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1、公路与汽运第3期22Highways&AutomotiveApplications2008年5月卡罗拉电动助力转向系统的结构与工作原理李波(广东交通职业技术学院,广东广州510650)摘要:介绍了汽车电动助力转向系统(EPS)的优点及类型,并分析了丰田卡罗拉电动助力转向系统的结构与工作原理。关键词:汽车;电动助力转向系统(EPS);结构;工作原理中图分类号:U463.44文献标识码:B文章编号:1671-2668(2008)03-0022-03液压助力转向系统已发展了半个多世纪,其技惯性很小同时打方向盘的感觉非常好。术已相当
2、成熟。随着汽车微电子技术的发展、对汽3)小齿轮型EPS。其动力辅助单元安装在转车节能性和环保性要求的不断提高,该系统存在的向机构的小齿轮轴上,由于动力辅助单元在车厢外耗能、对环境可能造成的污染等固有不足已越来越面,即使辅助力矩有很大增加也不会增加车厢内的明显,不能完全满足时代发展的要求。噪声。如果再将它与可变速比的转向器结合在一电动助力转向系统(EPS)将最新的电力电子技起,该系统的操纵特性将会非常好。术和高性能的电机控制技术应用于汽车转向系统,4)直接驱动型EPS。转向齿条与动力辅助单能显著改善汽车动态性能和静态性能、提高
3、行驶中元形成一个部件,该系统很紧凑,而且容易将它布置驾驶员的舒适性和安全性、减少环境污染等。因此,在发动机舱内。由于直接对齿条通过助力,摩擦与该系统一经提出,就受到许多大汽车公司的重视,并惯性都很小,进而打方向盘的感觉很理想。进行开发和研究。未来的转向系统中,EPS将成为2卡罗拉EPS的特点与构成主流。与其他转向系统相比,该系统的突出优势体现在:①不转向时不消耗功率,与液压转向系统相2.1特点比,可降低燃油消耗3%～5%;②改善车辆操纵性丰田卡罗拉EPS属于直接驱动型EPS,除具有能,助力大小可通过控制单元中的软件来控制,容
4、易这种类型EPS的特点外,该EPS还具有以下特点:实现随车速等的变化而变化;③结构紧凑、重量轻;1)转向复位控制。当方向盘从极限位置向回④工作噪音小;⑤结构比液压转向系统简洁,无油转动时,EPS提供复位助力控制。泵、液压油、橡胶软管、油罐等;⑥符合环保要求,车2)变压器增压控制。对转向电子控制单元辆报废时,不需处理液压油、橡胶软管等,也无液压(EPSECU)的电压进行增压,当驾驶员未对方向盘油的泄漏问题;⑦安装简化(特别对于发动机后置进行任何操作或车辆保持直线行驶时,该电压保持和中置的车辆,可节省装配时间)。为零。当驾驶员对
5、方向盘进行操作时,根据负载大小,以27～34V的电压对输出助力进行可变控制。1EPS的类型3)系统过热保护控制。根据电流大小及其作根据电动转向助力单元在EPS中的安装位置,用时间估计马达温度,如果温度超出规定范围,系统EPS可分为4种类型:将对输出电流进行限制,以防马达过热。1)转向柱型EPS。其动力辅助单元、控制器、4)带有自诊断功能。系统发生故障时,将自动力矩传感器等装在转向柱上,系统结构紧凑,不论是储存故障码,同时故障指示灯(P/S警告灯)闪亮。固定式转向柱或倾斜式转向柱及其他型式转向柱都2.2构成能安装。这种结构适用
6、于中型车辆。卡罗拉EPS由以下部件构成(见图1):2)齿条型EPS。其动力辅助单元安装在转向1)转向扭矩传感器。它通过检测弹性扭转杆机构的齿条上,可装在齿条的任何位置,增加了结构因方向盘的扭矩所产生的变形角度来测量方向盘操设计布置的灵活性。动力辅助单元的大减速比,使纵力矩,并将其转变为电子信号并输出至EPSECU,公路与汽运总第126期Highways&AutomotiveApplications23图3卡罗拉转向扭矩传感器的分解图图1卡罗拉EPS的构成2)定子部分也有上下两层线圈,分别对应转子ECU据此决定对EPS马达提供
7、多大的电压。这是的上下部分。定子线圈有2种,分别是励磁线圈和转向控制的重要信号。检测线圈。励磁线圈对转子部分的线圈通过电磁感2)转向电机。装于转向管柱的中部,是助力转应起励磁作用;检测线圈用于检测输入、输出轴的上向的动力来源。下转角差(转向转矩),向EPSECU输送电信号,这3)减速装置。采取与电机转子内壳配套的循个电信号是定子线圈上两列正弦波的相位差(如图环滚珠式减速机构,将电动机传来的转速降低,获得4所示),反映此时转矩传感器检测到的转矩大小。更大的转动扭矩,以便足以驱动车轮转向。相位差越大,转矩越大。4)转角传感器。向
8、EPSECU反馈转向助力电机的转角大小和转向,便于EPSECU对整个转向过程进行准确控制。5)齿条轴的外壳。6)左右横拉杆。7)EPSECU。3卡罗拉EPS主要部件的结构与工作原理图4检测线圈的相位差3.1转向扭矩传感器的结构与工作原理3.2转角传感器的结构与工作原理转向扭矩传感器包括分相
