電動機械式助力轉向系統(tǒng)詳解

來源:m.ojbkrzy.cn作者:電動堆高車發(fā)布時間:2017-04-01點擊數:6679

一、液壓式和電動機械式助力轉向系統(tǒng)的區(qū)別
液壓式和電動機械式助力轉向系統(tǒng)的主要區(qū)別在于產生助力力矩的方式不同。
液壓轉向系統(tǒng)的特點在于通過內燃機的皮帶傳動機構或電氣方式驅動助力泵。助力泵在液壓系統(tǒng)內形成用于產生轉向助力的壓力或體積流量。
電動機械式助力轉向系統(tǒng)（EPS）直接通過一個電機產生轉向助力，電機將其力矩施加到轉向柱或轉向器上。因此該系統(tǒng)通常還需要附加的齒輪傳動機構來連接電機和現有的轉向組件。如圖1、2所示。
在其它方面，保留了轉向系統(tǒng)的基本結構，例如用于液壓式、也用于電動機械式助力轉向系統(tǒng)的齒輪齒條式轉向器。
二、電動機械式助力轉向系統(tǒng)的特點
1、改善了行駛動力性
（1）根據車型精確調整轉向特；
（2）主動回位（定中心）；
（3）最高2kW的縱向動力學優(yōu)勢。
2、提高了行駛舒適性
（1）在將相關路面信息（不同的路面狀態(tài)）傳遞給駕駛員的同時阻止車橋振動傳遞到轉向系統(tǒng)上；
（2）更好地隔絕來自路面的干擾（轉向沖擊減�。�；
（3）根據車速以電子方式控制轉向助力大�。ɡ�如停車入位時）。
3、提高了行駛安全性
（1 ）EPS輔助駕駛員保持行駛方向，特別是在車速較高的情況下，提供比車速較低時更小的轉向助力；
（2）取決于車速的主動緩沖功能降低了方向盤自行移動情況，此外還能減少因駕駛員突然轉動方向盤造成車輛左右擺動的情況。
4、減少了對環(huán)境的危害
（1）每100km節(jié)省燃油約0.2L；
（2）不會出現液壓回路泄漏問題。
三、EPS組成及功能
根據車速傳感器信號和駕駛員施加的轉向力矩，EPS在低速行駛時（和車輛靜止時）提供較大的轉向助力（最舒適的感覺）；車速較高時，EPS則會減少轉向助力，因此要求駕駛員施加更大的轉向力，這樣有助于保持行駛方向。為了滿足上述要求該系統(tǒng)必須具備以下組件：
1、轉向力矩傳感器
EPS根據駕駛員的要求控制提供的轉向助力。駕駛員的要求體現在駕駛員施加到方向盤上的力或力矩上，轉向力矩傳感器負責準確提供該信號，為此該傳感器安裝在下部轉向柱和齒輪齒條式轉向器之間的焊縫位置處。
如圖3所示，傳感器元件1對輸入軸3和磁環(huán)5的扭轉進行探測和電子分析。所采用的測量原理為霍爾效應。由于已知輸入軸內部的扭力桿2剛度，因此電子裝置可根據扭轉程度計算出轉向力矩的大小，隨后通過導線以數字形式將轉向力矩發(fā)送至EPS控制單元。
該傳感器采用雙傳感器結構，因此可在出現故障時提高使用效率。如果在運行過程中識別出2個傳感器信號的偏差超過允許限值，系統(tǒng)就會根據2個傳感器信號中更可靠的信號繼續(xù)計算并確保整個EPS功能正常運行。如果直到行駛循環(huán)結束時仍存在故障狀態(tài)，就會產生1條故障代碼存儲記錄，并且在下次開始行駛循環(huán)時EPS不再運行。
2、EPS控制單元
EPS控制單元如圖4所示。除電子控制裝置外，EPS控制單元還帶有控制電機的供電電子裝置，供電電子裝置包括1個斷路繼電器，借助該繼電器可在出現故障時使電機繞組電路斷路。
