汽車的三種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

■文/于群

汽車發(fā)展至今已有百年歷史，其結(jié)構(gòu)和技術(shù)都發(fā)生了翻天覆地的變化。尤其是乘用車的車身幾乎都已由非承載式進(jìn)化成了承載式，化油器發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展成了多點(diǎn)電噴甚至直噴式，安全配置有了安全氣囊、ABS、ESP等主被動(dòng)保護(hù)措施。盡管轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)沒(méi)有什么大變化，尤其是乘用車仍然是齒輪齒條式，但是其輔助方式已經(jīng)發(fā)展出了液壓、電子液壓和電子三種類型。

駕車上路，握在手中的方向盤(pán)好比一個(gè)控制器，指揮著汽車的行進(jìn)路線，而方向盤(pán)的輕重則直接影響著我們駕車時(shí)的心情以及體力的付出程度。當(dāng)然助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)除了有輕重之別外，還有更多你不了解的方面，比如能耗、成本等等，接下來(lái)我們將對(duì)前面提到的三種助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行分別介紹。

助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成在機(jī)械結(jié)構(gòu)之上

早期的汽車使用機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向時(shí)都是靠駕駛員的體力作為轉(zhuǎn)向動(dòng)力。而在近幾十年人們熱衷的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)則是在機(jī)械轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)上加設(shè)的一套轉(zhuǎn)向加力裝置。

轉(zhuǎn)向加力裝置減輕了駕駛員操縱方向盤(pán)的強(qiáng)度，有些助力力度大的，甚至只需一根手指頭就可以轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)，比如韓國(guó)車以及現(xiàn)在本土化的德國(guó)車，發(fā)動(dòng)機(jī)（或電動(dòng)機(jī)）作為輔助動(dòng)力源幫了駕駛員不小的忙。

在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量只有一部分由駕駛員提供，而另一部分是通過(guò)轉(zhuǎn)向助力裝置提供的。不過(guò)當(dāng)轉(zhuǎn)向助力失效時(shí)，駕駛員還是需要付出相當(dāng)大的體力來(lái)承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)，這在熄火后可以有深刻的體會(huì)。

助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理大致如下：當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤(pán)時(shí)，力矩通過(guò)蝸桿齒輪帶動(dòng)齒條移動(dòng)，而齒條的兩端連接著轉(zhuǎn)向橫拉桿，它可以帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)臂使前輪偏轉(zhuǎn)，從而改變汽車的行駛方向。由于在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中集成了助力系統(tǒng)，因此在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中還有收集轉(zhuǎn)向信號(hào)的傳感器，它負(fù)責(zé)給電動(dòng)機(jī)或者助力油缸傳遞信號(hào)。正因?yàn)橛休o助動(dòng)力機(jī)構(gòu)的介入，所以我們只需用比機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)小一半以上的轉(zhuǎn)向力矩就能使前輪發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

目前，在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中普及率較高的有液壓助力轉(zhuǎn)向（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向（EHPS）和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）。其中，HPS已發(fā)展了近一個(gè)世紀(jì)，技術(shù)成熟、成本低廉，普及率也最高。但是這種助力轉(zhuǎn)向缺點(diǎn)也很明顯，它會(huì)消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率，并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，泵、管路、液壓缸都需要定期維護(hù)保養(yǎng)，尤其是需要定期更換助力油液，液壓泵轉(zhuǎn)子與液壓油之間的損耗會(huì)產(chǎn)生很大的能量損失，而液壓泵在不轉(zhuǎn)向時(shí)也會(huì)消耗能量，因此目前在小型轎車中已開(kāi)始被淘汰。

電子液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電控液壓助力轉(zhuǎn)向（EHPS）雖比傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向先進(jìn)一些，引入了電控裝置，可隨速度調(diào)節(jié)助力力度，不過(guò)它的成本稍高，并且依舊靠發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，這就意味著它的能耗并未降低。這種系統(tǒng)另一個(gè)明顯的缺陷，就是電子控制模塊容易損壞，一旦損壞就需要更換全套助力模塊總成，因此在普通的轎車中這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并不常見(jiàn)。

電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

電子助力轉(zhuǎn)向（EPS）是在上述兩種助力機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它采用獨(dú)立電機(jī)直接提供助力，助力的大小由電控單元根據(jù)車速快慢進(jìn)行控制。

它具有節(jié)能、環(huán)保（可相應(yīng)降低排放）、高安全性、拓展性好等特點(diǎn)，更重要的是配合雷達(dá)和控制模塊，它還能支持自動(dòng)泊車，這是未來(lái)動(dòng)力轉(zhuǎn)向技術(shù)的發(fā)展方向之一，目前正逐步取代液壓和電子液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向。像時(shí)下熱賣的雨燕、飛度、SX4、速騰等車型都采用的是這種助力機(jī)構(gòu)，它的普及率已經(jīng)非常高了，成本也因此得到降低，

通過(guò)將裝有EPS和裝有HPS的車輛對(duì)比表明，在不轉(zhuǎn)向的情況下，EPS能降低2.5%的燃油消耗；而在使用轉(zhuǎn)向情況下，燃油消耗更是降低了5.5%。此外，EPS和EHPS一樣，可根據(jù)車速自動(dòng)控制轉(zhuǎn)向助力力度，有效解決一直困擾著傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方向盤(pán)“輕”和“靈”的難題，但這涉及到各個(gè)廠商的不同車型定位，而在轉(zhuǎn)向調(diào)校上的不同也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向手感的不同，所以才有了韓國(guó)車的輕和德國(guó)車的柔，以及法國(guó)車的重。