1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,汽车电控动力转向系统,一、电子控制动力转向系统的作用,电子控制动力转向系统,(ElectronicControlPowerSteering,，简称,EPS,或,ECPS),是根据车速、转向情况等对转向助力实施控制，使动力转向系统在不同的行驶条件下都有最佳的放大倍率：在低速时有较大的放大倍率，可以减轻转向操纵力，使转向轻便、灵活；在高速时则适当减小放大倍率，以稳定转向手感，提高高速行驶的操纵稳定性。,二、电子控制动力转向系统的组成与分类,电子控制动力转向系统主要由机械转向机构、转向助力系统和电子控制系统组成。根据转向动力源不同可分为液压式电子控制动力转向系统和电动式电子控制动力转向系统。,液压式,EPS,是在传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单元等，电子控制单元根据检测到的车速信号，控制电磁阀，使转向动力放大倍率实现连续可调，从而满足高、低速时的转向助力要求。液压式,EPS,根据其控制方式的不同，又可分为流量控制式、反作用力控制式和阀灵敏度控制式三种形式。,电动式,EP
2、S,是在传统的机械式转向系统的基础上，利用直流电动机作为动力源，电子控制单元根据转向参数和车速等信号，控制电动机转矩的大小和转动方向。电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增矩后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。电动式,EPS,按照其转向助力机构结构与位置的不同，又可分为转向轴助力式、转向器小齿轮助力式和齿条助力式三种形式。,三、电控动力转向系统的优点,良好的随动性。,即转向盘与转向轮之间具有准确的一一对应关系，同时能保证转向轮可维持在任意转向角位置。,高度的转向灵敏度。,即转向轮对转向盘应具有灵敏的响应性能。,良好的稳定性。,即具有很好的直线行使稳定性和转向自动回正能力。,助力效果能随车速变化和转向阻力的变化作相应的调整。,低速时，有较大的助力效果，以克服路面的转向阻力；高速时，要有适当的路感，以避免因转向过轻而发生事故。,效率高。,与传统动力转向相比，效率明显提高，特别是电控电动转向系统可达,90%,以上。,电动式,EPS,的结构与工作原理,电动式电控动力转向系统是一种直接依靠电动机提供辅助扭矩的电动助力式转向系统。,该系统只需利用微机控制电动机电流的
3、方向和幅值，就可直接控制转向助力的大小，控制的自由度较高，且结构简单、布置方便，其在轿车上的应用越来越广泛。,1.,电动式,EPS,的特点,与液压式,EPS,相比，电动式,EPS,具有如下优点。,能耗降低。电动式,EPS,只有转向时系统才工作，消耗较少的能量。因而与液压式动力转向系统相比，在各种行驶工况下均可节能,80,90,。,轻量化显著。电动式,EPS,无液压式,EPS,必须具有的液压缸、油泵、转阀、液压管道等部件，因此其结构紧凑、重量减轻、无油渗漏问题、系统易于布置。,优化助力控制特性。液压助力的增减有一定的滞后性，反应敏感性较差，随动性不够。电动式,EPS,由于采用电子控制，可以使转向系统的转向性能得到优化，增强随动性。,系统安全可靠。当电动式,EPS,出现故障时，可立即切断电动机与助力齿轮机构的动力传送，迅速转入人工一机械转向状态。,2,电动式,EPS,的类型,电动式,EPS,转向助力机构有转向轴助力式、转向器小齿轮助力式和齿条助力式三种。,转向轴助力式。转向助力机构安装在转向轴上，电动机的动力经离合器、电动机齿轮传给转向轴的齿轮，然后经万向节及中间轴传给转向器。,转向器小齿
4、轮助力式。转向助力机构安装在转向器小齿轮处。与转向轴助力式相比，可以提供较大的转向力，适用于中型车。这种助力形式的助力控制特性方面比较复杂。,齿条助力式。转向助力机构安装在转向齿条处，电动机通过减速传动机构直接驱动转向齿条。与转向器小齿轮助力式相比，可以提供更大的转向力，适用于大型车。这种助力形式对原有的转向传动机构有较大改变。,3,电动式,EPS,的组成、原理,（,1,）电动式,EPS,的组成,主要由扭矩传感器、转角传感器、车速传感器、电动机、电磁离合器、减速机构、电子控制单元等组成。,电动机是电动式,EPS,的助力源，电子控制单元根据车速和转向扭矩等参数，控制电动机工作，实现助力转向的作用。,电动式,EPS,的组成,1,转向盘,2,转向轴,3,电子控制单元,4,电动机,5,电磁离合器,6,齿条,7,横拉杆,8,转向轮,9,输出轴,10,扭力杆,11,扭矩传感器,12,转向齿轮,当转向盘转向时，装在转向轴上的扭矩传感器不断地测出转向轴上的扭矩大小，并把它变成输出信号，该信号与车速信号同时输入到电子控制单元。电子控制单元根据这些输入信号，判断汽车的运行工况，确定助力扭矩的大小和方向，控
