方向盘下的玄机:助力转向系统解读
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液压助力转向工作原理
液压助力转向系统是一种通过液压力来帮助驾驶员操纵转向的装置。
它主要由液压泵、液压缸、液压阀等部件组成。
液压助力转向系统的工作原理是利用液压力的放大效应。
当驾驶员转动方向盘时,方向机的齿轮会带动液压泵转动。
液压泵通过齿轮与发动机相连,利用发动机的动力来驱动泵的转动。
液压泵会将液体从液压油箱中吸入,然后通过油管输送到液压缸中。
液体在液压缸中产生压力,推动活塞向相应方向运动。
液压缸的活塞与转向操纵杆相连,通过传递液压力,改变车辆的转向角度。
当液体从液压缸一侧进入,另一侧的液体会被压缩,形成一个阻尼力,从而减小转向时的冲击感。
液压缸中的液体,则通过液压阀控制其流向。
液压阀根据转向操纵杆的转动情况,调节液体进入和流出液压缸的通道,使得液压助力转向系统能够随着驾驶员的操作而快速响应,并提供适当的助力。
整个液压助力转向系统的工作过程是一个闭环控制系统。
液压泵不断地将液体供应给液压缸,而液压阀则通过感应驾驶员对方向盘的操作,调整液体流入和流出液压缸的通道。
这样,液压助力转向系统就能够实现对转向力的放大和控制,从而使驾驶员能够更轻松地操纵转向。
需要注意的是,液压助力转向系统依赖于液压泵的驱动,因此
需要发动机正常运转来提供动力。
此外,系统中的液体也需要定期更换和维护,以确保其正常工作。
常压式助力转向系工作原理常压式助力转向系是一种常见的汽车转向系统,它的主要作用是通过增加转向力的大小,降低驾驶员操纵方向盘的力度,使转向更加轻松自如。
本文将详细介绍常压式助力转向系的工作原理和相关的技术特点。
我们来了解一下常压式助力转向系统的组成部分。
它主要由转向泵、助力器、转向阀和油箱等组成。
其中,转向泵是系统的核心部件,它通过带动液压油在转向系统内流动,产生压力,从而提供转向所需的助力。
助力器则是用来增大转向力的大小,它通常采用液压或机械方式来实现。
转向阀则是用来控制液压油的流向和压力的大小,从而实现转向的方向和角度的控制。
在常压式助力转向系统中,液压油是实现转向助力的关键。
液压油通常由油泵经过滤器过滤后,被输送到转向泵中。
转向泵通过带动液压油在管路内流动,产生压力,从而实现转向的助力。
同时,液压油也可以通过助力器来增大转向力的大小,从而降低驾驶员操纵方向盘的力度,使转向更加轻松自如。
在常压式助力转向系统中,转向泵是非常关键的组成部分。
它通常由液压马达、泵体、液压柱塞和油封等部件组成。
液压马达通过带动泵体内的液压柱塞来带动液压油在管路内流动,产生压力。
液压柱塞则是用来调节液压油的压力和流量的大小,从而实现转向的助力。
同时,油封则是用来防止液压油泄漏出去,保证系统的正常工作。
除了转向泵之外,常压式助力转向系统中还有一个非常重要的组成部分就是助力器。
它通常由液压缸、活塞和弹簧等部件组成。
当驾驶员操纵方向盘时,液压油将被输送到助力器中,使活塞向前运动,从而增大转向力的大小。
同时,助力器中的弹簧也可以起到稳定液压油压力的作用,保证系统的正常工作。
常压式助力转向系统是一种非常重要的汽车转向系统,它的主要作用是通过增大转向力的大小,降低驾驶员操纵方向盘的力度,使转向更加轻松自如。
同时,该系统的工作原理比较简单,主要是通过液压油的流动和压力产生来实现转向的助力。
因此,在实际应用中,该系统具有操作简单、效果显著、可靠性高等优点,受到了广泛的应用和推广。
