第8章-電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(汽車電子控制技術(shù))-課件

汽車電子控制技術(shù)汽車類專業(yè)應(yīng)用型本科示范教材機(jī)械工業(yè)出版社出版主編于京諾1ppt課件汽車電子控制技術(shù)汽車類專業(yè)應(yīng)用型本科示范教材機(jī)械工業(yè)出版第8章電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)目標(biāo)·了解各種電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的作用和分類?！ふ莆崭鞣N電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理?！ふ莆账妮嗈D(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理?！ち私饩€控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成和工作原理。2ppt課件第8章電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)目標(biāo)2ppt課件第8章電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向8.1液壓式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

液壓式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在普通動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、檢測(cè)車輛信息的各種傳感器以及電控單元（ECU）。目前液壓式EPS在轎車上應(yīng)用較多。根據(jù)控制方式不同，液壓式EPS分為流量控制式、反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式。另外，還有一種由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵進(jìn)行轉(zhuǎn)向助力的電動(dòng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

8.1.1流量控制式EPS

流量控制式EPS是ECU根據(jù)車速傳感器的信號(hào)，控制電磁閥的開(kāi)啟程度，從而控制轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸活塞兩側(cè)油室的旁路液壓油流量，以控制轉(zhuǎn)向力的大小。3ppt課件第8章電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向8.1液壓式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3p1.系統(tǒng)組成如圖8-1所示為日產(chǎn)藍(lán)鳥(niǎo)轎車上使用的一種流量控制式EPS的基本組成。該系統(tǒng)是在一般液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上增加了旁通流量控制電磁閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角速度傳感器、電控單元和控制開(kāi)關(guān)等元件。圖8-1藍(lán)鳥(niǎo)轎車流量控制式EPS組成及原理a）組成結(jié)構(gòu)b）工作原理1-動(dòng)力轉(zhuǎn)向油罐2-轉(zhuǎn)向管柱3-轉(zhuǎn)向角速度傳感器4-ECU5-轉(zhuǎn)向角速度傳感器增幅器6-旁通流量控制電磁閥7-電磁線圈8-轉(zhuǎn)向齒輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)9-動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵4ppt課件1.系統(tǒng)組成圖8-1藍(lán)鳥(niǎo)轎車流量控制式EPS組成2.工作原理

（1）當(dāng)車速很低時(shí)電控單元輸出的脈沖控制信號(hào)的占空比很小，電磁閥開(kāi)啟程度也很小，旁路液壓油流量小，液壓助力作用大，使低速時(shí)轉(zhuǎn)向盤操縱輕便。

（2）當(dāng)車速提高時(shí)電控單元輸出的脈沖控制信號(hào)的占空比增大，通過(guò)旁通流量控制電磁閥線圈的平均電流增大，

旁路液壓油流量增大，從而使液壓助力作用減小，以增加高速時(shí)轉(zhuǎn)向盤的路感。流量控制式EPS的優(yōu)點(diǎn)是在原來(lái)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向功能基礎(chǔ)上再增加壓力流量控制功能，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。其缺點(diǎn)是當(dāng)流向動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的壓力油降低到極限值時(shí)，對(duì)于快速轉(zhuǎn)向會(huì)產(chǎn)生壓力不足、響應(yīng)慢等缺點(diǎn)。圖8-1藍(lán)鳥(niǎo)轎車流量控制式EPS組成及原理5ppt課件2.工作原理旁路液壓油流量增大，從而使液壓助力作8.1.2反力控制式EPS

反力控制式EPS是根據(jù)車速大小，控制液壓反力腔油壓，從而改變輸入、輸出增益幅度以控制轉(zhuǎn)向力。

1.系統(tǒng)組成反力控制式EPS主要由轉(zhuǎn)向控制閥、液流分配閥、電磁閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)向油泵、儲(chǔ)油罐、車速傳感器及電控單元等組成。雷克薩斯LS400轎車反力控制式EPS結(jié)構(gòu)原理圖如圖8-2所示。6ppt課件8.1.2反力控制式EPS反力控制式EPS是圖8-2雷克薩斯LS400轎車反力控制式EPS結(jié)構(gòu)原理圖1-轉(zhuǎn)向油泵2-儲(chǔ)油罐3-轉(zhuǎn)向器殼體4-轉(zhuǎn)向閥閥體5-轉(zhuǎn)閥閥芯6-扭桿7-轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸8-液壓反力活塞9-控制桿10-液壓反力腔11-轉(zhuǎn)向器齒輪12-轉(zhuǎn)向器齒條13-節(jié)流孔14-液流分配閥柱塞15-液流分配閥彈簧16-電磁閥線圈17-電磁閥滑閥18-電磁閥彈簧19-EPSECU

20-車速傳感器7ppt課件圖8-2雷克薩斯LS400轎車反力控制式EPS結(jié)構(gòu)原理圖

（１）轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥的基礎(chǔ)上增設(shè)了液壓反應(yīng)裝置而構(gòu)成。扭桿6的下端用銷子與轉(zhuǎn)閥閥體4（4與轉(zhuǎn)向齒輪11一體）相連，上端通過(guò)銷子與轉(zhuǎn)閥閥芯5相連，而轉(zhuǎn)閥閥芯５又與轉(zhuǎn)向軸的末端固定在一起，因而轉(zhuǎn)向軸可通過(guò)扭桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大，扭桿６發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，轉(zhuǎn)閥閥體４和轉(zhuǎn)閥閥芯５之間將發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，于是就改變了閥體與閥芯之間油道的通、斷關(guān)系和工作油液的流動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用。

（２）液壓反應(yīng)裝置液壓反應(yīng)裝置位于轉(zhuǎn)閥下面（圖中B-B剖面），它由液壓反力腔10、四個(gè)液壓反力活塞8和控制桿9等組成。轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與轉(zhuǎn)向軸連接的轉(zhuǎn)閥閥芯5帶動(dòng)控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將推動(dòng)相應(yīng)的兩個(gè)活塞克服反力腔中的液壓力而移動(dòng)。8ppt課件（１）轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)向控制閥是在傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)閥式

（３）液流分配閥主要由分配閥柱塞14和分配閥彈簧15組成，分配閥柱塞上有承壓錐面，殼體上有四個(gè)孔，分別連通轉(zhuǎn)向油泵1、轉(zhuǎn)向控制閥、電磁閥和液壓反力腔。其作用是將來(lái)自轉(zhuǎn)向油泵的油液向控制閥一側(cè)和電磁閥一側(cè)分流，按照車速和轉(zhuǎn)向要求，改變控制閥一側(cè)與電磁閥一側(cè)的油壓，確保電磁閥一側(cè)具有穩(wěn)定的油液流量。

