汽車助力轉(zhuǎn)向新概念分析

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

關(guān)鍵詞:步進(jìn)電機(jī);傳感器;氣壓系統(tǒng)

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

1 設(shè)計背景技術(shù)

目前市場上的汽車動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有機(jī)械液壓、電子液壓和電子動力(EPS)三種。機(jī)械液壓式的液壓泵需要發(fā)動機(jī)皮帶帶動，在發(fā)動機(jī)工作的情況下，無論是否需要轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，能耗較大，在發(fā)動機(jī)不工作的情況下，沒有助力轉(zhuǎn)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(yīng)遲鈍;液壓泵的壓力很大，比較容易損害助力系統(tǒng)。電子液壓式所采用的液壓泵一個電動泵帶動，相對于機(jī)械液壓式能夠減少一部分能耗，但是仍存在液壓系統(tǒng)方面的缺點(diǎn)。電子動力式(EPS)由電子控制單元根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向角等信號經(jīng)過計算，控制電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩力，反應(yīng)靈敏，但提供的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向裝置的缺點(diǎn)，性價比高，環(huán)保而且操作方便的助力轉(zhuǎn)向裝置。

2 主要思路

本汽車助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將電子動力轉(zhuǎn)向器與機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向器二者有機(jī)的結(jié)合。根據(jù)液壓系統(tǒng)原理設(shè)計氣壓系統(tǒng)，基于電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將其電動機(jī)部分改成氣壓系統(tǒng)(如圖1示)。氣壓系統(tǒng)采用雙作用氣壓缸提供動力，低功率步進(jìn)電機(jī)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(zhuǎn)角傳感器以及控制單元等。

3 氣壓系統(tǒng)的工作原理

3.1 系統(tǒng)的基本構(gòu)架

本助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2示，包括方向盤、轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器和電子控制單元。方向盤與轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器連接，轉(zhuǎn)角傳感器和轉(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)連接，三位四通電磁換向閥接有氣壓缸。增量式數(shù)字流量閥內(nèi)選用的步進(jìn)電機(jī)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(lián)件的分水濾氣器流入經(jīng)過過濾之后由油霧器流至安全閥，安全閥起到安全保護(hù)作用，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，安全閥打開，將系統(tǒng)中的一部分氣體排入大氣，使系統(tǒng)壓力不超過允許值，從而保證系統(tǒng)

不因壓力過高而發(fā)生事故;經(jīng)過安全閥后在流向保壓缸，保壓缸是為了保證執(zhí)行元件有一定的工作氣壓，相當(dāng)于二級緩存;氣體流出后進(jìn)入增量式數(shù)字流量閥，這種閥由步進(jìn)電機(jī)帶動工作，控制氣體的流量;電磁換向閥根據(jù)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(dāng)執(zhí)行元件不工作時，切斷其進(jìn)出氣路，使它準(zhǔn)確的停留在中間位置上。在以上機(jī)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(jī)械的連接。

速度傳感器、扭矩傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器傳入的數(shù)據(jù)，經(jīng)電子控制單元進(jìn)行分析計算，作出判斷，將執(zhí)行信號傳輸給步進(jìn)電機(jī)與三位四通換向閥，步進(jìn)電機(jī)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(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。

4 有益效果

本系統(tǒng)無需液壓油，采用壓縮空氣，不受溫度限制，低溫也可以反應(yīng)靈敏，做功后氣體不用返回貯氣裝置，直接排除，環(huán)保;提供的扭矩力大，可以應(yīng)用于大排量車輛。本系統(tǒng)繼承了以往助力轉(zhuǎn)向器各自的優(yōu)點(diǎn)， 將其集于一體，動力足，反應(yīng)靈敏，環(huán)保，操作方便，維修檢測相對比較容易等。從整個轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看，隨著人們對汽車環(huán)保、節(jié)能和安全性要求的進(jìn)一步提高，氣壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會贏得消費(fèi)者及廠商的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[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(xué)出版社，2000.