项目四2-汽车电控动力转向系统检修

（二）电动式EPS,1电动式EPS的组成、原理与特点,（1）电动式EPS的组成电动式EPS如图4-24所示，电动式EPS一般由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元、电磁离合器和电动机等组成。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。,图4-24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,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。,（2）工作原理,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。,2电动式EPS主要部件的结构及工作原理,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。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。,（1）扭矩传感器,图4-25无触点式扭矩传感器的结构及工作原理,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。,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10Nm左右。,（2）电动机,图4-26滑动可变电阻式扭矩传感器的结构和原理,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。,（3）电磁离合器,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,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。,（4）减速机构,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4-29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,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。,（4）减速机构,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4-30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,（1）Bora动力转向系统电子机械动力转向系统的组成及功能如图4-31所示。,3宝来（Bora）及高尔夫（GOLF）2004电子动力转向系统介绍,图4-31Bora动力转向系统的组成及功能,它是通过存储在电子控制单元中的不变的特性图程序控制的，电子控制单元中最多可存储16种不同的特性图。特性图是在生产厂家根据不同的整车装备分别设置的（如整车重量等）。GOLF2004中放置了8种特性图。当电子控制单元或转向系统发生改变时，可以用VAS5051通过功能“adaption”中的01通道进行匹配。,（2）转向助力控制原理,图4-32GOLF2004中的一种特性图,工作过程如下：旋转方向盘时作用在方向盘上的力使转向小齿轮旋转，转向力矩传感器G269感知到旋转并将计算出的转向力传给电子控制单元J500方向盘转角传感器G85将正确的方向盘转动角度传给电子控制单元J500，同时转子传感器将正确的转动速度传给电子控制单元J500电子控制单元J500根据转向力、发动机转速、车速、转向盘转角、转向盘转速以及存储在电子控制单元中的特性曲线图，计算出必要的助力力矩并控制电动机开始工作电动机驱动第二个小齿轮（驱动小齿轮）提供能量产生转向助力，电动机是通过一个蠕动齿轮驱动小齿轮，从而驱动转向齿条产生助力。,图4-33电子助力转向系统的工作原理,图4-34Bora动力转向系统转向力合成图（静止工况）,图4-35Bora动力转向系统转向力合成图（城市工况）,图4-36Bora动力转向系统转向力合成图（高速公路工况）,主动回正功能（如图4-37所示）。,图4-37Bora动力转向系统转向力合成图（生动回正功能）,图4-38Bora动力转向系统转向力合成图（直线行驶功能）,转向系统各零件的布置如图4-39所示。,（3）转向系统的结构原理,图4-39Bora动力转向系统各零件的布置,电动机。电动机的结构如图4-40所示。带外壳的异步伺服电动机系统，无电刷电动机，无扭矩波动，低噪声，无磁性材料，无额外摩擦，具有宽的转速范围，宽的温度范围。平均工作电流为2.5A，最大电流为80A。,图4-40转向系统电动机的结构,电子控制单元。电子控制单元内部有一个温度传感器，当温度超过100时，则K161亮电子控制单元与电动机直接相连，损坏后应整体更换。,转向盘转角传感器G85。转向盘转角传感器G85的原理及构成如图4-41所示。安装在转向柱上，转向开关与转向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。通过CAN总线将方向盘转角信号传递给转向柱电控单元J527。由J527分析方向盘转角和转角速度。如果该信号失效，应急运转模式起动，由存储内设值代替，电子助力转向依然起作用，只不过故障指示灯K161常亮。,图4-41转角传感器G85的原理及构成a光源b编码盘c、d的原理及构成光学传感器e整圈计数器,光源在两板之间，光学传感器在两板之外。光束通过孔隙照到传感器上，产生电压信号。如果光线被挡住，电压消失。移动模板产生2个不同的电压序列。其中一个模板因孔隙间隔一致，产生的电压信号也是规则信号。另一块模板因不规则间隙生成不规则信号。比较两个信号，系统可以计算出模板移动的距离。由不规则板确定运动的起始点。最大可旋转1044，转向小齿轮最多可转2.76圈。,转向力矩传感器G269。转向力矩传感器G269如图4-42所示。磁性转子和转向柱