汽車助力轉向系統(tǒng)及其相關標準對比分析研究

徐益波

摘要：汽車助力轉向系統(tǒng)作為汽車底盤的重要組成部分，國際標準化組織（ISO），歐共體（EEC），歐洲經濟委員會（ECE）以及各大汽車制造商如通用，福特等都對汽車轉向系統(tǒng)有明確的要求，我國也制定了相應的國標來限制和評測汽車轉向系統(tǒng)。本文對汽車用機械液壓助力轉向系統(tǒng)、電子液壓助力轉向系統(tǒng)和電動助力轉向系統(tǒng)的原理及相關標準進行了闡述和分析。

關鍵詞：汽車;助力轉向系統(tǒng);標準分析

一、機械液壓助力轉向系統(tǒng)相關標準

（一）轉向系統(tǒng)

機械式液壓助力轉向系統(tǒng)主要由液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動皮帶、儲油罐等組成。其作用是在駕駛員的控制下，借助于汽車發(fā)動機帶動液壓泵產生的液體壓力驅動力來產生轉向動力從而實現車輪轉向。它解決了原始的機械轉向系統(tǒng)僅靠駕駛員操縱轉向盤的轉向力來實現車輪轉向而導致勞動強度大、操縱輕便性非常不理想、特別是對于大型車輛起步時的轉向操縱非常吃力的問題。通過我中心長期的試驗結果來看，在國標GB 17675-1999的試驗條件下，大型車輛方向盤轉向力在沒有助力轉向裝置比有助力轉向裝置的情況下要大200N以上。

（二）相關標準

目前機械液壓助力轉向系統(tǒng)的主要標準有：QC/T 529-2000[3]、QC/T 530-2000[4]、QC/T 305-1999《汽車動力轉向控制閥總成技術條件》、QC/T 306-1999《汽車動力轉向控制閥總成臺架試驗方法》、QC/T 299-1999《汽車動力轉向油泵技術條件》、QC/T 300-1999《汽車動力轉向油泵臺架試驗方法》、QC/T 301-1999《汽車動力轉向動力缸技術條件》、QC/T 302-1999《汽車動力轉向動力缸臺架試驗方法》和QC/T 303-1999《汽車動力轉向油罐技術條件》等。標準對液壓助力轉向器系統(tǒng)及主要部件的制造和裝配質量;轉向控制閥和活塞的裝配調整質量;抗路面的反沖擊能力;系統(tǒng)及零部件壽命等方面做出了規(guī)范要求。經過近10年的發(fā)展和對新技術及試驗方法的引進，我國已開始對QC/T 529-2000和QC/T 530-2000兩個總成標準進行修訂，現在已完成了征求意見、會審上報。這次修訂的標準與現有的標準主要差別有：將QC/T 529-2000、QC/T 530-2000兩個標準合并為《汽車液壓助力轉向器技術條件與試驗方法》一個標準;修訂后的標準增加了對齒輪齒條式動力轉向器的規(guī)范要求;在空載轉動力矩測定試驗中根據國外先進標準增加了有動力條件下的轉動力矩試驗使得試驗更接近實際工況;在轉向特性試驗中增加了特性曲線限定框圖，只要轉向力特性曲線在限定框圖內即可判定產品達到質量要求，可簡單、快捷、準確的保障產品出廠質量，提高勞動生產效率，對液壓動力轉向器批量生產具有指導意義;逆向疲勞試驗中的加載條件采用不同于現有標準（單一載荷）的2階梯載荷，使試驗更接近實際工況的同時還能避免產品功能過剩或不足;再有就是增加了環(huán)境試驗以考核系統(tǒng)對不同環(huán)境變化的承受能力。總成試驗的主要設備有液壓動力轉向系統(tǒng)性能試驗臺和可靠性試驗臺。

二、電子液壓助力轉向系統(tǒng)相關標準

（一）電子液壓助力轉向系統(tǒng)

由于機械液壓助力較多地消耗發(fā)動機動力，所以在此基礎上改進開發(fā)出了更節(jié)能的電子液壓助力轉向系統(tǒng)（下稱ECHPS系統(tǒng)）。這種系統(tǒng)的轉向油泵不由發(fā)動機皮帶直接驅動，而由電動機驅動，并且在液壓助力系統(tǒng)的基礎上加裝了電控系統(tǒng)，使得轉向輔助力的大小不光與轉向角度有關，還與車速相關;機械結構上增加了液壓反應裝置和液流分配閥;新增的電控系統(tǒng)包括車速傳感器、電磁閥、轉向ECU等。

