发布时间：2020-07-03所属分类：科技论文浏览：1次
摘 要： 摘要：随着世界科技的不断迅猛发展，越来越多的设计创意涌出，其中也包含着人们对于汽车的设计理念，人们对汽车驾驶舒适性也有了新的定性标准，而汽车的转向系统即是保证汽车能够在道路上安全行驶的条件，同时也是影响驾驶安全性、舒适性以及稳定性的重要一
摘要：随着世界科技的不断迅猛发展，越来越多的设计创意涌出，其中也包含着人们对于汽车的设计理念，人们对汽车驾驶舒适性也有了新的定性标准，而汽车的转向系统即是保证汽车能够在道路上安全行驶的条件，同时也是影响驾驶安全性、舒适性以及稳定性的重要一环。为了满足汽车驾驶所需要的条件，开发并不断改善性能优良的转向系统势在必行。本文主要分析了转向系统发展历程以来各种转向技术的特点，并对未来汽车转向系统发展趋势做出了展望。
关键词：汽车;转向系统;发展历程;前景展望
前言
在科技不断发展的今天，汽车已经成为人们代步出行的不二选择。然而，汽车目前的发展水平仍旧不能满足人们对驾驶的要求，为了能够更好的满足人们对于汽车使用的需求，就要对汽车不断的进行改进以及创新。迄今为止，汽车的转向系统主要经历：有机械连接阶段以及未来无机械连接阶段。从其发展历程中显示的各种性能特点，汽车转向系统是在不断优化的道路上前进着的。
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机械式转向系统
早在1886年，卡尔本茨制造出了世界上首辆有内燃机驱动的三轮汽车，由此开启了内燃机汽车的时代，这便是机械式转向系统的发展前端，机械式转向系统机械构造相对来讲比较简单，其性能能够满足汽车基本转向所需力，但采用此类转向系统，当汽车在转向时的转向力全部来自于驾驶员手力，相对不同人体力，会产生不同的效果，女性转向盘操纵起来会相对比较沉重，从而当汽车行驶时，不能够完美的解决汽车转向行驶时的稳定以及汽车转向过程中“轻”与“灵”之间的矛盾。为了改善汽车行驶转向时的这一缺点，可以增大转向器的角传动比[1]。增大角传动比虽然能够减少转动方向盘时所需要的手力，但同时也会影响到操纵的灵敏，所以并不能根本地解决“轻”与“灵”之间的矛盾。
传统液压助力转向系统
传统液压助力转向系统(HPS)由于在机械转向添加了一套液压助力装置，其结构比之繁琐。驾驶员在转向时，转向系统主要是靠汽车发动机的力量来驱动汽车的油泵，由此通过油泵驱动的力量来协助驾驶员转动方向盘。使用该套传动系统能够改变转向器的角传动比，所以它能够在一定程度上改善转向时“轻”与“灵”，凭借于此，也是登上了汽车转向系统的舞台。但是，此类转向系统还存在着一些缺点：如油泵是由发动机所驱动，发动机在运作的过程中会一直源源不断的向油泵输送动力，当汽车不转向时，这就会造成动力的损耗;HPS由于是由液体助力，所以其在天气寒冷时，往往会需要预热，这样也会造成能量的损耗;不能够在不同车速时提供不同力量的助力，这样就不能很好的协调轮胎与地面间接触;同时使用该套转向系统，由于液压油的关系，需要去考虑油的密封以及工作状况;维修时所需成本也相对较高。这些因素也都限制了液压助力转向的前进。
4.电液助力转向系统
电液助力转向系统(EHPS)是基于HPS的新创作，它改变了原有的借助于发动机的动力驱动油泵，使用电机驱动液压助力泵。电子控制式液力助力系统通过控制电磁阀，使动力转向系统的油压随着车速的变化而变化[2]。使用EHPS，采用了电动控制，反应更加迅捷;同时相比于HPS,使用EHPS在低速或大转角行驶时，能够使得转向更加轻便;同时它还改善了传统液压助力转向系统中液压油泄露的风险，降低了环境污染的风险。由于EHPS是用电机驱动，电机的转速可以调整，相比发动机驱动油泵，很大程度上改善了能量耗费的问题。但由于其造价昂贵、结构更复杂、维修任务繁重，使得该套转向系统并没有得到全面的应用。
