汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器特性分析及檢測(cè)系統(tǒng)研究

鄒理炎 虞忠潮（杭州世寶汽車方向機(jī)有限公司，浙江 杭州 310018）

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汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器特性分析及檢測(cè)系統(tǒng)研究

鄒理炎 虞忠潮
（杭州世寶汽車方向機(jī)有限公司，浙江 杭州 310018）

摘 要：在汽車駕駛的過程當(dāng)中，汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器有著極其重要的作用，一般來說，在現(xiàn)在大多數(shù)乘用汽車當(dāng)中普遍采用轉(zhuǎn)閥式齒輪齒條液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，而隨著大量高級(jí)轎車的出現(xiàn)，在性能方面對(duì)于液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器提出了更高的要求，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器對(duì)于汽車行駛的安全起到了重要的作用。本文從液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的類型結(jié)構(gòu)著手，分析液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的特性，探究液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器；特性；檢測(cè)系統(tǒng)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車逐漸深入到了廣大人民群眾的家庭當(dāng)中，而在汽車行駛的過程當(dāng)中，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器起到了重要的作用，在當(dāng)前以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的汽車當(dāng)中成為了應(yīng)用的主流，而隨著一部分高級(jí)轎車的出現(xiàn)，對(duì)于轉(zhuǎn)向器的性能提出了更高的要求，因此，為了促進(jìn)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的不斷創(chuàng)新發(fā)展，對(duì)其特性以及檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析研究顯得十分的重要。

一、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的類型結(jié)構(gòu)

一般來說，根據(jù)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器所使用傳動(dòng)副的差異性可以分為多種結(jié)構(gòu)類型，較為常見的主要包括：齒輪齒條式、循環(huán)球式、球面蝸桿滾輪式、蝸桿指銷式等，在當(dāng)前汽車行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器是循環(huán)球以及齒輪齒條式的轉(zhuǎn)向器。同時(shí)，液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器根據(jù)液流形式的不同，可以劃分為常流式與常壓式兩種類型。所謂常流式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器主要是由恒流動(dòng)力油源供油構(gòu)成的恒流系統(tǒng)；而常壓式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器則是由恒壓動(dòng)力油源供油構(gòu)成的恒壓系統(tǒng)。液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器根據(jù)控制閥門結(jié)構(gòu)的不同，可以劃分成為滑閥式與轉(zhuǎn)閥式兩種類型。而汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所使用的，尤其是轎車使用的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器采用的都是轉(zhuǎn)閥式齒輪齒條液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器，是一種常流整體式的結(jié)構(gòu)，其與轉(zhuǎn)向操縱結(jié)構(gòu)的連接如圖1所示。

圖1中的轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、萬(wàn)向節(jié)以及中間傳動(dòng)軸等部分都屬于轉(zhuǎn)向操縱的部分，而動(dòng)力轉(zhuǎn)向器則包括了轉(zhuǎn)閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸以及機(jī)械轉(zhuǎn)向器等部分。

二、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的特性分析

對(duì)于液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器而言，性能指標(biāo)的種類很多，其大多數(shù)都是從系統(tǒng)的隨動(dòng)性以及轉(zhuǎn)向的靈敏性考慮，不同的特性也有著不同類型的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（一）轉(zhuǎn)向靈敏性

在液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器當(dāng)中轉(zhuǎn)向靈敏性主要指的是汽車在轉(zhuǎn)向之時(shí)動(dòng)作的快慢，這也是對(duì)汽車自身操縱性能進(jìn)行科學(xué)衡量的一個(gè)重要性指標(biāo)。在對(duì)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的特性分析時(shí)，轉(zhuǎn)向靈敏性常常被定義成為系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)載的能力，也就是油壓的靈敏程度，指的是轉(zhuǎn)閥在工作時(shí)，輸入軸轉(zhuǎn)角變化引起負(fù)載壓力大小的變化情況。同時(shí)，當(dāng)對(duì)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器進(jìn)行靜態(tài)特性檢驗(yàn)的過程當(dāng)中，也需要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在其中轉(zhuǎn)向的靈敏性是一個(gè)重要性的環(huán)節(jié)。一般來說，在進(jìn)行檢測(cè)分析的過程中，考慮搭配轉(zhuǎn)閥零位之時(shí)，油壓往往處于0.3MPa～0.5MPa，因此，可以使用轉(zhuǎn)閥進(jìn)油口的壓力取代負(fù)載之時(shí)的壓力，同時(shí)還需要對(duì)轉(zhuǎn)向盤中的轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

（二）轉(zhuǎn)向力特性分析

在汽車行駛的過程當(dāng)中，當(dāng)需要轉(zhuǎn)向時(shí)，駕駛員在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤的過程中，需要克服彈性扭桿發(fā)出的彈力，當(dāng)這一扭矩經(jīng)過液壓系統(tǒng)進(jìn)行放大之后，需要克服掉轉(zhuǎn)向出現(xiàn)的負(fù)載，而彈性扭桿除了和自身剛度有聯(lián)系之外，還與閥芯以及閥套相對(duì)的轉(zhuǎn)角密切相關(guān)，這一轉(zhuǎn)角往往與轉(zhuǎn)向負(fù)載所形成的阻力呈現(xiàn)出正比的關(guān)系，造成“路感”現(xiàn)象的出現(xiàn)，也就是指作用在轉(zhuǎn)向輪之上的轉(zhuǎn)向阻力而使得駕駛?cè)藛T產(chǎn)生手感，因此，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)向力特性包括這轉(zhuǎn)向的輕便性以及合適的路感等兩個(gè)方面。一般來說，汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器在進(jìn)行動(dòng)力輸出的過程當(dāng)中，所輸出的力主要包括兩個(gè)部分：其一是轉(zhuǎn)向時(shí)由駕駛員操縱手力而引起的轉(zhuǎn)向輸出力；其二是液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器發(fā)出的輔助性動(dòng)力。

