方向盤下的玄機(jī)(一)：助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)解讀

機(jī)械液壓助力/電子液壓助力

汽車已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分。方向盤+換擋桿+踏板的組合似乎已經(jīng)成為了一種很自然的控制汽車的方式，但它們各自的機(jī)制卻很少被人了解。以我們手中的方向盤為例，廣大騎手對(duì)于各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同概念，比如“電動(dòng)和液壓動(dòng)力的區(qū)別”、“變動(dòng)力怎么了”等等，還是比較模糊的，都很好奇。接下來，我們將系統(tǒng)地向您介紹各種常見的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，為您解答這些問題，并與您一起探討各種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的奧秘和奧秘。

由于篇幅較長，我們介紹最常見的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，解讀“動(dòng)力從何而來”，介紹動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類。

動(dòng)力轉(zhuǎn)向，顧名思義就是通過增加外力來抵抗轉(zhuǎn)向阻力，讓駕駛員用更小的力就能完成轉(zhuǎn)向，也叫動(dòng)力轉(zhuǎn)向，英文是Power steering，最初是為了讓一些自重較重的大型車輛更容易操作，但現(xiàn)在已經(jīng)非常流行了，這讓駕駛變得更加輕松容易，也讓車輛更加敏捷，在一定程度上提高了安全性。動(dòng)力轉(zhuǎn)向根據(jù)動(dòng)力轉(zhuǎn)向的來源不同可分為兩大類——液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向和電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向。

●機(jī)械液壓助力

液壓助力轉(zhuǎn)向的起源可以追溯到1902年2月。英國的弗雷德里克·蘭徹斯特發(fā)明了“使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)”，即液壓驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。之后，類似的發(fā)明被美國和加拿大的發(fā)明家申請(qǐng)了專利。在汽車制造商中，克萊斯勒率先實(shí)現(xiàn)了液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的商業(yè)化生產(chǎn)，并將其命名為Hydraguide液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，于1951年安裝在克萊斯勒第六代帝國車型上。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了以電子泵代替機(jī)械泵的電液動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，因此目前液壓動(dòng)力主要分為機(jī)械液壓動(dòng)力和電液動(dòng)力。此外，在機(jī)械液壓動(dòng)力的基礎(chǔ)上，還推導(dǎo)出了電液伺服液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

我們來看看機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向的主要原理。它是在機(jī)械式齒輪齒條轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了一整套液壓系統(tǒng)，包括儲(chǔ)液罐、液壓動(dòng)力泵、與轉(zhuǎn)向柱相連的機(jī)械閥、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的液壓缸和可推動(dòng)轉(zhuǎn)向桿的活塞等。

機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)向通過皮帶提供由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓泵，也就是說，轉(zhuǎn)向泵只有在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才能工作，這就是為什么發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后方向盤動(dòng)力消失的原因。在轉(zhuǎn)向機(jī)上，有一個(gè)可以隨轉(zhuǎn)向柱轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械閥。方向盤不左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞兩側(cè)腔室壓力一致，處于平衡狀態(tài)。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，連接在轉(zhuǎn)向柱上的機(jī)械閥會(huì)相應(yīng)地打開或關(guān)閉，一側(cè)的油會(huì)直接流回儲(chǔ)油箱而不經(jīng)過液壓缸，另一側(cè)的油會(huì)繼續(xù)注入液壓缸，造成活塞兩側(cè)的壓力差，受到液壓力的推動(dòng)， 從而產(chǎn)生輔助力推動(dòng)轉(zhuǎn)向桿轉(zhuǎn)向車輪，大大降低了我們轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤所需的力。

液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提高了舒適性和安全性。當(dāng)輪胎因車輪猛烈跳動(dòng)和路面顛簸而不由自主轉(zhuǎn)向時(shí)，通過液壓對(duì)活塞的作用，可以很好地緩沖和吸收震動(dòng)，大大減少了傳遞給方向盤的震動(dòng)。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)也提高了安全性。比如使用傳統(tǒng)齒條齒輪機(jī)構(gòu)的車輛遇到坑洼突然變向時(shí)，齒條會(huì)帶動(dòng)齒輪使方向盤反轉(zhuǎn)，造成“暴徒”的情況，很容易傷到駕駛員的手，液壓助力的車輛就不會(huì)出現(xiàn)這樣的問題。

機(jī)械液壓助力特點(diǎn):整個(gè)系統(tǒng)為機(jī)械結(jié)構(gòu)，從皮帶驅(qū)動(dòng)的機(jī)械液壓泵到轉(zhuǎn)向柱上的液壓機(jī)械閥體，沒有任何電子系統(tǒng)。該技術(shù)成熟穩(wěn)定，可靠性高，適用范圍廣。即使車輛的液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，失去助力，仍然可以依靠傳統(tǒng)的齒條齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占用空房間大，制造成本高，也使得維護(hù)困難，成本高。而且由于液壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)，會(huì)消耗一部分發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，影響燃油經(jīng)濟(jì)性和車輛動(dòng)力，尤其是對(duì)于動(dòng)力本身比較弱的小排量車。此外，簡單的機(jī)械液壓助力系統(tǒng)的功率無法調(diào)節(jié)，在低速和高速行駛時(shí)很難兼顧指向精度的不同要求。

