電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng).ppt

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汽車(chē)底盤(pán)及車(chē)身電控系統(tǒng)維修 機(jī)械工業(yè)出版社主編 于京諾 配套教材信息 教材名稱(chēng) 汽車(chē)底盤(pán)及車(chē)身電控系統(tǒng)維修教材主編 于京諾出版社 機(jī)械工業(yè)出版社出版時(shí)間 版次 2011年2月第1版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)書(shū)號(hào) ISBN 978 7 111 32432 4教材所屬系列 高職高專(zhuān)汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)技能型教育規(guī)劃教材 第7章電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)與四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指能夠按照駕駛員的意愿 使汽車(chē)改變或恢復(fù)其行駛方向的一套專(zhuān)設(shè)機(jī)構(gòu) 傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向器 轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成 7 1 1電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功用汽車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能就是根據(jù)各傳感器的信號(hào)判斷駕駛意愿和車(chē)輛狀態(tài)信息 借助于液壓系統(tǒng)的液體壓力或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力來(lái)對(duì)車(chē)輪的轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)不同程度的助力 所以動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也稱(chēng)為轉(zhuǎn)向助力裝置 一般電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求 1 優(yōu)越的操縱性 2 合適的轉(zhuǎn)向力 3 平順的回正性能 4 要有隨動(dòng)作用 5 減小從道路表面?zhèn)鱽?lái)的沖擊 6 工作可靠 7 1概述 7 1 2電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類(lèi)按照動(dòng)力源不同 電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以分為液壓式和電動(dòng)式兩種 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)中增設(shè)了控制液體流量的電控系統(tǒng) 包括電磁閥 車(chē)速傳感器以及電控單元 ECU 等 ECU通過(guò)傳感器的信號(hào)控制電磁閥的開(kāi) 閉 使得動(dòng)力轉(zhuǎn)向的助力程度連續(xù)可調(diào) 從而滿足車(chē)輛在高 低速時(shí)的不同轉(zhuǎn)向力要求 電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源 電控單元依據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)和車(chē)速傳感器信號(hào)控制加在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小和方向 得到一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)向助力 7 2電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理 電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) ElectronicControlPowerSteering 簡(jiǎn)稱(chēng)EPS 在轎車(chē)上得到了廣泛的應(yīng)用 目前常用的電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有液壓式和電動(dòng)式兩種 7 2 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(chē)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(chē)上應(yīng)用較多 如上海大眾POLO 一汽大眾AudiA6等 根據(jù)控制方式不同 液壓式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分為流量控制式 反力控制式和閥靈敏度控制式三種形式 1 流量控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)其工作原理如圖7 1b 所示 在動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵與轉(zhuǎn)向控制閥之間設(shè)有旁通管路 在旁通管路中又設(shè)有旁通流量控制閥 系統(tǒng)工作時(shí) ECU根據(jù)車(chē)速傳感器 轉(zhuǎn)向角速度傳感器和控制開(kāi)關(guān)等信號(hào) 給旁通流量控制閥通入如圖7 2所示的不同占空比的信號(hào) 以控制其開(kāi)啟程度 進(jìn)而控制供油和回油管路之間的旁通油量 從而調(diào)整供給轉(zhuǎn)向器內(nèi)部的轉(zhuǎn)向液的流量 當(dāng)車(chē)輛高速行駛時(shí) 流過(guò)旁通流量控制閥電磁線圈上的平均電流大 閥的開(kāi)度大 旁路液壓油量大 油泵向轉(zhuǎn)向器供油量減少 動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制閥靈敏度下降 傳力介質(zhì)減少了 轉(zhuǎn)向助力作用降低 操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向力增加 反之 閥開(kāi)度變小 旁路液壓油量小 油泵向轉(zhuǎn)向器供油量增多 轉(zhuǎn)向助力作用提高 操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)向力減小 a b 圖7 1藍(lán)鳥(niǎo)轎車(chē)流量控制式EPS組成及原理a 組成結(jié)構(gòu)b 工作原理 圖7 2電磁閥驅(qū)動(dòng)信號(hào) 如圖7 3所示為該系統(tǒng)旁通流量控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖 在閥體內(nèi)裝有主滑閥2和穩(wěn)壓滑閥7 在主滑閥的右端與電磁線圈柱塞3連接 主滑閥與電磁線圈的推力成正比移動(dòng) 從而改變主滑閥左端流量主孔1的開(kāi)口面積 調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘4可以調(diào)節(jié)旁通流量的大小 穩(wěn)壓滑閥7的作用是保持流量主孔前后壓差的穩(wěn)定 以使旁通流量與流量主孔的開(kāi)口面積成正比 當(dāng)因轉(zhuǎn)向負(fù)荷變化而使流量主孔前后壓差偏離設(shè)定值時(shí) 穩(wěn)壓滑閥閥芯將在其左側(cè)彈簧張力和右側(cè)高壓油壓力的作用下發(fā)生滑移 如果壓差大于設(shè)定值 則閥芯左移 使節(jié)流孔開(kāi)口面積減小 