（４）節(jié)流孔節(jié)流孔13的作用是把供給轉(zhuǎn)向控制閥的一部分流量分配到液壓反力腔一側(cè)。

（５）電磁閥電磁閥裝在齒輪齒條轉(zhuǎn)向器的殼體上，由電磁線圈16、空心滑閥17和彈簧18組成?？招幕y上有閥孔和固定小孔（圖中未標(biāo)出），殼體上有兩個(gè)孔，一個(gè)通向儲(chǔ)油罐，一個(gè)通向液流分配閥。9ppt課件（３）液流分配閥主要由分配閥柱塞14和分配閥彈2.工作原理（1）直線行駛當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)閥不工作。此時(shí)管路中的油壓很低，液流分配閥柱塞在其彈簧的作用下處于上極限位置（圖8-2所示位置），分配閥開(kāi)啟。從轉(zhuǎn)向油泵輸出的油液經(jīng)液流分配閥流入轉(zhuǎn)閥，并從回油管流回儲(chǔ)油罐，還有一部分油液經(jīng)液流分配閥和電磁閥流回儲(chǔ)油罐。整個(gè)油路暢通，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)無(wú)助力作用。此時(shí)液壓反力腔中活塞背面作用的油壓力很小。（2）汽車轉(zhuǎn)向當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸7產(chǎn)生輔助轉(zhuǎn)向力時(shí)，轉(zhuǎn)向油泵1輸出的油液壓力升高，在液流分配閥柱塞14承壓錐面上產(chǎn)生向下的推力，柱塞下移，關(guān)閉分配閥。這樣，轉(zhuǎn)向油泵經(jīng)液流分配閥通向電磁閥和液壓反力腔的油路被切斷，但這時(shí)仍有少量的油液可以通過(guò)節(jié)流孔13流進(jìn)液壓反力腔，液壓反力腔中的油壓不再隨轉(zhuǎn)閥中油壓的增大而增大，而是通過(guò)電控系統(tǒng)根據(jù)車速進(jìn)行調(diào)節(jié)。

10ppt課件2.工作原理10ppt課件

動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU接收車速傳感器的信號(hào)，并據(jù)此控制電磁閥線圈中的電流。當(dāng)車速較高時(shí)，電磁線圈中的電流較小，空心滑閥在彈簧的作用下處于上極限位置。此時(shí)閥孔關(guān)閉，而固定小孔開(kāi)啟，通道截面很小，從液壓反力腔經(jīng)液流分配閥和電磁閥流回儲(chǔ)油罐的油液流量很小，使液壓反力腔中保持很高的油壓。因此轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí)轉(zhuǎn)閥閥芯受到的來(lái)自于液壓反力活塞的液壓阻力很大，增加了駕駛員的轉(zhuǎn)向操縱力，使其手感增強(qiáng)，獲得良好的轉(zhuǎn)向路感，有效地克服了高速轉(zhuǎn)向“發(fā)飄”和不易掌握的缺陷，提高了高速行駛穩(wěn)定性和安全性。汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU使通過(guò)電磁線圈中的電流變大，線圈中產(chǎn)生的電磁吸力克服彈簧力使空心滑閥逐漸下移（圖8-2所示位置）。閥孔的開(kāi)啟截面逐漸增大，液壓反力腔中的油液經(jīng)液流分配閥和電磁閥流回儲(chǔ)液罐的流量增大，腔內(nèi)油壓逐漸減小，作用在轉(zhuǎn)閥閥芯上的液壓反力減小，使扭桿能夠產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，轉(zhuǎn)閥開(kāi)啟程度加大，轉(zhuǎn)向助力效果增大，保證低速時(shí)轉(zhuǎn)向輕便。反力控制式EPS的優(yōu)點(diǎn)是具有較大的選擇轉(zhuǎn)向力的自由度，轉(zhuǎn)向剛度大，駕駛員能感受到路面情況，可以獲得穩(wěn)定的操作手感等。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且價(jià)格高。11ppt課件動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU接收車速傳感器的信號(hào)，并據(jù)此控制電8.1.3閥靈敏度控制式EPS

１.系統(tǒng)組成根據(jù)車速信號(hào)控制電磁閥，直接改變動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥的油壓增益（閥靈敏度）來(lái)控制系統(tǒng)油壓，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)向助力的大小。閥靈敏度控制式EPS主要由動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、動(dòng)力轉(zhuǎn)向電磁閥、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸、儲(chǔ)油箱、車速傳感器和動(dòng)力轉(zhuǎn)向電控單元等組成。圖8-3地平線轎車所采用的閥靈敏度控制式EPSa)系統(tǒng)示意圖b)轉(zhuǎn)子閥12ppt課件8.1.3閥靈敏度控制式EPS１.系統(tǒng)組成圖8-3

（1）轉(zhuǎn)子閥如圖8-3b）所示，在控制閥閥套圓周上有6條或8條溝槽，各溝槽利用閥外體與動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵、動(dòng)力缸、電磁閥及儲(chǔ)油箱連接。轉(zhuǎn)子閥的可變小孔分為低速專用小孔（1R、1L、2R、2L）和高速專用小孔（3R、3L）兩種，當(dāng)作用于轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩變化時(shí)，會(huì)引起轉(zhuǎn)子閥內(nèi)、外體之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)子閥可變小孔的流通截面發(fā)生變化。轉(zhuǎn)向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小孔1R、2R、3R關(guān)小，1L、2L、3L開(kāi)大；轉(zhuǎn)向盤向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小孔1L、2L、3L關(guān)小，1R、2R、3R開(kāi)大。（２）電磁閥電磁閥與轉(zhuǎn)子閥連接在動(dòng)力轉(zhuǎn)向油路中，電磁閥油路構(gòu)成可變小孔2R、2L的旁通油路。ECU通過(guò)控制電磁閥的電流，可以控制旁通油路的流量。車速低時(shí)，ECU對(duì)電磁閥通以大電流，電磁閥關(guān)閉，旁通油路流量變??；車速升高時(shí)，ECU對(duì)電磁閥的通電電流逐漸減小，電磁閥開(kāi)度增大，旁通油路流量變大。13ppt課件（1）轉(zhuǎn)子閥如圖8-3b）所示，在控制閥閥套圓2.工作原理

