汽車助力轉向新概念分析

摘要:介紹的是一種電子氣壓汽車助力轉向系統，主要用于大排量汽車的助力轉向，克服了原有的助力轉向的一些不足，而且動力足、環保、工作安全、維護檢修較容易。

關鍵詞:步進電機;傳感器;氣壓系統

中圖分類號:X734.2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3198(2010)02-0287-01

1 設計背景技術

目前市場上的汽車動力轉向系統有機械液壓、電子液壓和電子動力(EPS)三種。機械液壓式的液壓泵需要發動機皮帶帶動，在發動機工作的情況下，無論是否需要轉向，這套系統都要工作，能耗較大，在發動機不工作的情況下，沒有助力轉向功能;需要定期檢查或更換液壓油，且液壓油在低溫下反應遲鈍;液壓泵的壓力很大，比較容易損害助力系統。電子液壓式所采用的液壓泵一個電動泵帶動，相對于機械液壓式能夠減少一部分能耗，但是仍存在液壓系統方面的缺點。電子動力式(EPS)由電子控制單元根據車速、轉向角等信號經過計算，控制電動機輸出轉矩力，反應靈敏，但提供的轉矩力太小，只能用于小排量車輛。

基于此，本文介紹一種可以盡量克服以上助力轉向裝置的缺點，性價比高，環保而且操作方便的助力轉向裝置。

2 主要思路

本汽車助力轉向系統將電子動力轉向器與機械液壓助力轉向器二者有機的結合。根據液壓系統原理設計氣壓系統，基于電子動力轉向系統，將其電動機部分改成氣壓系統(如圖1示)。氣壓系統采用雙作用氣壓缸提供動力，低功率步進電機控制氣體輸出流量，電磁控制閥控制氣體的流向(雙作用氣壓缸的左右)。其電子控制部分與電子式助力的原理相同，如:速度傳感器，扭矩傳感器，轉角傳感器以及控制單元等。

3 氣壓系統的工作原理

3.1 系統的基本構架

本助力轉向系統總體結構如圖2示，包括方向盤、轉角傳感器、轉矩傳感器和電子控制單元。方向盤與轉角傳感器和轉矩傳感器連接，轉角傳感器和轉矩傳感器與電子控制單元連接，電子控制單元與三位四通電磁換向閥和步進電機連接，三位四通電磁換向閥接有氣壓缸。增量式數字流量閥內選用的步進電機的步距角為0.7°。原理框圖見圖3所示。

3.2 工作過程

氣體從氣動三聯件的分水濾氣器流入經過過濾之后由油霧器流至安全閥，安全閥起到安全保護作用，當系統壓力超過規定值時，安全閥打開，將系統中的一部分氣體排入大氣，使系統壓力不超過允許值，從而保證系統

不因壓力過高而發生事故;經過安全閥后在流向保壓缸，保壓缸是為了保證執行元件有一定的工作氣壓，相當于二級緩存;氣體流出后進入增量式數字流量閥，這種閥由步進電機帶動工作，控制氣體的流量;電磁換向閥根據ECU輸出的信號，利用電磁吸力推動閥芯改變閥的工作位置，控制氣體流向;氣體流出后，由兩個梭閥“管理”，流入雙作用氣缸，梭閥和電磁換向閥共同組成鎖緊回路，當執行元件不工作時，切斷其進出氣路，使它準確的停留在中間位置上。在以上機械元件的連接處采用軟管跟硬管來連接，軟管用橡膠管，硬管采用紫銅管，純機械的連接。

速度傳感器、扭矩傳感器和轉角傳感器傳入的數據，經電子控制單元進行分析計算，作出判斷，將執行信號傳輸給步進電機與三位四通換向閥，步進電機控制氣體的流量，三位四通換向閥控制氣體的流向，作用于氣壓缸，從而實現助力轉向。

4 有益效果

本系統無需液壓油，采用壓縮空氣，不受溫度限制，低溫也可以反應靈敏，做功后氣體不用返回貯氣裝置，直接排除，環保;提供的扭矩力大，可以應用于大排量車輛。本系統繼承了以往助力轉向器各自的優點， 將其集于一體，動力足，反應靈敏，環保，操作方便，維修檢測相對比較容易等。從整個轉向系統的發展趨勢看，隨著人們對汽車環保、節能和安全性要求的進一步提高，氣壓助力轉向系統會贏得消費者及廠商的認可。

參考文獻

[1]何存興，張鐵華主編.液壓傳動與氣壓傳動[M].武漢:華中科技大學出版社，2000.