液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)長期以來主導(dǎo)工業(yè)多用途車市場，其原因是汽車設(shè)計(jì)商和駕駛員都熟悉這套系統(tǒng)。最近的趨勢為使用電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過使用軟件定制轉(zhuǎn)向輪和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)之間的連接，提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性。一些供應(yīng)商提供了針對工業(yè)多用途車市場的集成線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。一個關(guān)鍵的區(qū)別因素為用于提供轉(zhuǎn)矩反饋以提高駕駛員車輛操控感的方法。最新一代的集成線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功耗低，費(fèi)用也較低，并能夠進(jìn)行編程以提供多種增值功能。
淘汰液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
在近幾十年內(nèi)，液壓轉(zhuǎn)向技術(shù)一直應(yīng)用于工業(yè)多用途車。工程師非常熟悉液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在惡劣環(huán)境中的耐用性，以及可以在大多數(shù)困難應(yīng)用中提高性能的功率密度。但是對于許多工業(yè)多用途車而言，最近的工業(yè)趨勢使液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)失去優(yōu)勢。液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要電動機(jī)、泵、閥門、軟管和連接件。將液壓驅(qū)動用于其他用途的多用途車可能會或可能不會擁有足夠的液壓泵動力以供應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
在其他應(yīng)用中也有淘汰液壓系統(tǒng)的趨勢。許多制造商正在尋求減少或消除使用液壓系統(tǒng)，所以從液壓泵為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供備用動力更加困難。如果無法提供備用動力，則需要添加專門用于轉(zhuǎn)向的液壓系統(tǒng)，而此舉將明顯提高該方法的成本。另一方面，電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完全可以自給自足，無需外部泵或軟管。這意味著當(dāng)考慮泵、閥門、軟管和配件的成本時，電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的成本通常大大低于液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的成本。
淘汰液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的另一個原因是希望改善電氣驅(qū)動車輛的電池壽命并降低化石燃料驅(qū)動車輛的能源消耗。液壓車輛通常消耗相對較高的電力，其原因?yàn)闊o論轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是否運(yùn)行，液壓系統(tǒng)都持續(xù)消耗電力。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則大大降低了電力消耗，其原因?yàn)閮H在運(yùn)行轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時，才利用電力。
電子線控系統(tǒng)的優(yōu)勢
淘汰液壓轉(zhuǎn)向的另一個原因是近些年中電動機(jī)已經(jīng)取得重大的性能改善。由于磁性材料、絲杠/滾珠絲杠效率、構(gòu)造、制造技術(shù)和電子等方面的進(jìn)步，電動機(jī)的功率密度大幅提升?，F(xiàn)在，電動機(jī)可以在保持高效率的同時大幅提供更多的動力。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也得益于電子電氣產(chǎn)品穩(wěn)定性的提高。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)幾乎無需維護(hù)操作，因此更不容易出現(xiàn)由于缺乏維護(hù)而導(dǎo)致的故障。
與液壓或直接驅(qū)動系統(tǒng)相比，電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還提供了更大的設(shè)計(jì)靈活性。因?yàn)闊o需直接連接到機(jī)械傳動軸或液壓閥并進(jìn)而通過軟管連接到轉(zhuǎn)向電動機(jī)。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不需要載人車中高昂的可伸縮機(jī)械聯(lián)動機(jī)構(gòu)或長液壓軟管，用于提升駕駛員從高倉庫貨架上取貨。
電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還提供了配置車輛功能的更多機(jī)會。設(shè)計(jì)工程師可以輕松地使用軟件命令調(diào)整轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動比，甚至可以將車輛設(shè)計(jì)成可以在現(xiàn)場調(diào)整轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動比或?qū)ζ渚幊谈鶕?jù)車輛的運(yùn)行狀況在運(yùn)行中調(diào)整轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動比。例如，可以將電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)配置為低速時具有高轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動比，高速時具有低轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動比，以避免高速行駛時的突然轉(zhuǎn)彎，或配置為低速時快速操縱。可以對電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行編程，通過增加轉(zhuǎn)矩阻力表明車輛已經(jīng)處于轉(zhuǎn)向范圍的末端。電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以增加更多的高級應(yīng)用，例如使用轉(zhuǎn)矩阻力防止駕駛員轉(zhuǎn)向已探測到的障礙物。
獨(dú)特的轉(zhuǎn)矩反饋裝置
采用電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的關(guān)鍵因素是駕駛員習(xí)慣于直接機(jī)械和液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供的觸覺反應(yīng)，或“感覺”。最早一代的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不提供該反饋，因此未獲得車輛使用者的認(rèn)可。丹納赫傳動公司已經(jīng)研制了獨(dú)特的轉(zhuǎn)矩反饋裝置，可提供多個重要優(yōu)勢。新方法通過使用磁性驅(qū)動系統(tǒng)將作用力應(yīng)用到緊密接觸轉(zhuǎn)子的摩擦盤，工作方式非常類似于制動器。當(dāng)軸固定時，傳統(tǒng)的制動器利用粘滑效應(yīng)產(chǎn)生更大的摩擦力，而摩擦盤使用新型材料，該材料的靜態(tài)到動態(tài)的摩擦性能不受限于粘滑效應(yīng)。