圖8-4所示為控制閥等液壓回路圖，其工作過(guò)程如下：

（1）車輛停止時(shí)如圖8-4b）所示，電磁閥完全關(guān)閉，如果此時(shí)向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小的轉(zhuǎn)向力矩作用下即可關(guān)閉。轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)1L流向轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸右腔室，其左腔室的油液經(jīng)3L、2L流回儲(chǔ)油箱，所以此時(shí)具有輕便的轉(zhuǎn)向特性。而且施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越大，可變小孔1L、2L的開(kāi)度越大，節(jié)流作用就越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。

圖8-4控制閥等效液壓回路圖a）等效液壓回路b）助力作用增大c）助力作用減小14ppt課件2.工作原理圖8-4控制閥等效液壓回路圖a）等效2.工作原理

圖8-4所示為控制閥等液壓回路圖，其工作過(guò)程如下：

（1）車輛停止時(shí)如圖8-4b）所示，電磁閥完全關(guān)閉，如果此時(shí)向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，則高靈敏度低速專用小孔1R及2R在較小的轉(zhuǎn)向力矩作用下即可關(guān)閉。轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)1L流向轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸右腔室，其左腔室的油液經(jīng)3L、2L流回儲(chǔ)油箱，所以此時(shí)具有輕便的轉(zhuǎn)向特性。而且施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩越大，可變小孔1L、2L的開(kāi)度越大，節(jié)流作用就越小，轉(zhuǎn)向助力作用越明顯。

（2）車速提高時(shí)如圖8-4c）所示，隨著車速的提高，在電控單元的作用下，電磁閥的開(kāi)度線性增加，如果向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，則轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液不僅經(jīng)1L進(jìn)入動(dòng)力缸右腔室，而且部分油液經(jīng)3R以及電磁閥旁通油路流回儲(chǔ)油箱。此時(shí)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸右腔室的轉(zhuǎn)向助力油壓就取決于旁通電磁閥的開(kāi)度（由車速?zèng)Q定）和可變小孔3R的開(kāi)度（由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩決定）。車速越高，在ECU的控制下，電磁閥的開(kāi)度越大，旁路流量越大，轉(zhuǎn)向助力作用越??；在車速不變的情況下，施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)矩越小，高速專用小孔3R的開(kāi)度越大，轉(zhuǎn)向助力作用越小。當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大時(shí)，3R的開(kāi)度逐漸減小，轉(zhuǎn)向助力作用也隨之增大。15ppt課件2.工作原理15ppt課件8.1.4電動(dòng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1.系統(tǒng)組成

主要由動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、電動(dòng)液壓泵總成和各種傳感器組成。電動(dòng)液壓泵總成是由動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU、電動(dòng)液壓泵（電動(dòng)機(jī)和液壓泵）、儲(chǔ)油罐、限壓閥等集成在一起形成的，用一個(gè)消音罩包封，利用橡膠支承彈性地懸掛在支架上，而支架安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙左側(cè)的車架縱梁上。圖8-5波羅（Polo）轎車電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖16ppt課件8.1.4電動(dòng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1.系統(tǒng)組成圖2.工作原理（1）汽車直線行駛時(shí)轉(zhuǎn)向控制閥的閥芯處于中間位置，轉(zhuǎn)向助力傳感器檢測(cè)不到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU控制電動(dòng)液壓泵，使輸出的油液極少，幾乎是無(wú)壓力地通過(guò)動(dòng)力轉(zhuǎn)向器經(jīng)回油道流回儲(chǔ)油罐，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不工作。

（2）汽車轉(zhuǎn)向時(shí)扭桿變形，轉(zhuǎn)閥開(kāi)始工作，使動(dòng)力缸的一個(gè)油腔接通油泵，而另一個(gè)油腔則經(jīng)回油道通向儲(chǔ)油罐。同時(shí)，轉(zhuǎn)向助力傳感器檢測(cè)到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角變化，將信號(hào)傳送給動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU。ECU根據(jù)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)和車速等信息確定并提高電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和液壓泵的供油量，使油路中的油壓升高，推動(dòng)動(dòng)力缸活塞移動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力。

3.特點(diǎn)因?yàn)殡妱?dòng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓泵供油量主要是由轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角變化量和車速?zèng)Q定的，其供油特性更符合轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對(duì)助力作用的實(shí)際要求。因此節(jié)省能量，并且能夠獲得更加理想的轉(zhuǎn)向助力特性。但它在不轉(zhuǎn)向時(shí)仍然存在能量損失，而且液壓系統(tǒng)的固有缺陷仍然存在。17ppt課件2.工作原理17ppt課件8.2電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

液壓式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由于工作壓力和工作靈敏度高，外廓尺寸較小，因此獲得了廣泛應(yīng)用。在采用氣壓制動(dòng)或空氣懸架的大型車輛上，也有采用氣壓制動(dòng)轉(zhuǎn)向的，但這類轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的共同缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、消耗功率大，容易產(chǎn)生泄漏，轉(zhuǎn)向力不易有效控制等。隨著電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，越來(lái)越多的轎車上采用了電動(dòng)式EPS它是一種直接依靠電動(dòng)機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩的電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

8.2.1電動(dòng)式EPS的結(jié)構(gòu)和工作原理

1.電動(dòng)式EPS的結(jié)構(gòu)電動(dòng)式EPS主要包括機(jī)械式轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)矩傳感器、減速機(jī)構(gòu)、離合器、電動(dòng)機(jī)、電控單元（ECU）和車速傳感器等，其結(jié)構(gòu)如圖8-6所示。18ppt課件8.2電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)18ppt課件圖8-6電動(dòng)式EPS的結(jié)構(gòu)示意圖1-轉(zhuǎn)矩傳感器2-轉(zhuǎn)向軸3-減速機(jī)構(gòu)4-齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器5-離合器6-電動(dòng)機(jī)7-電控單元（ECU）19ppt課件圖8-6電動(dòng)式EPS的結(jié)構(gòu)示意圖19ppt課件2.電動(dòng)式EPS的工作原理當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩傳感器1不斷地測(cè)出轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)矩信號(hào)，該信號(hào)與車速傳感器同時(shí)輸入到電控單元7，電控單元根據(jù)這些信號(hào)，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)6的電流大小和方向，調(diào)整轉(zhuǎn)向輔助動(dòng)力的大小。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器5通過(guò)減速機(jī)構(gòu)3減速增矩后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。這種控制可以方便地實(shí)現(xiàn)在不同車速下提供不同的助力效果，保證汽車在低速轉(zhuǎn)向行駛時(shí)輕便靈活，高速行駛時(shí)穩(wěn)定可靠。20ppt課件2.電動(dòng)式EPS的工作原理20ppt課件8.2.2電動(dòng)式EPS的類型

