汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)[1]

1、第四章第四章 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 在汽車行駛中，轉(zhuǎn)向運動是最基本的運動。我們通過在汽車行駛中，轉(zhuǎn)向運動是最基本的運動。我們通過 方向盤來操縱和控制汽車的行駛方向，從而實現(xiàn)自己的行方向盤來操縱和控制汽車的行駛方向，從而實現(xiàn)自己的行 駛意圖。駛意圖。 在現(xiàn)代汽車上，在現(xiàn)代汽車上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一，是必不可少的最基本的系統(tǒng)之一， 它也是決定它也是決定汽車主動安全性的關(guān)鍵總成汽車主動安全性的關(guān)鍵總成。 如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能，如何設(shè)計汽車的轉(zhuǎn)向特性，使汽車具有良好的操縱性能， 始終是各汽車廠家和科研機構(gòu)

2、的重要課題始終是各汽車廠家和科研機構(gòu)的重要課題。特別是在車輛。特別是在車輛 高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的今天，針對更 多不同的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱性設(shè)計顯得尤為重要。多不同的駕駛?cè)巳?，汽車的操縱性設(shè)計顯得尤為重要。 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機械系統(tǒng)機械系統(tǒng)，汽車的轉(zhuǎn)向運動是，汽車的轉(zhuǎn)向運動是由駕由駕 駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向駛員操縱方向盤，通過轉(zhuǎn)向器和一系列的桿件傳遞到轉(zhuǎn)向 車輪而實現(xiàn)的。車輪而實現(xiàn)的。普通的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立在機械轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上。普通的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)建立在機械轉(zhuǎn)向

3、的基礎(chǔ)上。 常用的有兩種是常用的有兩種是齒輪齒條式齒輪齒條式和和循環(huán)球式循環(huán)球式(用于需要較大的用于需要較大的 轉(zhuǎn)向力時轉(zhuǎn)向力時)。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是我們最常見的，目前大部分。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是我們最常見的，目前大部分 低端轎車采用的就是低端轎車采用的就是齒輪齒條式機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)齒輪齒條式機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點 雖然傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作最可靠，但是也存在很多固有的缺雖然傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作最可靠，但是也存在很多固有的缺 點，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于點，傳統(tǒng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于方向盤方向盤和和轉(zhuǎn)向車輪之間的機械連接轉(zhuǎn)向車輪之間的機械連接 而產(chǎn)生一些自身無法避免的而產(chǎn)生一些自身無法避免的缺陷缺陷： 汽

4、車的轉(zhuǎn)向特性受駕駛員駕駛技術(shù)的影響嚴重；汽車的轉(zhuǎn)向特性受駕駛員駕駛技術(shù)的影響嚴重； 轉(zhuǎn)向傳動比固定轉(zhuǎn)向傳動比固定,提供不了合適的轉(zhuǎn)向力提供不了合適的轉(zhuǎn)向力; 液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)濟性差，液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)濟性差，一般轎車每行駛一百公里一般轎車每行駛一百公里 要多消耗要多消耗0.30.4升的燃料升的燃料；另外，存在；另外，存在液壓油泄漏問題，液壓油泄漏問題， 對環(huán)境造成污染對環(huán)境造成污染，在環(huán)保性能被日益強調(diào)的今天，無疑是，在環(huán)保性能被日益強調(diào)的今天，無疑是 一個明顯的劣勢。一個明顯的劣勢。 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使轉(zhuǎn)向操作靈活、輕便，在設(shè)計汽車使轉(zhuǎn)向操作靈活、輕便，在

5、設(shè)計汽車 時對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇靈活性增大，能吸收路面對前時對轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)形式的選擇靈活性增大，能吸收路面對前 輪產(chǎn)生的沖擊等優(yōu)點，現(xiàn)代汽車上普遍采用助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輪產(chǎn)生的沖擊等優(yōu)點，現(xiàn)代汽車上普遍采用助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)于于1955年在年在Buick上首次采用，解決了轉(zhuǎn)向上首次采用，解決了轉(zhuǎn)向 輕便性問題，輕便性問題， 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指在駕駛員的控制下，借助于汽是指在駕駛員的控制下，借助于汽 車發(fā)動機通過液壓泵產(chǎn)生的液體壓力或電動機驅(qū)動力來車發(fā)動機通過液壓泵產(chǎn)生的液體壓力或電動機驅(qū)動力來 實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。助力轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)向是一種以駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤是一種以

