液压动力转向系统按控制方式分为传统液压动力转向系统HPS和电控液压动力转向系统EHPS。
传统液压式动力转向系统一般按液流的形式可分为:常流式和常压式两种类型。常压式是指在汽车行驶中,无论方向盘是否转动,整个液压系统总是一直保持高压。常流式是指汽车在行驶中,不转动方向盘时,流量控制阀在中间位置,油路保持常通。
HPS一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件构成。无论汽车是否转向,系统总处于工作状态,能耗较高。这类动力转向的共同缺点是结构复杂、消耗功率大,容易产生泄漏,转向力不易有效控制,助力系统容易损坏且不易安装和维护等。随着高速公路的不断延伸与轿车车速的不断提高,传统的液压动力转向暴露出一个致命的缺点,即若要保证汽车在停车或低速掉头时转向轻便的话,那么当汽车在高速行驶时就会感到有“发飘”的感觉;反之若要保证汽车在高速行驶时操纵有适度感的话,那么当其要停车或低速掉头时就会感到转向太重,两者不能兼顾,这是由传统液压动力转向的结构所决定的。
由于动力转向在轿车上的日益普及,对其性能上的要求已不再是单纯的为了减轻操作强度,而是要求其在低速掉头时保证转向轻便性的同时又能保证高速行驶时的操纵稳定性。为了达到上述要求只有通过采用速度传感型的动力转向才能解决。所谓速度传感型的动力转向是一种随着车速变化而能自动调节操纵力的动力转向装置。车速传感型动力转向在提高车辆操纵稳定性、安全性方面的作用很大。目前所采用的多为车速传感型动力转向,有两种基本形式:①采用电子控制的液压式动力转向系统;②采用电子控制的电动助力转向系统。
EHPS是在HPS的基础上增设电子控制装置构成的,主要由电子控制系统、转向齿轮箱、油泵、分流阀等组成。根据控制方式可分为流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控制式。
电子控制单元(ECU)根据从轮速传感器传来的信号,判别汽车是处于停止状态还是处于低速行驶或高速行驶工况,再根据判别出的汽车状态,对电磁阀线圈的电流进行线性控制。从而达到控制动力转向的目的。(www.daowen.com)
当汽车低速行驶或大转角时,由于流经电磁线圈的电流较大,经分流阀分流后的油液就通过电磁阀返回蓄油器。因此,作用在柱塞上的油压(油压反力室的压力)较小。这时作用在控制阀轴上的压力(反力)也较小,在转向盘的转向力作用下,扭杆就可能产生较大的扭转变化。控制阀就会随扭转相对于驱动小齿轮固定在一起的旋转转过一个角度,使两阀的通道口相互连通,动力缸的右室(左室)就受到油泵油压的作用,驱动动力缸内的活塞向左(右)移动。产生一个较大的辅助力,从而增大了转向力。
当汽车中高速直行时,直行时转向角较小,扭杆产生的扭转变形也很小,旋转阀与控制阀相互连通的通道口开度也减小,使旋转阀一侧的油压上升。由于分流阀的作用,此时电磁阀一侧的油量会增加。同时,伴随着车速的提高,电磁线圈内的电流会减小,电磁阀的节流开度也会缩小,使作用在油压反力室的反力油压增加,柱塞作用到控制阀轴上的压力也随之增大。因此增加了转向操纵力,使驾驶员的手感增强,从而获得良好的转向路感。
当汽车中高速转向行驶时,从存在油压反力的中高速直行状态开始转向时,扭杆的扭转角会进一步减小,旋转阀与控制阀相连的阀口开度也减小,使旋转阀一侧的油压进一步升高。伴随着旋转阀油压的升高,通过固定阻尼孔的油液也供给到油压反力室。通过分流阀向油压反力室供给的一定量的油液和通过固定阻尼孔的油液相加,进一步加强了柱塞的压紧力。使得此时的转向力相应于转向角呈线性增加,从而获得在高速行驶时的稳定转向操纵感。
目前在用的电控式液压动力转向系统无不例外地把普通的无助力的转向系统作为后备,一旦助力转向系统出现某种故障时,可以应急和用手转向把车开回。
迄今为止,电子控制液压动力转向系统已在轿车上获得应用。虽然其工作状态由电子控制单元ECU根据车速、转向盘输入扭矩及转角等信号计算实时助力,控制电磁阀使转向助力放大倍率实现连续可调,满足高、低速时的转向助力要求,但即使是最新的EHPS也无法根除液压助力系统在布置、安装、密封性、操控性、能量消耗、磨损与噪声等方面的固有缺陷。
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