上述電動(dòng)式EPS的電動(dòng)機(jī)和減速器安裝在轉(zhuǎn)向軸上，實(shí)際上電動(dòng)機(jī)和減速器還可以安裝在其他部位。根據(jù)電動(dòng)機(jī)和減速器安裝位置的不同，電動(dòng)式EPS分為轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式3種類型，如圖8-7所示。圖8-7EPS的類型a)轉(zhuǎn)向軸助力式b)齒輪助力式c)齒條助力式

1-電動(dòng)機(jī)2-轉(zhuǎn)向軸3-轉(zhuǎn)向齒輪4-轉(zhuǎn)向齒條21ppt課件8.2.2電動(dòng)式EPS的類型上述電動(dòng)式EPS1.轉(zhuǎn)向軸助力式這種轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)安裝在轉(zhuǎn)向軸側(cè)面，通過(guò)電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸實(shí)施轉(zhuǎn)向助力。如圖8-7a）所示。特點(diǎn)：1）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重量輕，占用的空間最小。2）助力要通過(guò)輸入軸傳遞到轉(zhuǎn)向器上，輸入軸需要承受助力，降低了安全性；電動(dòng)機(jī)距離駕駛員較近，產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲通過(guò)轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)和儀表板向外輻射，影響舒適性。應(yīng)用：因?yàn)檫@種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力功率較小，只能運(yùn)用在輕型車上。

2齒輪助力式這種轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩傳感器、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)以及離合器集成在一起，安裝在轉(zhuǎn)向器齒輪處。電動(dòng)機(jī)的輸出力矩經(jīng)離合器、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)直接作用在小齒輪上。如圖8-7b）所示。22ppt課件1.轉(zhuǎn)向軸助力式22ppt課件

特點(diǎn)：1）助力直接作用在轉(zhuǎn)向齒輪上，轉(zhuǎn)向管柱、輸入軸和萬(wàn)向節(jié)上只承受駕駛員施加在轉(zhuǎn)向盤上的轉(zhuǎn)向力矩，提高了轉(zhuǎn)向器安全性。2）與液壓助力轉(zhuǎn)向器相比，它提供了更高的轉(zhuǎn)向器精確性，更高的安全性，和更高的行駛舒適性。應(yīng)用：與轉(zhuǎn)向軸助力式相比，齒輪助力式可以提供更高的助力，適用于中型車。３.齒條助力式轉(zhuǎn)矩傳感器單獨(dú)安裝在轉(zhuǎn)向小齒輪附近，電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)集成在一起安裝在齒條上。電動(dòng)機(jī)的輸出力矩通過(guò)循環(huán)球減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞到齒條上。如圖8-7c）所示。特點(diǎn)：助力機(jī)構(gòu)的位置可以在齒條的周向和軸向上任意選擇，保證了轉(zhuǎn)向器空間布置的彈性。應(yīng)用：該方案的系統(tǒng)剛度好，傳動(dòng)能力大，適用于前軸負(fù)荷較大的汽車，如越野車和箱式貨車。23ppt課件特點(diǎn)：1）助力直接作用在轉(zhuǎn)向齒輪上，轉(zhuǎn)向管柱、輸8.2.3電動(dòng)式EPS的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)式EPS在多個(gè)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。（1）技術(shù)的復(fù)雜程度低不論是控制系統(tǒng)還是助力系統(tǒng)都是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的，易于控制的動(dòng)力源——電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，這大大降低了技術(shù)的復(fù)雜程度。（2）高效率、低能消液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即使在不轉(zhuǎn)向的時(shí)候也需要不停地提供液壓油，因?yàn)檗D(zhuǎn)向泵在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)，最高可以消耗發(fā)動(dòng)機(jī)5％的功率。與之相比，電動(dòng)式系統(tǒng)只在汽車轉(zhuǎn)向的時(shí)候，電動(dòng)機(jī)才開(kāi)始工作，因此可以節(jié)能80％～90%（每百公里可以減少汽油的消耗量約0.2～0.3L）。另外，由于電動(dòng)式EPS系統(tǒng)省略了液壓系統(tǒng)的一些附件，如轉(zhuǎn)向泵、儲(chǔ)油灌、高壓油管和回油管，減輕了整車的重量。（3）通用性好電動(dòng)式EPS可以通過(guò)設(shè)置不同的程序，能快速地與不同車型匹配，因而能縮短生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)周期。24ppt課件8.2.3電動(dòng)式EPS的特點(diǎn)24ppt課件（4）安裝方便、使用可靠與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)式EPS取消了油泵、皮帶、皮帶輪、液壓軟管、控制閥、油罐、液壓油及密封件等，只增加了電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、傳感器及電控單元等，零件比液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)少，質(zhì)量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊，在安裝位置選擇方面也更容易，并且能降低系統(tǒng)噪聲。也沒(méi)有液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的漏油問(wèn)題。（5）轉(zhuǎn)向舒適、精確電動(dòng)式EPS能在各種行駛工況下根據(jù)車速，轉(zhuǎn)向角，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向速度的狀況提供合理的助力。減輕汽車低速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向操縱力，提高汽車高速行駛時(shí)的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，進(jìn)而提高汽車的安全性。同時(shí)它的阻尼特性又具有可編程性，保證了路面沖擊能夠被極好地吸收，減小了由路面不平所引起的對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的擾動(dòng)，改善汽車的轉(zhuǎn)向特性。25ppt課件（4）安裝方便、使用可靠與液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，電動(dòng)式E

2.缺點(diǎn)（1）不宜用于大型車輛車用電源的電壓較低（一般為12V或42V），使得電動(dòng)式EPS系統(tǒng)提供的輔助動(dòng)力較小，用于大型車輛比較困難。（2）匹配較難減速機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)等部件的摩擦力和慣性力會(huì)影響轉(zhuǎn)向特性（如產(chǎn)生過(guò)多轉(zhuǎn)向等），或者改變轉(zhuǎn)向盤的自動(dòng)回正作用以及它的阻尼特性，因此正確匹配整車性能至關(guān)重要。由此可見(jiàn)，電動(dòng)式EPS尤其適用于對(duì)空間、重量要求更高的使用小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的微型汽車上，尤其適用于電動(dòng)汽車。26ppt課件26ppt課件8.2.4電動(dòng)式EPS主要部件1.轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器的作用是測(cè)量駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上力矩的大小與方向。轉(zhuǎn)矩傳感器有接觸式與非接觸式兩種，非接觸式因其體積小、精度高而被廣泛采用，但其成本較高。

