汽车转向助力分类

助 力 转 向 的 由 来 早 期 汽 车 的 转 向 是 没 有 任 何 助 力 装 置 的 ， 全 靠 驾驶 员 体 力 作 为 转 向 的 动 力 源 ， 实 际 上 我 们 现 在 也偶 尔 能 见 到 没 有 任 何 转 向 助 力 装 置 的 车 型 ， 开 过这 种 车 的 朋 友 都 会 对 其 沉 重 的 方 向 盘 印 象 深 刻 ，为 了 减 轻 驾 驶 员 负 担 ， 同 时 也 有 驾 驶 安 全 性 等 方面 的 考 虑 ， 人 们 发 明 了 转 向 助 力 系 统 。 机 械 转 向 系 转 向 系 统 的 可 以 大 致 分 为 三 个 部 分 ： 转 向 操 纵 机 构 ，转 向 器 ， 转 向 传 动 机 构 。 转 向 操 纵 机 构 很 好 理 解 ， 就是 我 们 驾 驶 车 辆 时 直 接 接 触 的 部 分 ， 它 把 驾 驶 员 的 体力 传 递 到 传 向 系 统 当 中 。 转 向 器 的 内 容 则 有 些 复 杂 ， 它 是 整 个 转 向 系 统 中 的 核心 部 件 ， 而 各 种 助 力 方 式 也 是 在 这 个 部 分 实 现 的 。 转向 器 的 作 用 是 放 大 驾 驶 员 传 递 的 力 同 时 改 变 力 的 传 递方 向 ， 常 见 的 形 式 有 齿 轮 齿 条 式 、 循 环 球 式 、 蜗 杆 曲柄 指 销 式 等 等 。 转 向 传 动 机 构 是 从 转 向 器 到 转 向 轮 之 间 所 有 传 动 机 械 、杆 件 的 总 称 ， 它 的 作 用 是 把 转 向 器 输 出 的 力 传 递 到 转向 节 上 ， 从 而 实 现 转 向 轮 的 转 向 ， 同 时 让 转 向 轮 之 间的 转 角 遵 循 一 定 的 规 律 ， 保 证 轮 胎 和 地 面 之 间 的 相 对滑 动 控 制 在 最 低 程 度 。 总 体 而 言 ， 从 原 理 上 来 说 机 械 转 向 系 统 的 结 构 是 很 好理 解 的 ， 就 是 用 纯 人 力 驱 动 各 种 机 械 结 构 的 组 合 ， 通过 将 人 力 放 大 、 变 向 等 步 骤 来 操 纵 轮 胎 的 转 动 。这 种 系 统 的 特 点 也 是 一 目 了 然 ： 结 构 简 单 ， 可 靠 性 强 ，但 使 用 相 当 费 力 ， 稳 定 性 、 精 确 性 、 安 全 性 无 法 保 证 。于 是 ， 助 力 转 向 就 成 了 必 然 。 助 力 转 向 助 力 转 向 ， 顾 名 思 义 ， 就 是 通 过 增 加 外 力 来 抵 抗转 向 阻 力 ， 让 驾 驶 者 只 需 更 少 的 力 就 能 够 完 成 转向 ， 也 称 动 力 转 向 ， 英 文 为 power steering， 最 初是 为 了 让 一 些 自 重 较 重 的 大 型 车 辆 能 够 更 轻 松 的操 作 ， 但 是 现 在 已 经 非 常 普 及 ， 它 让 驾 驶 变 得 更加 简 单 和 轻 松 ， 并 且 让 车 辆 反 应 更 加 敏 捷 ， 一 定程 度 上 提 高 了 安 全 性 。 我 们 常 见 的 助 力 转 向 有 机 械 液 压 助 力 、 电 子 液压 助 力 、 电 动 助 力 三 种 。 机 械 液 压 助 力 机 械 液 压 助 力 是 我 们 最 常 见 的 一 种 助 力 方式 ， 它 诞 生 于 1902年 ， 由 英 国 人 Frederick W. Lanchester发 明 ， 而 最 早 的 商 品 化 应 用则 推 迟 到 了 半 个 世 纪 之 后 ， 1951年 克 莱 斯勒 把 成 熟 的 液 压 转 向 助 力 系 统 应 用 在 了Imperial车 系 上 。 由 于 技 术 成 熟 可 靠 ， 而 且成 本 低 廉 ， 得 以 被 广 泛 普 及 。 