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乘用車(chē)半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析

M B Baharom1 K Hussain2 A J Day2

1馬來(lái)西亞國(guó)油工藝大學(xué)機(jī)械工程學(xué)系

2英國(guó)布拉德福德大學(xué)設(shè)計(jì)與科技工程學(xué)院

這份稿件于2009年1月27日收到并于2009年5月27日修訂后發(fā)表

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摘要：這篇文章主要討論了半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（SAS）的基礎(chǔ)和初步分析了未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的方向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的建議配置類(lèi)似于一個(gè)傳統(tǒng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向加上一個(gè)用低硬度彈性轉(zhuǎn)向軸（LSRS）。這里的低硬度彈性轉(zhuǎn)向軸取代了傳統(tǒng)的的剛性轉(zhuǎn)向軸，這其中涉及由“主動(dòng)控制”去執(zhí)行類(lèi)似的汽車(chē)的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向（SBW），但是，與線(xiàn)控轉(zhuǎn)向不同的是，這里的低硬度彈性轉(zhuǎn)向軸是系統(tǒng)的一個(gè)特征組成部分。半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相對(duì)于線(xiàn)控轉(zhuǎn)向以及傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)已被證明。一個(gè)用來(lái)預(yù)測(cè)低強(qiáng)度彈性轉(zhuǎn)向軸性能的數(shù)學(xué)模型已經(jīng)建立，針對(duì)一輛安裝了LSRS的中型汽車(chē)的實(shí)驗(yàn)證明：在汽車(chē)主動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)能保證汽車(chē)的駕駛性能穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在低速行駛時(shí)，車(chē)輛穩(wěn)定、安全。并且可以預(yù)測(cè)在較高車(chē)速下的可操控性和安全性?？梢?jiàn)，半主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提高線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的安全性。



關(guān)鍵詞：線(xiàn)控轉(zhuǎn)向，仿真，安全，穩(wěn)定，駕駛性能，汽車(chē)



一：引言

主動(dòng)轉(zhuǎn)向控制是由操縱機(jī)構(gòu)位于剛性轉(zhuǎn)向軸前面的現(xiàn)代轉(zhuǎn)向系統(tǒng)逐漸發(fā)展出來(lái)的一種在遭遇緊急情況時(shí)，能提供機(jī)器助力轉(zhuǎn)向或是自動(dòng)轉(zhuǎn)向的新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)【1】。盡管這項(xiàng)新技術(shù)在汽車(chē)安全性和操縱性上有一定優(yōu)勢(shì)【2】，但一個(gè)剛性轉(zhuǎn)向軸的存在一直是汽車(chē)前端碰撞時(shí)的一個(gè)安全隱患【3、4】。

最新的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)技術(shù)是線(xiàn)控轉(zhuǎn)向（SBW），其以電子系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的機(jī)械連接或者是全軸連接【5】。線(xiàn)控系統(tǒng)主要關(guān)注的是在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的安全性，因?yàn)樵诎l(fā)生故障時(shí)，一輛行駛的汽車(chē)轉(zhuǎn)向不能由其轉(zhuǎn)向輸入控制。對(duì)此，侯賽因等人【6】提出了備份轉(zhuǎn)向軸，可在系統(tǒng)啟動(dòng)失敗使用安全離合器，然而，這只是在對(duì)失敗系統(tǒng)的改進(jìn)，因?yàn)槿绻?dāng)離合器出現(xiàn)故障時(shí)，為解決這一故障將引入更多的線(xiàn)控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。