2.電磁離合器

EPS的工作一般都有一定的范圍，如果超過(guò)規(guī)定車速（如45km/h），就不需要電動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)力轉(zhuǎn)向，此時(shí)電動(dòng)機(jī)停止工作，且離合器分離，不再起傳遞動(dòng)力的作用。在不加動(dòng)力的情況下，離合器可消除電動(dòng)機(jī)慣性的影響。同時(shí)，在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，因離合器分離，可以恢復(fù)手動(dòng)控制轉(zhuǎn)向。

3、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的功用是根據(jù)電控單元的指令輸出適當(dāng)?shù)妮o助轉(zhuǎn)矩。目前采用較多的是永磁式直流電動(dòng)機(jī)，分為有刷式和無(wú)刷式兩種。27ppt課件8.2.4電動(dòng)式EPS主要部件1.轉(zhuǎn)矩傳感器27pp4.減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)與電動(dòng)機(jī)相連，其作用是把電動(dòng)機(jī)的輸出進(jìn)行降速增矩。常用的有蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、循環(huán)球螺桿螺母機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)等。蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用于轉(zhuǎn)向軸助力式，行星齒輪機(jī)構(gòu)一般應(yīng)用于齒輪助力式和齒條助力式。

5.ECUECU的功能是根據(jù)轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行邏輯分析與計(jì)算，并發(fā)出指令控制電動(dòng)機(jī)和離合器工作。此外ECU還有安全保護(hù)和自我診斷功能。通過(guò)采集電動(dòng)機(jī)的電流、發(fā)電機(jī)電壓、發(fā)動(dòng)機(jī)工況等信號(hào)判斷其系統(tǒng)工作狀況是否正常。一旦系統(tǒng)工作異常，將自動(dòng)取消助力作用，同時(shí)還將進(jìn)行故障診斷分析。28ppt課件4.減速機(jī)構(gòu)28ppt課件8.2.5實(shí)例

１.一汽豐田皇冠轎車齒條助力式EPS

一汽豐田皇冠轎車齒條助力式EPS由齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器、電機(jī)、減速裝置、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、EPSECU、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、網(wǎng)關(guān)ECU、P/S（動(dòng)力轉(zhuǎn)向）警告燈、EPS繼電器等組成。其中電機(jī)、減速裝置、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器安裝在轉(zhuǎn)向器上。

EPS系統(tǒng)如圖8-8所示。當(dāng)操縱轉(zhuǎn)向盤時(shí)，轉(zhuǎn)矩傳感器不斷地檢測(cè)扭桿的扭曲度，把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器信號(hào)、車速傳感器信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)同時(shí)輸入到EPSECU，EPSECU根據(jù)這些信號(hào)，確定助力轉(zhuǎn)矩的大小和方向，即選定電動(dòng)機(jī)的電流大小和方向，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向輔助力的大小。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過(guò)減速機(jī)構(gòu)減速增矩后，加在汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，使之得到一個(gè)與汽車工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)ECU，點(diǎn)亮P/S（動(dòng)力轉(zhuǎn)向）警告燈。29ppt課件8.2.5實(shí)例１.一汽豐田皇冠轎車齒條助力式EPS圖8-8一汽豐田皇冠轎車齒條助力式EPS系統(tǒng)圖30ppt課件圖8-8一汽豐田皇冠轎車齒條助力式EPS系統(tǒng)圖30pp8.3四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

8.3.1概述

1.汽車的四輪轉(zhuǎn)向

汽車的四輪轉(zhuǎn)向（4WS-4WheelSteering）是指汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)，后輪也可相對(duì)車身主動(dòng)轉(zhuǎn)向，使汽車的四個(gè)車輪都能起轉(zhuǎn)向作用。4WS在兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了一套安裝在后懸架上的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以改善汽車的轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性。

2.4WS系統(tǒng)的發(fā)展

1907年，日本頒發(fā)第一個(gè)關(guān)于四輪轉(zhuǎn)向的專利證書。二戰(zhàn)期間，美國(guó)的一些軍用車輛和工程車輛上采用一種前后輪逆相位偏轉(zhuǎn)的簡(jiǎn)單機(jī)械式4WS系統(tǒng)?，F(xiàn)代后輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)的研究和應(yīng)用開(kāi)始于20世紀(jì)80年代中期，日本的本田、馬自達(dá)、豐田、日產(chǎn)、法國(guó)的雷諾、美國(guó)的通用概念車都曾經(jīng)應(yīng)用了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。該技術(shù)大多應(yīng)用在高級(jí)轎車或大型車輛上，也有一些SUV以及跑車具有四輪轉(zhuǎn)向功能。

31ppt課件8.3四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)8.3.1概述31ppt3.4WS汽車的后輪偏轉(zhuǎn)規(guī)律（1）逆相位轉(zhuǎn)向如圖8-9a所示，在低速行駛或轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角較大時(shí)，前后輪實(shí)現(xiàn)逆相位轉(zhuǎn)向，即后輪的偏轉(zhuǎn)方向與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相反，且偏轉(zhuǎn)角度隨轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角增大而在一定范圍內(nèi)增大（后輪最大轉(zhuǎn)向角一般為5°左右）。這種轉(zhuǎn)向方式可改善汽車低速時(shí)的操縱輕便性，減小汽車的轉(zhuǎn)彎半徑，提高汽車的機(jī)動(dòng)性。

（2）同相位轉(zhuǎn)向如圖8-9b所示，在中高速行駛或轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角較小時(shí)，前后輪實(shí)現(xiàn)同相位轉(zhuǎn)向，即后輪的偏轉(zhuǎn)方向與前輪的偏轉(zhuǎn)方向相同（后輪最大轉(zhuǎn)向角一般為1°左右）。這種轉(zhuǎn)向方式可使汽車車身的橫擺角速度減小，減少汽車車身發(fā)生動(dòng)態(tài)側(cè)偏的傾向，保證汽車在高速超車、進(jìn)出高速公路、高架引橋和立交橋時(shí)，處于不足轉(zhuǎn)向狀態(tài)。圖8-94WS汽車的后輪偏轉(zhuǎn)規(guī)律a)逆相位轉(zhuǎn)向b)同相位轉(zhuǎn)向32ppt課件3.4WS汽車的后輪偏轉(zhuǎn)規(guī)律圖8-94WS汽8.3.2四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本組成和工作原理

