外文翻译--汽车转向助力系统

附录 A译文 随着汽车电子技术的迅猛发展 ,人们对汽车转向操纵性能的要求也日益提高。汽车转向系统已从传统机械转向、液压助力转向 (Hydraulic Power Steering ,简称 HPS) 、电控液压助力转向 ( Elect ric Hydraulic PowerSteering , 简称 EHPS) , 发展到电动助力转向系统 (Elect ric Power Steering ,简称 EPS) ,最终还将过渡到线控转向系统 (Steer By Wire ,简称 SBW)。 机械转向系统是指以驾驶员的体力作为转向能源 ,其中所有传力件都是机械的 ,汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘 ,通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。机械转向系由转向操纵机构、转向器和转向传动机械 3大部分组成 。 通常根据机械式转向器形式可以分为 :齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。应用最广的两种是齿轮齿条式和循环球式 (用于需要较大的转向力时 ) 。在循环球式转向器中 ,输入转向圈与输出的转向摇臂摆角是成正比的 ；在齿轮齿条式转向器中 ,输入转向圈数与输出的齿条位移是成正比的。循环球式转向器由于是滚动摩擦形式 ,因而正传动效率很高 ,操作方便且使用 寿命长 ,而且承载能力强 ,故广泛应用于载货汽车上。齿轮齿条式转向器与循环球式相比 ,最大特点是刚性大 ,结构紧凑重量轻 ,且成本低。由于这种方式容易由车轮将反作用力传至转向盘 ,所以具有对路面状态反应灵敏的优点 ,但同时也容易产生打手和摆振等现象 ,且其承载效率相对较弱 ,故主要应用于小汽车及轻型货车上 ,目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系 统。 随着车辆载重的增加以及人们对车辆操纵性能要求的提高 ,简单的机械式转向系统已经无法满足需要 ,动力转向系统应运而生 ,它能在驾驶员转动方向盘的同时提供助力 ,动力转向系统分为液 压转向系统和电动转向系统 2 种。其中液压转向系统是目前使用最为广泛的转向系统。 液压转向系统在机械系统的基础上增加了液压系统 ,包括液压泵、 V 形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。它借助于汽车发动机的动力驱动液压泵、空气压缩机和发电机等 ,以液力、气力或电力增大驾驶员操纵前轮转向的力量 ,使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向 ,减轻了劳动强度 ,提高了行驶安全性。 液压助力转向系统从发明到现在已经有了大约半个世纪的历史 ,可以说是一种较为完善的系统 ,由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。它由液压泵作为动力源 ,经 油管道控制阀向动力液压缸供油 ,通过活塞杆带动转向机构动作 ,可通过改变缸径及油压的大小来改变助力的大小 ,由此达到转向助力的作用。传统液压式动力转向系统一般按液流的形式可以分为 :常流式和常压式 2 种类型 ,也可根据控制阀形式分为转阀式和滑阀式。 随着液压动力转向系统在汽车上的日益普及 ,人们对操作时的轻便性和路感的要求也日益提高 ,然而液压动力转向系统却存在许多的缺点 : 由于其本身的结构决定了其无法保证车辆在任何工况下转动转向盘时 ,都有较理想的操纵稳定性 ,即无法同时保证低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性 ； 汽 车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重 ； 转向传动比固定 ,使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化 ,驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿 ,从而控制汽车按其意愿行驶。