6、駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤 （轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角）為輸入信號，以轉(zhuǎn)向車輪的角位移為輸（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)角）為輸入信號，以轉(zhuǎn)向車輪的角位移為輸 出信號的出信號的伺服機構(gòu)伺服機構(gòu)。 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求 對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，主要概括為對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的要求，主要概括為轉(zhuǎn)向的靈敏度轉(zhuǎn)向的靈敏度和和操縱的輕操縱的輕 便性便性。高的轉(zhuǎn)向靈敏度，要求轉(zhuǎn)向器具有。高的轉(zhuǎn)向靈敏度，要求轉(zhuǎn)向器具有小的傳動比小的傳動比，以，以 小的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角迅速轉(zhuǎn)向，好的操縱輕便性，則要求轉(zhuǎn)向小的轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角迅速轉(zhuǎn)向，好的操縱輕便性，則要求轉(zhuǎn)向 器具有器具有大的傳動比大的傳動比，這樣才能以較小的轉(zhuǎn)向盤操縱力獲得，這樣才能以較小的轉(zhuǎn)向盤操縱力獲得 大

7、的轉(zhuǎn)向力矩。大的轉(zhuǎn)向力矩。 實際應(yīng)用中，一般要求：實際應(yīng)用中，一般要求：當(dāng)轉(zhuǎn)向輪達到最大設(shè)計轉(zhuǎn)角時，當(dāng)轉(zhuǎn)向輪達到最大設(shè)計轉(zhuǎn)角時， 轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)數(shù)不宜超過轉(zhuǎn)向盤總轉(zhuǎn)數(shù)不宜超過5圈，而轉(zhuǎn)向盤操縱力最大不超過圈，而轉(zhuǎn)向盤操縱力最大不超過 250N 助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的具體要求助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的具體要求 良好的操縱性良好的操縱性 合適的轉(zhuǎn)向力與位置感合適的轉(zhuǎn)向力與位置感 具有回正功能具有回正功能 適當(dāng)?shù)穆访娣答伭窟m當(dāng)?shù)穆访娣答伭?工作可靠工作可靠 節(jié)省能源節(jié)省能源 安靜、噪聲小安靜、噪聲小 轉(zhuǎn)向必須靈活、平順，轉(zhuǎn)向必須靈活、平順， 具有很好的隨動性，能具有很好的隨動性，能 夠安全行駛在狹窄、連夠安全行駛在狹窄、連

8、 續(xù)拐彎的彎道上。續(xù)拐彎的彎道上。 低速或停車低速或停車時，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤 不能太費力，不能太費力，高速行駛高速行駛時，又時，又 不能感覺到轉(zhuǎn)向盤上的力太小不能感覺到轉(zhuǎn)向盤上的力太小 而有發(fā)而有發(fā)“飄飄“的感覺，的感覺，因此要因此要 求轉(zhuǎn)向盤上的力最好能隨車速求轉(zhuǎn)向盤上的力最好能隨車速 變化，同時要求駕駛員能清楚變化，同時要求駕駛員能清楚 地感覺到轉(zhuǎn)向盤的位置，地感覺到轉(zhuǎn)向盤的位置，感覺感覺 到操縱轉(zhuǎn)向盤的角度與汽車行到操縱轉(zhuǎn)向盤的角度與汽車行 駛軌跡的對應(yīng)關(guān)系，具有很好駛軌跡的對應(yīng)關(guān)系，具有很好 的直線行駛穩(wěn)定性和高速行駛的直線行駛穩(wěn)定性和高速行駛 的路感。的路感。 在轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向

