發布時間：2020-07-03所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：隨著世界科技的不斷迅猛發展，越來越多的設計創意涌出，其中也包含著人們對于汽車的設計理念，人們對汽車駕駛舒適性也有了新的定性標準，而汽車的轉向系統即是保證汽車能夠在道路上安全行駛的條件，同時也是影響駕駛安全性、舒適性以及穩定性的重要一
摘要：隨著世界科技的不斷迅猛發展，越來越多的設計創意涌出，其中也包含著人們對于汽車的設計理念，人們對汽車駕駛舒適性也有了新的定性標準，而汽車的轉向系統即是保證汽車能夠在道路上安全行駛的條件，同時也是影響駕駛安全性、舒適性以及穩定性的重要一環。為了滿足汽車駕駛所需要的條件，開發并不斷改善性能優良的轉向系統勢在必行。本文主要分析了轉向系統發展歷程以來各種轉向技術的特點，并對未來汽車轉向系統發展趨勢做出了展望。
關鍵詞：汽車;轉向系統;發展歷程;前景展望
前言
在科技不斷發展的今天，汽車已經成為人們代步出行的不二選擇。然而，汽車目前的發展水平仍舊不能滿足人們對駕駛的要求，為了能夠更好的滿足人們對于汽車使用的需求，就要對汽車不斷的進行改進以及創新。迄今為止，汽車的轉向系統主要經歷：有機械連接階段以及未來無機械連接階段。從其發展歷程中顯示的各種性能特點，汽車轉向系統是在不斷優化的道路上前進著的。
相關期刊推薦：《拖拉機與農用運輸車》(雙月刊)創刊于1974年，由洛陽拖拉機研究所、中國農業機械學會拖拉機分會主辦。是拖拉機與農用運輸車行業內的一種公開發行的技術類刊物，報道的主要內容是我國拖拉機與農用運輸車產品(包括配套發動機及零部件)設計、試驗、研究方面的技術成果和動態，在材料、工藝方面研究的新成果，國產機型的使用維護知識，國外產品及企業介紹。設有專題評述、試驗研究、產品開發、工藝材料、計算機應用、質量標準、國外技術、國外市場及使用維護等欄目。
機械式轉向系統
早在1886年，卡爾本茨制造出了世界上首輛有內燃機驅動的三輪汽車，由此開啟了內燃機汽車的時代，這便是機械式轉向系統的發展前端，機械式轉向系統機械構造相對來講比較簡單，其性能能夠滿足汽車基本轉向所需力，但采用此類轉向系統，當汽車在轉向時的轉向力全部來自于駕駛員手力，相對不同人體力，會產生不同的效果，女性轉向盤操縱起來會相對比較沉重，從而當汽車行駛時，不能夠完美的解決汽車轉向行駛時的穩定以及汽車轉向過程中“輕”與“靈”之間的矛盾。為了改善汽車行駛轉向時的這一缺點，可以增大轉向器的角傳動比[1]。增大角傳動比雖然能夠減少轉動方向盤時所需要的手力，但同時也會影響到操縱的靈敏，所以并不能根本地解決“輕”與“靈”之間的矛盾。
傳統液壓助力轉向系統
傳統液壓助力轉向系統(HPS)由于在機械轉向添加了一套液壓助力裝置，其結構比之繁瑣。駕駛員在轉向時，轉向系統主要是靠汽車發動機的力量來驅動汽車的油泵，由此通過油泵驅動的力量來協助駕駛員轉動方向盤。使用該套傳動系統能夠改變轉向器的角傳動比，所以它能夠在一定程度上改善轉向時“輕”與“靈”，憑借于此，也是登上了汽車轉向系統的舞臺。但是，此類轉向系統還存在著一些缺點：如油泵是由發動機所驅動，發動機在運作的過程中會一直源源不斷的向油泵輸送動力，當汽車不轉向時，這就會造成動力的損耗;HPS由于是由液體助力，所以其在天氣寒冷時，往往會需要預熱，這樣也會造成能量的損耗;不能夠在不同車速時提供不同力量的助力，這樣就不能很好的協調輪胎與地面間接觸;同時使用該套轉向系統，由于液壓油的關系，需要去考慮油的密封以及工作狀況;維修時所需成本也相對較高。這些因素也都限制了液壓助力轉向的前進。
4.電液助力轉向系統
電液助力轉向系統(EHPS)是基于HPS的新創作，它改變了原有的借助于發動機的動力驅動油泵，使用電機驅動液壓助力泵。電子控制式液力助力系統通過控制電磁閥，使動力轉向系統的油壓隨著車速的變化而變化[2]。使用EHPS，采用了電動控制，反應更加迅捷;同時相比于HPS,使用EHPS在低速或大轉角行駛時，能夠使得轉向更加輕便;同時它還改善了傳統液壓助力轉向系統中液壓油泄露的風險，降低了環境污染的風險。由于EHPS是用電機驅動，電機的轉速可以調整，相比發動機驅動油泵，很大程度上改善了能量耗費的問題。但由于其造價昂貴、結構更復雜、維修任務繁重，使得該套轉向系統并沒有得到全面的應用。
