【科普】電子轉向系統的結構與原理,一看你就懂了

電動機械式助力轉向系統(EPS)沒有了液壓助力系統的液壓泵、液壓管路、轉向管柱閥體等結構,結構非常簡單,通過減速器以純機械方式將電機產生的助力傳遞到轉向系統上。


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原理通解


【科普】電子轉向系統的結構與原理,一看你就懂了


結構通解 ▼

【科普】電子轉向系統的結構與原理,一看你就懂了


◎ 雙小齒輪

雙小齒輪電控機械助力轉向系統中,由轉向小齒輪和傳動小齒輪將必需的轉向力傳遞給齒條。駕駛員施加的扭矩通過轉向小齒輪來傳遞,而傳動小齒輪則通過蝸桿傳動裝置傳遞電控機械助力轉向系統電機的支持扭矩。


◎ 轉向器

轉向器由轉向扭矩傳感器、扭轉杆、轉向小齒輪、傳動小齒輪、蝸桿傳動裝置以及帶控制單元的電機構成。


◎ 電機及控制單元

用於轉向支持的電機帶有控制單元和傳感單元,它安裝在第二個小齒輪上。這樣就建立了轉向盤和齒條之間的機械連接。因此,當伺服電機失靈時,車輛仍可以通過機械傳動進行轉向。


◎ 轉向角度傳感器

轉向角度傳感器位於復位環後側,復位環上帶有一個安全氣囊滑環。轉向角度傳感器通過CAN 數據總線將信號傳遞到轉向管柱電子控制單元J527,由此控制單元獲悉了轉向角度

的大小。轉向管柱電子控制單元中的電子裝置分析這個信號。


◎ 轉向扭矩傳感器

轉向扭矩傳感器將轉向盤扭矩直接傳遞給轉向小齒輪。傳感器根據磁阻原理進行工作。為了確保最高的安全性,它採用了雙重結構(冗餘結構)。


轉向管柱連接在扭矩傳感器上,轉向器通過扭轉杆連接在扭矩傳感器上。連接轉向管柱的元件上有一個磁極轉子,在這個轉子中不同磁極的24 個區域輪流交替。每次使用兩個磁極來進行扭矩分析。


◎ 轉子轉速傳感器

轉子轉速傳感器是電控機械助力轉向系統電機的組成部分。無法從外部接觸到轉子轉速傳感器。


一般情況下的轉向過程如下圖所示:


【科普】電子轉向系統的結構與原理,一看你就懂了



1—駕駛員轉動轉向盤時,轉向支持開始;

2—由於轉向盤上扭矩的作用,轉向器中的扭矩杆轉動。轉向扭矩傳感器J269 探測扭矩杆的轉動,並將探測到的轉向扭矩傳遞給控制單元;

3—轉向角度傳感器通知當前轉向角度,而轉子轉速傳感器通知當前轉向速度;

4—控制單元根據轉向扭矩、車速、發動機轉速、轉向角度、轉向速度和控制單元中的特性曲線計算出必需的支持扭矩,並啟動電機;

5—由第二個平行作用於齒條的小齒輪來進行轉向支持,小齒輪的傳動由電機來進行,電機通過一個蝸桿傳動裝置和一個傳動小齒輪將轉向支持力傳遞到齒條上;

6—轉向盤上的扭矩和支持扭矩的總和就是轉向器上的有效扭矩,由該扭矩來傳動齒條。



高速公路行駛時的轉向過程如下圖所示:


【科普】電子轉向系統的結構與原理,一看你就懂了



1—換車道時,駕駛員輕打轉向盤;

2—扭轉杆因此轉動,轉向扭矩傳感器獲悉扭轉杆轉動並通知控制單元,轉向盤上有一個小的扭矩;

3—轉向角度傳感器通知小轉向角度,而轉子轉速傳感器通知當前轉向速度;

4—根據一個小的轉向扭矩、100km/h 的車速、發動機轉速、小的轉向角度、轉向速度及控制單元中的特性曲線(100km/h 車速的特性曲線),控制單元獲悉必須有一個小的支持扭矩或無需支持扭矩,繼而啟動電機;

5—高速公路行駛時,由第二個平行作用於齒條的小齒輪來進行一個小的轉向支持,或者不進行轉向支持;

6—轉向盤上扭矩加上最小支持扭矩就是換車道時的有效扭矩,由該扭矩來傳動齒條。


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