电动助力转向系统电动机与减速机构的匹配研究

　　电动助力转向系统电动机与减速机构的匹配研究何仁。苗立东。罗石。商高高江苏大学江苏省汽车工程重点实验室。江苏镇江212013动，和减速机构合理匹配才能够满足要求。在考虑汽车转向功能要求的情况下。通过分析电动助力转向系统的电动机电飞参数和减速机构之间的关系，提出者匹配的指标；依此为依振，探讨电动助力转向系统设计的程序，这对电动助力转向系统的开发具有指导意义引言系统都具介电动机和减速机构=减速机构的主要作用是增大电动机的助力转矩，减速比越大，助力转矩也越大，但这是有条件的，而且会使得在同转向盘转速时电动机转速增加。闪此，在汗发屯动助力转向系统的时候，需要合理地设计减速机构，使得其与电动机相匹配，否则就会无法满足转向要求。

　　1减速比对助力性能的影响减速比圮减速机构最哥耍的参数。它对电动助力转向系统以及整车的性能都有很大的影响。选择这个参数要同时考虑电动机的性能指标以及转向系统的特殊工况，转向系统的工作特点是转向盘速度范很大，可以从保蛇到每秒数作为助力转向系统。应该在这个转向速度范内都能够提供助力，其最低要求就是至少不能阻碍转向动作。

　　基金项目江苏省六大人才高峰资助项目12002江根据电动助力转向装置的助力机构的位置不同，可以分为转向轴式小齿轮式。齿条式。为了便于讨论，以国内外最常的种转向轴式电动助力转向装置为例进行讨论，其它的情况也可以采用同样方法进行。1为我们研制的转向轴式设认3，它是在转向轴上进行助力的。它由转矩传感器离合器蜗轮蜗杆减速装霄屯动机和控制器组成。控制器5根，转矩传感器1和车速传感器的信号来控制电动机4通过离合器3和蜗轮蜗杆减速装置2来实现助力1转矩传感器；2蜗轮蜗杆减速装置；3离合器；4电动机5控制器4，得到电动机的旋转速度叫与转向轴的旋转速度叫以及助力装置减速机构减速比；有如下关系。

