四向电动可调转向管柱功能开发

路小明 邢立巍 朱志刚

摘要：现在汽车动力性、经济性、安全性方面不断发展和进步之外，在车辆的舒适性、实用性、安全性以及智能化等方面也产生了很多需求。伴随着在国内进口的高端车型越来越多，最早在本田皇冠出现此功能，随后在丰田的雷克萨斯，及日产的英菲尼迪也出现了电动四向调节方向盘，2016逐渐出现在国内自主品牌红旗等高端车型上。

关键词：汽车;管柱;四向电动调节;调节范围;调节时间;工作噪音

0  引言

本文主要針对四向电动调节管柱功能开发要点梳理了两点，如下：

①调节功能：这其中包括了调节范围，调节时间。除了作为常规管柱的调节角度和高度考虑外，设置合理的调节时间非常重要。本文中通过同类型的产品比较，确定了4～6s为最佳的工作时间。

②电机工作噪音：本文重点提及到这一点，是因为调节电机是布置在驾驶舱内的，四向电动调节过程中，抬升电机和转角电机同时工作，不可避免在驾驶舱内会带来噪音，考虑到行业内驾驶舱内的噪音基本可以控制在42dB内，结合电机自身特性，和护罩隔音特性，将四向电动调节工作噪音定义在40dB以内。

1  功能介绍

①电子转向柱的手动调节：通过操纵电子转向柱调节开关，调整电子转向柱在伸缩和倾斜方向的位置。

②登车辅助功能：电子转向柱伸缩和倾斜的自动控制：

1）自动离位：电子转向柱移位到最大收缩位置和倾斜的最上端;

2）自动回位：电子转向柱返回到下车前的位置。

③电子转向柱位置记忆与调出功能：

1）位置记忆：通过LIN 总线接收座椅控制器的位置记忆指令存储电子转向柱当前在伸缩和倾斜方向的位置;

2）位置调出：通过LIN 总线接收座椅控制器的位置调出指令，控制电子转向柱到达指定的位置（之前记忆的位置）。

2  功能开发要点分析

2.1 调节行程

转向管柱角度和高度的调节范围受限于方向盘初始位置的定义。初始模型建立之后，要放入整车的模型中，在机械最大的调节范围内，逐一校核与周边件的间隙，这是布置可行性分析的第一步，除常规校核内容，还需要校核如表1内容。

其次，根据车辆人机工程学的基本理论，应用眼椭圆法，需要保证方向盘在可调节范围内，可以满足驾驶员可视仪表的范围。

2.2 调节时间

从样车的测量得知样件伸缩调节时间和角度调节时间大概都在7s左右，考虑到用户使用便利性要求，将目标时间为角度调节小于4s，伸缩调节小于5s。方案中设计的时间为角度调节2.7s，伸缩调节4.8s。

表中的调节时间均为从一个极限位置到另一极限位置运行时间。

2.3 工作噪音

对标样机台架总成噪音测试（图2、表3）

①采样频率8192Hz，分辨率4Hz;

②测点a.四向可调电机下20cm;测点b.

③工况a.发动机不启动，通电;工况b.发动机启动，通电。

3  总结

电动四向可调转向管柱在欧洲和日本主机厂高端车型上均有应用。近几年来，随着电动座椅的普及和电动折叠后视镜的应用。为了满足更多用户的上下车及舒适性需求，在国内的一些高端车型上逐渐出现了电动可调座椅、电动可折叠后视镜及电动四向可调一体化控制，极大推动了汽车电子电器智能化的发展。

本文从电动四向调节管柱的工作原理，机构，关键性能等阐述了整个产品开发中的重点和要点，可以为后续开发提供思路。

参考文献：

[1]周一鸣，毛恩荣，编著.车辆人机工程学[M].北京理工大学出版社，1999.

[2]曹俊芳，黄巨成，汪伟.浅谈四向可调汽车转向管柱设计[J].内燃机与配件，2019（08）：6-7.

[3]苗亮.基于MATLAB的CT速度管柱合理管径优选软件的开发与应用[J].内燃机与配件，2018（10）：226-228.