流入到閥內(nèi)的液壓油量減少 前后壓差減小 如果壓差小于設(shè)定值 則閥芯右移 使節(jié)流孔開(kāi)口面積增大 流入到閥內(nèi)的液壓油量增多 前后壓差增大 流量主孔前后壓差的穩(wěn)定 保證了旁通流量的大小只與主滑閥控制的流量主孔的開(kāi)口面積有關(guān) 圖7 3旁通流量控制閥結(jié)構(gòu)1 流量主孔2 主滑閥3 電磁線圈柱塞4 調(diào)節(jié)螺釘5 電磁線圈6 節(jié)流孔7 穩(wěn)壓滑閥 在實(shí)際的轉(zhuǎn)向操作中 駕駛員可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇不同的轉(zhuǎn)向模式 H 高 N 中 L 低 得到三種適應(yīng)不同行駛條件的轉(zhuǎn)向力特性曲線 如圖7 4所示 另外 ECU還可以根據(jù)轉(zhuǎn)向角度傳感器輸出信號(hào)的大小 在汽車(chē)急轉(zhuǎn)彎時(shí)按照特殊的轉(zhuǎn)向力特性實(shí)施最優(yōu)控制 如圖7 5所示 圖7 4三種不同的轉(zhuǎn)向力特性曲線 圖7 5汽車(chē)急轉(zhuǎn)彎時(shí)的轉(zhuǎn)向力特性 如圖7 6所示為該系統(tǒng)電控系統(tǒng)電路圖 主要有傳感器及開(kāi)關(guān)等信號(hào)輸入裝置 ECU 執(zhí)行器等組成 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí) 能夠?qū)崿F(xiàn)自診斷和失效保護(hù)等功能 2 反力控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)該系統(tǒng)的工作原理是 汽車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí) 轉(zhuǎn)向盤(pán)上的轉(zhuǎn)向力通過(guò)扭力桿傳遞給小齒輪軸 當(dāng)轉(zhuǎn)向力增大 扭力桿發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時(shí) 控制閥閥套和閥芯之間將發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 于是就改變了閥套和閥芯之間油道的通 斷關(guān)系和工作油液的流動(dòng)方向 從而實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)向助力作用 反力控制式EPS工作時(shí) ECU根據(jù)車(chē)速的高低線性控制電磁閥的開(kāi)度 1 當(dāng)車(chē)輛停駛或速度較低時(shí) ECU使電磁線圈的通電電流增大 電磁閥開(kāi)口面積增大 經(jīng)分流閥分流的液壓油通過(guò)電磁閥重新回流到儲(chǔ)油箱中 所以作用于柱塞16的背壓 油壓反力室壓力 降低 于是柱塞推動(dòng)控制閥閥芯的力 反力 較小 因此只需要較小的轉(zhuǎn)向力就可使扭力桿扭轉(zhuǎn)變形 使轉(zhuǎn)向控制閥的閥套與閥芯產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用 2 當(dāng)車(chē)輛在中 高速區(qū)域轉(zhuǎn)向時(shí) ECU使電磁線圈的通電電流減小 電磁閥開(kāi)口面積減小 所以油壓反力室的油壓升高 作用于柱塞的背壓增大 于是柱塞推動(dòng)控制閥閥芯的力增大 此時(shí)需要較大的轉(zhuǎn)向力才能使轉(zhuǎn)向控制閥的閥套與閥芯之間作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng) 相當(dāng)于增加了扭力桿的扭轉(zhuǎn)剛度 而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向助力作用 所以在中 高速時(shí)可使駕駛員獲得良好的轉(zhuǎn)向手感和轉(zhuǎn)向特性 反力控制式EPS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)格較高 圖7 7反力控制式EPS 3 閥靈敏度控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)閥靈敏度控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 以下簡(jiǎn)稱(chēng)閥靈敏度控制式EPS 是根據(jù)車(chē)速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 圖7 8a 所示為閥靈敏度控制式EPS的組成 該系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)向控制閥 轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸 儲(chǔ)油箱 電磁閥 車(chē)速傳感器和電子控制單元等組成 系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)向控制閥作了局部改進(jìn) 如圖7 8b 所示 一般在控制閥閥套圓周上形成6條或8條溝槽 各溝槽利用閥部外體與泵 動(dòng)力缸 電磁閥及儲(chǔ)油箱連接 控制閥的可變小孔分為低速專(zhuān)用小孔 1R 1L 2R 2L 和高速專(zhuān)用小孔 3R 3L 兩種 在高速專(zhuān)用可變孔的下邊設(shè)有旁通電磁閥回路 a b 圖7 8閥靈敏度控制式EPSa 系統(tǒng)組成b 控制閥結(jié)構(gòu) 圖7 9控制閥的等效液壓回路圖a 等效液壓回路b 助力作用增大c 助力作用減小 3 閥靈敏度控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)1 如圖7 9b 所示 9b當(dāng)車(chē)輛停止時(shí) 電磁閥完全關(guān)閉 如果此時(shí)向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 則高靈敏度低速專(zhuān)用小孔1R及2R在較小的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)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(pán)上的轉(zhuǎn)向力矩越大 可變小孔lL 2L的開(kāi)口面積越大 節(jié)流作用就越小 轉(zhuǎn)向助力作用越明顯 2 如圖7 9c 所示 隨著車(chē)輛行駛速度的提高 在電子控制單元的作用下 電磁閥的開(kāi)度也線性增加 如果向右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 則轉(zhuǎn)向液壓泵的高壓油液經(jīng)1L 3R旁通電磁閥流回儲(chǔ)油箱 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和靈敏度低的高速專(zhuān)用可變孔3R的開(kāi)度 車(chē)速越高 在電子控制單元的控制下 電磁閥的開(kāi)度越大 旁路流量越大 轉(zhuǎn)向助力作用越小 在車(chē)速不變的情況下 施加在轉(zhuǎn)向盤(pán)上的轉(zhuǎn)向力越小 高速專(zhuān)用小孔3R的開(kāi)度越大 轉(zhuǎn)向助力作用也越小 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 由此可見(jiàn) 閥靈敏度控制式EPS可使駕駛員獲得非常自然的轉(zhuǎn)向手感和良好的速度轉(zhuǎn)向特性 圖7 11閥靈敏度控制式EPS電控系統(tǒng)電路圖 7 2 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較高 外廓尺寸較小 因而獲得了廣泛的應(yīng)用 在采用氣壓制動(dòng)或空氣懸架的大型車(chē)輛上 