5.電動助力轉向系統
電動助力轉向系統簡稱EPS,它是在傳統液壓助力轉向系統的基礎上通過使用各類傳感器、電控單元等來取代液壓助力裝置。EPS是由電控單元(ECU)來驅動控制，當汽車在轉向時，由裝在前輪上的轉角傳感器產生一個電信號反饋給電控單元，電控單元在不同時刻根據車速傳感器傳遞而來的信號，由此來控制執行機構驅動不同的能量來協助駕駛員能夠更方便的達到轉向的目的。
EPS自1988年3月首次在日本鈴木汽車公司旗下的轎車中使用，緊接著在大發汽車公司的米勒、三菱汽車公司的米尼卡、鈴木汽車公司的奧拓等轎車上接繼采用[3]。相比于電液助力轉向系統，兩套轉向系統統基本上在同一時期出現，但電動助力轉向系統確是得到了廣泛的應用，其原因在于，電動助力轉向系統是由電控單元驅動控制，它完全取消了液壓裝置，按照需要轉向時傳感器傳遞來的電信號來進行驅動助力，消除了液壓油的泄露，使得能量的損耗得到了節省;電動助力系統由于減少了液壓油泵、輸油管等部件，在整體構建布置上更加的簡便，大大減輕了汽車的整體質量，減少了行駛時由于重力帶來的損耗;同時電動助力轉向系統由于是靠電信號來傳遞信息，其速度相比液壓助力轉向有明顯的優勢，減少了液壓助力轉向時的滯后感，使駕駛員在轉向時更加靈敏;而且電動助力轉向系統可以在其故障時轉換成傳統機械轉向，增強了汽車的行駛安全性。目前，市場上大部分轎車都是采用此種轉向系統。
線控轉向系統
線控轉向系統(SBW)是一項新的技術革新，開辟了轉向系統的新天地。SBW的發展理念是：消除轉向器與方向盤之間的純機械連接，通過總線技術以及傳感器來實行汽車轉向控制，使用這種轉向技術能夠有效減少路程顛簸時由地面傳遞給方向盤的震動沖擊以及提升駕駛手感，降低了汽車轉向時的NVH，大大提升了駕駛員的腿部空間，同時消除了汽車碰撞時，方向盤管柱對人身的威脅，留給了安全氣囊更多的緩沖，從而減少對人造成的傷害。
SBW的發展最早可以追溯到20世紀50年代至60年代末，德國的汽車工程師們提出了超前的猜想，設計一種能夠革新汽車轉向一帶的技術，這便是早期的電子轉向系統，由于受諸多因素的限制，在當時未能實現該項技術的發展。1990年，德國奔馳公司率先開始了前輪SBW系統的研究，并將它應用于概念車F400Carving上[4]。SBW的工作：當車輛需要進行轉向時，方向盤轉動，車速傳感器將搜集到的車輪速度以及轉向信號傳遞給主控制器，主控制器對傳遞而來的信號處理后再控制控制電動機，執行機構再來輸送動力從而協助駕駛員的達到輕便轉向。同時由于取消了管柱，換成了更加輕便的電控元件以及傳感器，能夠改善汽車重量問題，同時也能使汽車在高速行駛時有效的減少油量損耗，符合汽車未來輕量化的發展趨勢;取消了管柱，行駛到顛簸路面，減少了地面傳遞給方向盤上的力，有利于提升駕駛員的駕駛路感。SBW在面對系統故障時，采用的是冗余技術，一旦一個零部件發生故障不能正常工作，馬上就會有其它部件代替故障部件進行工作，提高了車輛行駛的安全性、可靠性與容錯性。
7.發展展望
隨著經濟的不斷提高，汽車駕駛舒適性必然會成為人們購車的首要影響因素。在目前來看，汽車未來發展方向必定朝著輕便、智能、高效。當今世界，汽車開始由內燃機驅動汽車轉向電池驅動汽車，新能源汽車的發展，以及實現無人駕駛，目前來看，線控轉向系統能夠滿足無人駕駛的基礎要求，使用線性轉向系統代表著汽車轉向系統的旗幟所向，線控轉向系統的發展有著未來汽車轉向系統領軍者的模樣，但目前線控轉向系統尚不夠完善，在其可靠性、方案的可行性方面有待更進一步的試驗。未來汽車的發展定位是經濟、安全、節能、便捷、環保、舒適，同時隨著線控轉向系統的不斷發展與完善，線控轉向系統將會得到汽車制造商們全面應用。——論文作者：李子豪 孫瑞霞
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