5.电动助力转向系统
电动助力转向系统简称EPS,它是在传统液压助力转向系统的基础上通过使用各类传感器、电控单元等来取代液压助力装置。EPS是由电控单元(ECU)来驱动控制，当汽车在转向时，由装在前轮上的转角传感器产生一个电信号反馈给电控单元，电控单元在不同时刻根据车速传感器传递而来的信号，由此来控制执行机构驱动不同的能量来协助驾驶员能够更方便的达到转向的目的。
EPS自1988年3月首次在日本铃木汽车公司旗下的轿车中使用，紧接着在大发汽车公司的米勒、三菱汽车公司的米尼卡、铃木汽车公司的奥拓等轿车上接继采用[3]。相比于电液助力转向系统，两套转向系统统基本上在同一时期出现，但电动助力转向系统确是得到了广泛的应用，其原因在于，电动助力转向系统是由电控单元驱动控制，它完全取消了液压装置，按照需要转向时传感器传递来的电信号来进行驱动助力，消除了液压油的泄露，使得能量的损耗得到了节省;电动助力系统由于减少了液压油泵、输油管等部件，在整体构建布置上更加的简便，大大减轻了汽车的整体质量，减少了行驶时由于重力带来的损耗;同时电动助力转向系统由于是靠电信号来传递信息，其速度相比液压助力转向有明显的优势，减少了液压助力转向时的滞后感，使驾驶员在转向时更加灵敏;而且电动助力转向系统可以在其故障时转换成传统机械转向，增强了汽车的行驶安全性。目前，市场上大部分轿车都是采用此种转向系统。
线控转向系统
线控转向系统(SBW)是一项新的技术革新，开辟了转向系统的新天地。SBW的发展理念是：消除转向器与方向盘之间的纯机械连接，通过总线技术以及传感器来实行汽车转向控制，使用这种转向技术能够有效减少路程颠簸时由地面传递给方向盘的震动冲击以及提升驾驶手感，降低了汽车转向时的NVH，大大提升了驾驶员的腿部空间，同时消除了汽车碰撞时，方向盘管柱对人身的威胁，留给了安全气囊更多的缓冲，从而减少对人造成的伤害。
SBW的发展最早可以追溯到20世纪50年代至60年代末，德国的汽车工程师们提出了超前的猜想，设计一种能够革新汽车转向一带的技术，这便是早期的电子转向系统，由于受诸多因素的限制，在当时未能实现该项技术的发展。1990年，德国奔驰公司率先开始了前轮SBW系统的研究，并将它应用于概念车F400Carving上[4]。SBW的工作：当车辆需要进行转向时，方向盘转动，车速传感器将搜集到的车轮速度以及转向信号传递给主控制器，主控制器对传递而来的信号处理后再控制控制电动机，执行机构再来输送动力从而协助驾驶员的达到轻便转向。同时由于取消了管柱，换成了更加轻便的电控元件以及传感器，能够改善汽车重量问题，同时也能使汽车在高速行驶时有效的减少油量损耗，符合汽车未来轻量化的发展趋势;取消了管柱，行驶到颠簸路面，减少了地面传递给方向盘上的力，有利于提升驾驶员的驾驶路感。SBW在面对系统故障时，采用的是冗余技术，一旦一个零部件发生故障不能正常工作，马上就会有其它部件代替故障部件进行工作，提高了车辆行驶的安全性、可靠性与容错性。
7.发展展望
随着经济的不断提高，汽车驾驶舒适性必然会成为人们购车的首要影响因素。在目前来看，汽车未来发展方向必定朝着轻便、智能、高效。当今世界，汽车开始由内燃机驱动汽车转向电池驱动汽车，新能源汽车的发展，以及实现无人驾驶，目前来看，线控转向系统能够满足无人驾驶的基础要求，使用线性转向系统代表着汽车转向系统的旗帜所向，线控转向系统的发展有着未来汽车转向系统领军者的模样，但目前线控转向系统尚不够完善，在其可靠性、方案的可行性方面有待更进一步的试验。未来汽车的发展定位是经济、安全、节能、便捷、环保、舒适，同时随着线控转向系统的不断发展与完善，线控转向系统将会得到汽车制造商们全面应用。——论文作者：李子豪 孙瑞霞
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