也有采用氣壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向的 這類(lèi)動(dòng)力轉(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 目前越來(lái)越多的轎車(chē)上采用了電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 簡(jiǎn)稱(chēng)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)力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 主要優(yōu)點(diǎn)有 采用電力作為轉(zhuǎn)向動(dòng)力 省去了油壓系統(tǒng) 所以不需要給轉(zhuǎn)向油泵補(bǔ)充油 也不必?fù)?dān)心漏油 沒(méi)有液壓式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)所必須的常運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向油泵 電動(dòng)機(jī)只是在需要轉(zhuǎn)向時(shí)才接通電源 所以動(dòng)力消耗和燃油消耗均可降到最低 將各部件裝配成一個(gè)整體 既無(wú)管道也無(wú)控制閥 其結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量減輕 一般電動(dòng)式EPS的質(zhì)量比液壓式EPS質(zhì)量輕25 左右 電動(dòng)機(jī)工作可用ECU進(jìn)行控制 可以比較容易地按照汽車(chē)性能的需要設(shè)置 修改轉(zhuǎn)向助力特性 具有較好的兼容性 1 電動(dòng)式EPS分類(lèi)根據(jù)電動(dòng)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)產(chǎn)生助力的部位不同 電動(dòng)式電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有三種類(lèi)型 1 轉(zhuǎn)向軸助力式如圖7 12a 所示 轉(zhuǎn)向助力機(jī)械安裝在轉(zhuǎn)向軸上 當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí) 控制單元根據(jù)接收的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)方向 車(chē)速等信號(hào) 控制直流助力電動(dòng)機(jī)的電流 電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器 電動(dòng)機(jī)齒輪傳給轉(zhuǎn)向軸的齒輪 然后經(jīng)萬(wàn)向節(jié)及中間軸傳給轉(zhuǎn)向器 2 轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式如圖7 12b 所示 轉(zhuǎn)向助力機(jī)械安裝在轉(zhuǎn)向器小齒輪處 與轉(zhuǎn)向軸助力式相比 可以提供較大的轉(zhuǎn)向力 適用于中型車(chē) 3 齒條助力式如圖7 12c 所示 轉(zhuǎn)向助力機(jī)械安裝在轉(zhuǎn)向齒條處 電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒條 與轉(zhuǎn)向器小齒輪助力式相比 可以提供更大的轉(zhuǎn)向力 適用于大型車(chē) 對(duì)原有的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)械有較大改變 2 電動(dòng)式EPS的基本組成及元件結(jié)構(gòu) 1 傳感器系統(tǒng)中的傳感器主要有車(chē)速傳感器和轉(zhuǎn)矩傳感器 其中車(chē)速傳感器的作用是測(cè)量車(chē)輛行駛速度 作為電動(dòng)助力調(diào)節(jié)的依據(jù) 轉(zhuǎn)矩傳感器的作用是測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)與轉(zhuǎn)向器之間的相對(duì)轉(zhuǎn)矩 以作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)力調(diào)節(jié)的依據(jù) 如圖7 14所示為一種無(wú)觸點(diǎn)式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)及原理 圖7 14無(wú)觸點(diǎn)式轉(zhuǎn)矩傳感器 其工作原理是 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間位置 直駛 時(shí) 扭力桿的縱向?qū)ΨQ(chēng)面正好處于圖示輸出軸極靴AC BD的對(duì)稱(chēng)面上 當(dāng)在U T兩端加上連續(xù)的輸入脈沖電壓信號(hào)Ui時(shí) 由于通過(guò)每個(gè)極靴的磁通量相等 所以在V W兩端檢測(cè)到的輸出電壓信號(hào)U0 0 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí) 由于扭力桿和輸出軸極靴之間發(fā)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)變形 極靴A D之間的磁阻增加 B C之間的磁阻減少 各個(gè)極靴的磁通量發(fā)生變化 于是在V W之間就出現(xiàn)了電位差 其電位差與扭力桿的扭轉(zhuǎn)角和輸入電壓Ui成正比 所以 通過(guò)測(cè)量V W兩端的電位差就可以測(cè)量出扭力桿的扭轉(zhuǎn)角 即可得出轉(zhuǎn)向盤(pán)上施加的轉(zhuǎn)矩大小 2 控制單元ECU包括檢測(cè)電路 微處理器 控制電路等 檢測(cè)電路將傳感器的信號(hào)進(jìn)行整形放大后輸入微處理器 然后微處理器計(jì)算出最優(yōu)化的助力轉(zhuǎn)矩 控制電路將來(lái)自微處理器的電流命令輸送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 3 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)式EPS中用的電動(dòng)機(jī)是直流電動(dòng)機(jī) 與起動(dòng)用直流電動(dòng)機(jī)原理基本相同 一般采用永磁磁場(chǎng) 最大電流為30A左右 電壓為DC12V 額定轉(zhuǎn)矩為10N m左右 轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)是雙向的 因此轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)需要進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制 其控制電路如圖7 15所示 a1 a2為觸發(fā)信號(hào)端 當(dāng)a1端得到輸入信號(hào)時(shí) 晶體管VT3導(dǎo)通 VT2得到基極電流而導(dǎo)通 電流經(jīng)VT2 電動(dòng)機(jī)M VT3 搭鐵而構(gòu)成回路 于是電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 當(dāng)a2端得到輸入信號(hào)時(shí) 電流則經(jīng)VT1 電動(dòng)機(jī) VT4 搭鐵而構(gòu)成回路 電動(dòng)機(jī)則因電流方向相反而反轉(zhuǎn) 控制觸發(fā)信號(hào)端電流的大小 就可以控制通過(guò)電動(dòng)機(jī)電流的大小 4 電磁離合器電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的工作一般都有一定的范圍 