9、盤應(yīng)在轉(zhuǎn)向后，轉(zhuǎn)向盤應(yīng) 當(dāng)能自動回到直線行駛當(dāng)能自動回到直線行駛 的位置，回轉(zhuǎn)的速度要的位置，回轉(zhuǎn)的速度要 平穩(wěn)、適當(dāng)。使殘留的平穩(wěn)、適當(dāng)。使殘留的 角速度盡可能小。角速度盡可能小。 從道路表面?zhèn)鱽淼臎_從道路表面?zhèn)鱽淼臎_ 擊應(yīng)能傳達到轉(zhuǎn)向盤上，擊應(yīng)能傳達到轉(zhuǎn)向盤上， 增加駕駛員的路感，但增加駕駛員的路感，但 不能太大，要使駕駛員不能太大，要使駕駛員 的感覺是舒適的。的感覺是舒適的。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是安全件，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是安全件， 如果不能轉(zhuǎn)向或失去控如果不能轉(zhuǎn)向或失去控 制就會發(fā)生車毀人亡的制就會發(fā)生車毀人亡的 事故。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)事故。因此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng) 具有故障預(yù)警功能，當(dāng)具有故障預(yù)警功能，當(dāng) 計算機控

10、制系統(tǒng)或助力計算機控制系統(tǒng)或助力 系統(tǒng)發(fā)生故障時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時，轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)仍然應(yīng)保留人力轉(zhuǎn)系統(tǒng)仍然應(yīng)保留人力轉(zhuǎn) 向功能。向功能。 在保證轉(zhuǎn)向性能的前在保證轉(zhuǎn)向性能的前 提下，盡可能降低轉(zhuǎn)向提下，盡可能降低轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的動力消耗。系統(tǒng)的動力消耗。 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類 傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 機械式的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機械式的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一般由一般由液壓泵、油管、壓力流液壓泵、油管、壓力流 量控制閥體、量控制閥體、V型傳動皮帶、

11、儲油罐型傳動皮帶、儲油罐等部件構(gòu)成。等部件構(gòu)成。 無論車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在大轉(zhuǎn)向車速無論車是否轉(zhuǎn)向，這套系統(tǒng)都要工作，而且在大轉(zhuǎn)向車速 較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。較低時，需要液壓泵輸出更大的功率以獲得比較大的助力。 所以，也在一定程度上浪費了資源。還有，機械式液壓助所以，也在一定程度上浪費了資源。還有，機械式液壓助 力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由液壓泵及管路和油缸液壓泵及管路和油缸組成，為保持壓力，不組成，為保持壓力，不 論是否需要轉(zhuǎn)向助力，系統(tǒng)總要處于工作狀態(tài)，能耗較高，論是否需要轉(zhuǎn)向助力，系統(tǒng)總要處于工作狀態(tài)，能耗較高， 這也是耗資源的一個原因所在。這也

12、是耗資源的一個原因所在。 傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）一般按液流的形式可分）一般按液流的形式可分 為為常流式常流式和和常壓式常壓式兩種類型。兩種類型。 常流式常流式是指汽車在行駛中，不轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，流量控制閥在是指汽車在行駛中，不轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤時，流量控制閥在 中間位置，油路保持暢通。中間位置，油路保持暢通。 常壓式常壓式是指汽車在行駛中，無論轉(zhuǎn)向盤是否轉(zhuǎn)動，整個液壓是指汽車在行駛中，無論轉(zhuǎn)向盤是否轉(zhuǎn)動，整個液壓 系統(tǒng)總是一直保持高壓。系統(tǒng)總是一直保持高壓。 傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)缺點傳統(tǒng)液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)缺點 提供不了合適

13、的轉(zhuǎn)向力提供不了合適的轉(zhuǎn)向力，即若要保證汽車在停車或低，即若要保證汽車在停車或低 速調(diào)頭時轉(zhuǎn)向輕便，那么汽車高速行駛時就會感到有速調(diào)頭時轉(zhuǎn)向輕便，那么汽車高速行駛時就會感到有”發(fā)發(fā) 飄飄“的感覺；若要保證汽車在高速行駛時操縱有適度手感，的感覺；若要保證汽車在高速行駛時操縱有適度手感， 那么當(dāng)其要停車或低速調(diào)頭時就會感到轉(zhuǎn)向太重，兩者不那么當(dāng)其要停車或低速調(diào)頭時就會感到轉(zhuǎn)向太重，兩者不 能兼顧。能兼顧。 電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制式液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向控制閥 油泵：油泵：由發(fā)動機驅(qū)動，用于提供助力轉(zhuǎn)向所需的液壓油。由發(fā)動機驅(qū)動，用于提供助力轉(zhuǎn)向所需的液壓油。 扭力桿的上端與轉(zhuǎn)

