汽車轉向助力幫浦的基礎知識以及其發展歷史

2022-09-23 09:57:02 字數 2588 閱讀 8320

助力轉向

助力轉向,顧名思義,就是通過增加外力來抵抗轉向阻力,讓駕駛者只需更少的力就能夠完成轉向,也稱動力轉向,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鬆的操作,但是現在已經非常普及,它讓駕駛變得更加簡單和輕鬆,並且讓車輛反應更加敏捷,一定程度上提高了安全性。

我們常見的助力轉向有機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力三種。

參考資料:

汽車之家-《各有所長三種常見助力轉向系統介紹》

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,它誕生於2023年,由英國人frederick w. lanchester發明,而最早的商品化應用則推遲到了半個世紀之後,2023年克萊斯勒把成熟的液壓轉向助力系統應用在了imperial車系上。由於技術成熟可靠,而且成本低廉,得以被廣泛普及。

『1951第六代imperial 1948-1954』

機械液壓助力系統的主要組成部分有液壓幫浦、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動機動力輸出轉化成液壓幫浦壓力,對轉向系統施加輔助作用力,從而使輪胎轉向。

根據系統內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的特點是無論方向盤處於正中位置還是轉向位置、方向盤保持靜止還是在轉動,系統管路中的油液總是保持高壓狀態;而常流式液壓轉向助力系統的轉向油幫浦雖然始終工作,但液壓助力系統不工作時,油幫浦處於空轉狀態,管路的負荷要比常壓式小,現在大多數液壓轉向助力系統都採用常流式。可以看到,不管哪種方式,轉向油幫浦都是必備部件,它可以將輸入的發動機機械能轉化為油液的壓力。

機械液壓助力優缺點:

機械液壓助力的方向盤與轉向輪之間全部是機械部件連線,操控精準,路感直接,資訊反饋豐富;液壓幫浦由發動機驅動,轉向動力充沛,大小車輛都適用;技術成熟,可靠性高,平均製造成本低。

由於依靠發動機動力來驅動油幫浦,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;液壓系統的管路結構非常複雜,各種控制油液的閥門數量繁多,後期的保養維護需要成本;整套油路經常保持高壓狀態,使用壽命也會受到影響,這些都是機械液壓助力轉向系統的缺點所在。

電子液壓助力

由於機械液壓助力需要大幅消耗發動機動力,所以人們在機械液壓助力的基礎上進行改進,開發出了更節省能耗的電子液壓助力轉向系統。 這套系統的轉向油幫浦不再由發動機直接驅動,而是由電動機來驅動,並且在之前的基礎上加裝了電控系統,使得轉向輔助力的大小不光與轉向角度有關,還與車速相關。機械結構上增加了液壓反應裝置和液流分配閥,新增的電控系統包括車速感測器、電磁閥、轉向ecu等。

電子液壓助力的原理與機械液壓助力基本相同,不同的是油幫浦由電動機驅動,同時助力力度可變。車速感測器監控車速,電控單元獲取資料後通過控制轉向控制閥的開啟程度改變油液壓力,從而實現轉向助力力度的大小調節。

電子液壓助力擁有機械液壓助力的大部分優點,同時還降低了能耗,反應也更加靈敏,轉向助力大小也能根據轉角、車速等引數自行調節,更加人性化。不過引入了很多電子單元,其製造、維修成本也會相應增加,使用穩定性也不如機械液壓式的牢靠,隨著技術的不斷成熟,這些缺點正在被逐漸克服,電子液壓助力已經成為很多家用車型的選擇。

電動助力

什麼是電動轉向系統

eps就是英文electric power steering的縮寫,即電動助力轉向系統。電動助力轉向系統是汽車轉向系統的發展方向。該系統由電動助力機直接提供轉向助力,省去了液壓動力轉向系統所必需的動力轉向油幫浦、軟管、液壓油、傳送帶和裝於發動機上的皮帶輪,既節省能量,又保護了環境。

另外,還具有調整簡單、裝配靈活以及在多種狀況下都能提供轉向助力的特點。正是有了這些優點,電動助力轉向系統作為一種新的轉向技術,將挑戰大家都非常熟知的、已具有50多年歷史的液壓轉向系統。

駕駛員在操縱方向盤進行轉向時,轉矩感測器檢測到轉向盤的轉向以及轉矩的大小,將電壓訊號輸送到電子控制單元,電子控制單元根據轉矩感測器檢測到的轉距電壓訊號、轉動方向和車速訊號等,向電動機控制器發出指令,使電動機輸出相應大小和方向的轉向助力轉矩,從而產生輔助動力。汽車不轉向時,電子控制單元不向電動機控制器發出指令,電動機不工作。

技術優勢

1、節能環保由於發動機運轉時,液壓幫浦始終處於工作狀態,液壓轉向系統使整個發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,可獨立於發動機工作,eps幾乎不直接消耗發動機燃油。eps不存在液壓動力轉向系統的燃油洩漏問題,eps通過電子控制,對環境幾乎沒有汙染,更降低了油耗。

2、安裝方便 eps的主要部件可以配整合在一起,易於布置,與液壓動力轉向系統相比減少了許多元件,沒有液壓系統所需要的油幫浦、油管、壓力流量控制閥、儲油罐等,元件數目少,裝配方便,節約時間。

3、效率高液壓動力轉向系統效率一般在60%~70%,而eps的效率較高,可高達90%以上。

4、路感好傳統純液壓動力轉向系大多採用固定放大倍數,工作驅動力大,但卻不能實現汽車在各種車速下駕駛時的輕便性和路感。而eps系統的滯後特性可以通過eps控制器的軟體加以補償,使汽車在各種速度下都能得到滿意的轉向助力。

5、回正性好 eps系統結構簡單,不僅操作簡便,還可以通過調整eps控制器的軟體,得到最佳的回正性,從而改善汽車操縱的穩定性和舒適性。

主要結構

電動助力轉向系統由轉向感測裝置、車速感測器、助力機械裝置、提供轉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轉向感測裝置和車速感測器傳出的訊號,確定轉向助力的大小和方向,並驅動電機輔助轉向操作。

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