转向系统结构及⼯作原理图⽂详解1.机械转向系统机械转向系统的结构如下图所⽰:转向盘到转向器之间的所有零部件总称为转向操纵机构。
转向系统的可以⼤致分为三个部分:转向操纵机构,转向器,转向传动机构。
转向器是整个转向系统中的核⼼部件,作⽤是放⼤驾驶员传递的⼒并同时改变⼒的传递⽅向,常见的形式有齿轮齿条式、循环球式、蜗杆曲柄指销式等,如上图右侧图所⽰。
转向传动机构是从转向器到转向轮之间所有传动机械、杆件的总称,作⽤是把转向器输出的⼒传递到转向节上,从⽽实现转向轮的转向,同时让转向轮之间的转⾓遵循⼀定的规律,保证轮胎和地⾯之间的相对滑动控制在最低程度。
总体⽽⾔,在原理上,机械转向系统的结构是⽤纯⼈⼒驱动各种机械结构的组合,通过将⼈⼒放⼤、变向等步骤来操纵轮胎的转动,这种系统的特点是:结构简单,可靠性强,但使⽤相当费⼒,稳定性、精确性、安全性⽆法保证。
2.机械液压助⼒转向系统机械液压助⼒系统的主要组成有液压泵、油管、压⼒流体控制阀、V型传动⽪带、储油罐等。
该助⼒转向⽅式是将⼀部分的发动机动⼒输出转化成液压泵压⼒,对转向系统施加辅助作⽤⼒,从⽽使轮胎转向。
根据系统内液流⽅式的不同可以分为常压式液压助⼒和常流式液压助⼒。
常压式液压助⼒系统的特点是⽆论⽅向盘处于正中位置还是转向位置,⽅向盘保持静⽌还是在转动,系统管路中的油液总是保持⾼压状态。
常流式液压转向助⼒系统的转向油泵虽然始终⼯作,但液压助⼒系统不⼯作时,油泵处于空转状态,管路的负荷要⽐常压式⼩。
现在⼤多数液压转向助⼒系统都采⽤常流式。
不管哪种⽅式,转向油泵都是必备部件,它可以将输⼊的发动机机械能转化为油液的压⼒。
由于依靠发动机动⼒来驱动油泵,能耗较⾼,车辆的⾏驶动⼒⽆形中就被消耗⼀部分。
液压系统的管路结构复杂,各种控制油液的阀门数量繁多,后期需要保养维护成本;整套油路经常保持⾼压状态,使⽤寿命也受到影响,这些都是机械液压助⼒转向系统的缺点。
优点是⽅向盘与转向轮之间全部是机械部件连接,操控精准,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,可靠性⾼,平均制造成本低。
新能源汽车电动助力转向系统的工作原理大家好,今天我要给大家讲解一下新能源汽车电动助力转向系统的工作原理。
我们要明白什么是电动助力转向系统。
电动助力转向系统,简称EPS,是一种利用电机提供动力辅助的转向系统。
它可以减轻驾驶员的驾驶负担,提高行驶舒适性和安全性。
那么,电动助力转向系统是如何工作的呢?接下来,我将从三个方面来给大家详细介绍。
一、电动助力转向系统的结构电动助力转向系统主要由以下几个部分组成:电机、减速器、传感器、控制器和执行器。
下面,我将逐一给大家讲解这些部分的作用。
1. 电机电机是电动助力转向系统的核心部件,它负责将电能转化为机械能,为转向提供动力。
电机的输出功率大小直接影响到转向的响应速度和力度。
2. 减速器减速器是连接电机和执行器的部件,它的作用是将高速运转的电机转速降低,以便更好地控制转向力度。
减速器的种类有很多,常见的有齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等。
3. 传感器传感器是用来检测车辆行驶状态的装置,它可以将转向角度、车速等信息传递给控制器。
常见的传感器有霍尔传感器、磁电感应传感器等。
4. 控制器控制器是电动助力转向系统的大脑,它根据传感器采集到的信息,对电机进行控制,以实现最佳的转向效果。
控制器的性能直接影响到转向系统的稳定性和可靠性。
5. 执行器执行器是将控制器发出的指令转化为实际动作的部分,它负责驱动车轮转动,从而改变车辆的行驶方向。
