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只要3分钟 看懂汽车转向助力机构
发布时间:2019-07-19    

还记得多年前学驾照时,驾驶东风卡车,沉重的方向盘让移库成为极其痛苦的事情,同期的女生甚至因为转不动而哭泣,至今难忘。早起的很多轿车没有助力,驾驶起来也很费劲,尤其是原地打方向。到了今天,几乎所有的乘用车都有转向助力,使得驾驶变得轻松简便。

侃弟本期就给大家简单介绍下转向助力机构。大家都知道汽车在转向时轮胎与地面之间有相当大的摩擦力,如果没有助力转向,需要人的力气足够大。助力转发明之初是应用在大型汽车上,因为大型汽车车身重,如若不依靠助力转向机构,几乎无法转向。后来,助力转向也也被广泛的应用到小型汽车上,使得驾驶更加轻松、敏捷,驾驶安全性也得到了很大的提升。

助力转向机构依照动力来源可以分类为机械式液压助力,电动式液压助力和电动助力三种。

机械式液压助力转向

Hydraulic Power Steering简称HPS

机械液压助力转向系统由机械液压助力泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐等组成。

那他们到底是怎么工作的呢?首先大家要知道机械式液压助力转向系统动力源是发动机,发动机皮带带动转向油泵(也称为液压助力泵)工作,提供油压,转向控制阀控制油液流动的方向,推动活塞,进而产生辅助力推动转向横拉杆,提供转向辅助力,减轻驾驶员转动方向盘的力度。

使用液压助力转向系统的汽车,当车轮剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时,油管中间的油压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动的作用,减少了方向盘的震动。但是仍然可以保持一部分的路感,保持驾驶乐趣。

机械液压助力转向的优点是技术非常成熟,可靠性高。

缺点是结构复杂,维护成本高(需要更换转向机油)。而且机械式液压助力系统助力力度不可调节,在高速行驶时,固定的助力效果使得其转方向盘过于灵敏,增加驾驶的危险性。此外,液压助力转向系统直接连接发动机不能独立开发动机工作,在车辆在行驶过程中,不是所有时间都需要转向,而发动机始终带动油泵旋转,油液不停的循环造成了发动机能量的损失和转向助力油损耗污染。

电动式液压助力转向

Electric Hydraulic Power Steering简称EHPS

电动液压助力转向系统的主要组成部分和HPS有很大的共同点,在液压泵、油管、压力流体控制阀、V型传动皮带、储油罐的基础上,增加了液压反应装置和液流分配阀,还增加了电控系统包罗动力转向ECU、电磁阀和车速传感器等。

电动液压助力转向系统和机械式液压助力转向系统大的不同是提供油压油泵的驱动方式不同,机械式液压助力的液压泵直接是通过发动机皮带驱动的,而电动式液压助力采用的是由电力驱动的电子泵,利用电控单元处理车速传感器数据,调节作用在转向盘上的助力,通过控制转向控制阀的开启程度改变液压助力系统辅助力的大小,从而达到辅助转向力随车速而变化的助力特性。

低速行驶时助力作用大,驾驶员操纵轻便灵活;高速行驶时助力作用减弱,驾驶员的操纵力增大,具有明显的“路感”,既保证转向操纵的舒适性和灵活性,又提高了高速行驶中转向的稳定性和安全感,使操纵轻便性和稳定性达到平衡状态,在一定程度上解决了轻便性和灵敏性的矛盾。

电动液压助力的电子泵的优点是不用消耗发动机本身的动力,电子泵是由电子系统控制的,不需要转向时,电子泵关闭,减少能耗。电动液压助力转向系统的电子控制单元,改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。然而,电动液压系统使得转向系统机构更复杂,价格更昂贵,而且仍然无法克服液压助力转向系统的缺点,如效率低、耗能大与油液污染等问题。

电子助力转向

Electric Power System,简称EPS

电子助力转向主要由信号收集传感器、电子控制单元和执行电机,减速增扭机构组成,结构简单。

电子助力结构相比前两种液压助力结构比较简单,转动方向盘时,转矩传感器把转向轴上下两端在转向力矩作用下产生的相比转角度差值,转化为电信号,传给转向ECU(即EPS稳定控制器),控制器根据转矩传感器和车速传感器、发动机速度传感器传递的信号来控制电机的转动方向及助力电流大小,而且将控制指令输送给电机,驱动电机转动。而电动机输出的扭矩经减速机构放大,推动转向柱或转向拉杆,从而提供转向助力。

电子助力转向有两种方式,一种将助力电机经减速增扭后直接连接在转向柱上,相当于电机直接帮助我们转动方向盘。另一种是将助力电机装置在转向拉杆上,助力电机推动转向横拉杆使车轮转向。

电子助力转向器的优点是结构紧凑、便于布置,转向轻便,但是其作用的力矩有限,路感的损失非常严重,所以一些性能车上依然采用的是液压助力转向。

可变转向比

目前一些高端车车上会装置可变转向比机构,可变转向比其实就是方向盘转动的角度与车轮转动角度的比值。

当车子低速时,电动助力转向调节机构与驾驶员转动方向盘的方向和角度完全一致,可以减少对转向力的需求。而在高速时,电动助力转向调节机构降低驾驶员转动方向盘的方向和角度,减少前轮的转动角度,提高转向稳定性。

总结:

这三种助力转向机构都有各自鲜明的特点,侃弟认为没有绝对的好与坏,只有适合自己的才是好的。大家在选购车辆的时候,不妨认真看一下配置表,上面会注明助力转向的方式,比如液压助力或电动助力或电子助力,对驾驶质感有较高要求的朋友可以选择液压助力,注重舒适性的用户可以重点考虑电子助力。 需要注意的是电子助力和电动助力虽然只有一字之差,但是在结构上完全不同,前者不需要油泵油管等,同时也不需要更换方向机油,但后者需要更换方向机油,这些区别通过保养手册也能够表现出来。

 

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