这样增加了驾驶员的操纵负担 ,也使汽车转向行驶中存在不安全隐患 ；而此后出现了电控液压助力系统 ,它在传统的液压动力转向系统的基础上增加速度传感器 ,使汽车能够随着车速的变化自动调节操纵力的大小 ,在一定程度上缓和了传统的液压转向系统存在的问题。 目前我国生产的商用车和轿车上采用的大多是电控液压助力转向系统 ,它是比较成 熟和应用广泛的转向系统。尽管电控液压助力装置从一定程度上缓解了传统的液压转向中轻便性和路感之间的矛盾 ,然而它还是没有从根本上解决 HPS 系统存在的不足 ,随着汽车微电子技术的发展 ,汽车燃油节能的要求以及全球性倡导环保 ,其在布置、安装、密封性、操纵灵敏度、能量消耗、磨损与噪声等方面的不足已越来越明显 ,转向系统向着电动助力转向系统发展。 电动助力转向系统是现在汽车转向系统的发展方向 ,其工作原理是 :EPS 系统的 ECU 对来自转向盘转矩传感器和车速传感器的信号进行分析处理后 ,控制电机产生适当的助力转矩 ,协助驾驶员完 成转向操作。近几年来 ,随着电子技术的发展 ,大幅度降低 EPS的成本已成为可能 ,日本的大发汽车公司、三菱汽车公司、本田汽车公司、美国的 Delphi 汽车系统公司、 TRW公司及德国的 ZF 公司都相继研制出 EPS。 Mercedes2Benz 和 Siemens Automotive 两大公司共同投资 6500万英镑用于开发 EPS ,目标是到 2002 年装车 ,年产 300 万套 ,成为全球 EPS 制造商。到目前为止 ,EPS 系统在轻微型轿车、厢式车上得到广泛的应用 ,并且每年以 300 万台的速度发展。 现在，动力转向系统已成为 一些轿车的标准设置，全世界约有一半的轿车采用动力转向。随着汽车电子技术的发展，目前一些轿车已经使用电动助力转向器，使汽车的经济性、动力性和机动性都有所提高。 电动助力转向系统的英文缩写叫 “EPS” （ Electrical Power Steering），它利用电动机产生的动力协助驾车者进行转向。此类系统一般由转矩传感器 (3)、电控单元（微处理器） (5)、电动机 (4)、减速器 (2)、机械转向器 (1)和蓄电池电源 (6)所组成。 汽车转向时，转矩传感器检测到转向盘的力矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元，电控单元 根据转向盘的转动力矩、转动方向和车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令，使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以产生助动力。当不转向时，电控单元不向电动机控制器发信号指令，电动机不工作。同时，电控单元根据车辆速度信号，通过电液转换器确定输给转向盘的作用力，减少驾车者在高速行驶时方向盘 “ 飘 ” 的感觉。 由于电动助力转向系统只需电力不用液压，与机械式液压动力转向系统相比较省略了许多元件。没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，零件数目少，布置方便，重量轻。而且无 “ 寄生损失 ” 和液体泄漏损失。因此电 动助力转向系统在各种行驶条件下均可节能 80%左右，提高了汽车的运行性能。因此在近年得到迅速的推广，也是今后助力转向系统的发展方向。 有一些汽车冠以电动助力转向，其实不是真正意义上的纯电动的助力转向，它还需要液压系统，只不过由电动机供油。传统的液压动力转向系统的油泵由发动机驱动。为保证汽车原地转向或者低速转向时的轻便性，油泵的排量是以发动机怠速时的流量来确定的。而汽车行驶中大部分时间处于高于怠速的速度和直线行驶状态，只能将油泵输出的油液大部分经控制阀回流到储油罐，造成很大的“ 寄生损失 ” 。为了减少此类损失采用了 电动机驱动油泵，当汽车直线行驶时电动机低速运转，汽车转向时电动机高速运转，通过控制电动机的转速调节油泵的 。 转向 是一个 专业 术语 ,适用于采集部件 ,联系等 ,其中允许一 艘 (舰 船 )或 汽车(轿车 )按照 预期的 方向行驶 . 