机 械 液 压 助 力 大 众 捷 达 采 用 机 械 液 压 助 力 转 向 系 统 机 械 液 压 助 力 系 统 的 主 要 组 成 部 分 有 液 压泵 、 油 管 、 压 力 流 体 控 制 阀 、 V型 传 动 皮 带 、储 油 罐 等 等 。 这 种 助 力 方 式 是 将 一 部 分 发动 机 动 力 输 出 转 化 成 液 压 泵 压 力 ， 对 转 向系 统 施 加 辅 助 作 用 力 ， 从 而 使 轮 胎 转 向 。 根 据 系 统 内 液 流 方 式 的 不 同 可 以 分 为 常 压 式 液 压助 力 和 常 流 式 液 压 助 力 。 常 压 式 液 压 助 力 系 统 的特 点 是 无 论 方 向 盘 处 于 正 中 位 置 还 是 转 向 位 置 、方 向 盘 保 持 静 止 还 是 在 转 动 ， 系 统 管 路 中 的 油 液总 是 保 持 高 压 状 态 ； 而 常 流 式 液 压 转 向 助 力 系 统的 转 向 油 泵 虽 然 始 终 工 作 ， 但 液 压 助 力 系 统 不 工作 时 ， 油 泵 处 于 空 转 状 态 ， 管 路 的 负 荷 要 比 常 压式 小 ， 现 在 大 多 数 液 压 转 向 助 力 系 统 都 采 用 常 流式 。 可 以 看 到 ， 不 管 哪 种 方 式 ， 转 向 油 泵 都 是 必备 部 件 ， 它 可 以 将 输 入 的 发 动 机 机 械 能 转 化 为 油液 的 压 力 。 常 流 式 液 压 转 向 助 力 系 统 的 转 向 油 泵 虽 然 始 终 工 作 ， 但 液压 助 力 系 统 不 工 作 时 ， 油 泵 处 于 空 转 状 态 ， 管 路 的 负 荷 要比 常 压 式 小 ， 现 在 大 多 数 液 压 转 向 助 力 系 统 都 采 用 常 流 式 。可 以 看 到 ， 不 管 哪 种 方 式 ， 转 向 油 泵 都 是 必 备 部 件 ， 它 可以 将 输 入 的 发 动 机 机 械 能 转 化 为 油 液 的 压 力 。 机 械 液 压 助 力 优 缺 点 ： 机 械 液 压 助 力 的 方 向 盘 与 转 向 轮 之 间 全 部 是 机 械 部 件 连 接 ， 操 控 精准 ， 路 感 直 接 ， 信 息 反 馈 丰 富 ； 液 压 泵 由 发 动 机 驱 动 ， 转 向 动 力 充 沛 ，大 小 车 辆 都 适 用 ； 技 术 成 熟 ， 可 靠 性 高 ， 平 均 制 造 成 本 低 。 由 于 依 靠 发 动 机 动 力 来 驱 动 油 泵 ， 能 耗 比 较 高 ， 所 以 车 辆 的 行 驶 动力 无 形 中 就 被 消 耗 了 一 部 分 ； 液 压 系 统 的 管 路 结 构 非 常 复 杂 ， 各 种 控制 油 液 的 阀 门 数 量 繁 多 ， 后 期 的 保 养 维 护 需 要 成 本 ； 整 套 油 路 经 常 保持 高 压 状 态 ， 使 用 寿 命 也 会 受 到 影 响 ， 这 些 都 是 机 械 液 压 助 力 转 向 系统 的 缺 点 所 在 。 电 子 液 压 助 力 1965年 福 特 用 旗 下 水 星 车 型 做 试 验 性 推 广 ，把 名 为 “wrist-twist instant”的 转 向 助 力 系 统装 在 了 一 批 Park Lanes车 型 上 ， 使 得 新 车的 转 向 比 达 到 15:1， 使 用 起 来 非 常 省 力 ， 这被 认 为 是 现 代 电 子 液 压 转 向 助 力 系 统 的 雏形 。 电 子 液 压 助 力 由 于 机 械 液 压 助 力 需 要 大 幅 消 耗 发 动 机 动力 ， 所 以 人 们 在 机 械 液 压 助 力 的 基 础 上 进行 改 进 ， 开 发 出 了 更 节 省 能 耗 的 电 子 液 压助 力 转 向 系 统 。 