文档介绍：第十章汽车电动助力转向系统
传统的转向系统不能很好的解决转向时“轻”与“灵”的矛盾。即高的转向灵敏性和好
的操纵轻便性不可兼得。为解决这一矛盾,除采取尽量减轻自重、选择最佳轴荷分
配、提高转向系统传动效率、减小主销后倾角、选择最佳转向器速比曲线等措施
外,通常都采用助力转向方式。
助力转向系统是指在驾驶员的控制下,借助于汽车发动机通过液压泵产生的液
体压力或电动机驱动力来实现车轮转向。是一种以驾驶员操纵方向盘(转矩和转
角)为输入信号,以转向车轮的角位移为输出信号的伺服机构。
图1 助力转向双动伺服机构
ü电子控制式液压助力转向系统(EHPS)
ü传统液压助力转向系统(HPS)
ü电动助力转向系统(EPS)
助力转向系统应达到如下要求:
(1)能有效减小操纵力,特别是停车转向操纵力。而行车转向的操纵力应不
大于250N。
(2)转向灵敏性好。助力转向的灵敏度是指在转向器操纵下,转向助力器产
生助力作用的快慢程度。助力作用快,转向就灵敏。
(3)具有直线行驶的稳定性,转向结束时转向盘应可自动回正;驾驶员应有
良好的“路感”。
(4)要有随动作用。转向车轮的偏转角和驾驶员转动转向盘的转角保持一定
的关系,并能使转向车轮保持在任意偏转角位置上。
(5)工作可靠。当助力转向失效或发生故障时,应能保证通过人力进行转向
操纵。
(EPS)
EPS是利用电动机作为助力源,根据车速和转向参数等,由电子控制单元
(ECU)完成助力控制。
图2 电动助力转向系统结构示意图
1-转向盘 2-转向轴 3-电动机 4-离合器 5-齿条
6-小齿轮 7-横拉杆 8-输出轴 9-减速机构 10-转矩传感器
电动助力转向系统(EPS)与液压助力转向系统(HPS)相比,具有以下优点:
(1)助力性能优
(2)效率高
(3)耗能少
(4)“路感”好
(5)回正性好
(6)对环境污染少
(7)可以独立于发动机工作
(8)应用范围广
(9)装配性好易于布置
电动助力转向系统结构
(1)转矩传感器:转矩传感器用于检测作用于转向盘上的转矩信号的大小与方向。
扭杆式电位计转矩传感器基本原理
在线圈的U、T两端施加连续的脉冲电压信号
Ui,当转向杆上的转矩为零时,在V、W两端的
电位差Uo=0。如果转向杆上存在转矩时,定子
与转子的相对转角不为零,此时转子与定子间
产生角位移θ。各个极靴的磁通产生差别,电
桥失去平衡,在V、W之间出现电位差。这个电
位差与杆的扭转角θ和输入电压Ui成比例。若
比例系数为k则有
U o = kU iθ
由V、W两端的电位差Uo就可以知道转向盘杆的扭转
角,从而便可以知道转向盘杆的转矩。图3 转矩传感器基本原理图
(2)车速传感器:车速传感器常采用电磁感应式传感器,安装在变速箱上。该传感器根据车速
的变化,把主副两个系统的脉冲信号传送给ECU,由于是两个系统,因此信号的可靠性提高
了。
(3)电动机: EPS的动力源是电动机,通常采用无刷永磁式直流电动机,其功能是根据ECU的
指令产生相应的输出转矩。转向助力用的电动机需要正反转控制。一种比较简单适用的转向
助力电动机正反转控制电路如图4所示。
控制三极管基极电流
a1端得到输入信号时电动机
有电流通过而正转
信号触发端
a2端得到输入信号时电动机
有电流通过而反转
图4 电动机正反转控制电路
(4)离合器:离合器采用干式电磁式离合器,其功能是保证EPS在预先设定的车速范围内闭合。
当车速超出设定车速范围时,离合器断开,电动机不再提供助力,转入手动转向状态。另外,当
电动机发生故障时,离合器将自动断开。
工作原理:当电流通过滑环进入离合器
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,电动机的
动力经过电机轴、主动轮、压板、花
键、从动轴传给执行机构。
图5 电磁离合器工作原理图
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
(5) 减速机构:减速机构是用来增大电动机的输出转矩。
(6) 电子控制单元(ECU):EPS的电