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來源:東莞seo優化 | 2014-6-11 瀏覽:8043
大家在看參數配置表的時候會注意到其中有一個項目是“助力類型”,在這我們常見的內容有機械液壓助力、電子液壓助力、電動助力三種,那么“助力類型”具體指的是什么?三種形式分別代表什么樣的內容?各種方式有什么不同和優缺點?今天做個簡單的介紹。
● 歷史回顧
早期汽車的轉向是沒有任何助力裝置的,全靠駕駛員體力作為轉向的動力源,實際上我們現在也偶爾能見到沒有任何轉向助力裝置的車型,開過這種車的朋友都會對其沉重的方向盤印象深刻,為了減輕駕駛員負擔,同時也有駕駛安全性等方面的考慮,人們發明了轉向助力系統。
『1951第六代Imperial 1948-1954』
關于它的起源,現在有資料可查的最早記錄是在1902年2月,由英國人Frederick W. Lanchester發明了“液壓驅動轉向”的系統,而最早的商品化應用則推遲到了半個世紀之后,1951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,正式的配置名稱是“Hydraguide”——油壓轉向裝置,當時這是一項選裝配置,要價226美元,在那個年代可以說相當的不便宜。
『1965第二代Mercury Park Lanes 1964-1968』
之后人們又發明了電子液壓助力系統,具體的技術細節我們稍后講解。1965年福特用旗下水星車型做試驗性推廣,把名為“wrist-twist instant”的轉向助力系統裝在了一批Park Lanes車型上,使得新車的轉向比達到15:1,使用起來非常省力,這被認為是現代電子液壓轉向助力系統的雛形。
至于電動助力轉向系統的歷史則要短的多,這項技術起源于日本的汽車廠商,1990年本田發布了世界上第一款搭載可變齒比電動轉向助力系統車型:NSX。相比1988年的鈴木Cervo,NSX的系統更接近于當今意義上的電動轉向助力。
● 技術介紹
1.機械轉向系統
關于歷史我們就了解到這,現在來看看技術方面的內容。雖然助力系統是今天的主角,但首先我們得了解一下沒有任何助力的機械轉向系統是什么樣的結構,也就是所有轉向系統的基礎所在。
轉向系統的可以大致分為三個部分:轉向操縱機構,轉向器,轉向傳動機構。轉向操縱機構很好理解,就是我們駕駛車輛時直接接觸的部分,它把駕駛員的體力傳遞到傳向系統當中。
轉向器的內容則有些復雜,它是整個轉向系統中的核心部件,而各種助力方式也是在這個部分實現的。轉向器的作用是放大駕駛員傳遞的力同時改變力的傳遞方向,常見的形式有齒輪齒條式、循環球式、蝸桿曲柄指銷式等等。
轉向傳動機構是從轉向器到轉向輪之間所有傳動機械、桿件的總稱,它的作用是把轉向器輸出的力傳遞到轉向節上,從而實現轉向輪的轉向,同時讓轉向輪之間的轉角遵循一定的規律,保證輪胎和地面之間的相對滑動控制在最低程度。
總體而言,從原理上來說機械轉向系統的結構是很好理解的,就是用純人力驅動各種機械結構的組合,通過將人力放大、變向等步驟來操縱輪胎的轉動,這種系統的特點也是一目了然:結構簡單,可靠性強,但使用相當費力,穩定性、精確性、安全性無法保證。
2.機械液壓助力轉向系統
于是助力系統的出現變得非常有必要,我們先來看第一種:機械液壓助力。這種助力形式是我們最常見的一種,前面提到它誕生于1902年,也就是說已經有了百年歷史。由于技術成熟可靠,而且成本低廉,得以被廣泛普及。
機械液壓助力系統的主要組成部分有液壓泵、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泵壓力,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于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泵雖然始終工作,但液壓助力系統不工作時,油泵處于空轉狀態,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采用常流式。可以看到,不管哪種方式,轉向油泵都是必備部件,它可以將輸入的發動機機械能轉化為油液的壓力。
由于依靠發動機動力來驅動油泵,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復雜,各種控制油液的閥門數量繁多,后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。
