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汽车技术手册之七 助力转向系统介绍

2015-08-31 点击数:268

  汽车早已走入家庭,当我们在驾驶汽车的时候是否曾想过它所承载的各种科技成果呢?之前几期我们为您介绍了部分车辆所采用的技术,今天这一期我们将为您介绍汽车的助力转向系统。在目前已知的交通工具中,除了行驶在轨道上的车辆以外,其余包括汽车,飞机和轮船都有转向系统。由此可见转向系统对于交通工具的重要性。

  对于我们关注的汽车来说,转向系统从诞生到发展也经历了漫长的过程。最初的转向系统从结构上来看与现代车辆上的并没有本质上的区别,基本都是分为齿轮齿条式和蜗轮蜗杆式两大类。不过,早期汽车上的方向盘在直径上几乎都比现在我们驾驶的车辆要大出许多,这是为什么呢?道理其实很简单,汽车诞生初期,其搭配的转向系统并没有助力设备,方向操作异常沉重。所以,设计师只有采用加大力矩的方式来减少驾驶者的劳动强度,因此无论是轿车还是大型车辆都有一个尺寸惊人的方向盘。

  直到1876年,一个世人只知道他姓Fitts的首次在车辆上安装上了助力转向系统。随后的1903年,哥伦比亚牌5吨卡车也搭载了助力转向系统。

  但以上两种助力转向系统的设计还十分原始,因此并没有大规模投入使用。真正意义上可进行商业化生产的助力转向系统是由美国卡车制造商Pierce Arrow的工程师佛朗西斯 W·戴维斯所研发。1951年,克莱斯勒汽车公司在戴维斯研发成果的基础上推出世界首款轿车采用的助力转向系统,并被命名为“Hydraguide”。

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  目前车辆所采用的助力系统大致可分为三类:液压助力,电子液压助力和电子助力系统。虽然三种系统的名称看上去像是在玩文字游戏,但它们的构成和工作模式却有着明显区别。

  首先来说液压助力系统。液压助力系统是转向助力系统的鼻祖,它通过由发动机驱动的助力泵来对转向机施以动力,助力泵内的液压油则可对整套系统进行散热保护并传递动力。液压助力转向系统结构简单,制造成本相对低廉,因此也成为目前使用范围最为广泛的助力转向系统。

  【液压助力转向系统的基本组成单元包括转向机,助力泵,助力油储油罐及各种管路】

  不过,相对来说它的弱点也很明显。首先,助力泵的工作方式取决于发动机转速,发动机转速越高,助力泵对于转向机所提供的辅助驱动力就越大,反应到驾驶感觉上就是方向会变得很轻。但这种设置却是不可取的,因为发动机处于高转速时,车辆的行进速度也比较快,这时过于灵敏的转向反应很容易导致车辆失控而发生事故。为了解决这一问题,工程师为助力泵安装上一个流量控制阀,发动机转速超过限定值后,助力油的流动会受到限制,避免助力泵反应过度。