执行器的种类有很多,常见的有电子液压助力转向器、电子机械助力转向器等。
二、电动助力转向系统的工作过程电动助力转向系统的工作过程可以分为以下几个阶段:1. 感知阶段当驾驶员转动方向盘时,传感器会感知到这一动作,并将相关信息传递给控制器。
这个阶段的目的是确保传感器能够准确地捕捉到驾驶员的操作意图。
2. 计算阶段控制器根据传感器采集到的信息,结合车辆的实际状态(如车速、发动机转速等),计算出最佳的电机输出功率和转矩。
这个阶段的目的是确保电动助力转向系统能够根据驾驶员的需求和车辆的实际情况,提供合适的转向助力。
简述转向系的作用转向系统是汽车中非常重要的一个部分,它是控制汽车方向的关键部件。
转向系统主要由转向机构、转向齿轮、助力器和转向泵等组成,这些组件通过协同工作来实现汽车的方向控制。
一、转向系统的基本原理1.1 转向机构转向机构是转向系统中最核心的部分,它主要由传动杆、齿轮和齿条等组成。
当驾驶员操作方向盘时,通过传动杆将方向盘的旋转力传递给齿条,然后齿条将这个力量传递给齿轮,在齿轮的带动下,前轮就会发生相应的偏角变化。
1.2 助力器助力器可以帮助驾驶员更容易地操作方向盘。
当驾驶员施加力量时,助力器会通过液压或电子信号来增加施加在转向机构上的力量,并将其传递到前轮上。
1.3 转向泵转向泵是助力器和液压油箱之间的连接部分。
它通过压缩液压油来产生高压液体,并将其输送到助力器中,从而增加驾驶员施加在方向盘上的力量。
二、转向系统的作用2.1 控制车辆行驶方向转向系统的最主要作用就是控制车辆行驶方向。
当驾驶员通过方向盘操作转向机构时,前轮会发生相应的偏角变化,从而使车辆的行进方向发生改变。
2.2 增强操控性转向系统还可以增强汽车的操控性。
通过助力器和转向泵等部件的协同作用,可以使得驾驶员更容易地操纵方向盘,并且减少了对前轮施加力量所需要的时间和力量。
2.3 提高安全性良好的转向系统可以提高汽车行驶过程中的安全性。
如果转向系统出现故障或者失灵,那么就会导致汽车无法正常控制方向,从而带来严重的安全隐患。
因此,保持转向系统良好状态对于保证汽车行驶安全至关重要。
三、不同类型转向系统的特点3.1 机械式转向系统机械式转向系统是最基础也是最常见的一种类型。
它主要由传动杆、齿轮和齿条等部件组成,驾驶员通过方向盘来操作转向机构。
这种转向系统的优点是结构简单、易于维护,但缺点是操纵力度大,操控性相对较差。
3.2 液压式转向系统液压式转向系统是一种通过液压油来传递动力的类型。
它主要由助力器、转向泵和液压油箱等部件组成,驾驶员通过方向盘来操作助力器。
方向盘的结构汽车已经成为我们生活中不可或缺的部分,方向盘+换挡杆+踏板的组合似乎已经成为天经地义的汽车控制方式,但是它们各自的作用机理却鲜有人明了。
就以我们手中的方向盘为例,广大车友对于常见的各类转向系统概念仍旧模糊,比如“电动助力和液压助力的差别”,“可变助力是怎么回事”等等问题都是大家所好奇的,下面,我们就要为大家系统的介绍各类常见的转向系统,为大家解答这些问题,并与大家一起讨论各种转向系统的玄机和奥秘。
本文介绍的是我们现在最常见的助力转向系统,解读“助力从何而来”并介绍助力转向系统的分类。
助力转向,顾名思义,就是通过增加外力来抵抗转向阻力,让驾驶者只需更少的力就能够完成转向,也称动力转向,英文为power steering,最初是为了让一些自重较重的大型车辆能够更轻松的操作,但是现在已经非常普及,它让驾驶变得更加简单和轻松,并且让车辆反应更加敏捷,一定程度上提高了安全性。
