以及驾驶的舒适性与安全性造成直接影响。因此,需重视其作用与功能,注重此方面的设计与制造工作,将其在汽车驾驶当中的作用高质量发挥出来。本文结合当前汽车转向系统研究应用实况,从多方面、多系统层面对其作一探讨。
1 传统机械类型的转向系统
1.1 基本的结构特点与工作原理
针对传统机械转向系统而言,其主要由三部分构成,分别为转向传动机构、转向器与转向操纵机构。对于转向操纵机构来分析,其乃是驾驶员对转向器进行操纵,使其保持稳定工作状态的重要机构,包含自方向盘至转向器输入端之间的所有零部件。而对于转向器来讲,其能够依据特定传动比,将方向盘所传来的转矩放大,且实时对外输出,转向器实为一件增力装置,转向器主要形式有循环球式、螺杆螺母式、蜗轮蜗杆式等。针对转向传动机构来讲,其能够将转向器所输出的力矩向转向车轮传递,囊括自转向摇臂至转向车轮之间的所有零部件。如果汽车原先的行驶方向需要改变,那么驾驶员可通过转动方向盘,将转向力矩经过转向轴、直拉杆、转向器等机件,向转向节传递,使其发生偏转,最终达到改变汽车方向的目的。
1.2 优缺点分析
该系统的主要优点为生产成本较低、工作稳定且可靠,结构比较简单。其主要缺点为:其一,虽然经转向器后,其转向力矩得到增大,驾驶员的劳动强度得到大幅减轻,但伴随汽车重量的持续增大,以及汽车行驶速度的不断提升,转向操纵难度也会随之而增大,会变得越发的费力;其二,因转向车轮与方向盘间所采取的是机械连接,有着比较固定的传动比,也就是说,难以改变角传递特性,这势必会增加汽车转向响应特性的控制难度,另外,传动比也难以随着汽车转向中的侧向加速度、车速等参数的变化而及时得到补偿,驾驶员需要在将要转向前,给予转向响应特性一定的,且可满足现实需要的操作补偿,使汽车能够依照驾驶员的想法或思维来行驶,如此一来,势必会造成驾驶员体力、精神负担的增加。
2 电液助力转向系统分析
2.1 电控液压助力转向系统
针对此系统来讲,实际就是基于液压助力转向系统,额外增设能够达到控制液体流量目的的转矩传感器、转向控制单元、电磁阀及车速传感器等机件。在汽车转向时,借助感应器件(比如车速传感器、转矩传感器等),把各种参数(如车速、转向速率等)实时向转向控制单元传递,经过系统化解算之后,控制电磁阀能够随着车速的变化,而实现液体流量的改变,最终达到改变助力大小的目的,这样一来,驾驶员便能够依据行驶条件及车速的变化,来改变转向手力,也就是在急转弯或者是低速行驶时,以较小的转向手力来开展各项操作,当汽车处于高速行驶状态时,则可以以稍微重的转向手力,来实现稳定操纵,最终达到操纵稳定性、舒适性与轻便性的完美融合。
2.2 电动液压助力转向系统
此系统是基于液压助力转向系统发展而成的,针对其特点而言,就是把原先的液压助力泵(由发动机驱动)改造成电动机驱动,此外,还额外设置了一些电控装置,比如转向控制单元、转向角速度传感器及车速传感器等。此系统的转向控制单元、液压储油罐等,均被设置在电动机的油泵组中。当处于工作状态时,转向控制单元便会输入相关信号,比如汽车当前的行驶速度,以及方向盘的实际转向角度等,将合理的输出信号给计算出来;除此之外,还能对电动机施加控制,使其输出满足当前需要的功率,驱动液压助力泵,维持其工作状态,同时借助液压油,将助力提供给转向器。如果汽车行驶速度比较低,那么转向控制单元对电动机施加控制,使其输出比较大的功率,这样驾驶员便能够以一种轻松方式来转动方向盘;如果汽车的行驶速度很高,那么转向控制单元控制电动机,使其输出比较小的功率,这样一来,驾驶员在对方向盘进行操纵时,便可以很稳当。因电动机的转速是可以调节的,能随机关闭,并且相比于液压助力转向系统,可节省许多发动机燃油,因而有助于汽车整体燃油经济性的提升。
2.3 电液助力转向系统的优点与不足
对于电液助力转向系统来讲,其原型是液压助力转向系统,在技术上虽然有了比较大的改进,但由于存在液压装置,因此,此系统仍然由一些无法克服的缺点,比如渗油及维修、安装不方便等。尽管拥有变助力特性,但此系统基于液压助力系统,还额外设置了电子控制装置,使得整个系统结构变得越发的复杂,因而增加了整体成本。
3 电动助力转向系统分析
3.1 基本结构特点与工作原理分析
此系统是基于传统机械转向系统改进而成,一般情况下,该系统主要由电磁离合器、电子控制单元、车速传感器及转矩传感器等构成。此系统并无比较复杂的控制结构,仅依据现实需要,对电动机的电流方向及大小加以改变,便能够达到自动控制转向助力的目的。当汽车行驶速度比较低时,操纵方向盘处于转动状态,装于转向柱上的转矩传感器,便会对作用在转向柱扭杆上的扭矩进行持续性检测,而且还能把所得信号与车速信号一道向电子控制单元传送,针对此时的处理器而言,其便会运算并处理所接收的信号,从中将助力矩的方向、大小给明确下来,最终便能达到控制电动机电流转向及大小的目的;如果汽车行驶途中出现故障,或者是达到临界值,为了使汽车在高速行驶状态时,仍然有比较好的操控稳定性,电动助力转向系统便会将当前的助力工作模式予以转变,改为手动转向模式。
3.2 优点与不足
此系统有着较多优点:其一,电子控制单元能够对系统助力矩的大小进行实时性的控制与调节,可以在各种行驶工况下,提供满足现实需要的助力,因而可以达到改善汽车转向助力特性的目的与效果;因此,当汽车处于低速行驶状态时,转向会比较灵活且轻便,如果汽车处于高速行驶状态时,那么此时的转向会变得更为可靠与稳定,能够将汽车转向过程中灵与轻的矛盾关系给解决掉。其二,针对此系统而言,其发动机仅在转向过程中才提供助力,所以,这样有助于能量消耗的减少。其三,此系统将液压装置取消点,因而能使系统变得更轻,结构也变得更加的紧凑,除此之外,还能较好的将液压助力转向系统与电液助力转向系统都存在的液压油泄露问题给有效解决掉,因此,可以减少保修投入,减轻污染。
4 结语
综上,针对纯机械转向系统而言,其工作可靠,且结构简单,对于那些操控性能要求不高,转向操纵力不大的车型,仍然有着较高的使用价值;而对于电液助力转向系统来讲,其在今后较长一段时间内,仍然有较大的发展与进步空间;针对电动助力转向系统而言,其优越性显著,乃是当前汽车转向系统技术的应用主流,有着较好的综合应用价值与前景。


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