目前的汽車主流的助力系統有:機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力三種。
在1886年奔馳發明第一輛汽車時,汽車轉向模塊不存在助力裝置,基本上全靠駕駛員的臂力,這也是以前專職司機存在的一項重要原因。
最初的汽車都是由專門的司機駕駛,在二戰之後越來越多的歐美國家個人汽車市場飛速增長。為了增加車主的駕駛舒适度并且增加車型的競争力,轉向助力系統也應運而生。
機械液壓助力的發明
液壓驅動轉向最早要追溯到1902年英國人Frederick W. Lanchester發明的液壓驅動轉向裝置。到了1951年,美國的克萊斯勒把Hydraguide的油壓轉向裝置首先應用于Imperial車型上。
電子液壓助力的發明
作為美國的老牌車企,福特當年的野心是“别人有的我都要有,别人沒有的我也要有”。所以1965年,福特把名為“wrist-twist instant”的轉向助力系統裝在了Park Lanes車型上。這被認為是現代電子液壓轉向助力系統的第一次應用于量産車。
電動助力的發明
電動助力轉向系統起源于1998年的鈴木Cervo,而1990年本田在NSX上搭載可變齒比電動轉向助力系統。選不了電動助力時代的來臨。
機械轉向系統
機械轉向系統大緻分為三個部分:轉向操縱機構,轉向器,轉向傳動機構。
轉向操縱機構負責把駕駛者手臂的轉向力傳遞到轉向系統當中。
轉向器是整個轉向系統中的核心部件,能夠在放大駕駛員傳遞的力同時改變力的傳遞方向。
轉向傳動機構把轉向器輸出的力傳遞到轉向節上,并保證輪胎和地面之間的相對滑動控制在最低程度。
機械轉向系統依靠純人力驅動各種機械結構的組合,來操縱輪胎的轉動。結構簡單并且可靠性強,但是還是需要一定的臂力并且穩定性和安全性有限。
機械液壓助力轉向系統
機械液壓助力由于技術成熟可靠,而且成本低廉,得以被廣泛普及。
機械液壓助力系統由液壓泵、油管、壓力流體控制閥、V型傳動皮帶、儲油罐等主要部件組成。核心技術是将發動機動力轉化成液壓泵壓力,為轉向系統提供作用力,使輪胎轉向。并且根據系統内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。
雖然說機械液壓助力的技術成熟并且制造成本可控,但是由于依靠發動機動力來驅動油泵,就會消耗部分發動機動力,并且液壓系統構造複雜油路需要長期保持高壓狀态,導緻維護成本比較高。因此機械液壓助力注定要被更好的技術所替代。
電子液壓助力轉向系統
随着汽車電子化的進程,電子液壓助力轉向系統的轉向油泵由電動機來驅動。通過電控系統中的車速傳感器和ECU來提供更多功能。
電子液壓助力的原理與機械液壓助力基本相同,最大的優點是油泵由電動機驅動。車速傳感器監控車速,電控單元獲取數據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。
簡單地說,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、車速等參數自行調節。雖然說電子配件增加了設備成本,但是因為優點過于明顯所以成為大部分車型的首選轉向方案。
電動助力轉向系統
電動助力轉向系統用電子線路和設備替代了傳統的轉向助力系統中的複雜管路。通過傳感器把采集到的車速、轉角信息輸送給ECU,ECU決定電動機的旋轉方向和助力電流大小,把指令傳遞給電動機,電動機再把輔助動力施加到轉向系統中。
電動助力轉向系統結構精簡占用空間少,并且隻消耗電力,且靈敏度高。不過因為電動機直接驅動轉向機構動力有限,在大型車輛上就無法使用,并且電子配件的增加的同時也增加了制造成本和質量隐患。
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