现在,普通轿车都带有转向助力系统。转向助力系统可以大大减轻驾驶者的疲劳强度,但是也有一点副作用,那就是汽车高速行驶时由路面通过轮胎反馈到方向盘的路感降低了,高速时方向盘太轻造成方向稳定性变差。所以有了“可变助力转向”原理,就是在车速高时减少助力方向盘变重增加稳定性,低速时增加助力方向盘变轻减轻疲劳强度。
所谓可变助力转向,就是方向机助力是可以变化的。可变转向系统根据“可变”助力不同又可以分为两类:一类是仅助力力度可变的助力转向系统;另一类是速比可变的助力转向系统。
一、仅助力力度可变的助力转向系统
可变助力转向系统能够随车速改变助力力度,在泊车或低速行驶状态下转动方向盘更加轻盈省力,对臂力较小的驾驶员尤为方便;而当车辆高速行驶时,则能够降低助力,使方向盘转动阻力增大,手感变沉,不再像低速时那样灵敏,车辆的高速行驶稳定性得到提升。
1. 增加电子控制单元和电磁阀的机械式液压助力
与传统的机械式液压助力系统相比,增加电子控制单元和电磁阀的机械式液压助力系统多一套能够读取速度传感器信息的电子控制单元,与转向柱连接的机械阀上增加了电磁阀机构,如图1所示。通过电流控制电磁阀开度,可以改变助力油液的流量,使得油液推动助力活塞的力量被改变,实现了助力力度的调节。其控制原理及机械内部结构如图2所示。新君威使用的MAGNASTEER磁力可变助力转向系统是比较常见的增加电子控制单元和电磁阀的机械式液压助力系统。
当车速改变时,系统会改变车辆转向所需要的助力。低速时,系统会提供较大的转向助力,高速时转向助力减小。可变助力转向系统与动力转向系统共同作用,可变助力转向控制模块在高速总线上通信,用VSS和SAS向执行器指令最合适的电流。执行器是一个可变电磁执行器,该执行器由一个多极永磁体、一个极片和一个电磁线圈组成,通过指令-3 至+3 A的电流至线圈,转向助力将尽量匹配车速。最低车速时(约5km/h),线圈因极相同而互相排斥。中速时(约70km/h),没有电流,只通过液压进行转向辅助。高速时,线圈因磁力相反而互相吸引,需要很大的操控力量进行转动。模块检测到的任何故障都会导致系统电流为0。故障情况下,只通过液压来辅助转向,并设置DTC。
控制单元根据车速传感器的信号对电磁阀开度进行控制,做到了助力力度随速度可变的功能。
2.Servotronic伺服式助力转向
Servotronic伺服式助力转向是在机械液压助力系统上增加电磁阀,目前这类转向系统的使用非常广泛。很多人把这套系统称作电子液压助力系统,从组成上看,它确实有电控单元。但是,该系统并没有电子泵结构,其关键结构是加在传统机械阀体之上的电磁阀。所以,不应当将其与电子液压助力转向混淆,该系统依旧属于“进化型”的机械式液压助力转向系统。
Servotronic转向系统的作用原理与新君威的magnasteer系统相同,控制单元根据车速传感器的信号对电磁阀开度进行控制,如图3所示。系统通过改变助力液流量对转向机构液压缸内的油液压力进行调节,进而改变助力力度。相比使用电子泵的电子液压助力系统,Servotronic转向系统有着更高的可靠性,并且传承了机械液压助力系统较高负载能力和可靠性较高等优势,尤其适合那些对转向系统的负载能力要求较高并且需要精准操控性的车型。
搭载伺服式液压助力转向系统的车型不少,大众、奥迪、宝马、保时捷以及沃尔沃等知名厂商的一些车型(如大众辉腾、宝马3系等)都曾使用或仍在使用这种转向系统。
3.电子液压助力转向
电子液压助力转向系统(Electro-Hydraulic Power Steering,简称EHPS)的助力原理与机械式液压助力系统完全相同。与机械式液压助力相比,电子液压助力系统不再使用由发动机通过皮带驱动的液压泵,而换成了由电力驱动的电子