如果超過(guò)規(guī)定車(chē)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 離合器可以消除電動(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 如圖7 16所示為電磁離合器的工作原理 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn) 當(dāng)線圈通電時(shí) 離合器接合 主動(dòng)輪與壓板結(jié)合 通過(guò)壓板內(nèi)的花鍵帶動(dòng)從動(dòng)軸旋轉(zhuǎn) 此時(shí)電動(dòng)機(jī)具有助力作用 反之 離合器分離 助力作用被切斷 為了減少加與不加助力時(shí)駕駛車(chē)輛感覺(jué)的差別 設(shè)法使離合器具有滯后輸出特性 同時(shí)還使其具有半離合狀態(tài)區(qū)域 5 減速機(jī)構(gòu)減速機(jī)構(gòu)是電動(dòng)式EPS不可缺少的部件 其作用是把電動(dòng)機(jī)的輸出進(jìn)行減速增扭 再傳給轉(zhuǎn)向齒輪箱的主要部件 目前已使用的有多種組合方式 如兩級(jí)行星齒輪與傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)組合式 渦輪渦桿與轉(zhuǎn)向軸驅(qū)動(dòng)組合式等 為了抑制噪聲和提高耐久性 減速機(jī)構(gòu)中的齒輪多半采用了特殊齒形或者采用樹(shù)脂材料 3 電動(dòng)式EPS的工作原理系統(tǒng)的工作原理是 當(dāng)駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí) 轉(zhuǎn)矩傳感器不斷輸出與轉(zhuǎn)向力大小相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩信號(hào) 同時(shí) 車(chē)速傳感器提供的車(chē)速信號(hào)與該信號(hào)同時(shí)輸入給電控單元 電控單元根據(jù)這些輸入信號(hào) 確定動(dòng)力轉(zhuǎn)矩的大小和方向 即選定電動(dòng)機(jī)的電流和方向 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩由電磁離合器傳遞并通過(guò)減速機(jī)構(gòu)減速增扭后 加在汽車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上 使之得到一個(gè)與汽車(chē)工況相適應(yīng)的轉(zhuǎn)向作用力 當(dāng)超過(guò)規(guī)定的車(chē)速時(shí) 離合器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被切斷 電動(dòng)機(jī)與減速機(jī)構(gòu)分離 同時(shí)電動(dòng)機(jī)也停止工作 7 3典型汽車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 目前 電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用于轎車(chē)上 國(guó)外部分大中型客 貨車(chē)上也有應(yīng)用 本節(jié)主要介紹豐田凌志LS400轎車(chē)的電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 凌志LS400轎車(chē)采用反力控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 豐田公司稱(chēng)之為PPS ProgressivePowerSteering 1 凌志LS400轎車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的功能1 可隨汽車(chē)道路駛車(chē)速改變液壓助力的大小 提高車(chē)輛的轉(zhuǎn)向性和操縱穩(wěn)定性 2 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)中還包括有動(dòng)力傾斜 動(dòng)力伸縮ECU控制的轉(zhuǎn)向柱 可根據(jù)駕駛員的需要使轉(zhuǎn)向柱自動(dòng)選擇合適的傾斜角度和伸縮長(zhǎng)度 以及返回原位等 2 凌志LS400轎車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成如圖7 18所示 凌志LS400轎車(chē)的電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由錐齒輪式轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 液壓控制系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成 3 凌志LS400轎車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理 1 當(dāng)車(chē)輛低速行駛或車(chē)輛泊位停車(chē)時(shí) 轉(zhuǎn)向ECU接收的是低速傳感信號(hào) 即向電磁閥提供較大的電流 閥芯開(kāi)路增大 從轉(zhuǎn)向油泵輸出的壓力油液經(jīng)流量分配閥后 一部分流向轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)滑閥 然后經(jīng)助力缸起轉(zhuǎn)向助力作用 另一部分則經(jīng)電磁閥旁路流回到儲(chǔ)液罐內(nèi) 使得流向反力室的液壓油流量大大減少 反力室中的油壓下降 失去阻尼作用 故此時(shí)需要的轉(zhuǎn)向操縱力很小 轉(zhuǎn)向輕巧靈活 對(duì)泊位停車(chē)或低速行駛轉(zhuǎn)向十分有利 2 當(dāng)車(chē)輛在中 高速行駛轉(zhuǎn)向時(shí) 因?yàn)殡姶砰y從ECU只得到隨車(chē)速增高而逐漸減小的電流 閥芯位移很小 流量旁通作用很小 反力室中的油壓上升 使得轉(zhuǎn)向操作的 路感 明顯 可有效地克服高速轉(zhuǎn)向 發(fā)飄 和不易掌握的缺陷 提高行駛穩(wěn)定性和安全性 當(dāng)轉(zhuǎn)向角較大 助力缸液壓升高較大時(shí) 反饋到進(jìn)油管的壓力也升高 則通過(guò)量孔的流量自然增加 使反力室的阻尼作用迅速得以增強(qiáng) 然而 過(guò)分地增加轉(zhuǎn)向操縱力對(duì)駕駛也不利 為此 流量分配閥起限制反力室流量的作用 當(dāng)進(jìn)油壓力升至較高時(shí) 推動(dòng)流量分配閥下閥體逐漸向下 關(guān)小至反力室的液流通道 使反力室的阻尼作用得以抑制 4 凌志LS400轎車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電路 7 4電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障診斷與檢修 7 4 1檢修注意事項(xiàng)1 應(yīng)經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向系統(tǒng)儲(chǔ)油罐油面以及油質(zhì) 如需添加更換或排氣應(yīng)及時(shí)進(jìn)行 2 行駛過(guò)程中盡量避免將方向打到某一側(cè)極限 防止動(dòng)力油泵負(fù)荷過(guò)大 3 電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 通常不要打開(kāi)ECU及各種電控元件的蓋子或盒子 以免造成ECU被靜電損壞 4 檢修過(guò)程中一般按照可能性由大到小 檢查復(fù)雜程度由簡(jiǎn)到難的順序進(jìn)行 先對(duì)線路和傳感器等元件進(jìn)行基本檢查 不要輕易更換ECU或拆卸管路 7 4 2凌志LS400轎車(chē)電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本檢查電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝配完畢后 