汽车助力转向系统及其相关标准分析万科重庆车辆检测研究院，国家客车质量监督检验中心重庆401122；[摘要] 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、优点、缺点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Vehicle Power Steering System And Relevant Standards AnalyzeWankeChongqing Vehicle Test & Research Institute, National Coachquality Supervision And Test Center,Chongqing 401122；[Abstract]This article analyzes the principles,advantages,defects and the relevant standards of mechanical hydraulic pressure power steering system,electron hydraulic pressure power steering system and electrical power steering system .Keywords: Vehicle,power steering system, standards analysis汽车转向系统作为整车构造中最重要的系统之一，一直是全世界汽车行业研究的重点。
汽车转向系统的好坏直接影响到汽车的驾驶舒适性、安全性和能耗，甚至影响环境[1]。
汽车助力转向系统在经历了长足的发展后已得到了整个汽车行业的认可和应用，在国标[2]中专门规定车辆转向轴最大设计轴荷大于4000kg时，必须采用转向助力装置，由此可见助力转向系统在汽车转向系统中的重要性和必须性。
汽车助力转向系统经历了机械液压助力转向系统、电子液压助力转向系统以及最新的电动助力转向系统三个阶段，目前这三种系统都有不同程度广泛的应用。
1.机械液压助力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。
1.1 机械液压助力转向系统的优缺点（1）优点。
机械液压助力转向系统由于具有转向操纵灵活、轻便；在设计汽车时对转向器结构形式的选择灵活性大；能吸收路面对前轮产生的冲击；方向盘与转向轮之间全部是机械部件连接，操控安全可靠、路感直接、信息反馈丰富；液压泵由发动机驱动，转向动力充沛，大小车辆都适用；技术成熟，平均制造成本低等优点，已在各国的汽车制造中普遍采用。
（2）缺点。
主要缺点是：只具有固定的动力放大倍率，不能同时满足汽车高、低速行驶时的转向助力要求；由于需要依靠发动机动力来驱动油泵，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高；液压系统的管路结构复杂，各种控制阀数量较多，后期的保养维护成本较高；整套油路经常保持高温高压状态，使用寿命会受到影响；高压高温的液压油在管路中流过时有不同程度的渗漏，造成环境污染和资源浪费。
1.2 机械液压助力转向系统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。
2. 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。
2.1电子液压助力转向系统的优缺点（1）优点。
ECHPS系统具有机械液压助力的大部分优点，而且最主要的是能够根据转角、车速等参数通过电子控制单元控制电磁阀从而使转向助力大小自行调节，能够满足高、低速时的转向助力变化要求，更加人性化；同时ECHPS系统还能降低能耗，反应也更加灵敏。
随着技术的不断成熟，如今ECHPS系统已经成为很多家用车型的标准配置。
（2）缺点。
ECHPS系统的主要缺点是：引入了很多电子单元，其制造、维修成本会相应增加，使用稳定性目前也不如机械液压式；由于仍采用液压系统，结构相对复杂，液压油渗漏问题也未得到根本解决，造成环境污染和资源浪费也在所难免。
2.2电子液压动力转向系统相关标准虽然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，以及前述1.2中修订的行业标准《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（见后面3.2）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。
但笔者对征求意见稿的第6.2.6.2.1条不甚理解，因为按照其所述的“符合GB/T 21437.2的有关规定”的试验目的应该是，发脉冲波形到零部件的电源线上，看部件在电源上有脉冲电压干扰时，部件的工作正常与否，是做传导抗干扰；而后面一句话“采用自由场法在屏蔽室内进行实验，抗扰性电平限值为30V/m”所叙述的试验目的应该是用天线来发射，形成强的电磁场环境，考察部件处于这种环境中工作能不能正常，是标准GB/T17619-1998所规定，是做辐射抗干扰。
前后两句话的内容不一致。
3. 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。
3.1电动助力转向系统的优缺点（1）优点。
EPS系统相对于液压式助力转向系统的优点是：结构简单，操作简便；汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力，同时还可以通过调整电动助力转向系统控制器的软件，得到最佳的回正性，从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性，使汽车高速行驶时保持良好的转向性能。
另外EPS系统以蓄电池为能源，以电机为动力元件，独立于发动机工作，效率高，相对于前两种转向系统可以减少汽车燃油消耗量3％～5％左右；EPS系统也不存在液压动力转向系统的液压油泄漏和噪声高的问题，对环境几乎没有污染，所以从节能、环保角度讲，电动助力转向系统也要优于传统的液压助力转向系统。
（2）缺点。
虽然EPS系统较传统的液压动力转向系统有很多优点，但是其也有不尽如人意的地方，如制造、维修成本高，容易受到电磁干扰，使用稳定性不强；电动机直接驱动转向机构，只能提供有限的辅助力度，难以在大型车辆上使用；电动机较大惯性、摩擦力所带来的路感信息匮乏，使实际驾驶中的操控乐趣大大减少等等这些都是其现阶段的缺点。
图1 EPS系统结构简图3.2 电动助力转向系统相关标准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《汽车电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。