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常见动力转向系统详解
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传动/转向/制动系统展厅
变速箱, 离合器, 制动系统...
科技的发展让我们的生活越来越丰富多彩,而汽车技术的革新则实实在在的改善了汽车的驾驶性能,以前的汽车因为没有动力转向,人们通常会将驾驶取笑为练胳膊;而现在,方向盘轻得或许只用动一根指头便可转动。

驾车上路,握在手中的方向盘好比一个控制器,指挥着汽车的行进路线,或左或右,或直线行驶。而方向盘的轻重则直接影响着我们驾车时的心情以及体力的付出程度。回想几十年前,那些驾驶着简陋的解放大货车司机,几乎个个都身强体健,仔细观擦你还会发现他们的手臂大多肌肉发达,我想着或许就是沉重的方向盘把他们锻炼出来的吧。几十年过去了,解放大货车被现代化的商用车取代,而汽车的结构和技术也发生了翻天覆地的变化,乘用车的车身大多由非承载式进化为了承载式,化油器发动机发展为了电喷式,安全配置有了安全气囊、ABS、ESP等主被动保护措施,而转向系统也由机械式发展为了带动力辅助的助力转向系统。

每天需要驾车上路的车主,对手中方向盘背后的动力转向系统的类型和特性有多少了解?而对于即将购买新车的准车主或是车迷来说,了解一下汽车动力转向系统或许不能给你帮上大忙,但更深入地了解并认识这种转向系统,可以明确自己在购车时的需求。下面我们将转向机构化繁为简,分别介绍一下机械式转向系统和动力转向系统,但是重点还是后者。

机械式转向系统没有辅助动力系统,驾驶员的体力就是转向的动力

机械式转向系统以驾驶员的体力作为转向动力,其中所有传力部件都是机械的,没有辅助动力源。机械转向系统主要由转向操纵机构、转向器和转向传动机构三部分组成。转向操纵机构就是驾驶员操纵转向器工作的机构,包括从转向盘到转向器输入端的零部件等。操纵汽车转向时,驾驶员对转向盘的操纵力是非常有限的,因此需要借助增力装置来使转向车轮发生偏转。而转向器就是把转向盘传来的转矩按一定传动比进行放大,并输出到增力装置。

转向传动机构是把转向器的运动传给转向车轮的机构,包括从摇臂到转向车轮的零部件。整个机械转向系统的工作方式为:驾驶员需要转向时,对转向盘施加转向力矩,该力矩通过转向轴输入到机械转向器,然后力矩经转向器中的减速传动副将转向力矩放大并将转动减速后由转向摇臂传到转向直拉杆,最后这个力矩再传给固定于转向节上的转向节臂,使转向节和它所支承的转向车轮发生偏转。与此同时,经梯形转向机构带动另一侧的转向车轮同时偏转,从而改变汽车的行驶方向。

由于机械式转向系统完全靠人力驱动,所以它也很难同时满足省力和灵敏度两种需求,因此目前已有很多车型都逐渐开始采用动力转向系动,其中除乘用车外,还包括大多数商用车和工程机械。

动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设的一套转向加力装置

使用机械式转向系统的车辆在实现转向时,都是靠驾驶员的体力作为转向动力,动力转向系统是不是就不需要驾驶员付出体力了?当然这可以是我们美好的远景,不过在目前无论哪种量产转向系统都需要驾驶员亲手操作。

动力转向系统是在机械转向系统的基础上加设一套转向加力装置而构成的。

转向加力装置减轻了驾驶员操纵转向盘的体力。转向意图依旧来自驾驶员,但发动机(或电动机)作为辅助动力源帮助减轻驾驶员的操作强度。这其中发动机(或电动机)占主要部分,通过转向加力装置提供。在正常情况下,汽车转向所需的能量只有一部分由驾驶员提供,而另一部分是通过转向助力装置提供的。不过当转向助力失效时,驾驶员还是需要付出相当大的体力来承担汽车转向任务。因此,助力转向系统实际上是在机械转向系统的基础上附加的一套转向助力装置。

动力转向系统的工作原理大致如下:当驾驶员转动方向盘时,力矩通过机械转向器使转向横拉杆移动,并带动转向节臂使转向轮偏转,从而改变汽车的行驶方向。与此同时,转向器输入轴还带动着转向器内部的转向控制阀转动,使转向动力缸产生液压作用力,帮助驾驶员转向操作。由于有转向加力装置的作用,所以驾驶员只需用比机械式转向系统小一半以上的转向力矩就能使前轮发生偏转。

动力转向系统已经普及,并且时下已发展为三个大类

目前,在转向系统中普及率较高的有液压助力转向(HPS)、电控液压助力转向(EHPS)和电动助力转向(EPS)。这其中,HPS已发展了近一个世纪,技术成熟、成本低廉,普及率也最高。但是这种助力转向缺点也很明显,它会消耗发动机功率,并且结构复杂,泵、管路、液压缸都需要定期维护保养,液压泵转子与液压油之间的损耗会产生很大的能量损失,而液压泵在不转向时也会消耗能量,因此目前在小型轿车中已开始慢慢被淘汰。电控液压助力转向(EHPS)虽比传统的液压助力转向先进一些,引入了电控装置,可随速度调节助力力度,不过它的开发成本高,并且依旧靠发动机驱动,这就意味着它的能耗并未降低。

电动助力转向(EPS)是在上述两种助力机构的基础上发展起来的,它采用独立电机直接提供助力,助力的大小由电控单元根据车速快慢进行控制。它具有节能、环保(可相应降低排放)、高安全性等特点,目前正逐步取代液压动力转向,像时下热卖的雨燕、飞度、SX4、速腾等车型都采用的是这种助力机构,而它也是未来动力转向技术的发展方向之一。

通过将装有EPS和装有HPS的车辆对比表明,在不转向的情况下,EPS能降低2.5%的燃油消耗;而在使用转向情况下,燃油消耗更是降低了5.5%。此外,EPS可根据车速自动控制转向助力力度,有效解决一直困扰着传统转向系统的方向盘“轻”和“灵”的难题,提高了行驶安全性。

电动助力转向有效地解决了车辆在操纵稳定性和方向盘转向手感方面的问题,具有兼顾低速转向轻便性和高速增强路感的优点。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (8/18/2008)
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