（三）回正性能

液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的回正性能主要指的是，路面上回正力矩傳導(dǎo)至轉(zhuǎn)向盤之時(shí)，使得轉(zhuǎn)向盤自動(dòng)回正的能力，一般來說，回正性能在進(jìn)行表示之時(shí)，需要使用轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角相對(duì)于路面阻力的相應(yīng)能力?；卣厥怯蓚?cè)向力以及垂向力的相互作用而產(chǎn)生的，其中由于側(cè)向力的出現(xiàn)會(huì)產(chǎn)生出兩種類型的回正力矩，這兩種回正力矩與輪胎的拖距以及主銷后傾距有關(guān)聯(lián)，共同構(gòu)成了車輪轉(zhuǎn)向時(shí)所遇到的阻力矩；而對(duì)于垂向力而言，根據(jù)這種力而出現(xiàn)的重力回正力矩和前軸負(fù)荷以及轉(zhuǎn)向角有著密切的聯(lián)系，呈現(xiàn)出正比的關(guān)系。隨著汽車速度的不斷增加，輪胎接地面積滾動(dòng)的成分也呈現(xiàn)出增加的趨向，而轉(zhuǎn)向所遇到的阻力距也會(huì)逐漸地降低。但是，汽車如果采用高速行駛之時(shí)，因?yàn)檩喬テx而造成的自動(dòng)回正力矩，就會(huì)使得輪胎的平面與其行駛的方向形同一致。

圖1 齒輪齒條液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器與轉(zhuǎn)向操縱結(jié)構(gòu)連接示意圖

三、液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求

就目前而言，液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的檢測(cè)系統(tǒng)主要可以分成性能試驗(yàn)以及可靠性試驗(yàn)等兩種類型，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器相關(guān)的法律規(guī)范，對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)質(zhì)量有著嚴(yán)格的要求。在我國(guó)轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)主要是QCT/529，530-2000等，汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器總成技術(shù)條件為QC/T 29096-1992。根據(jù)汽車動(dòng)力轉(zhuǎn)向器技術(shù)條件當(dāng)中關(guān)于疲勞試驗(yàn)的相關(guān)要求，無(wú)論是正向還是逆向驅(qū)動(dòng)，所使用的加載值都需要進(jìn)行等值加載，而我國(guó)各大企業(yè)在進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向器性能加載之時(shí)也是按照這一要求，在進(jìn)行轉(zhuǎn)向器試驗(yàn)的過程中，僅僅之時(shí)調(diào)整好了加載之時(shí)的壓力，限制了新型試驗(yàn)方式的出現(xiàn)。

（二）檢測(cè)軟件的設(shè)計(jì)

在對(duì)汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器進(jìn)行檢測(cè)之時(shí)所使用的檢測(cè)軟件，主要是以確保試驗(yàn)順利為目的的，在進(jìn)行檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要保證功能的完善、操作便捷以及運(yùn)行可靠等，良好檢測(cè)軟件的設(shè)計(jì)能夠確保軟硬件之間實(shí)現(xiàn)更好地結(jié)合，把檢測(cè)的過程清晰地展現(xiàn)出來，有助于問題的解決，為相關(guān)的試驗(yàn)人員以及操作人員創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。在檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，需要保證界面友好、具備自檢功能以及能夠?qū)χ匾膮?shù)進(jìn)行設(shè)定以及修改

在設(shè)計(jì)汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵性的部分就是人機(jī)操作界面的設(shè)計(jì)，這就要求需要根據(jù)對(duì)轉(zhuǎn)向器不談性能的試驗(yàn)檢測(cè)，構(gòu)建好不同的流程圖，正確進(jìn)行程序的編寫，確保每一個(gè)模塊都能夠得到獨(dú)立性的設(shè)計(jì)。一般來說，在設(shè)計(jì)之時(shí)需要根據(jù)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器在疲勞度實(shí)驗(yàn)檢測(cè)中的項(xiàng)目建立好主程序，主程序中需要包含三個(gè)子程序，保證每一個(gè)子程序都能夠執(zhí)行好各項(xiàng)試驗(yàn)。在進(jìn)入到主程序的操作界面之時(shí)，可以直接選擇好所要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的選項(xiàng)，當(dāng)點(diǎn)擊到“正向檢測(cè)”之時(shí)，就可以進(jìn)入到檢測(cè)的子程序當(dāng)中。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器作為汽車行駛中進(jìn)行轉(zhuǎn)向之時(shí)重要的部件。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)其提出了更高的要求，本文介紹了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的類型結(jié)構(gòu)，并對(duì)轉(zhuǎn)向靈敏、轉(zhuǎn)向力以及回正等性能進(jìn)行了綜合的分析，闡述了液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，為液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器更好的發(fā)展提供了必要的借鑒。

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中圖分類號(hào)：U463

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A