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1、电动式EPS组成及工作原理及,电动机助力转向系统（发电机）(Electric Power Steering, EPS),液压助力转向系统（油泵）,普通液压助力转向系统 (Hydraulic Powered Steering, HPS),电控液压助力转向系统 (Electric Hydraulic Powered Steering, EHPS),不设置传感器及控制电脑，主要靠转向控制阀进行转向助力的控制,增设控制液体流量的电磁阀、传感器及ECU,动力转向系统的类型,复习回顾,组成,机械式转向系统,液压系统,转向控制阀,转向动力缸,转向油泵,油罐和油管,普通液压助力转向系统,汽车直线行驶工况,汽车
2、右转弯工况,结构图,原理图,旁通流量式动力转向系统,电控液压助力转向系统,反力控制式动力转向系统,车速,电子控制单元,车速,转矩传感器,转角传感器,电机,蜗轮蜗杆传动装置,转向机构主动齿轮,EPS小齿轮,电动式EPS,电子控制单元,电动机,转矩传感器,齿轮齿条式转向器,减速机构,离合器,电动助力转向系统利用电动机作为动力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元完成助力控制。,根据电动机布置位置不同，可分为转向柱助力式、齿轮助力式和齿条助力式三种类型。,转向柱助力式EPS的电动机固定在转向柱的一侧，通过减速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。,齿轮助力式EPS的电动机和减速机构和小齿轮相连
3、，直接驱动转向齿轮，实现助力转向。,齿条助力式EPS的电动机和减速机构直接驱动齿条提供助力。,电动式EPS系统电动机的安装位置： 转向轴助力式（C-EPS）： 前轴负荷6374N 转向齿轮助力式（P-EPS）： 前轴负荷6374N11768N 齿条轴助力式（R-EPS）： 前轴负荷11768N,C-EPS,P-EPS,R-EPS(空心电机),R-EPS(双小齿轮),直接依靠电动机提供辅助转矩，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。,助力式电动转向系统EPS,转矩传感器：测量驾驶员作用在转向盘上的力矩大小和方向，有的还测量转向盘转角的大小和方向。把两段转向轴在扭杆作用下产生的相对转
4、角转变成电信号传给(ECU)。,电动机：根据电控单元指令输出适当的转矩。,减速机构：与电机相连，实现降速增矩。,ECU：根据转矩传感器和车速传感器传来的信号进行逻辑分析计算，并发出指令控制电动机和离合器工作。,当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器（也称转向传感器）不断测出转向轴上的转矩，并产生一个电压信号。该信号与车速信号同时输入电控单元，电控单元的处理器根据输入的信号进行运算处理，确定助力转矩的大小和转向，也就是选定电动机的电流和转向，调整转向的辅助动力。 电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。,主要结构 由转向传感装
5、置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元组成。 转矩传感器测定转向盘和转向器之间的转向力矩。 直流电动机永磁式，通过改变通入到电动机内部的电流大小、方向，控制电动机工作。 电磁离合器干式片式离合器，实现电动机动力向减速机构传递时的通、断情况。 减速机构一般采用蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合的方式。为抑制噪声和提高耐久性，齿轮有的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。,转角传感器：,转角传感器工作原理图 a)光敏元件导通；b)光敏元件截止；c)信号盘连续转动,a),b),c),位置：安装在转向柱上的转向开关与方向盘之间 作用：检测转向盘的转动角度和转动速度 原理：光电藕合器 失效：
6、故障指示灯常亮，启动应急程序，用一个替代值取代这个 信号，电子助力转向依然起作用。,转向力矩传感器：,位置：安装在转向器和转向轴之间 作用：检测转向力矩 原理：电磁原理（还有电位计式、滑动变压器式等） 失效：转向助力系统将关闭，但并不是马上关闭，而是通过一个柔和的逐步的过程中，故障指示灯呈红色亮起。转向助力的大小是由控制单元通过电动机转子速度和方向盘转角等信号计算出的值所代替。,原理： 磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力（矩）的大小可以被测量出来并传递给控制单元
7、。,离合器,工作电压为DC12V，额定转速时的传递转矩为15Nm。线圈电阻（20度时）为19.5。当电流通过滑环进入离合器时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构。,由于转向助力的工作范围限定在一定速度的区域内，所以离合器一般设定一个车速范围，例如，当车速超过30km/h时，离合器便分离，电动机也停止工作，这时没有辅助转向的作用。当电动机停止工作时，为了不使电动机和离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，切断辅助动力。当系统中电动机等发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可以恢复手动控制转向。,减速机构 减速机构
8、是电动动力转向系统不可缺少的部件，目前使用的减速机构有多种组合方式，一般采用涡轮涡杆与转向轴驱动组合式，也有采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式 为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有的采用树脂材料制成、有的采用特殊齿形,转向电机： 无刷异步伺服电机，内有转速传感器，此传感器出故障，指示灯红色亮起。,转向助力控制单元： 转向助力控制单元与转向电机固定连接在一起，出现故障后整体更换。 控制单元内集成有温度传感器，用于转向系统的温度。若温度超过100，电动助力转向功能会逐渐降低，当降低到60，警告灯呈黄色亮起，同时有故障记忆。,电动式EPS系统的工作原理,电动式EPS转向助力原理,不转向时，助力