一个例外的情况 是 铁路运输 由 路轨 组合在一起 铁路道岔 提供 转向功能 。 许多现代轿车使用 齿轮 齿条式 转向 器 ,在方向盘 末端有 转动齿轮 ；该 齿轮带动齿条移动 ,它是一种线性的齿轮紧密配合 ,从一边到一边 。这种运动把转矩通过转向横拉杆和一种叫做转向节臂的短形臂传递给转向轮的主销。 以前的 设计往往采用 循环球 式转向器 ,而这种转向器 仍然 应用在 卡车和多用途车辆 。 这是一 种老式的螺母和齿扇 设计 ， 该转向 管 柱转 动 大螺丝 (蜗轮 ),它与一个齿扇 齿轮 啮合 ,当蜗轮转动时，齿扇也随之转动，一个安装在齿扇轴上且与转向联动有关的摇臂带动转向节臂 ,从而 使车轮转动 . 循环球 式转向器通过安装滚珠减少螺母和螺杆之间的摩擦 ；两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流到”。 齿轮 齿条式转向器 设计具有很大程度的反馈和直接转向 路感 ；它也通常不会有任何 反弹 ,或呆滞 。 缺点是 ,它是不可调的 ,因此当它磨损唯一的解决办法更换 。 循环球 式转向器 的 优点是 机械优势 ,因此 ,它被 使用在 较大较重的车辆 ,而 齿轮 齿条 式 原本仅限于较小和较轻 ；由于几乎普遍采用 动力转向系统 ,不过 ,这已不再是一个重要的优势 ,导致越来越多地 在 新型汽车 应用齿轮齿条式转向器。 循环球 式转向器 设计 在中心 也有明显的 冲击 ,或 死 点 。 凡一 分钟交替方向盘出不来并不移动 转向机构 ；这是很容易可调螺杆的端部 来减少 磨损 ,但它并不能完全消除或机制开始磨损很快 。 这项设计目前仍在使用中 ,在卡 车和其他大型车辆 ,也应用于迅速转向 ,路感与 稳健 性 ,可维护性 ,和机械的优势 相比不太重要的场合。 较小程度的反馈 ,这样的设计也有时是一种优点 ；当前轮碰撞时，使用齿轮 齿条转向 的司机只有 自己的大 拇指受伤 ,造 成方向盘揭开一边突然 (因为 驾驶教练告诉学生把自己的大拇指在前面的方向盘 ,而非 放在 左右的内边缘 ). 这种效果 在像卡车一样的重型汽 车 更为明显 ；循环球式转向防止这种程度的反馈 ,只是因为它可以在正常情况下防止可取反馈 。 转向 连锁 连接转向器 和车轮通常符合一个 阿克曼转向几何 的变化 ,它 交代了一个事实 :当 转 向是 ,内轮 转过的 半径 比外轮小得多，因此 适合驾驶的直路 ,是不适合曲折 。 由于车辆已成为较重而改用 前轮驱动 ,为了扭转方向盘 ， 通常的 ,主要的 是体力。为了解决 这一问题 ,汽车业 发展 的动力转向 系统 。 有两种类型的助力转向系统 -液压和电气 /电子 。 还有一种液压 -电动混 合系统 。 液压助力转向系统 (hps)利用 油 压供应的一个发动机驱动泵 ,以协助将方向盘转转动。 电动助力转向系统 (EPS)方式 ,是较有效率的液压助力 转向系统 ,由于电动助力转向汽车只需要提供协助时 ,方向盘被 转动 ,而液压泵必须不断运行 。 在EPS 的帮助 下 是很容易 调节 车型 ,最高车速 ,甚至驾驶的喜好 。 另外一个好处是 ,通过泄漏和处置动力转向液 消除对环境构成危险 。 动力 转向 的分支 是速度可调转向而转向是大量辅助以低速行驶 ,稍微 协助 高速 。 汽车制造商认为 ,当要停车时 驾驶人可能需要做出大量转向投入 ， 但当时高速 行驶时则不然。 第一辆有这特点的 汽车 ,是 雪铁龙 与其 diravi， 虽然 改变了现代汽车转向系统资金的投入，但 它改变了定心凸轮 的压力， 使得方向盘 尽力去回到原来的位置。 现代速度可调式动力转向系统 ,当速度增长时减少了活塞的压力 ,给予更直接的感受 。 这一特点 在 所有新车 正 逐渐成为司空见惯 。 四轮转向 (或全轮转向 )是一种 系统 ,当高速行驶时能增加车辆稳定型，而在低速行驶时可以减小转弯半径。 大多数的四轮转向系统 ,后轮转向通过单片机 和驱动器 实现。 后轮一般不能反过来 ,有几个系统 ,包括 Delphi 的 quadrasteer， 该系统在本田的 生产前 线 ，当前轮低速时，允许后轮在相反方向转向。 这使得车辆转弯半径较小 ,有时 应用 于大型 卡车 车辆及挂车 。 附录 B外文文献