助力转向按照助力的来源不同,可以分为两大类---液压助力和电动助力。
液压助力液压动力转向的由来最早要追溯到1902年的2月,英国的Frederick W. Lanchester发明了“cause the steering mechanism to be actuated by hydraulic power”即液力驱动转向机构。
之后类似的发明分别有美国和加拿大的发明家相继注册专利。
而在汽车生产厂商中,克莱斯勒率先实现了液压助力转向系统的商业化生产,将其命名为Hydraguide油压转向系统,并于1951年将其搭载在克莱斯勒的第六代Imperial (译为帝王)车型上。
随着技术的发展,出现了以电子泵代替机械泵的电子液压助力转向系统,所以目前液压助力的主要分为机械式液压助力和电子液压助力两类,另外,在机械式液压助力的基础上还派生出了电子伺服的液压助力转向系统。
克莱斯勒第六代Imperial的1951款车型,是最早正式配备液压助力转向的车型机械式液压助力我们来看机械式液压助力转向的主要原理,它是基于机械式的齿轮齿条转向机构而来,增加了一整套液力系统,包括储液罐、液压助力泵、与转向柱相连的机械阀、转向机构上的液压缸和能够推动转向拉杆的活塞等等。
电动助力转向系统1、功能原理汽车电动助力转向(EPS)系统是在机械式转向系统的基础上加装电动机驱动单元构成的。
其主要的是提供助力、改善汽车转向性能、协助驾驶员完成转向操作。
2、组成具体组成原理详细EPS系统由扭矩传感器、车速传感器、电自控制单元(ECU)、助力电动机及减速机构等。
○1扭矩传感器,又称转向传感器,其作用是测定方向盘与转向器之间的相对扭矩,并转化为电信号传递给ECU。
○电动机,其功能是根据ECU的相关指令,输出适宜的转向助力矩,是EPS系统的动力源。
○减速机构,接收电动机的转矩,经减速增矩后传递给转向轴、小齿轮或齿条。
○ECU,是EPS系统的控制中心,根据扭矩传感器和车速传感器的信号进行逻辑分析与计算并发出指令,控制电动机和离合器。
3、基本工作过程汽车转向时,扭矩传感器和车速传感器将检测到的扭矩、方向信号及车速信号传递给ECU,ECU根据扭矩传感器的信号和车速传感器的信号确定电动机扭矩的大小和方向,电动机再通过离合器、减速机构等把此扭矩传递给扭杆,最终起到为驾驶员提供转向助力的效果,使汽车转向更轻便。
车速越低转向助力越大,车速越高转向助力越小。
当车速大于一定值时,取消助力,将直流电动机反接制动,目的是在汽车高速行驶时增加操作方向盘的手感,保证行驶安全。
4、EPS系统的控制方式○助力控制:助力控制是EPS的基本控制模式,包括汽车原地转向助力控制和动态转向助力控制两个方面。
○回正控制:回正控制的目的是使方向盘能够更快、更准地回到中位,避免方向盘产生不必要的抖动。
○阻尼控制:阻尼控制是为了提高汽车高速行驶时的转向稳定性的一种控制模式。
5、EPS的优点○降低了燃油消耗液压动力转向系统需要发动机带动液压油泵,使液压油不停地流动,浪费了部分能量。
相反电动助力转向系统(EPS)仅在需要转向操作时才需要电机提供的能量,该能量可以来自蓄电池,也可来自发动机。
○增强了转向跟随性在电动助力转向系统中,电动助力机与助力机构直接相连可以使其能量直接用于车轮的转向。
汽车转向系统结构原理:液压助力转向、电动助力转向、主动转向助力转向,是指借助外力,使驾驶者用更少的力就能完成转向。
起初应用于一些大型车上,不用那么费力就能够轻松地完成转向。
现在已经广泛应用于各种车型上,使得驾驶更加轻松、敏捷,一定程度上提高了驾驶安全性。