（二）相關標準

雖然ECHPS系統(tǒng)這幾年在我國逐漸廣泛應用起來，但我國直到去年才起草了《汽車電控液壓助力轉向器總成技術條件及試驗方法》行業(yè)標準的征求意見稿。該意見稿主要參考了日本豐田公司和德國ZF公司相關技術資料，以及行業(yè)標準《汽車液壓助力轉向器技術條件與試驗方法》和若干我國已形成的電動助力轉向器（EPS）標準等，其主要內容是在《汽車液壓助力轉向器技術條件與試驗方法》（修定稿）的基礎上提出了對ECHPS系統(tǒng)電控裝置的自檢、顯示功能，對電源電壓波動的適應能力，耐電源極性反接及過電壓性能，抗跌落、振動性能，電磁兼容性能和適應惡劣環(huán)境變化性能的規(guī)范要求。主要試驗設備除了相關液壓系統(tǒng)的性能及可靠性試驗臺外，還需要：瞬態(tài)傳導抗擾度測試系統(tǒng)、屏蔽室及各種環(huán)境試驗艙。

三、電動助力轉向系統(tǒng)相關標準

（一）電動助力轉向系統(tǒng)

電動助力轉向系統(tǒng)（下稱EPS系統(tǒng)）與前兩種轉向系統(tǒng)的最大區(qū)別之一是，該系統(tǒng)完全獨立于發(fā)動機而利用直流蓄電池作為動力源。與液壓助力轉向系統(tǒng)的結構對比可以看出，EPS系統(tǒng)沒有復雜的油液管路和油泵，取而代之的是直接干脆的電子線路和設備，（結構簡圖見圖1）。EPS系統(tǒng)是通過電子控制單元根據轉向參數和車速等信號，控制電動機扭矩的大小和方向，電動機再由電磁離合器通過減速機構減速增扭后，加在汽車的轉向機構上，使之得到一個與工況相適應的轉向作用力，從而實現汽車的轉向。

（二）相關標準

EPS系統(tǒng)最近幾年在國內汽車領域的逐漸應用，部分轉向器企業(yè)已開始生產自主品牌的EPS系統(tǒng)產品，我國陸續(xù)發(fā)布了《汽車電動助力轉向裝置技術條件與臺架試驗方法》、《汽車電動助力轉向系統(tǒng)用電動機技術條件》、《汽車電動助力轉向電子控制器技術條件與臺架試驗方法》以及《汽車電動助力轉向扭矩用傳感器技術條件與臺架試驗方法》等行業(yè)標準的征求意見稿，對EPS系統(tǒng)總成及主要部件的性能及可靠性做出了規(guī)范要求。標準主要是從EPS系統(tǒng)的總成、控制器、傳感器、轉向電機及故障診斷等方面進行考核，其中系統(tǒng)總成主要試驗項目及相關評價參數和試驗曲線見表1所示。主要試驗的設備有：電動助力轉向系統(tǒng)性能試驗臺和可靠性試驗臺、電磁輻射抗擾度測試系統(tǒng)、電磁騷擾測試系統(tǒng)、靜電放電測試系統(tǒng)、電波暗室及各種環(huán)境試驗艙。

四、結束語

綜上所述，機械液壓助力轉向系統(tǒng)液壓裝置比較多，能耗損失相對較大;ECHPS系統(tǒng)可以看作是液壓助力的升級，省去了一些復雜的液壓裝置，直接采用電動泵來實現方向助力，一方面降低了液壓系統(tǒng)的裝置繁雜和能耗損失，另一方面液壓系統(tǒng)的工作可靠性仍然得到保持，而且能夠隨低速、高速自動調節(jié)助力大小;EPS系統(tǒng)則完全沒有了復雜的液壓裝置，直接用電機提供助力調節(jié)，能顯著改善汽車駕駛舒適性和安全性，雖然現在還沒有正式標準的規(guī)范要求，但鑒于EPS系統(tǒng)較傳統(tǒng)的液壓助力轉向系統(tǒng)在性能等方面有很大的優(yōu)勢，而且順應了節(jié)能環(huán)保的潮流，是汽車轉向器未來發(fā)展的方向。

參考文獻

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[3]何云堂，邵忠瑛.我國電動汽車標準體系綜述[J].標準生活，2010（5）：44-50.