典型的電控4WS系統(tǒng)主要由前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、傳感器（轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器、橫擺角速度傳感器等）、ECU、后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)和后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。如圖8-10所示，轉(zhuǎn)向時(shí)，傳感器將前輪轉(zhuǎn)向的信號(hào)和汽車運(yùn)動(dòng)的信號(hào)送入ECU，ECU進(jìn)行分析計(jì)算，向后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，通過(guò)后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)后輪偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，ECU實(shí)時(shí)監(jiān)控汽車運(yùn)行狀況，計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)向角與后輪實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向角之間的差值，來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整后輪的轉(zhuǎn)角。這樣可以根據(jù)汽車的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)汽車的四輪轉(zhuǎn)向。圖8-10四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖33ppt課件8.3.2四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本組成和工作原理典型8.3.3四輪轉(zhuǎn)向汽車后輪轉(zhuǎn)向裝置的類型1.按后輪轉(zhuǎn)向的控制方法分類按照后輪轉(zhuǎn)向的控制方法不同，后輪轉(zhuǎn)向裝置主要可分為轉(zhuǎn)角隨動(dòng)型和車速感應(yīng)型兩種。

（1）轉(zhuǎn)角隨動(dòng)型如圖8-11所示，轉(zhuǎn)角隨動(dòng)型四輪轉(zhuǎn)向裝置的工作特點(diǎn)是后輪偏轉(zhuǎn)受前輪偏轉(zhuǎn)控制，做被動(dòng)轉(zhuǎn)向，即后輪偏轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)角大小受轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和轉(zhuǎn)角大小的控制。結(jié)構(gòu)上通過(guò)一根后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸將前后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)相連，一般都采用機(jī)械式傳動(dòng)和人力直接控制。這種

4WS系統(tǒng)存在一定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)控制的局限性，尤其在高速急轉(zhuǎn)彎時(shí)，使汽車的操縱穩(wěn)定性惡化。在現(xiàn)代的4WS

系統(tǒng)中很少采用。圖8-11轉(zhuǎn)角隨動(dòng)型4WS系統(tǒng)前、后輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系34ppt課件8.3.3四輪轉(zhuǎn)向汽車后輪轉(zhuǎn)向裝置的類型1.按后輪轉(zhuǎn)

（2）車速感應(yīng)型如圖8-12所示，車速感應(yīng)型四輪轉(zhuǎn)向裝置的工作特點(diǎn)是后輪偏轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)角大小主要受車速高低的控制。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，同時(shí)還受前輪轉(zhuǎn)角、側(cè)向加速度、橫擺角速度等動(dòng)態(tài)參數(shù)的綜合控制作用。這種4WS系統(tǒng)綜合考慮了汽車的各種動(dòng)態(tài)參數(shù)對(duì)汽車轉(zhuǎn)向行駛過(guò)程中的操縱穩(wěn)定性的影響，動(dòng)態(tài)操縱控制效果好，是目前4WS汽車上主要采用的四輪轉(zhuǎn)向裝置。圖8-12車速感應(yīng)型4WS汽車后輪轉(zhuǎn)角與車速之間的關(guān)系35ppt課件（2）車速感應(yīng)型如圖8-12所示，車速感應(yīng)型四2.按后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式分類按照后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式的不同，4WS系統(tǒng)可分為機(jī)械式、液壓式、電控機(jī)械式、電控液壓式和電控電動(dòng)式等幾種類型。目前使用最廣泛的電控液壓式，主要用于前輪采用液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車中。這種4WS系統(tǒng)的工作壓力大，工作平穩(wěn)可靠，但系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布置不方便，對(duì)密封性要求高，消耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率較多，轉(zhuǎn)向滯后較大的等缺點(diǎn)，不能滿足現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向靈敏、準(zhǔn)確的要求。隨著電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向（EPS）系統(tǒng)的出現(xiàn)，電動(dòng)4WS應(yīng)運(yùn)而生。

36ppt課件2.按后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式分類36ppt課件8.3.4四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）與普通的前輪轉(zhuǎn)向（2WS）汽車相比，四輪轉(zhuǎn)向（4WS）汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）轉(zhuǎn)向操作的響應(yīng)加快，準(zhǔn)確性提高。

2）轉(zhuǎn)向操作的機(jī)動(dòng)性和行駛穩(wěn)定性提高。

3）抗側(cè)向干擾的效果好。

4）超車時(shí)，變換車道更容易，減小了汽車產(chǎn)生擺尾和側(cè)滑的可能性。

（2）四輪轉(zhuǎn)向（4WS）汽車具有以下缺點(diǎn)：

1）低速轉(zhuǎn)向時(shí)，汽車尾部容易碰到障礙物。

2）實(shí)現(xiàn)理想控制的技術(shù)難度大。

3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。

4）轉(zhuǎn)向過(guò)程中，不能完全保證輪胎與地面間處于純滾動(dòng)而無(wú)滑移狀態(tài)。37ppt課件8.3.4四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）與普8.3.5電控液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例1、系統(tǒng)組成及特點(diǎn)主要由轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向油泵、前動(dòng)力轉(zhuǎn)向器、后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸、車速傳感器、電控單元、后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等組成。特點(diǎn)：使用前后兩套動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，后輪的控制采用車速感應(yīng)的方法，后輪偏轉(zhuǎn)的角度取決于車速及轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)角，并根據(jù)事先預(yù)定的程序用微機(jī)進(jìn)行控制，也就是后輪的轉(zhuǎn)角依車速及前輪的轉(zhuǎn)角而動(dòng)作，與轉(zhuǎn)向盤操縱力大小無(wú)關(guān)。圖8-13液壓式電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

1-轉(zhuǎn)向盤2-后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)3-后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸4-電控單元5-車速傳感器6-前動(dòng)力轉(zhuǎn)向器7-轉(zhuǎn)向油泵38ppt課件8.3.5電控液壓式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例1、系統(tǒng)組成及特2.系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)與作用

（1）前輪轉(zhuǎn)向器和后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸前輪轉(zhuǎn)向器為齒輪齒條式，但將齒條加長(zhǎng)，它與固定在后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸上的小齒輪嚙合。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤使齒條水平移動(dòng)時(shí)，齒條一方面控制前輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的工作，推動(dòng)前輪轉(zhuǎn)向；同時(shí)將轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的方向、快慢和轉(zhuǎn)動(dòng)的角度傳給后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，以控制后輪轉(zhuǎn)向。（2）后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由相位控制系統(tǒng)、液壓控制閥、后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸等組成。

①相位控制系統(tǒng)。相位控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機(jī)、扇形控制齒板、擺臂、大錐齒輪、小錐齒輪、液壓控制閥連桿等組成，如圖8-14所示。后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸與小齒輪連接并輸入前轉(zhuǎn)向齒條的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。一個(gè)前、后車輪轉(zhuǎn)向角比傳感器安裝在扇形控制齒板旋轉(zhuǎn)軸上。39ppt課件2.系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)與作用（1）前輪轉(zhuǎn)向器和后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)

