汽车电控动力转向

②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4-25无触点式扭矩传感器的结构及工作原理
②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。
（2）电动机
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。
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。
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。 ①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％。 ②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。 ③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。 ④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。
图4-26滑动可变电阻式扭矩传感器的结构和原理
（3）电磁离合器
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。
2．电动式EPS主要部件的结构及工பைடு நூலகம் 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。
（1）扭矩传感器
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。 ①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。
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
（2）工作原理
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，控制电动机的电流大小和 转向，进而调整转向助力的大小。
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。
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。 ①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。 ②转向器小齿轮助力式。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。 ⑧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。
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
（4）减速机构
①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。
电动式EPS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
①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。 ②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。
③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。 ④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。 ⑤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。
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
（4）减速机构
①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。
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
②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。
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