●電動(dòng)液壓助力

所謂的電液助力轉(zhuǎn)向，簡稱EHPS，其原理與機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向相同，但與機(jī)械液壓助力轉(zhuǎn)向最大的區(qū)別在于，它不是使用發(fā)動(dòng)機(jī)通過皮帶驅(qū)動(dòng)的液壓泵，而是由電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)泵取代。

電子液壓助力的優(yōu)勢(shì)首先體現(xiàn)在能耗上。首先，電能驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)泵利用發(fā)電機(jī)和電池輸出的電能，不再消耗發(fā)動(dòng)機(jī)本身的動(dòng)力。電子泵的啟動(dòng)和關(guān)閉都由電子系統(tǒng)控制。當(dāng)轉(zhuǎn)向動(dòng)作沒有完成時(shí)，電子泵關(guān)閉，不像機(jī)械液壓助力泵總是與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，從而進(jìn)一步降低能耗。

其次，電液助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電子控制單元可以通過處理車速傳感器、橫向加速度傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器等傳感器的信息來改變轉(zhuǎn)向助力的功率。，并實(shí)時(shí)改變電子泵的流量，即隨速度變化的助力功能。當(dāng)然，電液助力并不是唯一可以實(shí)現(xiàn)變速助力的。我們將在下面的文章中詳細(xì)介紹各種“可變”動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

自20世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）90年代末以來，電液助力逐漸普及。福特、大眾、豐田、本田、馬自達(dá)、標(biāo)致、雪鐵龍等品牌均有車型采用電液助力系統(tǒng)。我們熟悉馬自達(dá)3（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）、凱旋（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）門等使用該系統(tǒng)的車型。

“凱旋門、老狐貍等車型均采用電液動(dòng)力”

為什么電子液壓助力不能代替機(jī)械液壓助力？

無論從技術(shù)、功能還是經(jīng)濟(jì)性方面，電液助力都比機(jī)械液壓助力更具優(yōu)勢(shì)。但是，目前電液助力還不能替代機(jī)械液壓助力，原因如下:

1.電液助力成本較高。與機(jī)械液壓助力系統(tǒng)相比，增加電控系統(tǒng)、更換電子泵后，電子液壓助力系統(tǒng)的制造成本更高，工藝更復(fù)雜，維護(hù)的難度和成本也增加。

2.可靠性不如機(jī)械液壓動(dòng)力。除了轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)的故障，電子液壓助力系統(tǒng)也增加了電氣系統(tǒng)故障的可能性，因此其可靠性不如傳統(tǒng)液壓助力系統(tǒng)。

3.援助有限。雖然電子泵有明顯的優(yōu)勢(shì)，但電子泵需要發(fā)電機(jī)的電能驅(qū)動(dòng)，車載發(fā)電機(jī)的功率和電池能提供的最大電流是有限的，所以電子泵的功率是有限的，它能承載的負(fù)載也是有限的。因此，目前使用電液動(dòng)力的車輛多為中小型車輛。對(duì)于需要更多動(dòng)力的車輛，電液助力系統(tǒng)是我們力所不及的。

4.進(jìn)化機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，在進(jìn)化的機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)了電液動(dòng)力的變速功能，甚至從機(jī)械液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)衍生出了可變速比的主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。因此，可靠性更高、承載能力更強(qiáng)的機(jī)械液壓動(dòng)力系統(tǒng)仍然受到廠家的歡迎。

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

●電力輔助

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也是20世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|

以前電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大問題是可靠性。現(xiàn)在電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向技術(shù)已經(jīng)非常成熟。但是電子系統(tǒng)還是比純機(jī)械結(jié)構(gòu)要精致。特別是在激烈駕駛的情況下，助力電機(jī)容易過載，影響助力系統(tǒng)的工作。因此，許多考慮到激烈駕駛條件的高性能車輛仍在使用液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

其次，與電液助力系統(tǒng)一樣，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向仍然遇到動(dòng)力瓶頸問題。目前大部分車輛采用12V供電系統(tǒng)，可驅(qū)動(dòng)的助力電機(jī)功率有限。雖然動(dòng)力輔助電機(jī)的承載能力可以通過匹配不同的減速機(jī)構(gòu)來改變，但應(yīng)用范圍比電液動(dòng)力輔助更廣，但改變范圍畢竟有限。對(duì)于轉(zhuǎn)向負(fù)荷大的大型車輛，電力仍然不夠。只有在配備大容量電池的混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車上，我們才有希望匹配大功率動(dòng)力轉(zhuǎn)向馬達(dá)。

在汽車產(chǎn)品環(huán)保、低能耗、智能化的大方向下，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)成為主流趨勢(shì)。目前5系李、奧迪新A6L等大型行政級(jí)別車型均搭載電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的功能擴(kuò)展性是其他助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無法比擬的。相信未來會(huì)有更多的豪華車加入電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的陣營。

總結(jié):

簡要介紹了目前主要的兩種動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并簡要介紹了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。相信大家已經(jīng)有了初步的了解。在接下來的文章中，我們將針對(duì)實(shí)際車型解讀“可變助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)”，并將帶領(lǐng)大家回顧傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，敬請(qǐng)關(guān)注。

在方向盤下的奧秘中，我們將向您詳細(xì)介紹各種“可變”轉(zhuǎn)向系統(tǒng):凱旋門和標(biāo)致307（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）的GEP、高爾夫（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）等車型的EPS、奔馳的“直接轉(zhuǎn)向”系統(tǒng)、寶馬的AFS和奧迪的ADS等等。我們會(huì)為你一一揭開那些陌生名字和字母下的神秘面紗。

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