助力转向按动力的来源可分为液压助力和电动助力两种.一.液压助力转向:1.机械式液压助力转向机械式液压助力系统主要包括齿轮齿条转向结构和液压系统(液压助力泵、液压缸、活塞等)两部分。
工作原理是通过液压泵(由发动机皮带带动)提供油压推动活塞,进而产生辅助力推动转向拉杆,辅助车轮转向。
首先位于转向机上的机械阀体(可随转向柱转动),在方向盘没有转动时,阀体保持原位,活塞两侧的油压相同,处于平衡状态。
当方向盘转动时,转向控制阀就会相应的打开或关闭,一侧油液不经过液压缸而直接回流至储油罐,另一侧油液继续注入液压缸内,这样活塞两侧就会产生压差而被推动,进而产生辅助力推动转向拉杆,使转向更加轻松。
在液压转向系统中,如车轮的剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时,可以通过液压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动,使传递到方向盘上的震动大大减少。
机械液压助力技术成熟稳定,可靠性高,应用广泛。
但结构较复杂,维护成本较高。
而且单纯的机械式液压助力系统助力力度不可调节,很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求。
2.电子式液压助力转向电子式液压助力的结构原理与机械式液压助力大体相同,最大的区别在于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,而电子式液压助力采用的是由电力驱动的电子泵。
电子液压助力的电子泵,不用消耗发动机本身的动力,而且电子泵是由电子系统控制的,不需要转向时,电子泵关闭,进一步减少能耗。
电子液压助力转向系统的电子控制单元,利用对车速传感器、转向角度传感器等传感器的信息处理,可以通过改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小。
电控液压助力转向系统工作原理
电控液压助力转向系统是一种现代化的转向系统,它采用了电子控制
技术和液压助力技术相结合的方式,能够为驾驶员提供更加轻松、舒
适的驾驶体验。
下面我们来详细了解一下电控液压助力转向系统的工
作原理。
电控液压助力转向系统主要由三个部分组成:电子控制单元、液压助
力装置和转向机构。
其中,电子控制单元是整个系统的核心部件,它
通过感应车辆的转向动作和速度信号,控制液压助力装置的工作状态,从而实现对转向机构的控制。
当驾驶员转动方向盘时,方向盘上的传感器会感应到转向动作,并将
信号传递给电子控制单元。
电子控制单元根据接收到的信号,计算出
转向机构所需的液压助力大小和方向,并通过液压助力装置向转向机
构提供相应的液压助力。
液压助力装置由液压泵、液压缸和液压阀组成,它能够将驾驶员施加在方向盘上的力量转化为液压能量,从而为
转向机构提供足够的助力。
转向机构是整个系统的最终执行部件,它通过转动前轮实现车辆的转向。
当液压助力装置向转向机构提供液压助力时,转向机构会根据液
压助力的大小和方向,转动前轮实现车辆的转向。
同时,转向机构还
会将转向动作的反馈信号传递给电子控制单元,以便系统能够及时调
整液压助力的大小和方向,从而保证驾驶员的转向操作更加精准和舒适。
总的来说,电控液压助力转向系统是一种高效、智能化的转向系统,
它能够根据驾驶员的转向操作和车辆的行驶状态,自动调整液压助力
的大小和方向,从而为驾驶员提供更加轻松、舒适的驾驶体验。
