摘 要:自最早的纯机械式转向系统到如今尚在襁褓的线控转向系统,本文全面概述了近百年以来现代汽车转向系统的发展历程,同时展望了未来汽车转向的发展前景,为汽车转向系统的研究方向提供了参考依据。
汽车转向系统;发展历程;前景展望
1 引言
汽车转向系与汽车的操纵稳定性有直接关联,驾驶员的驾驶感受直接受汽车转向性能优劣的影响。伴随着世界上第一辆真正意义上的汽车的问世,机械式的转向系统开始应用于汽车。随着一个多世纪的发展,汽车工业逐渐趋于成熟,人们对于汽车转向系统的要求也越来越越高。到目前为止汽车转向系统已经发展有五代:机械传动系统、液压助力转向、电控液压助力转向、电动助力转向以及线控转向,本文将对它们的发展历程进行详细的介绍。
2 机械式转向系统
早在世界上第一辆汽油机驱动的三轮汽车诞生之前,人们已经制造出了蒸汽机驱动的汽车。这种蒸汽汽车体积庞大,十分笨重,行驶速度缓慢,不仅如此,其所配备的转向装置中转向柱与转向节直接连接,使得汽车转向十分困难,常常会造成因转向不及时而车毁人亡的惨剧。
1885年10月,汽车工业的鼻祖Karl Benz制造出了世界上第一辆汽油机驱动的汽车,该汽车转向装置配有齿轮齿条式转向器,因此,其所创立的奔驰公司也是世界上第一家采用齿轮齿条式转向器的汽车公司。但是这种汽车依然是利用一根操纵杆来控制汽车的前进方向,后来工程师在轮船的转向盘上到灵感,1896年英国的Frederiek Strickland与汽车制造商A.J.Drak将轮船上的转向盘和转向柱移植到汽车上,汽车方向盘才正式登上历史舞台。
在转向盘刚被装配到汽车上时,转向柱是和地面垂直的,这就使得驾驶员在驾驶汽车时必须站立才能有良好的视野和轻便的操纵感觉。这个问题在1897年得到解决,在这一年,戴姆勒工厂的一名工人意外地发现转向柱与方向盘之间的倾斜会使视野更加开阔,后来经过多次的改良,Daimler Paririan制成了第一輛转向柱与方向盘倾斜的汽车。至此,机械式转向系统才正式走向成熟。
3 液压助力转向系统
机械式转向系统所配备的转向器虽然使得转向较为轻便,但是当汽车载重过大或者一些其他的因素导致转向阻力过大时同样会让汽车转向变得困难,为了使转向系统满足汽车发展的需要,自20世纪初期便出现了各种各样的转向助力装置。
其实有据可查的最早的汽车转向助力装置是一个姓Fitts的人于1876年设计的,这套装置采用电驱动助力,出于种种原因这套装置以及他的设计者并不为大众熟知。
1900年4月23日,XX宾夕法尼亚州的一个叫Eobert E. Twyford的小伙子发布了他四驱系统的专利,其中就包括机械动力转向系统。
1902年2月,Frederick William Lanchester研究出了“液压驱动转向”系统,并为其申请了专利,但是此时的液压助力转向并未真正投入商业化生产。直到1926年,尚在XXPierce-Arrow汽车公司的Francis W. Davis研制出了真正实用的液压助力转向装置。之后他跳槽到通用公司,并于1927年为通用的重型卡车配备上了他改进的液压助力系统,重型汽车的驾驶员终于不用再为转向问题苦恼了。
奔驰全车系值得一提的是,Francis W.Davis在1931年至1943年根据船用动力转向先后提出了五项汽车转向系统的专利,为之后乘用汽车的液压助力转向研究打下了基础。
1951年克莱斯勒的第六代Imperia车系开始应用较为成熟的液压助力转向系统,并命名为“Hydraguide”—这套系统正是基于Francis W. Davis已经过期的专利而设计的,一经推出便受到广泛好评。之后凯迪拉克公司也开始陆续在他们的汽车上配备液压助力装置,到1954年已经成为凯迪拉克汽车的标配。
1958年XX人Charles F. Hammond对动力转向系统提出了几项优化措施,并在加拿大知识产权局申请专利,液压助力装置正式走向成熟。随后20世纪60年代北美大陆的汽车普遍配有液压助力装置,80年代流行于欧洲,发展至今天已经是一个非常成熟的装置了。
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