電子轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理

電動(dòng)機(jī)械式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）沒有了液壓助力系統(tǒng)的液壓泵、液壓管路、轉(zhuǎn)向管柱閥體等結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)非常簡單，通過減速器以純機(jī)械方式將電機(jī)產(chǎn)生的助力傳遞到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上。

EPS 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，它由轉(zhuǎn)向管柱、扭矩傳感器、伺服電機(jī)、控制模塊等組成。

原理通解 ▼

車輛啟動(dòng)后系統(tǒng)開始工作，當(dāng)車速小于一定速度（如80km/h），這些信號(hào)輸送到控制模塊，控制模塊依據(jù)轉(zhuǎn)向盤的扭矩、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和車速等數(shù)據(jù)向伺服電機(jī)發(fā)出控制指令，使伺服電機(jī)輸出相應(yīng)大小及方向的扭矩以產(chǎn)生助動(dòng)力，當(dāng)不轉(zhuǎn)向時(shí)，電控單元不向伺服電機(jī)發(fā)送扭矩信號(hào)，伺服電機(jī)的電流趨向于零。

因此，在直行駕駛而無需操作轉(zhuǎn)向盤時(shí)，將不會(huì)消耗任何發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，降低了燃油消耗。

本系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)向助力與車速成反比，當(dāng)車速在一定速度（如80km/h）或以上時(shí)，伺服電機(jī)的電流也趨向于零，所以車速越高助力越小。因此，無論在高速、低速行駛操作過程中汽車具有更高的穩(wěn)定性，駕駛員自身保持均衡不變的轉(zhuǎn)向力度。

結(jié)構(gòu)通解 ▼

◎  雙小齒輪 

雙小齒輪電控機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，由轉(zhuǎn)向小齒輪和傳動(dòng)小齒輪將必需的轉(zhuǎn)向力傳遞給齒條。駕駛員施加的扭矩通過轉(zhuǎn)向小齒輪來傳遞，而傳動(dòng)小齒輪則通過蝸桿傳動(dòng)裝置傳遞電控機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機(jī)的支持扭矩。

◎  轉(zhuǎn)向器  

轉(zhuǎn)向器由轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、扭轉(zhuǎn)桿、轉(zhuǎn)向小齒輪、傳動(dòng)小齒輪、蝸桿傳動(dòng)裝置以及帶控制單元的電機(jī)構(gòu)成。

◎  電機(jī)及控制單元  

用于轉(zhuǎn)向支持的電機(jī)帶有控制單元和傳感單元，它安裝在第二個(gè)小齒輪上。這樣就建立了轉(zhuǎn)向盤和齒條之間的機(jī)械連接。因此，當(dāng)伺服電機(jī)失靈時(shí)，車輛仍可以通過機(jī)械傳動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。

◎  轉(zhuǎn)向角度傳感器 

轉(zhuǎn)向角度傳感器位于復(fù)位環(huán)后側(cè)，復(fù)位環(huán)上帶有一個(gè)安全氣囊滑環(huán)。轉(zhuǎn)向角度傳感器通過CAN 數(shù)據(jù)總線將信號(hào)傳遞到轉(zhuǎn)向管柱電子控制單元J527，由此控制單元獲悉了轉(zhuǎn)向角度

的大小。轉(zhuǎn)向管柱電子控制單元中的電子裝置分析這個(gè)信號(hào)。

◎  轉(zhuǎn)向扭矩傳感器 

轉(zhuǎn)向扭矩傳感器將轉(zhuǎn)向盤扭矩直接傳遞給轉(zhuǎn)向小齒輪。傳感器根據(jù)磁阻原理進(jìn)行工作。為了確保最高的安全性，它采用了雙重結(jié)構(gòu)（冗余結(jié)構(gòu)）。

轉(zhuǎn)向管柱連接在扭矩傳感器上，轉(zhuǎn)向器通過扭轉(zhuǎn)桿連接在扭矩傳感器上。連接轉(zhuǎn)向管柱的元件上有一個(gè)磁極轉(zhuǎn)子，在這個(gè)轉(zhuǎn)子中不同磁極的24 個(gè)區(qū)域輪流交替。每次使用兩個(gè)磁極來進(jìn)行扭矩分析。

◎  轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器 

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器是電控機(jī)械助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電機(jī)的組成部分。無法從外部接觸到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器。

一般情況下的轉(zhuǎn)向過程如下圖所示：

1—駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)向支持開始；

2—由于轉(zhuǎn)向盤上扭矩的作用，轉(zhuǎn)向器中的扭矩桿轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)向扭矩傳感器J269 探測(cè)扭矩桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將探測(cè)到的轉(zhuǎn)向扭矩傳遞給控制單元；

3—轉(zhuǎn)向角度傳感器通知當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度，而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器通知當(dāng)前轉(zhuǎn)向速度；

4—控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和控制單元中的特性曲線計(jì)算出必需的支持扭矩，并啟動(dòng)電機(jī)；

5—由第二個(gè)平行作用于齒條的小齒輪來進(jìn)行轉(zhuǎn)向支持，小齒輪的傳動(dòng)由電機(jī)來進(jìn)行，電機(jī)通過一個(gè)蝸桿傳動(dòng)裝置和一個(gè)傳動(dòng)小齒輪將轉(zhuǎn)向支持力傳遞到齒條上；

6—轉(zhuǎn)向盤上的扭矩和支持扭矩的總和就是轉(zhuǎn)向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動(dòng)齒條。

高速公路行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向過程如下圖所示：

1—換車道時(shí)，駕駛員輕打轉(zhuǎn)向盤；

2—扭轉(zhuǎn)桿因此轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向扭矩傳感器獲悉扭轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動(dòng)并通知控制單元，轉(zhuǎn)向盤上有一個(gè)小的扭矩；

3—轉(zhuǎn)向角度傳感器通知小轉(zhuǎn)向角度，而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速傳感器通知當(dāng)前轉(zhuǎn)向速度；

4—根據(jù)一個(gè)小的轉(zhuǎn)向扭矩、100km/h 的車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、小的轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度及控制單元中的特性曲線（100km/h 車速的特性曲線），控制單元獲悉必須有一個(gè)小的支持扭矩或無需支持扭矩，繼而啟動(dòng)電機(jī)；

5—高速公路行駛時(shí)，由第二個(gè)平行作用于齒條的小齒輪來進(jìn)行一個(gè)小的轉(zhuǎn)向支持，或者不進(jìn)行轉(zhuǎn)向支持；

6—轉(zhuǎn)向盤上扭矩加上最小支持扭矩就是換車道時(shí)的有效扭矩，由該扭矩來傳動(dòng)齒條。