同时,该系统还具有响应速度快、稳定性好、可靠性高等优点,已经成为现
代汽车转向系统的主流技术之一。
方向盘下的玄机(一):助力转向系统解读[汽车之家技术] 汽车已经成为我们生活中不可或缺的部分,方向盘+换挡杆+踏板的组合似乎已经成为天经地义的汽车控制方式,但是它们各自的作用机理却鲜有人明了。
就以我们手中的方向盘为例,广大车友对于常见的各类转向系统概念仍旧模糊,比如“电动助力和液压助力的差别”,“可变助力是怎么回事”等等问题都是大家所好奇的,下面,我们就要为大家系统的介绍各类常见的转向系统,为大家解答这些问题,并与大家一起讨论各种转向系统的玄机和奥秘。
由于篇幅较长,所以我们本文介绍的是我们现在最常见的助力转向系统,解读“助力从何而来”并介绍助力转向系统的分类。
助力转向,顾名思义,就是通过增加外力来抵抗转向阻力,让驾驶者只需更少的力就能够完成转向,也称动力转向,英文为power steering,最初是为了让一些自重较重的大型车辆能够更轻松的操作,但是现在已经非常普及,它让驾驶变得更加简单和轻松,并且让车辆反应更加敏捷,一定程度上提高了安全性。
助力转向按照助力的来源不同,可以分为两大类---液压助力和电动助力。
● 机械液压助力液压动力转向的由来最早要追溯到1902年的2月,英国的Frederick W. Lanchester发明了“cause the steering mechanism to be actuated by hydraulic power”即液力驱动转向机构。
之后类似的发明分别有美国和加拿大的发明家相继注册专利。
而在汽车生产厂商中,克莱斯勒率先实现了液压助力转向系统的商业化生产,将其命名为Hydraguide油压转向系统,并于1951年将其搭载在克莱斯勒的第六代Imperial(译为帝王)车型上。
随着技术的发展,出现了以电子泵代替机械泵的电子液压助力转向系统,所以目前液压助力的主要分为机械式液压助力和电子液压助力两类,另外,在机械式液压助力的基础上还派生出了电子伺服的液压助力转向系统。
我们来看机械式液压助力转向的主要原理,它是基于机械式的齿轮齿条转向机构而来,增加了一整套液力系统,包括储液罐、液压助力泵、与转向柱相连的机械阀、转向机构上的液压缸和能够推动转向拉杆的活塞等等。
机械式助力转向提供液压的液压泵由发动机通过皮带驱动,也就是说只有发动机运转,转向泵才能够运转,这就是为什么发动机熄火后方向盘助力消失的原因。
在转向机上,有一个能够随转向柱转动的机械阀,当方向盘未左右转动时,活塞两侧腔室内压力一一致,处于平衡状态。
当方向盘转动时,连接在转向柱上的机械阀就会相应的打开或关闭,一侧油液不再经过液压缸而直接回流至储油罐,另一侧油液继续注入液压缸内,活塞两侧产生压差,便会在液力的作用下被推动,进而产生辅助力度推动转向拉杆,让车轮转向,使我们转动方向盘所需的力度大大减小。
液压助力转向系统还有一个好处,就是提升舒适性和安全性,车轮的剧烈跳动和遇到坑洼路面导致轮胎出现非自主的转向时,通过液压对活塞的作用能够很好的缓冲和吸收震动,使传递到方向盘上的震动大大减少。
同时这种结构还提升了安全性,比如使用传统齿轮齿条机构的车辆在转向时轮胎遇到坑洼突然变向,齿条会带动齿轮使方向盘反转,出现“打手”的情况,很容易使驾驶者的手部受到伤害,在液压助力的车辆上就不会有这样的问题。
机械式液压助力特点:整套系统均为机械结构,从由皮带驱动的机械式液压泵到转向柱上的液压机械阀体,没有任何电子系统,技术成熟稳定、可靠性高、适用范围很广,即使车辆的液压系统出现故障,失去助力,还是能够依靠传统的齿轮齿条机构进行转向。