14、閥閥桿用銷子剛性地連接在一起，下端與控扭力桿的上端與轉(zhuǎn)閥閥桿用銷子剛性地連接在一起，下端與控 制閥閥體用銷子相連，小齒輪軸的上端通過銷子與控制閥閥體相連，制閥閥體用銷子相連，小齒輪軸的上端通過銷子與控制閥閥體相連， 轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。轉(zhuǎn)向時，轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。 分流閥：分流閥：根據(jù)有關(guān)傳感器的信號作出最佳助力轉(zhuǎn)向力判斷，并根據(jù)有關(guān)傳感器的信號作出最佳助力轉(zhuǎn)向力判斷，并 將來自轉(zhuǎn)向油泵的油液向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)分流，按照車速將來自轉(zhuǎn)向油泵的油液向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)分流，按照車速 和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁

15、閥一和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁閥一 側(cè)具有穩(wěn)定的油液流量。側(cè)具有穩(wěn)定的油液流量。 固定小孔：固定小孔：把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一部份液壓油分配到油壓反力把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一部份液壓油分配到油壓反力 室一側(cè)。在汽車高速行駛時，由于通過小孔又加了一部份燃油給反室一側(cè)。在汽車高速行駛時，由于通過小孔又加了一部份燃油給反 力室，進一步加強了柱塞的夾緊力，使得此時的轉(zhuǎn)向力相對于轉(zhuǎn)向力室，進一步加強了柱塞的夾緊力，使得此時的轉(zhuǎn)向力相對于轉(zhuǎn)向 角呈線性增加，從而獲得高速行駛時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向操縱感。角呈線性增加，從而獲得高速行駛時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向操縱感。 助力轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)向ECUECU：ECU根據(jù)車

16、速傳感器傳來的信號，判斷汽車是處根據(jù)車速傳感器傳來的信號，判斷汽車是處 于停止狀態(tài)還是處于低速行駛或高速行駛工況，在根據(jù)判別出的汽于停止狀態(tài)還是處于低速行駛或高速行駛工況，在根據(jù)判別出的汽 車狀態(tài)，對電磁線圈的電流進行線性控制，車狀態(tài)，對電磁線圈的電流進行線性控制，使電磁閥有適當(dāng)?shù)拈_度，使電磁閥有適當(dāng)?shù)拈_度， 以控制轉(zhuǎn)向助力的大小。以控制轉(zhuǎn)向助力的大小。 電磁閥：電磁閥：根據(jù)需要開啟適當(dāng)?shù)拈_度，使油壓反力室一側(cè)的油液根據(jù)需要開啟適當(dāng)?shù)拈_度，使油壓反力室一側(cè)的油液 流回儲油箱。電磁閥開度增大時，使作用在柱塞的背壓（油壓反力流回儲油箱。電磁閥開度增大時，使作用在柱塞的背壓（油壓反力 室壓力）降低，

17、柱塞推動控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿的力（反力）較小，因此室壓力）降低，柱塞推動控制閥轉(zhuǎn)閥閥桿的力（反力）較小，因此 只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭轉(zhuǎn)變形，使閥體與閥桿相對轉(zhuǎn)只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭轉(zhuǎn)變形，使閥體與閥桿相對轉(zhuǎn) 動而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用，電磁閥開啟較小時則相反。動而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用，電磁閥開啟較小時則相反。 反力控制式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程反力控制式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作過程 當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時，控制閥閥體控制閥閥體與與轉(zhuǎn)閥閥桿轉(zhuǎn)閥閥桿 之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使兩閥的通道口相互連通，扭力桿的變形之間將發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，使兩閥的通道口相互連通，扭力