新型材料還通過寬范圍的應(yīng)用作用力提供了比例轉(zhuǎn)矩作用力。無論摩擦材料的磨損如何，摩擦材料和轉(zhuǎn)子之間的氣隙保持不變。與轉(zhuǎn)矩反饋裝置中使用的其他材料不同，新型摩擦材料對溫度不敏感，因此可以在多種運(yùn)行狀況下提供不變的性能，而無需添加溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。新型材料在其生命周期內(nèi)產(chǎn)生恒定的摩擦力，并且當(dāng)切斷電流時不會產(chǎn)生任何摩擦力。丹納赫傳動公司的轉(zhuǎn)矩反饋裝置也提供了微小電流變化的快速響應(yīng)。
集成系統(tǒng)降低研發(fā)成本
幾乎所有的工業(yè)多用途車和個人機(jī)動車制造商已經(jīng)引進(jìn)了線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或正計(jì)劃在不久的將來引進(jìn)線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。許多公司正在設(shè)計(jì)并采購自己的系統(tǒng)。這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，這是因?yàn)樾枰獔?zhí)行傳感器、建造或購買提供轉(zhuǎn)矩反饋的系統(tǒng)、提供驅(qū)動電動機(jī)以及將這些組件集成到一起并與車輛集成。
丹納赫傳動公司提供了完整的電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可大幅降低產(chǎn)品研制和采購成本，同時提供已經(jīng)在實(shí)際使用中得到證明的先進(jìn)設(shè)計(jì)。丹納赫傳動公司電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括冗余軸位置傳感器、具有摩擦裝置和電磁驅(qū)動器的轉(zhuǎn)矩反饋、驅(qū)動電動機(jī)和保護(hù)性外殼。原始設(shè)備制造商僅需要將驅(qū)動電動機(jī)連接到變速箱，將方向盤插入外殼并將設(shè)備編程以提供所需的功能。
該架構(gòu)提供了寬范圍的機(jī)械接口、電壓、轉(zhuǎn)矩、驅(qū)動馬力等作為標(biāo)準(zhǔn)，以使其適應(yīng)絕大多數(shù)應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，丹納赫系統(tǒng)的價(jià)格比液壓系統(tǒng)、內(nèi)部研制的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和競爭的商業(yè)電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的價(jià)格更低。丹納赫傳動公司有許多正在使用的電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并計(jì)劃在2009年提供更多的系統(tǒng)。
成功應(yīng)用示例
力奇先進(jìn)清潔設(shè)備有限公司是世界上最大的專業(yè)清潔設(shè)備制造商。該公司的Advance Captor 4300B和4800B電池騎乘式掃地-洗地機(jī)的清潔效率是傳統(tǒng)掃地機(jī)和洗地機(jī)的兩倍，因?yàn)樗鼈兡軌蛞淮瓮瓿蓲叩睾拖吹亍Ｋ鼈冞€提供同類中最大的80加侖儲藏箱，最大的主掃帚以及無煙無噪音的發(fā)動機(jī)。
這些清潔機(jī)最初設(shè)計(jì)時使用直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向和電氣轉(zhuǎn)矩輔助。力奇先進(jìn)的工程師決定將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)升級為電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以提高轉(zhuǎn)向性能，降低電力消耗并能夠添加額外功能。機(jī)械工程師Kurt Vetse介紹說：“我們曾經(jīng)考慮液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，但是該車僅有一個較小的用于提升漏斗和關(guān)閉傾倒門的液壓動力單元。該動力單元專門用于間歇性使用，所以選擇液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將需要新的連續(xù)運(yùn)行的動力單元。這將顯著增加轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的成本。我們不想投入大量的資源，也不想冒險(xiǎn)從零開始研制自己的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。所以，我們考慮了三種主要的商業(yè)線控轉(zhuǎn)向解決方案。由于丹納赫傳動公司的系統(tǒng)體型小、成本低，我們最終選擇了丹納赫傳動。”
丹納赫傳動集成線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包含線控轉(zhuǎn)向所需的所有功能，包括提供隨時間和溫度變化的可重復(fù)的性能以及零電流零轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩反饋技術(shù)。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)直接安裝到力奇先進(jìn)公司使用的用于轉(zhuǎn)動方向盤的現(xiàn)有變速箱上，并可以安裝到現(xiàn)有的控制臺中。這將顯著減少集成設(shè)計(jì)工作量，使力奇先進(jìn)公司的工程師專注于為客戶改善性能。
力奇先進(jìn)公司的工程師調(diào)整轉(zhuǎn)矩反饋以模擬許多客戶習(xí)慣使用的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。工程師們配置該系統(tǒng)以提供比大多數(shù)液壓系統(tǒng)較少的鎖對鎖方向盤圈數(shù)以減少駕駛員的工作量。他們還降低了車輛直線行駛時的轉(zhuǎn)向靈敏度，以使駕駛員更容易在筆直路徑上控制車輛。
力奇先進(jìn)公司通過在生命周期測試固定裝置上的上千次循環(huán)，測試丹納赫集成電子線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。這些系統(tǒng)在仿真機(jī)器使用壽命的測試中表現(xiàn)完美。力奇先進(jìn)公司的拓展工程師Steve Strand介紹說：“集成線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)替代了舊式轉(zhuǎn)矩輔助系統(tǒng)、傳動軸和萬向節(jié)，同時降低25%的成本。適合現(xiàn)有控制臺提供的外殼的能力可節(jié)約數(shù)千元加工成本。已經(jīng)駕駛樣車的客戶反響非常好，帶有新轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的洗地掃地機(jī)不久將投入生產(chǎn)。”
（轉(zhuǎn)載）
