在看参数配置表时,有没有注意到其中有一个项目是“助力类型”,在这一栏我们常见的内容有机械液压助力、电子液压助力、电动助力三种,那么“助力类型”具体指的是什么?各种方式有什么不同和优缺点?
转向助力是为了减轻驾驶员在方向盘上的操作力,使用外来动力而产生转向补助力的装置称为转向助力装置。而现在市场的转向助力主要有三种:机械液压助力、电子液压助力、以及电子助力。
机械液压助力转向
机械液压助力转向系统是基于机械式的齿轮齿条转向机构发展而来,它增加了一整套液力系统,其中包括储液罐、液压泵、与转向柱相连的机械控制阀、转向机构上的液压缸以及能够推动转向拉杆的活塞等等。工作原理是通过液压泵提供油压推动活塞,进而产生辅助力推动转向拉杆,辅助车轮转向。由于其提供液压的液压泵由发动机通过皮带驱动,因此只有发动机运转,转向泵才能够运转,系统才有助力源。这就是为何我们在发动机熄火时转动方向盘较沉的原因。 当方向盘未转动时,活塞两侧腔室内压力一致,处于平衡状态。方向盘转动时,连接在转向柱上的机械控制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,此时我们便会感受到转动方向盘不那么费力了。
由于其整套系统大部分为机械结构,电子系统较少,因此其特点也是成熟稳定、可靠性高、适用范围广。此外,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。由于液压泵的压力很大,也比较容易损害助力系统。
机械液压助力转向示意图
优点:电子系统少,技术成熟稳定、可靠性高,即使车辆液压系统出现故障失去助力,还能依靠传统的齿轮齿条机构进行转向。
缺点:占用空间大、消耗发动机动力输出、为保证助力效果,管路中时刻需要保持高压,后期可能存在漏油隐患。
电子液压助力转向
电子液压助力转向系统原理与机械液压转向助力完全相同,其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,助力源改为电力驱动的助力泵,其中助力转向控制单元和电子泵是一个整体结构。这套系统中的助力泵启动和关闭全部由电控系统控制,在不做转向动作的时候,助力泵关闭,不像机械液压助力泵那样始终与发动机联动,因此它对于发动机动力的消耗更小。
电子液压助力转向更大的优势在于其可以根据车速传感器、横向加速度传感器、转向角度等传感器收集的信息,分析后实时改变助力泵助力力度,改变转向助力力度大小,也就是车辆在低速行驶、挪车时方向盘更轻,车辆高速时,方向盘更沉,给驾驶员信心的随速可变助力功能。
电子式液压助力转向由电子控制单元根据车辆的行驶速度、转向角度等信号计算出的最理想状态,让转弯与行驶更流畅。电子液压助力转向系统是目前采用较为普遍的助力转向系统。
电子液压助力转向机构
优点:结构相比机械液压助力更为简单、较少消耗发动机动力、容易拓展出随速助力转向功能。
缺点:后期仍需进行维护。
电动助力转向(EPS)
相比于机械液压助力与电子液压助力,电动助力转向装备量产时间最短,它的特点是抛弃了复杂的液压机构,纯粹依靠电机产生助力。此外,当我们操作方向盘转动时,布置在转向柱上的转矩传感器探测到转动力矩,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,随后其控制执行机构实现助力。也就是说,其相比前面提到的液压转向助力而言,理论上助力力度更“真实”。在电子控制单元控制下,汽车能容易地实现可变助力功能,即在车速较低的时候助力能量大,方向盘轻,车速高时助力能量小,方向盘重。如果不转向,则本套系统就不工作,处于休眠状态等待调用。
电动助力转向根据作用位置不同主要分为两种结构,区别在于一个是对转向柱施加助力,另一个是对转向拉杆施加助力。对转向柱的类项,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。另一种对转向拉杆施加助力的电动助力转向,这种结构更紧凑,便于布置,目前使用比较广泛,而且相比前面那种结构,其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、卡轮卡条机构回馈至方向盘处。
电动助力系统示意图
优点:相比液压助力转向系统结构更、简单紧凑、后期的维护和保养也更加简单。同时,其更便于布置,系统损耗与运行噪音低、拓展性强。
缺点: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。此外,受电机功率影响,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。
附:EPS和ESP的缩写易混淆
EPS是电动助力转向的英文缩写 Electro-hydraulic power steering
ESP是博世拥有专利的车辆电子稳定程序的缩写 Electronic Stability Program
一个是转向助力系统,一个是安全系统
补充:机械助力转向
机械助力转向系统是较早出现的助力转向系统之一,它是以驾驶员体力作为转向系统主要动力源,驾驶员转动方向盘,随后转向器中的减速器放大力矩,通过拉杆控制转向节完成车辆转向。简单说便是力量大部分来自使用者肩膀、手臂的力气,所有传力的部件则是机械,其助力力度极为有限,全机械的特征保证了其良好的耐用性。目前,只在微面车型上服役。(锻炼身体的好工具)
机械助力转向系统
现在很多专用车底盘带转向助力已经是标配了,想想大几吨甚至几十吨重的货车如果仅仅使用机械助力转向,驾驶员转动方向盘是什么感觉?
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