18、桿的變形 角度就越大，轉(zhuǎn)閥中工作油液通道的截口面積就越大，助力就越角度就越大，轉(zhuǎn)閥中工作油液通道的截口面積就越大，助力就越 大。大。 汽車低速行駛或者大轉(zhuǎn)彎時汽車低速行駛或者大轉(zhuǎn)彎時。流經(jīng)電磁線圈的電流。流經(jīng)電磁線圈的電流較大較大，電磁閥，電磁閥 的開啟角度的開啟角度較大較大，經(jīng)分流閥分流后的油液通過電磁閥返回油箱的，經(jīng)分流閥分流后的油液通過電磁閥返回油箱的 油液就油液就較多較多，因此作用在反力室的油壓就，因此作用在反力室的油壓就較小較小，柱塞上的油壓，柱塞上的油壓較較 小小，這時作用在控制閥軸上的，這時作用在控制閥軸上的反力也較小反力也較小，因此反力油壓形成的，因此反力油壓形成的 阻力矩較小

19、阻力矩較小。由于阻力矩較小，轉(zhuǎn)向盤只需要用較小的力就可以。由于阻力矩較小，轉(zhuǎn)向盤只需要用較小的力就可以 使扭力桿發(fā)生使扭力桿發(fā)生較大的變形，轉(zhuǎn)向助力較大較大的變形，轉(zhuǎn)向助力較大。 流經(jīng)電磁線圈的電流流經(jīng)電磁線圈的電流較小較小，電磁閥的開啟角度，電磁閥的開啟角度較小較小，經(jīng)分流閥分，經(jīng)分流閥分 流后的油液通過電磁閥返回油箱的油液就流后的油液通過電磁閥返回油箱的油液就較少較少，因此作用在反力，因此作用在反力 室的油壓就室的油壓就較大較大，柱塞上的油壓，柱塞上的油壓較大較大，這時作用在控制閥軸上的，這時作用在控制閥軸上的 反力也較大反力也較大，因此反力油壓形成的，因此反力油壓形成的阻力矩較大阻力矩較

20、大。由于阻力矩較大，。由于阻力矩較大， 輸入同樣的力，使扭力桿發(fā)生輸入同樣的力，使扭力桿發(fā)生變形較小，轉(zhuǎn)向助力較小變形較小，轉(zhuǎn)向助力較小。旋轉(zhuǎn)閥。旋轉(zhuǎn)閥 與控制閥相互連通的通道口開度也減小，助力與控制閥相互連通的通道口開度也減小，助力較小較小。 液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點液壓式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的缺點 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率消耗大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率消耗大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效 控制。控制。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS） 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動機作為動力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動機作為動力源，根據(jù)車速和轉(zhuǎn) 向參數(shù)等，由電子控制單元完成助力控制。向

21、參數(shù)等，由電子控制單元完成助力控制。 根據(jù)根據(jù)電動機布置位置電動機布置位置不同，可分為不同，可分為轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助齒輪助 力式力式和和齒條助力式齒條助力式三種類型。三種類型。 轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向柱助力式EPSEPS的電動機固定在轉(zhuǎn)向柱的一側(cè)，通過的電動機固定在轉(zhuǎn)向柱的一側(cè)，通過 減速機構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。減速機構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸助力轉(zhuǎn)向。 齒輪助力式齒輪助力式EPSEPS的電動機和減速機構(gòu)和小齒輪相連，直的電動機和減速機構(gòu)和小齒輪相連，直 接驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒輪，實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。接驅(qū)動轉(zhuǎn)向齒輪，實現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向。 齒條助力式齒條助力式EPSEPS的電動機和減速機

22、構(gòu)直接驅(qū)動齒條提供的電動機和減速機構(gòu)直接驅(qū)動齒條提供 助力。助力。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大特點就是能實現(xiàn)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大特點就是能實現(xiàn)“精確轉(zhuǎn)向精確轉(zhuǎn)向”， 它能夠在汽車轉(zhuǎn)向過程中根據(jù)不同車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的快它能夠在汽車轉(zhuǎn)向過程中根據(jù)不同車速和轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動的快 慢，精確提供各種行駛路況下的慢，精確提供各種行駛路況下的最佳轉(zhuǎn)向助力最佳轉(zhuǎn)向助力，減小由路，減小由路 面不平引起的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動。不但可以減輕低速行駛面不平引起的對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動。不但可以減輕低速行駛 時的轉(zhuǎn)向操縱力，而且可大大提高高速行駛時的操縱穩(wěn)定時的轉(zhuǎn)向操縱力，而且可大大提高高速行駛時的操縱穩(wěn)定 性，性，并能精確實現(xiàn)人們預(yù)先

