助力轉(zhuǎn)向,顧名思義,就是在......通過增加外力來抵抗轉(zhuǎn)向阻力,讓駕駛者只需更少的力就能夠完成轉(zhuǎn)向,也稱動力轉(zhuǎn)向,英文為power steering,最初是為了讓一些自重較重的大型車輛能夠更輕松的操作,但是現(xiàn)在已經(jīng)非常普及,它讓駕駛變得更加簡單和輕松,并且讓車輛反應(yīng)更加敏捷,一定程度上提高了安全性。
我們常見的助力轉(zhuǎn)向有機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力三種。
機械液壓助力
機械液壓助力是我們最常見的一種助力方式,英文簡稱為HPS,它誕生于1902年,由英國人Frederick W. Lanchester發(fā)明,而最早的商品化應(yīng)用則推遲到了半個世紀(jì)之后,1951年克萊斯勒把成熟的液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)應(yīng)用在了Imperial車系上。由于技術(shù)成熟可靠,而且成本低廉,得以被廣泛普及。
機械液壓助力系統(tǒng)的主要組成部分有液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動皮帶、儲油罐等等。這種助力方式是將一部分發(fā)動機動力輸出轉(zhuǎn)化成液壓泵壓力,對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加輔助作用力,從而使輪胎轉(zhuǎn)向。
根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)液流方式的不同可以分為常壓式液壓助力和常流式液壓助力。常壓式液壓助力系統(tǒng)的特點是無論方向盤處于正中位置還是轉(zhuǎn)向位置、方向盤保持靜止還是在轉(zhuǎn)動,系統(tǒng)管路中的油液總是保持高壓狀態(tài);而常流式液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油泵雖然始終工作,但液壓助力系統(tǒng)不工作時,油泵處于空轉(zhuǎn)狀態(tài),管路的負(fù)荷要比常壓式小,現(xiàn)在大多數(shù)液壓轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)都采用常流式??梢钥吹?,不管哪種方式,轉(zhuǎn)向油泵都是必備部件,它可以將輸入的發(fā)動機機械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力。
機械液壓助力優(yōu)缺點:
機械液壓助力的方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間全部是機械部件連接,操控精準(zhǔn),路感直接,信息反饋豐富;液壓泵由發(fā)動機驅(qū)動,轉(zhuǎn)向動力充沛,大小車輛都適用;技術(shù)成熟,可靠性高,平均制造成本低。
由于依靠發(fā)動機動力來驅(qū)動油泵,能耗比較高,所以車輛的行駛動力無形中就被消耗了一部分;液壓系統(tǒng)的管路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,各種控制油液的閥門數(shù)量繁多,后期的保養(yǎng)維護需要成本;整套油路經(jīng)常保持高壓狀態(tài),使用壽命也會受到影響,這些都是機械液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點所在。
電子液壓助力
電子液壓助力英文簡稱為EHPS,即Electro Hydraulic Power Steering。由于機械液壓助力需要大幅消耗發(fā)動機動力,所以人們在機械液壓助力的基礎(chǔ)上進行改進,開發(fā)出了更節(jié)省能耗的電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 這套系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油泵不再由發(fā)動機直接驅(qū)動,而是由電動機來驅(qū)動,并且在之前的基礎(chǔ)上加裝了電控系統(tǒng),使得轉(zhuǎn)向輔助力的大小不光與轉(zhuǎn)向角度有關(guān),還與車速相關(guān)。機械結(jié)構(gòu)上增加了液壓反應(yīng)裝置和液流分配閥,新增的電控系統(tǒng)包括車速傳感器、電磁閥、轉(zhuǎn)向ECU等。
電子液壓助力的原理與機械液壓助力基本相同,不同的是油泵由電動機驅(qū)動,同時助力力度可變。車速傳感器監(jiān)控車速,電控單元獲取數(shù)據(jù)后通過控制轉(zhuǎn)向控制閥的開啟程度改變油液壓力,從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力力度的大小調(diào)節(jié)。
電子液壓助力擁有機械液壓助力的大部分優(yōu)點,同時還降低了能耗,反應(yīng)也更加靈敏,轉(zhuǎn)向助力大小也能根據(jù)轉(zhuǎn)角、車速等參數(shù)自行調(diào)節(jié),更加人性化。不過引入了很多電子單元,其制造、維修成本也會相應(yīng)增加,使用穩(wěn)定性也不如機械液壓式的牢靠,隨著技術(shù)的不斷成熟,這些缺點正在被逐漸克服,電子液壓助力已經(jīng)成為很多家用車型的選擇。
電動助力
什么是電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
EPS就是英文Electric Power Steering的縮寫,即電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。該系統(tǒng)由電動助力機直接提供轉(zhuǎn)向助力,省去了液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必需的動力轉(zhuǎn)向油泵、軟管、液壓油、傳送帶和裝于發(fā)動機上的皮帶輪,既節(jié)省能量,又保護了環(huán)境。另外,還具有調(diào)整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉(zhuǎn)向助力的特點。正是有了這些優(yōu)點,電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)作為一種新的轉(zhuǎn)向技術(shù),將挑戰(zhàn)大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
駕駛員在操縱方向盤進行轉(zhuǎn)向時,轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)矩的大小,將電壓信號輸送到電子控制單元,電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器檢測到的轉(zhuǎn)距電壓信號、轉(zhuǎn)動方向和車速信號等,向電動機控制器發(fā)出指令,使電動機輸出相應(yīng)大小和方向的轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)矩,從而產(chǎn)生輔助動力。汽車不轉(zhuǎn)向時,電子控制單元不向電動機控制器發(fā)出指令,電動機不工作。
技術(shù)優(yōu)勢
1、節(jié)能環(huán)保 由于發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,液壓泵始終處于工作狀態(tài),液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使整個發(fā)動機燃油消耗量增加了3%~5%,而EPS以蓄電池為能源,以電機為動力元件,可獨立于發(fā)動機工作,EPS幾乎不直接消耗發(fā)動機燃油。EPS不存在液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的燃油泄漏問題,EPS通過電子控制,對環(huán)境幾乎沒有污染,更降低了油耗。
2、安裝方便 EPS的主要部件可以配集成在一起,易于布置,與液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比減少了許多元件,沒有液壓系統(tǒng)所需要的油泵、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等,元件數(shù)目少,裝配方便,節(jié)約時間。
3、效率高 液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)效率一般在60%~70%,而EPS的效率較高,可高達90%以上。
4、路感好 傳統(tǒng)純液壓動力轉(zhuǎn)向系大多采用固定放大倍數(shù),工作驅(qū)動力大,但卻不能實現(xiàn)汽車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而EPS系統(tǒng)的滯后特性可以通過EPS控制器的軟件加以補償,使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉(zhuǎn)向助力。
5、回正性好 EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,不僅操作簡便,還可以通過調(diào)整EPS控制器的軟件,得到最佳的回正性,從而改善汽車操縱的穩(wěn)定性和舒適性。
主要結(jié)構(gòu)
電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向傳感裝置、車速傳感器、助力機械裝置、提供轉(zhuǎn)向助力電機及微電腦控制單元組成。
工作原理
微電腦控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向傳感裝置和車速傳感器傳出的信號,確定轉(zhuǎn)向助力的大小和方向,并驅(qū)動電機輔助轉(zhuǎn)向操作。