5、制电动机的电流大小和转向，进而调整转向助力的大小。,（2）工作原理,电动式,EPS,主要由扭矩传感器、电动机、电磁离合器及减速机构等组成，其各部分的结构和工作原理如下。,2电动式EPS主要部件的结构及工作原理,扭矩传感器的作用是测量转向轴与转向器之间的相对扭矩，是电动助力的参数之一。扭矩传感器可分为无触点式扭矩传感器和有触点式扭矩传感器。,无触点式扭矩传感器。,图,4-25,所示为无触点式扭矩传感器的结构及工作原理。,（1）扭矩传感器,图,4-25,无触点式扭矩传感器的结构及工作原理,有触点式扭矩传感器。,图,4-26,所示为滑动可变电阻式扭矩传感器的结构和原理示意图。它是将转向力矩引起的扭力杆角位移转换为电位器电阻的变化以引起输出电压的变化，并经滑环传递出来作为扭矩信号。,电动式,EPS,一般采用直流电动机。其工作原理与启动用直流电动机的原理基本相同。其电压为,12V,，最大通过电流一般为,30A,左右，额定转矩为,10N,m,左右。,（2）电动机,图,4-26,滑动可变电阻式扭矩传感器的结构和原理,图,4-28,为单片干式电磁离合器的工作原理图。当图,4-26,所示的滑动可变电阻式
6、扭矩传感器结构电流通过滑环进入电磁离合器线圈时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，于是电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传递给执行机构。,（3）电磁离合器,图,4-27,电动机正反转控制电路,图,4-28,电磁离合器的工作原理,1,接线柱,2,线圈,3,压板,4,花键,5,从动轴,6,主动轮,7,滚珠轴承,涡轮涡杆减速助力传动机构。,涡轮涡杆减速助力传动机构由电磁离合器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图,4-29,所示。电动机提供的转向助力通过涡轮涡杆机构放大作用于转向柱，辅助驾驶员进行转向动作。车辆高速行驶不需要助力或在助力转向系统出现故障时，为了增加转向的可靠性，在电动机与助力机构之间采用电磁离合器来实现电动机与转向系统分离。,（4）减速机构,差动轮系助力减速传动机构。,差动轮系助力减速传动机构由一套涡轮涡杆机构和一套差动轮系机构组成，如图,4-30,所示。转向输入轴与差动轮系的中心轮相连，电动机经过一级涡轮涡杆减速机构带动齿圈运动，合成的运动由行星架输出。,其工作原理是根据车速和手动转向角度，电子控制单元按照事先确定的控制规律使电动机提供一个与手动
7、转向同方向的辅助转角并利用差动轮系的运动合成得到前轮转向角度，这间接地减小了转向系统的传动比而减小了手动转向角度，从而减少了驾驶员消耗的转向功。,图,4-29,涡轮涡杆减速助力传动机构,1,转向盘,2,扭矩传感器,3,涡轮涡杆机构,4,离合器,5,电动机,6,齿轮齿条转向器,涡轮涡杆减速助力传动机构。,涡轮涡杆减速助力传动机构由电磁离合器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图,4-29,所示。电动机提供的转向助力通过涡轮涡杆机构放大作用于转向柱，辅助驾驶员进行转向动作。车辆高速行驶不需要助力或在助力转向系统出现故障时，为了增加转向的可靠性，在电动机与助力机构之间采用电磁离合器来实现电动机与转向系统分离。,（4）减速机构,差动轮系助力减速传动机构。,差动轮系助力减速传动机构由一套涡轮涡杆机构和一套差动轮系机构组成，如图,4-30,所示。转向输入轴与差动轮系的中心轮相连，电动机经过一级涡轮涡杆减速机构带动齿圈运动，合成的运动由行星架输出。,其工作原理是根据车速和手动转向角度，电子控制单元按照事先确定的控制规律使电动机提供一个与手动转向同方向的辅助转角并利用差动轮系的运动合成得到前轮转向角度，这间接地减小了转向系统的传动比而减小了手动转向角度，从而减少了驾驶员消耗的转向功。,图,4-30,差动轮系助力减速传动机构,1,转向盘,2,转角传感器,3,差动行星轮机构,4,涡轮涡杆机构,5,齿轮齿条转向器,
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