步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一對(duì)錐齒輪帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)扇形控制齒板擺動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)受ECU控制轉(zhuǎn)動(dòng)，使扇形控制齒板正向或逆向擺動(dòng)一定角度，從而將擺臂拉向或推離步進(jìn)電機(jī)。液壓控制閥連桿一端連接擺臂，中間穿過(guò)大錐齒輪上的孔，另一端與液壓控制閥主動(dòng)桿連接。大錐齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是由小錐齒輪驅(qū)動(dòng)的，而小錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的。1-扇形控制齒板2-轉(zhuǎn)向角比傳感器3-大錐齒輪4-液壓控制閥連桿5-液壓控制閥主動(dòng)桿6-液壓控制閥7-后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸8-擺臂9-步進(jìn)電動(dòng)機(jī)圖8-14相位控制系統(tǒng)40ppt課件步進(jìn)電機(jī)通過(guò)一對(duì)錐齒輪帶動(dòng)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿帶動(dòng)扇形

②液壓控制閥和后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。如圖8-15所示，液壓控制閥是一滑閥結(jié)構(gòu)，其滑閥的位置由液壓控制閥連桿決定。圖中表示滑閥向左移動(dòng)的過(guò)程，此時(shí)油泵送來(lái)的油液通過(guò)液壓控制閥進(jìn)入動(dòng)力缸右腔，同時(shí)動(dòng)力缸左腔通過(guò)液壓控制閥與儲(chǔ)油罐相通。在動(dòng)力缸左、右腔壓力的作用下，動(dòng)力輸出桿左移，使后輪向右偏轉(zhuǎn)。同時(shí)，動(dòng)力輸出桿帶動(dòng)閥套左移，逐漸使通向動(dòng)力缸的油道關(guān)閉，動(dòng)力輸出桿（連同閥套）停止移動(dòng)，后輪停止偏轉(zhuǎn)?？梢?jiàn)后輪的偏轉(zhuǎn)角度取決于液壓控制閥連桿的位置。當(dāng)汽車直線行駛時(shí)，在動(dòng)力缸兩腔的回位彈簧及油壓作用下，使后輪處于直線行駛位置。此功能也使得當(dāng)電子控制線路或液壓回路出現(xiàn)故障時(shí)，后輪可回到直線行駛位置，使四輪轉(zhuǎn)向變成一般的兩輪轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)。41ppt課件②液壓控制閥和后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸。如圖8-15所示，圖8-15液壓控制閥結(jié)構(gòu)示意圖42ppt課件圖8-15液壓控制閥結(jié)構(gòu)示意圖42ppt課件

（3）電子控制系統(tǒng)

①車速傳感器。該系統(tǒng)裝有兩個(gè)車速傳感器，它們分別設(shè)置在汽車車速表內(nèi)和變速器的輸出軸端，用來(lái)測(cè)量車速并向四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)輸送車速脈沖信號(hào)。

②轉(zhuǎn)角比傳感器。其作用是檢測(cè)相位控制器中的扇形控制齒板的轉(zhuǎn)角位置，并將檢測(cè)出的信號(hào)反饋給EPSECU，作為監(jiān)督和控制信號(hào)。

③電控油閥。其作用是控制由轉(zhuǎn)向油泵輸向后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的油路通斷。當(dāng)液壓回路或電子控制線路出現(xiàn)故障時(shí)，電控油閥就切斷由轉(zhuǎn)向油泵通向液壓控制閥的油液通道，使四輪轉(zhuǎn)向裝置處于兩輪轉(zhuǎn)向工作狀態(tài)，起到失效保護(hù)作用。

④EPSECU。其作用是根據(jù)車速計(jì)算汽車轉(zhuǎn)向時(shí)前后輪的轉(zhuǎn)角比；比較前后輪理論轉(zhuǎn)角比與當(dāng)時(shí)的前后輪實(shí)際轉(zhuǎn)角比，并向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)角大小的運(yùn)轉(zhuǎn)指令；另外還起監(jiān)視控制四輪轉(zhuǎn)向電子線路工作是否正常的作用，當(dāng)發(fā)現(xiàn)四輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)工作出現(xiàn)異常時(shí)，點(diǎn)亮警告燈，并斷開(kāi)電控油閥的電源，使系統(tǒng)處于兩輪轉(zhuǎn)向狀態(tài)。43ppt課件（3）電子控制系統(tǒng)43ppt課件3.工作原理ECU根據(jù)車速控制后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，使扇形控制齒板轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂擺動(dòng)，帶動(dòng)液壓控制連桿左右移動(dòng)；轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)后輪轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸帶動(dòng)大椎齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)液壓控制連桿擺動(dòng)，因而使液壓控制連桿左右移動(dòng)。上述兩種運(yùn)動(dòng)確定了液壓控制連桿的左右位置，因而確定了液壓控制閥滑閥的位置，也就確定了后輪偏轉(zhuǎn)的方向和角度。

圖8-16后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理c)中間位置44ppt課件3.工作原理ECU根據(jù)車速控制后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的步進(jìn)①當(dāng)車速低于35km/h時(shí)。如圖8-16a)所示，扇形控制齒板在步進(jìn)電機(jī)的控制下向負(fù)方向偏轉(zhuǎn)。假設(shè)轉(zhuǎn)向盤向右轉(zhuǎn)動(dòng)，則小錐齒輪、大錐齒輪分別向空白箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂在扇形齒板和大錐齒輪的帶動(dòng)下最終向右上方擺動(dòng)，液壓控制閥主動(dòng)桿和滑閥也向右移動(dòng)，由轉(zhuǎn)向油泵輸送的高壓油液進(jìn)入后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的左腔，使后輪相對(duì)于前輪反向偏轉(zhuǎn)。使車輛轉(zhuǎn)向半徑減小，從而提高了低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性。圖8-16后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理a)逆相位1-大錐齒輪2-扇形控制齒板45ppt課件①當(dāng)車速低于35km/h時(shí)。如圖8-16a)所示②當(dāng)車速高于35km/h時(shí)。如圖8-16b)所示，扇形控制齒板在步進(jìn)電機(jī)的控制下向正方向移動(dòng)。假設(shè)這時(shí)轉(zhuǎn)向盤仍向右轉(zhuǎn)動(dòng)，擺臂向左上方擺動(dòng)，將液壓控制閥主動(dòng)桿和滑閥向左拉動(dòng)，由轉(zhuǎn)向油泵輸送的高壓油液進(jìn)入后輪轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的右腔，結(jié)果使后輪向右偏轉(zhuǎn)，即后輪相對(duì)于前輪同向偏轉(zhuǎn)，因而使汽車高速行駛時(shí)的操縱穩(wěn)定性顯著提高。圖8-16后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理b)同相位46ppt課件②當(dāng)車速高于35km/h時(shí)。如圖8-16b)所示③當(dāng)車速等于35km/h時(shí)。如圖8-16c)所示，扇形控制齒板處于中間位置，擺臂處于與大錐齒輪軸線垂直的位置。不管轉(zhuǎn)向盤向左還是向右轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓控制閥主動(dòng)桿均不產(chǎn)生軸向位移，后輪保持與汽車縱向軸線平行的直線行駛狀態(tài)。圖8-16后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理c)中間位置47ppt課件③當(dāng)車速等于35km/h時(shí)。如圖8-16c)所示8.3.6電控電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例