電路斷路時電機軸可自由轉動，即可以防止出現電機電動卡止的故障情況。在控制單元內集成有1個溫度傳感器，該傳感器用于識別電機過載情況。
3、帶有電機位置傳感器的電機
電機的主要任務是產生EPS控制單元計算的力矩。電機采用無電刷式直流電機。雖然電機用直流電來驅動，但其工作原理以交流同步電機為基礎。EPS控制單元的供電電子裝置將供電電壓（直流電壓）轉化為相電壓，以便在電機相繞組上產生一個旋轉磁場。
根據需要控制電機是促使EPS車輛耗油量比液壓轉向助力車輛大約降低0.2L/100km的主要原因。而以往用于持續(xù)驅動轉向助力泵的功率現在則幾乎完全用于驅動車輛。根據具體情況，可以獲得最高2kW的縱向動力。
另一個重要的結構元件雖然安裝在EPS控制單元的印刷電路板上，但其緊靠在電機軸旁：電機位置傳感器。這樣，電機位置傳感器可向EPS控制單元發(fā)送有關電機轉子準確位置的信息。由于電機通過減速器與齒條固定相連，因此EPS控制單元可根據電機轉子位置確定車輪位置和轉向角。
通過轉向角傳感器信號校正過一次直線行駛位置后，EPS控制單元（例如“方向盤主動回位”）就會利用電機位置傳感器信號。因為電機位置傳感器信號的分辨率很高。
電機位置傳感器的測量原理與轉向力矩傳感器相同。這2種傳感器都由霍爾傳感器元件組成，霍爾傳感器元件與轉動的磁輪相鄰。轉向力矩傳感器設計用于探測較小的扭轉角度，而電機位置傳感器設計用于探測較大的扭轉角度。電機位置傳感器也采用雙傳感器結構，但2個傳感器的分辨率不同，以便能夠有效探測出快速和緩慢的移動情況。
4、減速器
減速器將電機產生的扭矩傳輸到齒條和前車輪上，使得總傳動比大約為電機轉動20圈時方向盤轉動1圈。這種大傳動比結合電機的高扭矩可產生所需的轉向橫拉桿作用力。這種大傳動比結合電機的轉動質量還能對路面和車輪的干擾起到緩沖作用。減速器由2個子單元組成：齒形皮帶傳動機構；球螺紋驅動裝置。
電機軸直接驅動齒形皮帶傳動機構的小齒輪8通過齒形皮帶6和大齒輪9，使球螺紋驅動裝置的螺母4進行轉動。該螺母帶有1個滾珠返回通道2，在通道兩端分別有1個向齒條的球形螺紋5放入滾珠的機械機構3和從中取出滾珠的機械機構1。因此滾珠在1個封閉的“循環(huán)回路”內移動。由于螺母無法沿齒條方向移動，因此在球形螺紋內移動的滾珠會向齒條施加1個縱向方向的作用力。
減速器與電機固定連接在一起，無法對其單個部件進行維修和調整工作。減速器及其部件（以及齒形皮帶）的設計使用期限與車輛使用壽命相等。如果齒條端部的防塵套損壞，水可能會進入減速器殼體內繼而進入轉向器內。水會造成部件腐蝕，長時間會在車輛轉向時發(fā)出較大噪音。但在出現這種情況時EPS仍會提供轉向助力。
為了防止轉向器內積水過多（例如涉水行駛后），在減速器最深的部位裝有1個排水閥。
5、齒輪齒條式轉向器
EPS轉向系統(tǒng)的齒輪齒條式轉向器功能與液壓轉向系統(tǒng)的齒輪齒條式轉向器相同。齒輪齒條式轉向器將駕駛員的轉向要求以及EPS的助力力矩轉化為施加給轉向橫拉桿的作用力，最終促使前車輪轉動方向。因此同車型無論車輛安裝哪種轉向系統(tǒng)，轉向器總傳動比都相同。
文章來自網絡，版權歸原作者所有

• 上一篇：鋁合金升降機電磁閥常見問題
• 下一篇：如何正確選擇電動堆高車
• [返回]