缺点是构造较复杂,占用空间较大,制造成本较高,也使得保养维护的难度和成本都比较高。
并且由于液压泵靠发动机皮带驱动,所以会消耗发动机的一部分动力,影响燃油经济性和车辆的动力性,尤其是对于动力本身就相对孱弱的小排量车型的影响比较明显。
另外,单纯的机械式液压助力系统助力力度不可调节,很难兼顾低速和高速行驶时对指向精度的不同需求。
● 电子液压助力所谓的电子液压助力,Electro-hydraulic power steering,简称EHPS,其助力原理与机械式液压助力完全相同,而与机械式液压助力最大的区别就是不再使用由发动机通过皮带驱动的液压泵,而是换成了电力驱动的电子泵。
电子液压助力的优势首先体现在能耗上,首先由电能驱动的电子泵使用发电机和电池输出的电能,不再消耗发动机本身的动力,电子泵的启动和关闭全部由电子系统控制,在不做转向动作的时候,电子泵关闭,不像机械液压助力泵那样始终与发动机联动,进一步减小能耗。
其次,电子液压助力转向系统的电子控制单元,能够通过对车速传感器、横向加速度传感器、转向角度传感器等传感器的信息的处理,通过实时改变电子泵的流量来改变转向助力的力度大小,也就是随速可变助力功能。
当然,并不是只有电子液压助力能够实现助力随速可变,我们将会在之后的文章中为大家详细介绍各种“可变”的助力转向系统。
电子液压助力从上世纪90年代后期开始逐渐普及,福特、大众、丰田、本田、马自达、标致、雪铁龙等品牌均有使用电子液压助力系统的车型。
我们熟悉的马自达3、凯旋等车型使用的都是这样的系统。
『凯旋、老款的福克斯等车型使用的都是电子液压助力』电子液压助力为何无法取代机械液压助力?无论是从技术、功能、还是经济性方面来看,电子液压助力都较机械式液压助力更具优势,但是,目前电子液压助力并没能够取代机械式液压助力,主要原因有如下几方面:1.电子液压助力成本更高。
相对机械式的液压助力系统,加入了电控系统换上电子泵后、电子液压助力的制造成本更高,技术也更加复杂,保养维修的难度和成本也随之提高。
2.可靠性不及机械液压助力。
电子液压助力除了会出现转向机构和液压机构的故障外,还增加了电气系统出现故障的可能性,因而可靠性不及传统液压助力系统。
3.助力力度有限。
虽然使用电子泵有明显优势,但是,电子泵需要由发电机的电能驱动,而车载发电机的本身功率和蓄电池能够提供的最大电流都有限,所以电子泵的功率也受到限制,能承载的负荷也有限。
所以目前使用电子液压助力的车型大多为中小型车辆。
对于需要较大助力力度的车辆而言,电子液压助力系统就有些鞭长莫及了。
4.进化的机械液压助力系统。
随着技术的发展,电子液压助力的随速可变功能在进化的机械液压助力系统上也已经能够实现(使用电磁阀体技术),甚至在机械式液压助力转向系统的基础上衍生出了可变速比的主动转向系统,所以可靠性和可承载负荷都更高的机械液压助力系统依然受到厂商的欢迎。
电动助力电动助力转向系统(Electric power steering 简称EPS or EPAS) )也是上世纪90年代后期开始才逐渐应用到量产车上的转向技术,与液压助力系统一样,仍然是基于齿轮齿条式转向机构而来,只不过助力机构由复杂的液压机构变成了依靠电动机产生助力的系统。
从示意图上我们可以看出,电动助力转向系统的结构非常简单,没有了液压泵、储液罐、液压管路和转向柱阀体结构,而是由传感器、控制单元和助力电机构成。
在转向柱位置安装了转矩传感器,当方向盘转动时,转矩传感器探测到转动力矩,并将之转化成电信号传给控制器,车速传感器也同时信号传给控制器,控制器运算后向电机输出适当的电流,驱动电机转动,电动机通过减速机构将扭矩放大推动转向柱或转向拉杆运动,实现助力。