　　占空比的取侦幻，为，1时，可以得到在各种转向盘转速叫下能够提供的作用在转向轴上的最大助力转矩为构和功能参数，而与控制方法无关。

　　下面探讨几个参数的影响，在讨论个参数的时候假设其它参数保持不变。在讨论之前，先说明个概念，1这两个参数虽然在这里不同的物理意义，其实质是个，如果采用不同的单位，两者之间成简单的比例关系，在本文中，由于各个参数的单位都采用基本的国际单位，所以是样的，为了讨论方便，K=KT=Ke由于汽车上般采直流电源。所以作为电动助力转向系统的电动机般也采用直流电动机，电动机回路可以用式1来描述电动机的反电动势常数；及为电动机回路的总电阻；1为电动机电枢电感，为电动机的旋转速度；为电动机电流如尤特殊说明本各个参数的位都采用基本的国际单位来。由于电动机的电感般很小，因此电动机的电磁时间常数也很小，所以在进行动力学性能分析时，可以忽略其存在，即把其作为零处，因此式就变成由此得到屯动机的电磁转矩可以4式的影响。显然，随着的增大而线性减小，减小的斜率为3，及，2中粗线。理论上，在堵转的时候，电动机可以提供最大的助力转矩，认凡这个比较好满足；实际中，在较小的时候，电动机提供最大助力转矩受本身允许最大电流的限制，2的细线，也就是断开的粗线是不能够头现1.。达剑，旧时欠，7=0此。〉，则出现10的情况，这时候电动机不但不能够提供助力，反而会形成阻力，所以，个1贤的指标，可以称为临界助力转向速度。由式9可以得到，y，=UJKG Q常数。当电动机处于，速转动，而且电流达到相对稳定状态，通过电动机的平均电流为确定叫时要考虑达到最大时的助力情况。各种设计理念所依据叫最大值也不同。在我国，操纵稳定性试验标准规定的转速为不小于2508，而美国的5试验为小小厂500；实际试验数据明，在驾，驶如进行紧怂避让冰可以比这个还要人似募例如，根据美国国家公路交通安全管理局的调查，1驶员进行紧急避的时候，叫可4达到1左右为，讨论方便，分，叫25，=500 8，=10008，般情况，轿车上要保证每秒圈半；J助力能九llm，好也，保IVl转，转动速度为邮时化即要电路上采取措施，阻止电流的倒流的现象而产生过大阻力。如果叫叫，则处于驾驶员的控制之中，所以般可以，=叫也可以矣照液压助力转系统的有关矣数来设讣电动助力转向系统。液压助力转向的理论流量般也是按照叫2确定，而实际转向油泵提供的流量在考虑了泄漏后则为理论流量的1.52嵌4.根据文献4提供的数据，计算得到奥迪轿车的动力转向系统不使转向油泵供油量产生阻碍转向的最大转向速度约为3.6次曲线关系。令解以幻叫，此，能够到的大助力转矩Tsimx，1此。减速机构的减，比0和人汴不是越大所提供的助力也越大，在定转速下有个最大值，只有合理选择和匹配者才能够满足高转向盘转速助力的需要。如果要在叫=叫2也能够提供最大助力。则有助力系统的动力性来说，这是个比较合适的指标，例如国外几种产品的议，值分别为0.690.660.830.740.850.780.640.64.记芦=双7，注意到=，所以的单位既可以是也可以是，所以可以称为电流助力系数，它儿有明显的物理立义中1位电流所提供的助力转矩祈旧转向轴上。因为的变化范围不大，几乎为常数，为了方便工程应用，取=0.7，=0.爪。，也就是认的电流提供0.观加的助力转矩，过大和过小都不好过欠法满足转向盘高速转动的助力需要过小将会流会使得电动机和控制电路的制作困难。增人的影响将在下面讨论。这样，当确定了需要的助力转矩后。根据1述的数值立即就可以兑出电动机的电流。

　　及的影响。根据式9，在各种情况下，减小，会使得其最大助力能力提高，而且减小及还有利于节能。所以减小尺会提供电动助力转阳系统的2设计程序的探讨如果是进行全新的设计开发，则首先根据车型的要求确记助力的人小，助乃尺小股使。汽年在原地转向的时候，驾驶员作用在转向盘上的最大转矩不超过5.57.5，根训这个要求确记电动机的功韦。

　　为了留有余量电动机的功率应该选大点，可以用原地转向时转向盘上的最大转矩和转速2来确定电动机功率。接着根据选择的电动机的转矩确定传动比6，并校核6的大小是否满足回正性能，以及6和择对电动机的基木要求是低速火转矩并且反以速度快。可以采用3的设计程序。

　　入8的设计程序如果是对现有0进行改造而满足新的车型需要，可以分为两种情况。如果新的车型需要的助力小于现有车型，可以通过调整控制规律来满足，无需要更改任何硬件。如果新的车型需要的助力大于现有车型，则需要重新进行设计。如果原来减速机构的机械性能能够满足要求，则可以选择更大功率的电动机来满纪。因为传动比，己经确定，所以改变足的余地不大。般要增大屯动机的额定电流，满足助力耍求。

　　3结语汽车转向系统性能关系行车安全，电动助力转向系统作为新代的转向系统具有广阔的发展前途，但是目前还缺乏关于这种系统设计的成熟理论，而不合理的设计往往会导致财产甚至人身损害，我国即将在2004年10月1日起实施的缺陷汽车产品召回管理规定无疑对汽车产品的设计提出了更高的要求。本文通过分析电动助力转向系统的电动机和减速机构的匹配问，指出只有合理匹配电动机和减速比才能够满足助力的需要；并且依照转向系统的要求，提出了匹配的指标。在此基础上，探讨了电动助力转向系统设汁的程序。这对电动助力转向系统的开发具有指导意义。

　　高国脎余文。自动控制原理纟4.广州华南理工大学出余志生。汽车理论第2版。北京机械工业出版社，1990 4中国第汽车集团公司。奥迪轿车第1版圳。北京人民交通出版社，1998.