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汽车方向盘助力系统历史进程(机械式液压、电子液压、电动助力)

昨天跟大家分享了一点汽车方向盘的历史知识,今天再跟大家深入分享一点方向盘的助力系统相关问题。

最原始方向盘也是没有任何助力的,普遍采用齿轮齿条式转向结构,当转动方向盘时转向齿轮会带动齿条左右移动从而实现转向。

这种转向结构虽然成本低而且非常可靠,但开起来十分费力,驾驶车辆也变成极其费力的一件事。

所以为了省力,以前汽车方向盘的直径都很大,这样转动时所用的力就会比较小。

直到后来有了液压、电子助力后,就不那么需要大直径方向盘了,逐渐开始往精致方面发展,紧跟着方向盘的幅数也有了变化。

方向盘助力是协助驾驶员减轻打方向盘的用力强度,助力转向在汽车行驶的安全性,在经济性上也有一定的作用。

在汽车的发展历程中,转向系统经历了四个发展阶段:

从最初的机械式转向系统(ManualSteering,简称MS)发展为液压助力转向系统(HydraulicPowerSteering,简称HPS)


然后又出现了电控液压助力转向系统(ElectroHydraulicPowerSteering,简称EHPS)和电动助力转向系统(ElectricPowerSteering,简称EPS)

现在汽车上配置的助力转向系统大致可以分为三类,机械式液压动力转向系统、电子液压助力转向系统以及电动助力转向系统。


机械式液压动力转向系统:是一经济型助力转向系统,液压助力转向系统主要由机械部分和液压助力装置两部分组成。

机械部分由动力转向器、转向传动副、转向摇臂、转向纵拉杆、转向横拉杆和转向节臂等组成。

液压助力装置部分由液压泵、液压缸、液压控制阀、储油箱和管路等组成。

机械式液压助力转向系统在工作过程中为了保持压力,不论是否需要转向助力,系统总要处于工作状态,能耗较高,这也是耗资源的一个主要原因。


电子液压助力转向系统:由于机械液压助力需要大幅消耗发动机动力,所以人们在机械液压助力的基础上进行改进,开发出了更节省能耗的电子液压助力转向系统。

这套系统的转向油泵不再由发动机直接驱动,而是由电动机来驱动,并且在之前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。


电子液压助力的原理与机械液压助力基本相同,不同的是油泵由电动机驱动,同时助力力度可变。

车速传感器监控车速,电控单元获取数据后通过控制转向控制阀的开启程度改变油液压力,从而实现转向助力力度的大小调节。

电子液压助力拥有机械液压助力的大部分优点,同时还降低了能耗,反应也更加灵敏,转向助力大小也能根据转角、车速等参数自行调节,更加人性化。

不过引入了很多电子单元,其制造、维修成本也会相应增加,稳定性也不如机械液压式的牢靠,随着技术的不断成熟,这些缺点正在被逐渐克服,电子液压助力已经成为很多家用车型的选择。


电动助力转向系统:是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统相比,电动助力系统具有很多优点。

电动助力系统主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。

相比传统液压动力转向系统,电动助力转向系统具有以下优点:

1、只在转向时电机才提供助力,可以显著降低燃油消耗

传统的液压助力转向系统由发动机带动转向油泵,不管转向或者不转向都要消耗发动机部分动力。而电动助力转向系统只是在转向时才由电机提供助力,不转向时不消耗能量。

与液压助力转向系统对比试验表明在不转向时,电动助力转向可以降低燃油消耗2.5%;在转向时,可以降低5.5%。

2、转向助力大小可以通过软件调整,能够兼顾低速时的转向轻便性和高速时的操纵稳定性,回正性能好。

在低速时,电动助力转向系统可以提供较大的转向助力,提供车辆的转向轻便性。

随着车速的提高,电动助力转向系统提供的转向助力可以逐渐减小,转向时驾驶员所需提供的转向力将逐渐增大,这样驾驶员就感受到明显的“路感”,提高了车辆稳定性。

3、结构紧凑,质量轻,生产线装配好,易于维护保养

电动助力转向系统取消了液压转向油泵、油缸、液压管路、油罐等部件,而且电机及减速机构可以和转向柱、转向器做成一个整体,使得整个转向系统结构紧凑,质量轻,在生产线上的装配性好,节省装配时间,易于维护保养。

4、通过程序的设置,电动助力转向系统容易与不同车型匹配,可以缩短生产和开发的周期。

电动助力转向系统是在机械式转向系统的基础上,加装了电机及减速机构、转矩转角传感器、车速传感器和ECU电控单元而成。

自20世纪80年代中期初提出以来,作为今后汽车转向系统的发展方向,必将取代现有的机械转向系统、液压助力转向系统和电控制液压助力转向系统。

电动助力转向系统应用“最干净“的电力作为能源,完全取缔了液压装置,不存在液压助力转向系统中液态油的泄漏问题,可以说该系统顺应了“绿色化“的时代趋势。

好了,关于方向盘助力系统相关的问题就暂时先跟大家分享到这里了,欢迎各位朋友留言补充自己对这个问题的看法和建议,喜欢的小伙伴记得点赞,关注、转发哦。

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