电控助力转向系统

第三章：电控动力转向系统第一节：电控液压式动力转向系统一、概述1、电子动力转向按动力转向的能源分为（1）电控液压助力转向系统PPS（2）电控电动转向系统EPS2、电控液压动力转向系统，是在原先液压动力转向系统的基础上，增加了传感器、电子控制单元（ECU）和执行器（电磁阀）等所组成的系统3、现在电控液压动力转向系统的主要类型大多为车速响应型，即主要根据车速的变化，通过传感器向ECU传递信号，经过处理后，控制电液转换装置，改变动力转向器转向的手力，使驾驶员的转向手力根据车速和行驶条件的变化而得以改变。也就是说，在低速行驶或转急弯时得以很小的转向手力进行操作，以获得较轻的转向；而在高速行驶时，得以稍重的转向手力进行稳定的操作，以避免转向“发飘”，使转向的操纵性和稳定性达到最合适的平衡状态。4、电控液压式动力转向类型的种类有（1）可变量孔式液压动力转向（2）旁通式液压动力转向（3）反力式液压动力转向（4）电磁式液压动力转向（5）电动式液压动力转向其中、前四种转向系统的油泵都是由发动机直接驱动，因此发动机在转向时和不转向时都要消耗功率来驱动油泵。电动液压动力转向系统是利用电动机直接驱动液压转向泵的，与发动机不发生机械上的联系。液压助力的渐进随动原理转向助力系统应具备下列“渐进随动”功能和安全保护八个功能：（1）不转－不助；（2）小转－小助；（3）大转－大助；（4）慢转－慢助；（5）快转－快助；（6）仃转－仃助（维持）；（7）单边冲击或爆胎－反向助力，保位直行；（8）助力系统失效，仍能手动机械转向第三节：电控动力式动力转向系统一、特点电动助力转向系统由电动机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。1、EPS节能环保。由于发动机运转时，液压泵始终处于工作状态，液压转向系统使整个发动机燃油消耗量增加了3％～5％，而EPS以蓄电池为能源，以电机为动力元件，可独立于发动机工作，EPS几乎不直接消耗发动机燃油。EPS不存在液压动力转向系统的燃油泄漏问题，EPS通过电子控制，对环境几乎没有污染。2、EPS装方便。EPS的主要部件可以配集成在一起，易于布置，与液压动力转向系统相比减少了许多元件，没有液压系统所需要的油泵、油管、压力流量控制阀、储油罐等，元件数目少，装配方便，节约时间。3、EPS效率高。液压动力转向系统效率一般在60%～70%，而EPS的效率较高，可高达90％以上。4、EPS路感好。传统纯液压动力转向系大多采用固定放大倍数，工作驱动力大，但却不能实现汽车在各种车速下驾驶时的轻便性和路感。而EPS系统的滞后特性可以通过EPS控制器的软件加以补偿，使汽车在各种速度下都能得到满意的转向助力。5、EPS回正性好。EPS系统结构简单，不仅操作简便，还可以通过调整EPS控制器的软件，得到最佳的回正性，从而改善汽车操纵的稳定性和舒适性。二、分类根据电动机布置的不同，电控电动式动力转向系统可分为1、转向轴助力式2、齿轮助力式3、齿条助力式1、转向轴助力式转向轴助力式电动转向系统的电动机固定在转向轴一侧，由离合器与转向轴相连，直接驱动转向轴进行动力转向。2、齿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。转向盘转向轴ECU电动机齿条拉杆车轮小齿轮扭力杆转向力矩传感器3、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。转向盘转向轴EPSECU电动机齿条拉杆车轮小齿轮斜齿轮螺杆螺母扭力杆转向力矩传感器三：主要部件的结构及工作原理1、扭矩传感器转矩传感器的作用是测量转向盘与转向器之间的相对转矩，以作为电动助力的依据之一2、电动机最大电流一般为30A，电压为DC12V，额定转矩为10N·m左右3、电磁离合器为了不使电动机和电磁离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，以切断辅助动力。