项目四(2) 汽车电控动力转向系统检修

1、（二）电动式EPS1 1电动式电动式EPSEPS的组成、原理与特点的组成、原理与特点 电动式电动式EPSEPS如图如图4-244-24所示，电动式所示，电动式EPSEPS一一般由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单般由扭矩传感器、车速传感器、电子控制单元、电磁离合器和电动机等组成。电动机是元、电磁离合器和电动机等组成。电动机是电动式电动式EPSEPS的助力源，电子控制单元根据车速的助力源，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，实现和转向扭矩等参数，控制电动机工作，实现助力转向的作用。助力转向的作用。 当转向盘转向时，装在转向轴上的扭矩当转向盘转向时，装在转向轴上的扭矩传感器不断地

2、测出转向轴上的扭矩大小，并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。小和转向，进而调整转向助力的大小。 电动式电动式EPSEPS主要由扭矩传感器、电动机、主要由扭矩传感器、电动机、电磁离合器及减速机构等组成，其各部分的结电磁离合器及减速机构等组成，其各部分的结构和工

3、作原理如下。构和工作原理如下。2 2电动式电动式EPSEPS主要部件的结构及工作主要部件的结构及工作原理原理 扭矩传感器的作用是测量转向轴与转向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。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。触点式扭矩传感器。 无触点式扭矩传感器。无触点式扭矩传感器。 图图4-254-25所示为无触点式扭矩传感器的结所示为无触点式扭矩传感器的结构及工作原理。构及工作原理。 有触点式扭矩传感器。有触点式扭矩传感器。 图图4-264-26所示为滑动可变电阻

4、式扭矩传感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，并经滑环传递出来以引起输出电压的变化，并经滑环传递出来作为扭矩信号。作为扭矩信号。 电动式电动式EPSEPS一般采用直流电动机。其工作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。原理与启动用直流电动机的原理基本相同。其电压为其电压为12V12V，最大通过电流一般为，最大通过电流一般为30A30A左右，左右，额定转矩为额定转矩为10N10Nm m左右。左右。 图图4-

5、284-28为单片干式电磁离合器的工作原为单片干式电磁离合器的工作原理图。当图理图。当图4-264-26所示的滑动可变电阻式扭矩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、从动轴传递给过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传递给执行机构。执行机构。 涡轮涡杆减速助力传动机构。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涡轮涡杆减速助力传动机构由电磁离合

6、器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图4-294-29所示。电动机提供的转向助力通过涡轮所示。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。离合器来实现电动机与转向系统分离。 差动轮系助力减速传动机构。差动轮系助力减速传动机构。 差动轮系助力

7、减速传动机构由一套涡轮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，如图涡杆机构和一套差动轮系机构组成，如图4-4-3030所示。转向输入轴与差动轮系的中心轮相所示。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。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，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

8、的运动合成得到前轮转向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小了手动转向角度，从而减少了驾驶员消耗的转向功。的转向功。 涡轮涡杆减速助力传动机构。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，如图器、一套涡轮涡杆助力传动机构组成，如图4-294-29所示。电动机提供的转向助力通过涡轮所示。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，辅助驾驶员进涡杆机构放大作用于转向柱，辅助驾驶员进行转向

9、动作。车辆高速行驶不需要助力或在行转向动作。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。离合器来实现电动机与转向系统分离。 差动轮系助力减速传动机构。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，如图涡杆机构和一套差动轮系机构组成，如图4-4-3030所示。转向输入轴与差动轮系的中心轮相所示。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

10、减速机构带动连，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。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，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小了手动转向角度，从而减少了驾驶员消耗的转向功。的转向功。 电子机

11、械动力转向系统的组成及功能如图电子机械动力转向系统的组成及功能如图4-314-31所示。所示。3 3宝来（宝来（BoraBora）及高尔夫（）及高尔夫（GOLFGOLF）20042004电子动力转向系统介绍电子动力转向系统介绍 它是通过存储在电子控制单元中的不变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的特性图程序控制的，电子控制单元中最多可存储可存储1616种不同的特性图。特性图是在生产种不同的特性图。特性图是在生产厂家根据不同的整车装备分别设置的（如整厂家根据不同的整车装备分别设置的（如整车重量等）。车重量等）。GOLF 2004GOLF 2004中放置了中放

12、置了8 8种特性图。种特性图。当电子控制单元或转向系统发生改变时，可当电子控制单元或转向系统发生改变时，可以用以用VAS5051VAS5051通过功能通过功能“adaption”adaption”中的中的0101通通道进行匹配。道进行匹配。 工作过程如下：旋转方向盘时工作过程如下：旋转方向盘时作用在作用在方向盘上的力使转向小齿轮旋转，转向力矩方向盘上的力使转向小齿轮旋转，转向力矩传感器传感器G269G269感知到旋转并将计算出的转向力感知到旋转并将计算出的转向力传给电子控制单元传给电子控制单元J500J500方向盘转角传感器方向盘转角传感器G85G85将正确的方向盘转动角度传给电子控制单将正确

13、的方向盘转动角度传给电子控制单元元J500J500，同时转子传感器将正确的转动速度，同时转子传感器将正确的转动速度传给电子控制单元传给电子控制单元J500J500电子控制单元电子控制单元J500J500根据转向力、发动机转速、车速、转向盘转根据转向力、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制电动机开始工作电动机驱动第二个小齿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，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

14、轮驱动小齿轮，从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。而驱动转向齿条产生助力。 主动回正功能（如图主动回正功能（如图4-374-37所示）。所示）。转向系统各零件的布置如图转向系统各零件的布置如图4-394-39所示。所示。 电动机。电动机。 电动机的结构如图电动机的结构如图4-404-40所示。所示。带外壳的带外壳的异步伺服电动机系统，无电刷电动机，无扭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，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。平均工具有宽的转速范围，宽的温度范围。平均工作电流为作电流为2.5A

15、2.5A，最大电流为，最大电流为80A80A。 电子控制单元。电子控制单元。 电子控制单元内部有一个温度传感器，电子控制单元内部有一个温度传感器，当温度超过当温度超过100100时，则时，则K161K161亮电子控制单元亮电子控制单元与电动机直接相连，损坏后应整体更换。与电动机直接相连，损坏后应整体更换。 转向盘转角传感器转向盘转角传感器G85G85。 转向盘转角传感器转向盘转角传感器G85G85的原理及构成如图的原理及构成如图4-414-41所示。所示。安装在转向柱上，转向开关与转安装在转向柱上，转向开关与转向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。向盘之间，与安全气囊时钟弹簧集成为一体。通过

16、通过CANCAN总线将方向盘转角信号传递给转向柱总线将方向盘转角信号传递给转向柱电控单元电控单元J527J527。由。由J527J527分析方向盘转角和转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，只不过故障指示灯起作用，只不过故障指示灯K161K161常亮。常亮。 光源在两板之间，光学传感器在两板之光源在两板之间，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。移动模信号。如果光线被

17、挡住，电压消失。移动模板产生板产生2 2个不同的电压序列。其中一个模板因个不同的电压序列。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。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。动的距离。由不规则板确定运动的起始点。最大可旋转最大可旋转10441044，转向小齿轮最多可转，转向小齿轮最多可转2.762.76圈。圈。 转向力矩传感器转向力矩传感器G269G269。 转向力矩传感器转向力矩传感器G269G269如图如图4-424-42所示。磁所示。磁性转子和转向柱连