應(yīng)進(jìn)行基本檢查 主要包括針對(duì)液壓系統(tǒng)的油量 油壓試驗(yàn) 系統(tǒng)排氣 轉(zhuǎn)向油泵皮帶松緊度調(diào)整 以及電控部分及相關(guān)部件的工作狀態(tài)檢查等 以確定系統(tǒng)是否需要進(jìn)一步檢修 保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)良好的工作性能 不同車(chē)型動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢查內(nèi)容和方法基本類(lèi)似 下面就以凌志LS400電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例講解電控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本檢查程序 1 初步檢查在進(jìn)行系統(tǒng)檢查之前 首先要根據(jù)車(chē)輛的具體情況初步的檢查一下輪胎氣壓 前輪 230kPa 后輪 250kPa 前輪定位 懸架與轉(zhuǎn)向連接桿之間的潤(rùn)滑情況 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)接頭及懸架臂球頭等處是否正常 轉(zhuǎn)向柱管是否彎曲 轉(zhuǎn)向盤(pán)的自由間隙是否正常等 2 常規(guī)檢查 1 檢查傳動(dòng)帶對(duì)于動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵傳動(dòng)帶的檢查主要包括兩項(xiàng)內(nèi)容 一是傳動(dòng)帶與帶輪配合位置的檢查 如圖7 22a 所示 二是傳動(dòng)帶松緊度的檢查 如圖7 22b 所示 利用豐田專(zhuān)用工具檢查 在95Nm的作用力矩下 皮帶的撓度為 運(yùn)轉(zhuǎn)5min以下時(shí) 7 5 9 5mm 運(yùn)轉(zhuǎn)5min以上時(shí) 9 13mm 2 檢查儲(chǔ)液罐液面高度豐田汽車(chē)采用的轉(zhuǎn)向液壓油牌號(hào)為ATFDEXRON 檢查油面高度時(shí) 保持車(chē)身水平位置 油溫80 C時(shí)進(jìn)行 在發(fā)動(dòng)機(jī)維持怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 約850r min 的條件下 反復(fù)將轉(zhuǎn)向盤(pán)從左側(cè)打到右側(cè)再返回 使得油溫達(dá)到正常要求后 打開(kāi)儲(chǔ)液箱 檢查液壓油有無(wú)泡沫或乳化現(xiàn)象 量油尺液面應(yīng)在HOT范圍以內(nèi) 若在檢查系統(tǒng)無(wú)泄漏情況下需要補(bǔ)給液壓油 按規(guī)定號(hào)牌補(bǔ)給 若需更換液壓油 則先頂起轉(zhuǎn)向橋 從轉(zhuǎn)向油罐及回油管排出舊液壓油 并將轉(zhuǎn)向盤(pán)反復(fù)左 右轉(zhuǎn)至極限位置 直至舊液壓油排盡后1 2s后加注新液壓油 3 系統(tǒng)空氣排放動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在更換液壓油后和檢查轉(zhuǎn)向油罐中油位時(shí)發(fā)現(xiàn)有氣泡冒出時(shí) 說(shuō)明系統(tǒng)內(nèi)滲入了空氣 這將引起轉(zhuǎn)向沉重 前輪擺動(dòng) 轉(zhuǎn)向噪聲等故障 必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行排氣 具體程序如下 架起轉(zhuǎn)向橋 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 反復(fù)向左 右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)到極限位置 直至轉(zhuǎn)向油罐內(nèi)無(wú)氣泡冒出并消除乳化現(xiàn)象 表明液力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的空氣已基本排除干凈 4 檢查油泵壓力將油壓表的一端接在轉(zhuǎn)向液壓泵的輸出端 另一端接在轉(zhuǎn)向助力器的輸入端 維持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 油溫達(dá)到80 C 如圖7 23所示 檢查閥關(guān)閉時(shí)的壓力 不小于7845kPa 檢查閥全開(kāi)時(shí)的壓力差 1000r min和3000r min時(shí) 不大于490kPa 檢查轉(zhuǎn)向盤(pán)在鎖定位置時(shí) 不小于7845kPa 5 檢查轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)向力矩使汽車(chē)停放在平坦地面上 兩轉(zhuǎn)向輪在直線行駛位置 發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 測(cè)量轉(zhuǎn)向盤(pán)從中間位置向左 右轉(zhuǎn)動(dòng)所需的力矩 標(biāo)準(zhǔn) 不大于5 9Nm 7 4 3電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障自診斷電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)具有自診斷功能 當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí) 能自動(dòng)停止助力 同時(shí)ECU可以記憶故障內(nèi)容 并使故障指示燈點(diǎn)亮 提醒駕駛員 維修時(shí)可以讀取故障代碼 找出故障原因 此功能與大多數(shù)電控系統(tǒng)故障自診斷的工作原理類(lèi)似 在此不詳述 對(duì)于電動(dòng)式動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)而言 當(dāng)自診斷系統(tǒng)診斷出有故障后 控制電路停止向電動(dòng)機(jī)供電 并且將離合器脫開(kāi) 此時(shí)系統(tǒng)恢復(fù)至機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng) 仍能夠?qū)崿F(xiàn)正常的轉(zhuǎn)向 只是轉(zhuǎn)向力變大 7 4 4電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)故障檢修電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)常見(jiàn)的故障有轉(zhuǎn)向沉重或助力不足 動(dòng)力轉(zhuǎn)向液產(chǎn)生乳狀泡沫 液面低以及壓力低 向左或向右急轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)轉(zhuǎn)向力瞬時(shí)增大等 主要原因集中在油路系統(tǒng)和電控系統(tǒng)中 對(duì)于油路系統(tǒng)的檢修在基本檢查中逐步排查 詳見(jiàn)7 4 2 電控系統(tǒng)的檢修主要針對(duì)傳感器 執(zhí)行器 ECU及線路連接 并應(yīng)充分利用故障自診斷系統(tǒng)的功能 下面就以凌志LS400轎車(chē)為例 講解電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的檢修方法1 車(chē)速傳感器檢修頂起汽車(chē) 旋轉(zhuǎn)后輪 用萬(wàn)用表測(cè)量傳感器側(cè)線束插接器上的SPD與GND之間的電壓 應(yīng)在0 5V之間 否則應(yīng)檢查傳感器及其連接線路2 電磁閥的檢修用萬(wàn)用表檢測(cè)電磁閥側(cè)線束插接器上的SOL 