該系統(tǒng)采用車速感應(yīng)的方法，能夠根據(jù)車速不同進(jìn)行逆相位、同相位偏轉(zhuǎn)，從而提高汽車低速轉(zhuǎn)向時(shí)的機(jī)動(dòng)性和高速行駛轉(zhuǎn)向時(shí)的操縱穩(wěn)定性。

1.系統(tǒng)組成及特點(diǎn)該系統(tǒng)主要由輸入傳感器（主、副前輪轉(zhuǎn)角傳感器；主、副后輪轉(zhuǎn)角傳感器；后輪轉(zhuǎn)速傳感器和車速傳感器）、電控單元和后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器等組成。圖8-17電控四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)48ppt課件8.3.6電控電動(dòng)式四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)實(shí)例該系

后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)如圖8-18所示，其包含一個(gè)通過(guò)循環(huán)球螺桿驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒條的電動(dòng)機(jī)。常規(guī)的轉(zhuǎn)向橫拉桿從轉(zhuǎn)向執(zhí)行器連接到后輪轉(zhuǎn)向臂和轉(zhuǎn)向節(jié)處。執(zhí)行器內(nèi)的復(fù)位彈簧在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)關(guān)閉或四輪轉(zhuǎn)向系失效時(shí)將后輪推向直線行駛位置。一個(gè)后輪轉(zhuǎn)角傳感器和一個(gè)副后輪轉(zhuǎn)角傳感器安裝在后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的頂端。圖8-18后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)49ppt課件后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)如圖8-18所示，其包含一個(gè)2.工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)式EPSECU不斷地從所有輸入傳感器處收到信號(hào)。如果轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)，電動(dòng)式EPSECU就會(huì)對(duì)所有傳感器傳來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析，并計(jì)算出適當(dāng)?shù)暮筝嗈D(zhuǎn)向角，并操縱后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)使后輪實(shí)現(xiàn)正確的轉(zhuǎn)向。在此轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，前輪轉(zhuǎn)向器和后輪轉(zhuǎn)向執(zhí)行器之間沒(méi)有任何機(jī)械連接裝置，后輪轉(zhuǎn)向完全靠ECU通過(guò)電動(dòng)機(jī)控制。當(dāng)車速低于29km／h轉(zhuǎn)向時(shí)，后輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，車速為零時(shí)的最大轉(zhuǎn)角為6°，在29km／h時(shí)后輪轉(zhuǎn)向角接近于零；當(dāng)車速大于29km／h時(shí)，在轉(zhuǎn)向盤200°轉(zhuǎn)角以內(nèi)后輪的轉(zhuǎn)向角與前輪一致，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角大于200°時(shí)后輪開(kāi)始向相反方向偏轉(zhuǎn)。當(dāng)車速提高到29km/h，并轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤100°時(shí)，后輪將向相同方向偏轉(zhuǎn)大約1°；轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)500°時(shí)，后輪將向相反方向偏轉(zhuǎn)大約1°。50ppt課件2.工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)式EPSEC8.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

8.4.1概述線控轉(zhuǎn)向（SBW，Steering–By–Wire）系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向輪之間沒(méi)有機(jī)械連接，而是用傳感器記錄駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖和車輛的行駛狀況，通過(guò)數(shù)據(jù)線將信號(hào)傳遞給車載電腦，電腦據(jù)此做出判斷并控制前輪轉(zhuǎn)向模塊，使轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)相應(yīng)角度實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向，所以該系統(tǒng)也稱作柔性轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)汽車智能轉(zhuǎn)向的最佳方案。

51ppt課件8.4線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

8.4.1概述51ppt

1.系統(tǒng)組成汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向盤模塊、前輪轉(zhuǎn)向模塊、電控單元（ECU）3個(gè)主要部分以及自動(dòng)防故障系統(tǒng)、電源等輔助系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)如圖8-19所示。8.4.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成和工作原理

圖8-19線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖52ppt課件1.系統(tǒng)組成8.4.2線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成和工作原（1）轉(zhuǎn)向盤模塊轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤組件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖（通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳遞給電控單元，同時(shí)電控單元向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向盤回正力矩，以提供給駕駛員相應(yīng)的路感信息。（2）前輪轉(zhuǎn)向模塊前輪轉(zhuǎn)向模塊包括前輪轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機(jī)、電機(jī)控制器和前輪轉(zhuǎn)向組件等。其功能是將測(cè)得的前輪轉(zhuǎn)角信號(hào)反饋給電控單元，并接受電控單元的命令，控制轉(zhuǎn)向輪完成所要求的前輪轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖。（3）電控單元電控單元對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析處理，判別汽車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，向轉(zhuǎn)向盤回正力矩電機(jī)和轉(zhuǎn)向電機(jī)發(fā)送命令，控制兩個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)工作。電控單元還可以對(duì)駕駛員的操作指令進(jìn)行識(shí)別，判定在當(dāng)前狀態(tài)下駕駛員的轉(zhuǎn)向操作是否合理。當(dāng)汽車處于非穩(wěn)定狀態(tài)或駕駛員發(fā)出錯(cuò)誤指令時(shí)，前輪線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)定控制或?qū)Ⅰ{駛員錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)向操作屏蔽，以合理的方式自動(dòng)駕駛車輛，使汽車盡快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。53ppt課件（1）轉(zhuǎn)向盤模塊轉(zhuǎn)向盤模塊包括轉(zhuǎn)向盤組件、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感（4）自動(dòng)防故障系統(tǒng)自動(dòng)防故障系統(tǒng)是線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要模塊，它包括一系列的監(jiān)控和實(shí)施算法，針對(duì)不同的故障形式和故障等級(jí)做出相應(yīng)的處理，以求最大限度地保持汽車的正常行駛。線控轉(zhuǎn)向技術(shù)采用嚴(yán)密的