其根据速度可变助力的特性能够让方向盘在低速时更轻盈,而在高速时更稳定。
电动助力转向根据作用位置的不同主要有两种结构。
这两种结构分别是对转向柱和转向拉杆施加助力。
对转向柱施加助力的电动助力结构,是将助力电机(带有减速机构,起放大扭矩作用)直接接驳在转向柱上,电机输出的辅助扭矩直接施加在转向柱上,相当于电机直接帮助我们转动方向盘。
另一种结构是将助力电机布置在转向机上,直接作用于转向拉杆,用助力电机(带有减速机构,起放大扭矩作用)推动拉杆帮助车轮转向,这种结构更加紧凑,并且便于布置,目前使用比较广泛。
而且这种结构相对第一种结构而言,方向盘转向部分与电机辅助是相对独立的,路面的信息能够很好的通过轮胎、齿轮齿条机构回馈至方向盘处,较第一种结构拥有更加清晰的“路感”,更好的兼顾了驾驶乐趣。
我们所熟悉的宝马、奥迪、大众、通用等品牌使用的都是这种作用方式的助力转向系统。
『我们所熟悉的宝马、奥迪、大众、通用等品牌使用的都是这种直接作用于转向拉杆的电动助力转向系统』电动助力转向系统的优劣相比液压助力转向系统,电动助力转向有诸多优势:1.其结构简单紧凑,制造成本低,工艺相对简单,后期的维护和保养也更加简单。
2.系统损耗低(不会像液压助力一样有助力液损耗),运行噪音低,不会有液压泵或电子泵运转的噪音,提升舒适性3.同时,电动助力转向有着良好的经济性,纯电能驱动,较机械液压助力能耗低。
4.它可与其它电子系统联用,有着强大的功能扩展性。
最基本的是“助力力度随速可变”,能够根据车速传感器的信息调节助力力度大小,满足车辆高速和低速行驶时对助力大小的不同需求,响应速度较液压助力系统更快更直接。
在一些高端车型上,电动助力转向与其他系统共享总线数据,与可变阻尼悬挂、电子稳定系统等电子系统联动,提升车辆的操控性能和主动安全表现。
同时,伺服式的电动助力转向系统能够依靠电机非常精确的控制车辆的转向角度,因此,自动泊车的功能和车道保持系统自动纠正方向的功能(还有一种依靠制动实现方向纠正的方式)才得以实现。
『自动泊车系统的基础是伺服式的电动助力转向系统』之前电动助力转向系统比较大的问题是可靠性的问题,现在电动助力转向技术已经非常成熟。
但是电子系统还是要比纯机械结构“娇气”一些。
尤其是在激烈驾驶情况下,助力电机容易出现过载,影响助力系统工作,所以很多考虑激烈驾驶工况的性能车型都还在使用液压助力转向系统。
其次,就像电子液压助力系统一样,电动助力转向遇到的仍然是功率的瓶颈问题,对于目前的大多数车辆来说,使用的都是12V的电源系统,能够带动的助力电机功率有限,虽然可以通过搭配不同的减速机构改变助力电机的承载能力,适应范围较电子液压助力更广,但是改变范围毕竟有限,对于转向负荷较大的大型车辆来说,电动助力仍然有些力不从心,只有在搭载高容量电池的混合动力车或电动车这类车型上上,才能够有希望匹配大功率的助力转向电机。
在汽车产品环保、低能耗和智能化的大方向下,电动助力转向系统已经成为了主流的趋势,目前像5系Li、奥迪新A6L这类大尺寸的行政级别车型已经全系配备了电动助力转向系统,电动助力转向在功能上的扩展性是其它助力转向系统无法比拟的,相信在未来会有更多豪华车加入电动助力转向的阵营。
小结:本文简单介绍了目前主要的两大类转向助力系统,并将它们各自的优缺点做了简单的介绍,相信大家都已经有了初步的理解。
在接下来的文章中我们将会针对实际车型做“可变助力”转向系统的解读,并将带领大家回顾传统的机械式转向系统,敬请期待。