與SOL 之間的阻值 應(yīng)為6 11 否則說(shuō)明線圈斷路或短路故障 用12V的蓄電池電壓給電磁閥通電 應(yīng)能聽(tīng)到咔噠聲 否則說(shuō)明線路斷路或電磁閥損壞 需更換 7 4 5雷克薩斯LS400型轎車(chē)電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作異常故障案例分析 1 故障癥狀該車(chē)不論在正常行駛時(shí)轉(zhuǎn)向 原地轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)明顯沉重 助力泵噪聲很大 同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí) 觀察油杯的液面變化不明顯 2 可能故障部位輪胎氣壓 系統(tǒng)機(jī)械連接 油面高度 系統(tǒng)管路 液壓泵 助力器 安全閥 電控系統(tǒng)等 3 故障檢修1 首先檢查輪胎氣壓 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各球頭磨損 相關(guān)懸架懸臂部分 轉(zhuǎn)向器本身及相關(guān)管路滲漏狀況 油杯液面高度及油質(zhì) 轉(zhuǎn)向助力泵傳動(dòng)帶松緊度 前輪定位等 各項(xiàng)參數(shù)都在正常技術(shù)規(guī)范范圍內(nèi) 2 該電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向電路控制如圖7 21所示 3 拔下電磁閥線束插接器 測(cè)量動(dòng)力轉(zhuǎn)向電磁閥阻值在10 左右 基本符合標(biāo)準(zhǔn) 起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 用發(fā)光二極管測(cè)試燈連接電磁閥線束插接器的兩個(gè)端子 試燈點(diǎn)亮 用數(shù)字萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量?jī)蓚€(gè)端子之間的電壓 電壓數(shù)值正常 說(shuō)明動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU本身無(wú)故障 動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU與SOL SOL 端子之間的連接正常 4 在駕駛室內(nèi)轉(zhuǎn)向盤(pán)下方找到動(dòng)力轉(zhuǎn)向ECU 拆下ECU的線束插接器 用數(shù)字萬(wàn)用表檢查ECU線束側(cè)插接器 B端子的輸入電壓正常 且該車(chē)發(fā)電機(jī)發(fā)電量正常 說(shuō)明連接ECU的 B端子的線路無(wú)問(wèn)題 頂起該車(chē)后端 用手轉(zhuǎn)動(dòng)后輪 同時(shí)用數(shù)字萬(wàn)用表電阻檔檢查SPD端子與GND端子之間的電阻值的變化 表的讀數(shù)在0 之間交替變化 說(shuō)明車(chē)速傳感器信號(hào)輸入ECU是正常的 5 用舉升機(jī)將車(chē)舉起 再次拔下動(dòng)力轉(zhuǎn)向電磁閥的線束插接器 用試燈連接線束插接器的兩個(gè)端子 同時(shí)左右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 試燈仍亮 用手晃動(dòng)電磁閥線束 并稍用力拉伸 彎折線束 試燈熄滅 說(shuō)明此線束有折斷或虛接的地方 經(jīng)檢查 是SOL 端子到電磁閥間的線束有問(wèn)題 重新接好SOL 到電磁閥間的線路后試車(chē) 不管是在原地還是行駛時(shí)左右轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 都有明顯的改善 但是仍感覺(jué)稍沉 有時(shí)感覺(jué)像轉(zhuǎn)向助力突然失效一樣 時(shí)沉?xí)r輕 說(shuō)明動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還存在故障 6 將動(dòng)力轉(zhuǎn)向電磁閥從轉(zhuǎn)向器上拆下來(lái) 直接用12V電源驅(qū)動(dòng)電磁閥 用時(shí)通時(shí)斷的方法來(lái)驗(yàn)證其技術(shù)狀態(tài) 檢驗(yàn)結(jié)果電磁閥能發(fā)出 咔嗒 的工作聲 但聲音很小 判斷該閥可能發(fā)卡或開(kāi)度不夠 更換新電磁閥后 故障得以完全排除 在原地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán) 用一個(gè)手指撥動(dòng)感覺(jué)不費(fèi)力 且在低速 高速等不同工況下都正常 4 原因分析轉(zhuǎn)向電磁閥接線不良導(dǎo)致其信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú) 以及電磁閥本身發(fā)卡或開(kāi)度不夠 使得助力轉(zhuǎn)向電子控制系統(tǒng)的工作不良 從而導(dǎo)致了助力不良 間歇性的失效 駕駛感覺(jué)轉(zhuǎn)向沉重 7 5四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng) 四輪轉(zhuǎn)向 4WS 4WheelSteering 汽車(chē)是指四個(gè)車(chē)輪都是轉(zhuǎn)向車(chē)輪的汽車(chē) 或4個(gè)車(chē)輪都能起轉(zhuǎn)向作用的汽車(chē) 它是在傳統(tǒng)兩輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上 增設(shè)了一個(gè)安裝在后懸架上的后輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 能夠使駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)汽車(chē)的前后四個(gè)車(chē)輪 不僅提高了高速時(shí)的穩(wěn)定性和可控性 而且提高了低速時(shí)的機(jī)動(dòng)性 汽車(chē)的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始發(fā)展 二十世紀(jì)八 九十年代的本田 馬自達(dá)及通用概念車(chē)都曾經(jīng)應(yīng)用了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù) 此外 最近幾年的豐田概念車(chē) 日產(chǎn)以及雷諾等車(chē)型都用到了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù) 目前該技術(shù)被很多公司所采用 其中大多應(yīng)用在了高級(jí)轎車(chē) 大型車(chē)輛上 也有一些SUV以及跑車(chē)具有四輪轉(zhuǎn)向的功能 7 5 14WS車(chē)輛的轉(zhuǎn)向特性采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車(chē)輛 在低速行駛時(shí)為逆相轉(zhuǎn)向 前 后輪旋轉(zhuǎn)方向相反 使轉(zhuǎn)彎時(shí)具有較小的轉(zhuǎn)彎半徑 靈活性良好 中高速時(shí)為同相轉(zhuǎn)向 前 后輪旋轉(zhuǎn)方向相同 以提高在高速時(shí)抗側(cè)風(fēng)能力及車(chē)道變換或車(chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)的操縱穩(wěn)定性 1 4WS車(chē)輛的低速轉(zhuǎn)向特性 2 4WS車(chē)輛的高速轉(zhuǎn)向特性 7 5 2轉(zhuǎn)向角比例控制轉(zhuǎn)向角比例控制的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指后輪轉(zhuǎn)角與前輪轉(zhuǎn)角成比例 