这 套 系 统 的 转 向 油 泵 不 再由 发 动 机 直 接 驱 动 ， 而 是 由 电 动 机 来 驱 动 ，并 且 在 之 前 的 基 础 上 加 装 了 电 控 系 统 ， 使得 转 向 辅 助 力 的 大 小 不 光 与 转 向 角 度 有 关 ，还 与 车 速 相 关 。 机 械 结 构 上 增 加 了 液 压 反应 装 置 和 液 流 分 配 阀 ， 新 增 的 电 控 系 统 包括 车 速 传 感 器 、 电 磁 阀 、 转 向 ECU等 。 电 子 液 压 助 力 的 原 理 与 机 械 液 压 助 力 基 本相 同 ， 不 同 的 是 油 泵 由 电 动 机 驱 动 ， 同 时助 力 力 度 可 变 。 车 速 传 感 器 监 控 车 速 ， 电控 单 元 获 取 数 据 后 通 过 控 制 转 向 控 制 阀 的开 启 程 度 改 变 油 液 压 力 ， 从 而 实 现 转 向 助力 力 度 的 大 小 调 节 。 电 子 液 压 助 力 拥 有 机 械 液 压 助 力 的 大 部 分优 点 ， 同 时 还 降 低 了 能 耗 ， 反 应 也 更 加 灵敏 ， 转 向 助 力 大 小 也 能 根 据 转 角 、 车 速 等参 数 自 行 调 节 ， 更 加 人 性 化 。 不 过 引 入 了很 多 电 子 单 元 ， 其 制 造 、 维 修 成 本 也 会 相应 增 加 ， 使 用 稳 定 性 也 不 如 机 械 液 压 式 的牢 靠 ， 随 着 技 术 的 不 断 成 熟 ， 这 些 缺 点 正在 被 逐 渐 克 服 ， 电 子 液 压 助 力 已 经 成 为 很多 家 用 车 型 的 选 择 。 电 动 助 力 这 项 技 术 起 源 于 日 本 的 汽 车 厂 商 ， 1990年 本 田 发布 了 世 界 上 第 一 款 搭 载 可 变 齿 比 电 动 转 向 助 力 助系 统 车 型 ： NSX。 相 比 1988年 的 铃 木 Cervo，NSX的 系 统 更 接 近 于 当 今 意 义 上 的 电 动 转 向 力 。 电 动 助 力 什 么 是 电 动 转 向 系 统 EPS就 是 英 文 Electric Power Steering的 缩 写 ，即 电 动 助 力 转 向 系 统 。 电 动 助 力 转 向 系 统 是 汽 车转 向 系 统 的 发 展 方 向 。 该 系 统 由 电 动 助 力 机 直 接提 供 转 向 助 力 ， 省 去 了 液 压 动 力 转 向 系 统 所 必 需的 动 力 转 向 油 泵 、 软 管 、 液 压 油 、 传 送 带 和 装 于发 动 机 上 的 皮 带 轮 ， 既 节 省 能 量 ， 又 保 护 了 环 境 。另 外 ， 还 具 有 调 整 简 单 、 装 配 灵 活 以 及 在 多 种 状况 下 都 能 提 供 转 向 助 力 的 特 点 。 正 是 有 了 这 些 优点 ， 电 动 助 力 转 向 系 统 作 为 一 种 新 的 转 向 技 术 ，将 挑 战 大 家 都 非 常 熟 知 的 、 已 具 有 50多 年 历 史 的液 压 转 向 系 统 。 驾 驶 员 在 操 纵 方 向 盘 进 行 转 向 时 ， 转 矩 传感 器 检 测 到 转 向 盘 的 转 向 以 及 转 矩 的 大 小 ，将 电 压 信 号 输 送 到 电 子 控 制 单 元 ， 电 子 控制 单 元 根 据 转 矩 传 感 器 检 测 到 的 转 距 电 压信 号 、 转 动 方 向 和 车 速 信 号 等 ， 向 电 动 机控 制 器 发 出 指 令 ， 使 电 动 机 输 出 相 应 大 小和 方 向 的 转 向 助 力 转 矩 ， 从 而 产 生 辅 助 动力 。 汽 车 不 转 向 时 ， 电 子 控 制 单 元 不 向 电动 机 控 制 器 发 出 指 令 ， 电 动 机 不 工 作 。 