23、設(shè)置的在不同車速、不同轉(zhuǎn)彎并能精確實現(xiàn)人們預(yù)先設(shè)置的在不同車速、不同轉(zhuǎn)彎 角度所需要的轉(zhuǎn)向助力角度所需要的轉(zhuǎn)向助力。通過控制助力電機，可降低高速。通過控制助力電機，可降低高速 行駛時的轉(zhuǎn)向助力，增大轉(zhuǎn)向手力，行駛時的轉(zhuǎn)向助力，增大轉(zhuǎn)向手力，解決高速發(fā)飄問題解決高速發(fā)飄問題， 成本相對較低。成本相對較低。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器 轉(zhuǎn)向離合器轉(zhuǎn)向離合器 不轉(zhuǎn)向時不轉(zhuǎn)向時，助力電動機不工作，助力電動機不工作， 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動時，與轉(zhuǎn)向軸相連的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出，與轉(zhuǎn)向軸相連的轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地測出 作用于轉(zhuǎn)向軸上的力矩，并將力矩轉(zhuǎn)換為電信號，車速傳

24、作用于轉(zhuǎn)向軸上的力矩，并將力矩轉(zhuǎn)換為電信號，車速傳 感器產(chǎn)生車速信號，感器產(chǎn)生車速信號，ECU根據(jù)這兩個信號，經(jīng)過運算處根據(jù)這兩個信號，經(jīng)過運算處 理后，向離合器和電動機發(fā)車發(fā)出控制指令，理后，向離合器和電動機發(fā)車發(fā)出控制指令，即輸出一個即輸出一個 適合的電流，在離合器結(jié)合的同時，是電動機產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)適合的電流，在離合器結(jié)合的同時，是電動機產(chǎn)生一個轉(zhuǎn) 矩，轉(zhuǎn)矩經(jīng)過減速機構(gòu)減速增距后，矩，轉(zhuǎn)矩經(jīng)過減速機構(gòu)減速增距后，施加在輸出軸上，輸施加在輸出軸上，輸 出軸的下端與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器總成中的小齒輪相連，于是出軸的下端與齒輪齒條轉(zhuǎn)向器總成中的小齒輪相連，于是 由電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩最后通過齒輪齒條轉(zhuǎn)向器施加

25、到汽車由電動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩最后通過齒輪齒條轉(zhuǎn)向器施加到汽車 的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，使之得到一個與的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上，使之得到一個與工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力。 轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器 轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)矩信號的大小，目轉(zhuǎn)矩傳感器用于檢測作用于轉(zhuǎn)向盤上轉(zhuǎn)矩信號的大小，目 前采用較多的是前采用較多的是扭桿式電位計傳感器，扭桿式電位計傳感器，它是在轉(zhuǎn)向軸位置它是在轉(zhuǎn)向軸位置 加一根扭桿，通過扭桿檢測輸入軸與輸出軸的相對扭轉(zhuǎn)位加一根扭桿，通過扭桿檢測輸入軸與輸出軸的相對扭轉(zhuǎn)位 移得到扭矩。移得到扭矩。 用磁性材料構(gòu)成的定子和轉(zhuǎn)子可以形成閉合的回來，線圈用磁性材料構(gòu)成的定子和轉(zhuǎn)子可以形成閉合

26、的回來，線圈 A、B、C、D分別繞在極靴上，構(gòu)成一個橋式回路。轉(zhuǎn)向分別繞在極靴上，構(gòu)成一個橋式回路。轉(zhuǎn)向 軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩成正比，所以只要測定轉(zhuǎn)向軸軸扭轉(zhuǎn)變形的扭轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩成正比，所以只要測定轉(zhuǎn)向軸 的扭轉(zhuǎn)角，就可間接知道轉(zhuǎn)向力的大小。的扭轉(zhuǎn)角，就可間接知道轉(zhuǎn)向力的大小。 在線圈在線圈U、T的兩端施加連續(xù)的脈沖信號的兩端施加連續(xù)的脈沖信號Ui,當(dāng)轉(zhuǎn)向軸上的當(dāng)轉(zhuǎn)向軸上的 轉(zhuǎn)矩為零時，定子和轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)角也為零，電橋平橫，轉(zhuǎn)矩為零時，定子和轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)角也為零，電橋平橫， 在在V和和W兩端的電位差兩端的電位差Uo為零，如果轉(zhuǎn)向軸上存在轉(zhuǎn)矩，為零，如果轉(zhuǎn)向軸上存在轉(zhuǎn)矩， 定子和轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)角