在低速區(qū)前 后輪逆相 而中高速區(qū)同相的轉(zhuǎn)向操縱控制 使車(chē)體的前進(jìn)方向與車(chē)體朝向一致 得到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)向性能 1 系統(tǒng)組成系統(tǒng)主要由車(chē)速傳感器 轉(zhuǎn)角比傳感器 轉(zhuǎn)向控制單元 4WS轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)向樞軸 前后轉(zhuǎn)向齒輪箱等組成 前后輪的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)械連接 轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳到前輪轉(zhuǎn)向齒輪箱 齒輪齒條式 齒條帶動(dòng)前轉(zhuǎn)向橫拉桿左右運(yùn)動(dòng) 以控制前輪轉(zhuǎn)向 同時(shí) 輸出小齒輪旋轉(zhuǎn) 通過(guò)連接軸傳遞到后輪轉(zhuǎn)向齒輪箱 后輪的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角成比例變化 使其低速轉(zhuǎn)向時(shí) 后輪與前輪反相轉(zhuǎn)動(dòng) 中高速行駛時(shí) 后輪與前輪同相轉(zhuǎn)動(dòng) 如圖7 29a 所示為轉(zhuǎn)向樞軸的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)向樞軸位于后轉(zhuǎn)向齒輪箱內(nèi) 是一個(gè)大的軸承 其外圈與扇形齒輪成為一體 圍繞樞軸可左右旋轉(zhuǎn) 內(nèi)圈與連桿突出的偏心軸相連 連桿通過(guò)4WS轉(zhuǎn)換器的電動(dòng)機(jī)以連桿旋轉(zhuǎn)中心做正反旋轉(zhuǎn) 偏心軸在轉(zhuǎn)向樞軸機(jī)構(gòu)內(nèi)可上下回轉(zhuǎn)約55 圖7 29轉(zhuǎn)向樞軸a 結(jié)構(gòu)b 偏心軸和樞軸的運(yùn)動(dòng)c 樞軸的旋轉(zhuǎn)角與連桿移動(dòng)量之間的關(guān)系 通過(guò)連接軸的輸入使輸入小齒輪向左或向右旋轉(zhuǎn)時(shí) 帶動(dòng)扇形齒輪轉(zhuǎn)動(dòng) 再由轉(zhuǎn)向樞軸通過(guò)偏心軸使連桿向左右方向移動(dòng) 連桿帶動(dòng)后轉(zhuǎn)向橫拉桿和后轉(zhuǎn)向節(jié)臂實(shí)現(xiàn)后輪的轉(zhuǎn)向 如圖7 29b 所示為樞軸與偏心軸的運(yùn)動(dòng) 形成后輪的同相位和逆相位的轉(zhuǎn)向原理圖 偏心軸的前端與樞軸左右旋轉(zhuǎn)中心重合時(shí) 即使轉(zhuǎn)向樞軸左右轉(zhuǎn)動(dòng) 連桿也完全不動(dòng) 后輪就在中立狀態(tài) 隨著偏心軸前端位置與樞軸的旋轉(zhuǎn)中心上下方向的偏離 樞軸左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)連桿的移動(dòng)量就會(huì)變大 偏心軸與后輪轉(zhuǎn)向之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系是 偏心軸前端位置在轉(zhuǎn)向樞軸的上側(cè)時(shí)為逆相位 而下側(cè)時(shí)為同相位 如圖7 29c 所示 圖7 304WS轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu) 2 控制原理如圖7 31所示為該系統(tǒng)ECU控制流程圖 通過(guò)轉(zhuǎn)向角傳感器 車(chē)速傳感器等輸入信號(hào) 進(jìn)行以下控制 1 轉(zhuǎn)向角比控制 車(chē)速主要由車(chē)速表的傳感器提供 SP1 用ABS車(chē)速傳感器中的前輪的一個(gè)傳感器輸入信號(hào)作為輔助信號(hào) SP2 轉(zhuǎn)向角比傳感器是檢測(cè)后轉(zhuǎn)向齒輪箱內(nèi)的連桿的旋轉(zhuǎn)角度 其工作原理與電位計(jì)式節(jié)氣門(mén)位置傳感器類(lèi)似 根據(jù)與旋轉(zhuǎn)角度的變化 傳感器內(nèi)的滑動(dòng)電阻值發(fā)生變化 進(jìn)而使得電路中的電壓發(fā)生變化 將不同的電壓信號(hào)輸入到ECU即可得出對(duì)應(yīng)的角度 2 2WS選擇功能2WS開(kāi)關(guān)為ON且變速器為倒擋狀態(tài)時(shí) 因車(chē)速較低 故將后輪的轉(zhuǎn)向操縱量設(shè)定為零 對(duì)2WS車(chē)倒退轉(zhuǎn)向操縱已習(xí)慣的人 若對(duì)4WS車(chē)倒退轉(zhuǎn)向操縱有失調(diào)感時(shí) 可使用此開(kāi)關(guān) 3 安全性控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí) 在進(jìn)行下列工作的同時(shí)點(diǎn)亮 4WS警告燈 通知駕駛員 而且ECU記憶故障信息 主電動(dòng)機(jī)異常時(shí) 驅(qū)動(dòng)副電動(dòng)機(jī)只在同相方向上 以常規(guī)模式 NORMAL 按照車(chē)速進(jìn)行轉(zhuǎn)向角比控制 車(chē)速傳感器異常時(shí) 在SPl和SP2的任何一個(gè)輸出中 用車(chē)速高的值通過(guò)主電動(dòng)機(jī)只對(duì)同相方向進(jìn)行轉(zhuǎn)向角控制 轉(zhuǎn)向角比傳感器異常時(shí) 通過(guò)副電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)到同相方向最大值時(shí)停止控制 此時(shí) 若是副電動(dòng)機(jī)異常 則用主電動(dòng)機(jī)進(jìn)行同樣的控制 ECU異常時(shí) 通過(guò)副電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)到相同方向最大值為止 然后停止控制 此時(shí) 能避免出現(xiàn)逆相位狀態(tài) 7 5 3橫擺角速度比例控制1 系統(tǒng)組成 圖7 33所示為4WS的橫擺角速度比例控制系統(tǒng)的組成 使后輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)向角的工作原理就是轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的控制閥油路 使閥芯左右移動(dòng) 在前輪有轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)時(shí)控制閥將后輪的最大轉(zhuǎn)向角控制到5 大轉(zhuǎn)向角控制 而與前輪轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)時(shí)將后輪的轉(zhuǎn)向角最大控制到1 小轉(zhuǎn)向角控制 前者屬于依靠傳動(dòng)繩索的機(jī)械式轉(zhuǎn)向 而后者是依靠轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的電子式轉(zhuǎn)向 后輪的轉(zhuǎn)向角是由上述兩者合成的 圖7 334WS橫擺角速度比例控制系統(tǒng)的組成 圖7 34轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)a 前輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)b 后輪轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu) 1 大轉(zhuǎn)向角控制 機(jī)械式控制 當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向角處在與后輪轉(zhuǎn)向無(wú)關(guān)的控制齒條自由行程范圍 