能被廣泛使用自然也是不缺優勢的,這里列舉一二:方向盤與轉向輪之間全部是機械部件連接,操控精準,路感直接,信息反饋豐富;液壓泵由發動機驅動,轉向動力充沛,大小車輛都適用;技術成熟,可靠性高,平均制造成本低。
3.電子液壓助力轉向系統
液壓式是比較傳統的轉向助力方式,一般由液壓泵、油管、壓力流量控制閥體、V型傳動皮帶、儲油罐等部件構成。
無論車是否轉向,這套系統都要工作,而且在大轉向車速較低時,需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。機械式液壓助力轉向方式由液壓泵及管路和油缸組成,為保持壓力,不論是否需要轉向助力,系統總要處于工作狀態,所以會增加車輛的油耗,F在一般價格較便宜的車型都使用液壓式。
由于液壓式的缺點,所以現在通過改進,研究出了電子液壓轉向助力,其克服了傳統的液壓轉向助力系統的缺點。它所采用的液壓泵不再靠發動機皮帶直接驅動,而是采用一個電動泵,它所有的工作的狀態都是由電子控制單元根據車輛的行駛速度、轉向角度等信號計算出的最理想狀態。簡單地說,在低速大轉向時,電子控制單元驅動電子液壓泵以高速運轉輸出較大功率,使駕駛員打方向省力;汽車在高速行駛時,液壓控制單元驅動電子液壓泵以較低的速度運轉,在不至于影響高速打轉向的需要同時,節省一部分發動機功率。電子液壓式是現在使用較為普遍的助力轉向系統。
機械液壓助力大幅消耗發動機動力,所以人們在此基礎上進行改進,開發出了更節省能耗的電子液壓助力轉向系統。
這套系統的轉向油泵不再由發動機直接驅動,而是由電動機來驅動,并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傳感器、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,不同的是油泵由電動機驅動,同時助力力度可變。車速傳感器監控車速,電控單元獲取數據后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、車速等參數自行調節,更加人性化。不過引入了很多電子單元,其制造、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。
4.電動助力轉向系統
電子式全稱是Electronic Power Steering,簡稱EPS,它利用電動機產生的動力協助駕車者進行動力轉向。EPS的構成,不同的車盡管結構部件不一樣,但大體是雷同。一般是由轉矩(轉向)傳感器、電子控制單元、電動機、減速器、機械轉向器、以及畜電池電源所構成。
主要工作原理:汽車在轉向時,轉矩(轉向)傳感器會“感覺”到轉向盤的力矩和擬轉動的方向,這些信號會通過數據總線發給電子控制單元,電控單元會根據傳動力矩、擬轉的方向等數據信號,向電動機控制器發出動作指令,從而電動機就會根據具體的需要輸出相應大小的轉動力矩,從而產生了助力轉向。如果不轉向,則本套系統就不工作,處于休眠狀態等待調用。由于電動電動助力轉向的工作特性,你會感覺到開這樣的車,方向感更好,高速時更穩,俗話說方向不發飄。又由于它不轉向時不工作,所以,也多少程度上節省了能源。一般高檔轎車使用這樣的助力轉向系統的比較多。不過逐漸向級別更低的車型上使用如雨燕、飛度、卡羅拉等車型也都開始使用這種轉向助力方式而它也是未來助力轉向技術的主要發展方向之一。
不管是機械液壓還是電子液壓,終究是采用油液加壓的方式來實現助力,不夠直接而且消耗行駛動力,油泵憋壞了也比較煩人,由此應運而生了電動助力轉向系統。
『本田飛度采用電動助力轉向系統』
在這套系統里不再有油液、管路,取而代之的是直接干脆的電子線路和設備,主要組件有電控單元、車速傳感器、轉矩傳感器、電動機等等,原理也不復雜: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,電動機將輔助動力施加到轉向系統中,這樣實時調整的轉向助力便得以實現。
從結構、原理上看,電動助力轉向系統的優點是顯而易見的:系統結構精簡,質量小,占用空間少;只消耗電力,能耗低;電子系統反應靈敏,動作直接、迅速。
不過電動機直接驅動轉向機構,只能提供有限的輔助力度,難以在大型車輛上使用;同時電子部件較多,系統穩定性、可靠性都不如機械式部件;路感信息匱乏,實際駕駛中的操控樂趣大大減少;以及成本較高等等,這些都是電動助力轉向系統的劣勢所在。
● 總結:
今天介紹的三種助力方式是我們日常能見到的最主流的三種,它們有著各自的優點和缺點,從長遠來看,電子助力似乎成為發展趨勢所在,輕便、節能、響應迅速,不過在駕駛層面的劣勢短期內還不能得到很好的彌補,所以機械液壓助力和電子液壓助力也還擁有自己的市場,不出意外的話未來一段時間內都將是百家爭鳴的局面。