27、不為零，此時定子和轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生角定子和轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)角不為零，此時定子和轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生角 位移位移，電橋失去平衡在，電橋失去平衡在V和和W兩端出現(xiàn)兩端出現(xiàn)電位差電位差Uo。 io kUU 車速傳感器車速傳感器 安裝在自動變速器的輸出軸上，用于檢測自動變速器輸出安裝在自動變速器的輸出軸上，用于檢測自動變速器輸出 軸的轉(zhuǎn)速，根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)速計算得到汽車的行駛速度。常軸的轉(zhuǎn)速，根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)速計算得到汽車的行駛速度。常 用用電磁感應(yīng)式車速傳感器，主要由永久磁鐵和電磁感應(yīng)線電磁感應(yīng)式車速傳感器，主要由永久磁鐵和電磁感應(yīng)線 圈兩個部分組成。圈兩個部分組成。 當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)動時，感應(yīng)轉(zhuǎn)子的齒不斷的靠近和離開車速當(dāng)輸出軸轉(zhuǎn)

28、動時，感應(yīng)轉(zhuǎn)子的齒不斷的靠近和離開車速 傳感器，使感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通發(fā)生變化，從而產(chǎn)生交流感應(yīng)傳感器，使感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通發(fā)生變化，從而產(chǎn)生交流感應(yīng) 電壓，車速越高，輸出軸轉(zhuǎn)速越高，感應(yīng)電壓脈沖頻率就越電壓，車速越高，輸出軸轉(zhuǎn)速越高，感應(yīng)電壓脈沖頻率就越 高。高。ECU根據(jù)脈沖信號的頻率，計算出輸出軸的轉(zhuǎn)速，再進根據(jù)脈沖信號的頻率，計算出輸出軸的轉(zhuǎn)速，再進 一步轉(zhuǎn)換成車速。一步轉(zhuǎn)換成車速。 T r V 2 電機電機 EPS的動力源是電動機，功能是根據(jù)的動力源是電動機，功能是根據(jù)ECU的指令產(chǎn)生相應(yīng)的指令產(chǎn)生相應(yīng) 的輸出轉(zhuǎn)矩，電動機時影響的輸出轉(zhuǎn)矩，電動機時影響EPS性能的主要因素之一。通性能的主要

29、因素之一。通 常采用常采用無刷永磁式直流電動機無刷永磁式直流電動機。要求低速轉(zhuǎn)矩大、波動小、。要求低速轉(zhuǎn)矩大、波動小、 慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕，可靠性高、控制性能好。慣量小、尺寸小、質(zhì)量輕，可靠性高、控制性能好。 需要正反轉(zhuǎn)控制。需要正反轉(zhuǎn)控制。 EPS電機正反轉(zhuǎn)控制電路電機正反轉(zhuǎn)控制電路 當(dāng)當(dāng)a2端得到輸入信號時，晶體端得到輸入信號時，晶體 管管VT4導(dǎo)通，導(dǎo)通，VT1得到基極電流得到基極電流 而導(dǎo)通。電動機有反向電流流而導(dǎo)通。電動機有反向電流流 過過反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)。 控制觸發(fā)信號端電流的大小，控制觸發(fā)信號端電流的大小， 就可以控制電動機通過電流的就可以控制電動機通過電流的 大小。大小。 a1和和a2端為觸發(fā)信號端，從微機系統(tǒng)的端為觸發(fā)信號端，從微機系統(tǒng)的D/A轉(zhuǎn)換器得到的直流信轉(zhuǎn)換器得到的直流信 號輸入到號輸入到a1和和a2端，用以觸發(fā)電動機產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)。當(dāng)端，用以觸發(fā)電動機產(chǎn)生正反轉(zhuǎn)。當(dāng)a1端得到輸端得到輸 入信號時，晶體管入信號時