从 结 构 、 原 理 上 看 ， 电 动 助 力 转 向 系 统 的 优 点 是 显 而 易 见 的 ：系 统 结 构 精 简 ， 质 量 小 ， 占 用 空 间 少 ； 只 消 耗 电 力 ， 能 耗 低 ；电 子 系 统 反 应 灵 敏 ， 动 作 直 接 、 迅 速 。 不 过 电 动 机 直 接 驱 动 转 向 机 构 ， 只 能 提 供 有 限 的 辅 助 力 度 ，难 以 在 大 型 车 辆 上 使 用 ； 同 时 电 子 部 件 较 多 ， 系 统 稳 定 性 、 可 靠性 都 不 如 机 械 式 部 件 ； 路 感 信 息 匮 乏 ， 实 际 驾 驶 中 的 操 控 乐 趣 大大 减 少 ； 以 及 成 本 较 高 等 等 ， 这 些 都 是 电 动 助 力 转 向 系 统 的 劣 势 所 在 。 技 术 优 势 1、 节 能 环 保 由 于 发 动 机 运 转 时 ， 液 压 泵 始 终 处 于 工 作 状 态 ， 液 压 转 向 系 统 使 整 个发 动 机 燃 油 消 耗 量 增 加 了 3 5 ， 而 EPS以 蓄 电 池 为 能 源 ， 以 电 机 为 动 力 元 件 ， 可独 立 于 发 动 机 工 作 ， EPS几 乎 不 直 接 消 耗 发 动 机 燃 油 。 EPS不 存 在 液 压 动 力 转 向 系 统的 燃 油 泄 漏 问 题 ， EPS通 过 电 子 控 制 ， 对 环 境 几 乎 没 有 污 染 ， 更 降 低 了 油 耗 。 2、 安 装 方 便 EPS的 主 要 部 件 可 以 配 集 成 在 一 起 ， 易 于 布 置 ， 与 液 压 动 力 转 向 系 统相 比 减 少 了 许 多 元 件 ， 没 有 液 压 系 统 所 需 要 的 油 泵 、 油 管 、 压 力 流 量 控 制 阀 、 储 油 罐等 ， 元 件 数 目 少 ， 装 配 方 便 ， 节 约 时 间 。 3、 效 率 高 液 压 动 力 转 向 系 统 效 率 一 般 在 60% 70%， 而 EPS的 效 率 较 高 ， 可 高 达90 以 上 。 4、 路 感 好 传 统 纯 液 压 动 力 转 向 系 大 多 采 用 固 定 放 大 倍 数 ， 工 作 驱 动 力 大 ， 但 却 不能 实 现 汽 车 在 各 种 车 速 下 驾 驶 时 的 轻 便 性 和 路 感 。 而 EPS系 统 的 滞 后 特 性 可 以 通 过EPS控 制 器 的 软 件 加 以 补 偿 ， 使 汽 车 在 各 种 速 度 下 都 能 得 到 满 意 的 转 向 助 力 。 5、 回 正 性 好 EPS系 统 结 构 简 单 ， 不 仅 操 作 简 便 ， 还 可 以 通 过 调 整 EPS控 制 器 的 软件 ， 得 到 最 佳 的 回 正 性 ， 从 而 改 善 汽 车 操 纵 的 稳 定 性 和 舒 适 性 。 主 要 结 构 电 动 助 力 转 向 系 统 由 转 向 传 感 装 置 、 车 速 传 感器 、 助 力 机 械 装 置 、 提 供 转 向 助 力 电 机 及 微 电 脑控 制 单 元 组 成 。 工 作 原 理 微 电 脑 控 制 单 元 根 据 转 向 传 感 装 置 和 车 速 传 感器 传 出 的 信 号 ， 确 定 转 向 助 力 的 大 小 和 方 向 ， 并驱 动 电 机 辅 助 转 向 操 作 。 在 这 套 系 统 里 不 再 有油 液 、 管 路 ， 取 而 代之 的 是 直 接 干 脆 的 电子 线 路 和 设 备 ， 主 要组 件 有 电 控 单 元 、 车速 传 感 器 、 转 矩 传 感器 、 电 动 机 等 等 ， 原理 也 不 复 杂 ： 传 感 器把 采 集 到 的 车 速 、 转角 信 息 输 送 给 ECU，ECU决 定 电 动 机 的 旋转 方 向 和 助 力 电 流 大小 ， 把 指 令 传 递 给 电动 机 ， 电 动 机 将 辅 助动 力 施 加 到 转 向 系 统中 ， 这 样 实 时 调 整 的 转 向 助 力 便 得 以 实 现 。