9、电动机不工作， 当转向盘转动时，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴上的力矩，并将力矩转换为电信号，车速传感器产生车速信号，ECU根据这两个信号，经过运算处理后，向离合器和电动机发出控制指令，即输出一个适合的电流，在离合器结合的同时，使电动机产生一个转矩，转矩经过减速机构减速增距后，施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮齿条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电动机发出的转矩最后通过齿轮齿条转向器施加到汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向助力。,采用干式电磁离合器,保证EPS在预先设定的车速范围内闭合，当车速超过设定车速范围时，离合器断开，电动机不在提供助力，转入手动转向状态，另
10、外当电动机发生故障时，离合器将自动断开。车速超过30KM/h时，EPS不工作。,转角传感器,转矩传感器,电机,电子控制单元,EPS小齿轮,转向盘上的扭矩,助力力矩(=复位力矩),复位力矩,扭杆,转向机构主动齿轮,旋转点,外部复位力,电动机反向旋转，拉回转向轮。,电动式EPS主动回正原理,电动式EPS与传统的液压助力转向系统相比较，具有以下优点： (1)液压助力转向系统的油泵，在汽车不转向时也工作，加大了能量消耗。电动助力动力转向系统(EPS)只有在转向时电动机才工作，因而减少了能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力。 (2)减小了由于路面不平对转向系统的干扰，减轻了汽车低速行驶时的转
11、向操纵力，提高了汽车高速行驶时的转向稳定性，改善了汽车的转向性能，进而提高汽车的安全性。 (3)由于不需要加注液压油和安装液压油管，所以系统的安装简便，自由度大，而且成本低，无漏油故障，具有很好的通用性。,优点,电动助力转向系统的最大特点就是能实现“精确转向”，它能够在汽车转向过程中根据不同车速和转向盘转动的快慢，精确提供各种行驶路况下的最佳转向助力，减小由路面不平引起的对转向系统的扰动。不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力，而且可大大提高高速行驶时的操纵稳定性，并能精确实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的转向助力。通过控制助力电机，可降低高速行驶时的转向助力，增大转向手力，解决高
12、速发飘问题，成本相对较低。,电动助力转向系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。,二、电动转向系统常见故障的诊断,电动转向系统常见的故障有转向困难、左右转向力矩不同或转向力矩不均、行驶时转向力矩不随车速改变或转向盘不能正确回正、动力转向工作转动转向盘时出现敲击（或摇动）声等。,故障现象,1. 转向困难,汽车在转向时，发生转向沉重、不灵敏等转向困难现象。,故障原因,前轮胎充气不当、磨损不均匀。 前轮定位错误。 前悬架下球
13、节磨损、松旷等。 转向机总成发生故障。 力矩传感器（内置于转向柱）发生故障。 动力转向电动机发生故障。 蓄电池和电源系统发生故障。 动力转向ECU电源电压异常和继电器发生故障。 动力转向ECU发生故障。,检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。 检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复进行更换； 检查前轮定位参数是否正确，如不正常，调整前轮定位参数。 检查转向机总成，若不正常进行修复或更换。 检查蓄电池和电源系统是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查动力转向ECU是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。,诊断与排除,2. 左右转向
14、力矩不同或转向力矩不均,故障现象,故障原因,汽车在转向时，在向左和向右操纵时，明显感觉沉重感不同。,前轮胎充气不当，磨损不均匀 前轮定位错误 前悬架下球节磨损、松旷等 转向机总成发生故障 转向中心点（零点）记录错误 力矩传感器（内置于转向柱）发生故障 转向柱总成发生故障。 动力转向电动机发生故障。 动力转向ECU发生故障。,诊断与排除,检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。 检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复进行更换； 检查前轮定位参数是否正常，如不正常，调整前轮定位参数。 检查转向机总成，若不正常进行修复或更换。 检查转向中心点（零点）记录是否错误，若记录错误重新进行校正。 检查动
15、力转向ECU是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。,3. 行驶时转向力矩不随车速改变，或转向盘不能正确回正,故障现象,故障原因,汽车在行驶时，车速改变但转向力矩不能同步变化，转向盘不能正确回正。,前悬架下球节磨损、松旷等。 转速传感器发生故障。 防滑控制ECU发生故障。 力矩传感器（内置于转向柱）发生故障。 动力转向电动机发生故障。 动力转向ECU发生故障。 CAN通信系统发生故障。,诊断与排除,检查前悬架是否磨损、松旷，如不能修复进行更换。 检查转速传感器是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查防滑控制ECU是否正常，若不正常进行
16、修复或更换。 检查动力转向ECU是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查CAN通信系统是否正常，若不正常进行修复或更换。,故障现象,故障原因,4. 动力转向工作时，转动转向盘时出现敲击（或摇动）声,汽车行驶转向时，转向盘出现敲击（或摇动）声。,前悬架下球节磨损、松旷等 转向中间轴磨损、松旷等 动力转向电动机发生故障 动力转向ECU发生故障,故障诊断与排除,检查前悬架是否磨损、松旷，如不能修复进行更换。 检查转向中间轴是否磨损、松旷，如不能修复进行更换。 检查动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查动力转向ECU是否正常，若不正常进行修复或更换。,