4、减速机构1、扭矩传感器转矩传感器用于检测作用于转向盘上转矩信号的大小，目前采用较多的是扭杆式电位计传感器，它是在转向轴位置加一根扭杆，通过扭杆检测输入轴与输出轴的相对扭转位移得到扭矩。2、电动机EPS的动力源是电动机，功能是根据ECU的指令产生相应的输出转矩，电动机时影响EPS性能的主要因素之一。通常采用无刷永磁式直流电动机。要求低速转矩大、波动小、惯量小、尺寸小、质量轻，可靠性高、控制性能好。需要正反转控制。电动机工作过程a1和a2端为触发信号端，从微机系统的D/A转换器得到的直流信号输入到a1和a2端，用以触发电动机产生正反转。当a1端得到输入信号时，晶体管VT3导通，VT2得到基极电流而导通。电动机有电流流过正转。当a2端得到输入信号时，晶体管VT4导通，VT1得到基极电流而导通。电动机有反向电流流过反转。控制触发信号端电流的大小，就可以控制电动机通过电流的大小。3、电磁离合器1—滑环；2—线圈；3—压板；4—花键；5—从动轴；6—主动轮；7—滚珠轴承（1）工作过程当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。电动式EPS一般都设定一个工作范围。如当车速达到45km/h时，就不需要辅助动力转向，这时电动机就停止工作。另外，当电动机发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可利用手动控制转向。4、减速机构助力电动机转速高，转矩小，必须经由减速机构减增转矩后驱动转向器采用的减速机构有蜗杆蜗轮传动、螺杆螺母传动、行星齿轮减速、滚珠式齿轮减速机构等5、转角传感器转角传感器的作用是检测电动机的旋转角四：电控电动式转向系统的检修以丰田卡罗拉轿车为例（故障自诊断）故障码表第四节：四轮转向系统一、概述汽车的四轮转向是指汽车在转向时四个车轮都可对车身主动偏转，使之起到转向作用，以改善汽车的转向机动性能。前后转向的转向控制有同向和反向两种情况（1）反向转向转向系统中后轮与前轮的转向方向相反，这种转向方式转弯半径比两轮转向的转弯半径小，提高了汽车停车或狭小空间转向的机动性，适于汽车低速行驶时调头或倒车的情况（2）同向转向转向系统中后轮与前轮的转向方向相同，这种转向方式转弯半径比两轮转向的转弯半径大，减小了汽车调整行驶转向时的旋转和侧滑，适于汽车高速行驶时的转弯或变换车道的情况。二、四轮转向系统的组成按照后轮转向机构控制和驱动方式的不同，电控四轮转向可分为电控机械式、电控液压式和电动式三种。目前应用最广泛的是电控电动式。1、后轮执行器后轮转向执行器可以与电动转向器相对照。这个执行器包括一个通过螺杆机构驱动转向齿条的电动机。常规的转向拉杆是从转向执行器连接到后轮转向臂和转向节处。执行器内的回位弹簧在点火开关关闭时或四轮转向系统失效时将后轮回复直线行驶位置。一个主后轮转角传感器和一个副后轮转角传感器安装在后轮转向执行器的最上端2、主后轮转角传感器主后轮转角传感器位于后轮转向执行器的左侧。这只传感器有一个随循环球螺杆旋转的脉冲环。一只电子传感器直接安装在脉冲环上部。当循环球螺杆与脉冲环旋转时，这个传感器向控制单元发出数字电压信号，显示后轮转角。3、副后轮转角传感器副后轮转角传感器安装在后轮转向执行器上传感器与主后轮转角传感器相反的一端。副后轮转角传感器有一只连接在齿条轴上的锥形轴。这只锥形轴与齿条一同水平移动。一根在副后轮转角传感器上的插棒与锥形轴锥面接触。当锥形轴水平移动时，锥面使传感器插棒来回运动。这根插棒的运动使传感器产生模拟信号，将转角信息传送到控制单元。4、主转向角度传感器转向角度传感器也称转向盘转动传感器。主转向角度传感器安装在组合开关下方的转向柱上。转动速度传感器和转向盘方向安装在主转向角度传感器内。