盲區(qū) 內(nèi)時(shí) 閥芯與閥套筒之間的相對(duì)位置處于中立狀態(tài) 因而 來(lái)自液壓泵的工作油液被排出 且返回到副油箱 動(dòng)力油缸的左 右室都成為中立的低油壓 活塞桿在復(fù)位彈簧的作用下停止在中立位置 當(dāng)前輪轉(zhuǎn)向角較大時(shí) 超出轉(zhuǎn)向齒條自由行程范圍 如果向左轉(zhuǎn)向時(shí) 閥套筒向左方向移動(dòng) 并與閥芯之間產(chǎn)生相對(duì)位移 圖7 35中的閥套筒與閥芯在a部位接觸密封 高壓作用于動(dòng)力油缸的右室 推動(dòng)活塞桿向左移動(dòng) 而后輪就向右轉(zhuǎn)向 2 控制狀態(tài) 圖7 35大轉(zhuǎn)向角控制 當(dāng)活塞桿向左移動(dòng)時(shí) 因?yàn)檗D(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)不工作 閥控制桿就以支點(diǎn)A為中心回轉(zhuǎn) 并將閥芯從B點(diǎn)移到左方的B 點(diǎn) A B B 點(diǎn)的位置見(jiàn)7 36a 圖 因此閥套筒與閥芯在a部位脫開(kāi)接觸形成節(jié)流作用 降低動(dòng)力油缸右室的壓力 結(jié)果是當(dāng)活塞桿移動(dòng)到規(guī)定位置時(shí) 節(jié)流壓力與來(lái)自車(chē)輪的外力相平衡 后輪就不能進(jìn)行更多的轉(zhuǎn)向 外力產(chǎn)生變化時(shí) 活塞桿將有微小的變化 但閥控制桿立即將變化反饋給閥芯并改變節(jié)流量 這個(gè)過(guò)程直到動(dòng)力活塞的壓力與外力相平衡為止 從而保持穩(wěn)定 2 小轉(zhuǎn)向角控制 電子式控制 為了將轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)殚y芯的直線運(yùn)動(dòng) 采用螺旋齒輪和曲柄組合機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)通過(guò)蝸輪機(jī)構(gòu)傳遞到從動(dòng)齒輪 借助曲柄使閥控制桿移動(dòng) 如圖7 36a 所示 當(dāng)從動(dòng)齒輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí) 閥控制桿的上端支點(diǎn)A就以從動(dòng)齒輪中心O點(diǎn)為回轉(zhuǎn)中心移動(dòng)到A 點(diǎn) 轉(zhuǎn)向電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)的瞬間 后轉(zhuǎn)向軸還沒(méi)有運(yùn)動(dòng) 所以閥控制桿就以C點(diǎn)為回轉(zhuǎn)中心向左運(yùn)動(dòng) 桿中央的B點(diǎn)成為B 點(diǎn) 使閥芯向左移動(dòng) 纜繩不動(dòng)時(shí) 閥套筒固定不動(dòng) 閥芯與閥套筒產(chǎn)生相對(duì)位移 圖7 36b 中閥的b部分被節(jié)流 高壓油進(jìn)入油缸左室 當(dāng)活塞桿向右移動(dòng)時(shí) 如圖7 36b 所示 閥控制桿以支點(diǎn)A為中心回轉(zhuǎn) 使閥芯向右移動(dòng)到B 點(diǎn)為止 結(jié)果打開(kāi)b部分 減少節(jié)流使壓力下降 而后以與機(jī)械式轉(zhuǎn)向操縱相同的方法保持平衡 圖7 36小轉(zhuǎn)向角控制 3 控制邏輯 1 車(chē)體側(cè)滑角的零控制車(chē)體側(cè)滑角零控制是在轉(zhuǎn)向初期的過(guò)渡過(guò)程中 4WS以特有的抑制轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)體向轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè)滯后的轉(zhuǎn)向角比例現(xiàn)象 使轉(zhuǎn)向時(shí)車(chē)體的方向與前進(jìn)方向相一致 從而確保穩(wěn)定轉(zhuǎn)向的一種控制 根據(jù)式7 1所示的控制規(guī)則 它通過(guò)逆相位轉(zhuǎn)向角比例控制與橫擺角速度反饋控制的組合來(lái)實(shí)現(xiàn) 如圖7 38所示 r KS v f KY v Y 7 1式7 1中 r是后輪轉(zhuǎn)向角 f是前輪轉(zhuǎn)向角 Y是橫擺角速度 v是車(chē)速 KS是轉(zhuǎn)向角比例系數(shù) KY是橫擺角速度比例系數(shù) 在轉(zhuǎn)向初期的瞬間 對(duì)后輪進(jìn)行逆相控制使它產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并抑制公轉(zhuǎn) 從而能防止車(chē)體朝轉(zhuǎn)向外側(cè)傾斜 與此同時(shí) 橫擺角速度傳感器能檢測(cè)自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的增大狀態(tài)并進(jìn)行反饋控制 同時(shí)附加同相位成分以取得自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的平衡 從轉(zhuǎn)向開(kāi)始至轉(zhuǎn)向結(jié)束 一直進(jìn)行使車(chē)體側(cè)滑角成為零的控制 2 受側(cè)向風(fēng)干擾時(shí)的控制由于突然的側(cè)向風(fēng)力的作用 車(chē)輛會(huì)偏向行駛 橫擺角速度傳感器能立即檢測(cè)出它的偏向 并對(duì)后輪進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制以消除產(chǎn)生的偏向行駛 由于后輪產(chǎn)生的力矩 側(cè)向風(fēng)引起的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)減小 并能使汽車(chē)的行駛方向偏差最小 3 ABS工作時(shí)的控制通常為了提高中低速范圍的轉(zhuǎn)向操縱的響應(yīng)性 正如橫擺角速度比例系數(shù)KY特性中見(jiàn)到的那樣 角速度增益低于高速區(qū)域 但是ABS工作時(shí) 與轉(zhuǎn)向操縱響應(yīng)性相比將更加重視車(chē)輛的穩(wěn)定性 而且將ABS開(kāi)始工作的瞬間的橫擺角速度增益 KY值 一直保持到ABS的工作結(jié)束 思考題 汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)該滿足那些要求 動(dòng)力轉(zhuǎn)向系再設(shè)計(jì)時(shí)存在什么問(wèn)題 如何解決 簡(jiǎn)述流量控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的工作原理 簡(jiǎn)述反力控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的工作原理 簡(jiǎn)述閥靈敏度控制式電控液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系的工作原理 以轉(zhuǎn)向軸助力式為例說(shuō)明電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系的工作原理 在電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中 電磁離合器起什么作用 如何實(shí)現(xiàn) 在何種情況下需要對(duì)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行排氣 如何操作 四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在高 低速轉(zhuǎn)向時(shí)如何保證車(chē)輛的最佳轉(zhuǎn)向性能 分析4WS車(chē)輛的低速轉(zhuǎn)向特性如何