汽车助力转向系统及其相关标准对比分析研究

徐益波

摘要：汽车助力转向系统作为汽车底盘的重要组成部分，国际标准化组织（ISO），欧共体（EEC），欧洲经济委员会（ECE）以及各大汽车制造商如通用，福特等都对汽车转向系统有明确的要求，我国也制定了相应的国标来限制和评测汽车转向系统。本文对汽车用机械液压助力转向系统、电子液压助力转向系统和电动助力转向系统的原理及相关标准进行了阐述和分析。

关键词：汽车;助力转向系统;标准分析

一、机械液压助力转向系统相关标准

（一）转向系统

机械式液压助力转向系统主要由液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等组成。其作用是在驾驶员的控制下，借助于汽车发动机带动液压泵产生的液体压力驱动力来产生转向动力从而实现车轮转向。它解决了原始的机械转向系统仅靠驾驶员操纵转向盘的转向力来实现车轮转向而导致劳动强度大、操纵轻便性非常不理想、特别是对于大型车辆起步时的转向操纵非常吃力的问题。通过我中心长期的试验结果来看，在国标GB 17675-1999的试验条件下，大型车辆方向盘转向力在没有助力转向装置比有助力转向装置的情况下要大200N以上。

（二）相关标准

目前机械液压助力转向系统的主要标准有：QC/T 529-2000[3]、QC/T 530-2000[4]、QC/T 305-1999《汽车动力转向控制阀总成技术条件》、QC/T 306-1999《汽车动力转向控制阀总成台架试验方法》、QC/T 299-1999《汽车动力转向油泵技术条件》、QC/T 300-1999《汽车动力转向油泵台架试验方法》、QC/T 301-1999《汽车动力转向动力缸技术条件》、QC/T 302-1999《汽车动力转向动力缸台架试验方法》和QC/T 303-1999《汽车动力转向油罐技术条件》等。标准对液压助力转向器系统及主要部件的制造和装配质量;转向控制阀和活塞的装配调整质量;抗路面的反冲击能力;系统及零部件寿命等方面做出了规范要求。经过近10年的发展和对新技术及试验方法的引进，我国已开始对QC/T 529-2000和QC/T 530-2000两个总成标准进行修订，现在已完成了征求意见、会审上报。这次修订的标准与现有的标准主要差别有：将QC/T 529-2000、QC/T 530-2000两个标准合并为《汽车液压助力转向器技术条件与试验方法》一个标准;修订后的标准增加了对齿轮齿条式动力转向器的规范要求;在空载转动力矩测定试验中根据国外先进标准增加了有动力条件下的转动力矩试验使得试验更接近实际工况;在转向特性试验中增加了特性曲线限定框图，只要转向力特性曲线在限定框图内即可判定产品达到质量要求，可简单、快捷、准确的保障产品出厂质量，提高劳动生产效率，对液压动力转向器批量生产具有指导意义;逆向疲劳试验中的加载条件采用不同于现有标准（单一载荷）的2阶梯载荷，使试验更接近实际工况的同时还能避免产品功能过剩或不足;再有就是增加了环境试验以考核系统对不同环境变化的承受能力。总成试验的主要设备有液压动力转向系统性能试验台和可靠性试验台。

二、电子液压助力转向系统相关标准

（一）电子液压助力转向系统

由于机械液压助力较多地消耗发动机动力，所以在此基础上改进开发出了更节能的电子液压助力转向系统（下称ECHPS系统）。这种系统的转向油泵不由发动机皮带直接驱动，而由电动机驱动，并且在液压助力系统的基础上加装了电控系统，使得转向辅助力的大小不光与转向角度有关，还与车速相关;机械结构上增加了液压反应装置和液流分配阀;新增的电控系统包括车速传感器、电磁阀、转向ECU等。

（二）相关标准

虽然ECHPS系统这几年在我国逐渐广泛应用起来，但我国直到去年才起草了《汽车电控液压助力转向器总成技术条件及试验方法》行业标准的征求意见稿。该意见稿主要参考了日本丰田公司和德国ZF公司相关技术资料，以及行业标准《汽车液压助力转向器技术条件与试验方法》和若干我国已形成的电动助力转向器（EPS）标准等，其主要内容是在《汽车液压助力转向器技术条件与试验方法》（修定稿）的基础上提出了对ECHPS系统电控装置的自检、显示功能，对电源电压波动的适应能力，耐电源极性反接及过电压性能，抗跌落、振动性能，电磁兼容性能和适应恶劣环境变化性能的规范要求。主要试验设备除了相关液压系统的性能及可靠性试验台外，还需要：瞬态传导抗扰度测试系统、屏蔽室及各种环境试验舱。

三、电动助力转向系统相关标准

（一）电动助力转向系统

电动助力转向系统（下称EPS系统）与前两种转向系统的最大区别之一是，该系统完全独立于发动机而利用直流蓄电池作为动力源。与液压助力转向系统的结构对比可以看出，EPS系统没有复杂的油液管路和油泵，取而代之的是直接干脆的电子线路和设备，（结构简图见图1）。EPS系统是通过电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机扭矩的大小和方向，电动机再由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力，从而实现汽车的转向。

（二）相关标准

EPS系统最近几年在国内汽车领域的逐渐应用，部分转向器企业已开始生产自主品牌的EPS系统产品，我国陆续发布了《汽车电动助力转向装置技术条件与台架试验方法》、《汽车电动助力转向系统用电动机技术条件》、《汽车电动助力转向电子控制器技术条件与台架试验方法》以及《汽车電动助力转向扭矩用传感器技术条件与台架试验方法》等行业标准的征求意见稿，对EPS系统总成及主要部件的性能及可靠性做出了规范要求。标准主要是从EPS系统的总成、控制器、传感器、转向电机及故障诊断等方面进行考核，其中系统总成主要试验项目及相关评价参数和试验曲线见表1所示。主要试验的设备有：电动助力转向系统性能试验台和可靠性试验台、电磁辐射抗扰度测试系统、电磁骚扰测试系统、静电放电测试系统、电波暗室及各种环境试验舱。

四、结束语

综上所述，机械液压助力转向系统液压装置比较多，能耗损失相对较大;ECHPS系统可以看作是液压助力的升级，省去了一些复杂的液压装置，直接采用电动泵来实现方向助力，一方面降低了液压系统的装置繁杂和能耗损失，另一方面液压系统的工作可靠性仍然得到保持，而且能够随低速、高速自动调节助力大小;EPS系统则完全没有了复杂的液压装置，直接用电机提供助力调节，能显著改善汽车驾驶舒适性和安全性，虽然现在还没有正式标准的规范要求，但鉴于EPS系统较传统的液压助力转向系统在性能等方面有很大的优势，而且顺应了节能环保的潮流，是汽车转向器未来发展的方向。

参考文献

[1]刘丽华，张文源.汽车助力转向系统转向沉重故障的诊断与检修[J].汽车维修，2017（11）：22-23.

[2]王耀芸.我国入世后的汽车标准与专利[J].标准科学，2002（2）：25-26.

[3]何云堂，邵忠瑛.我国电动汽车标准体系综述[J].标准生活，2010（5）：44-50.