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1、丰田锐志电动助力（图）新款锐志乘用车装备的是目前较新型的电动转向装置。现代 汽车的动力转向，有液压式和电动式两种类型，绝大多数汽 车采用液压动力转向。由于电动助力转向系统具有一系列的 优点，所以在现代汽车上使用日益增多。电动助力转向有两 种基本形式，即电液转向系统和电动助力转向系统。锐志乘 用车电动转向助力系统由电机提供动力。该电动转向的结构 比较复杂，技术含量较高。本文对该系统的结构及基本原理 及其常见故障进行分析，希望对同行能有所帮助。汪贵行此62年毕业于江西怖范大学物理系* 1通&年被授予 高级工程!ffi职称。他长年在汽车维修第一线工作968年 试制汽车启动硅整流电源设邕1975年参与
2、试制f氐温镀铁 电源的78年制作回斐式底包测功悝，曾在江西省科学大 会上获奖；1。如年起被派遣到伊拉克、也门等多个阿拉住 国家担任汽车及工程机械的电气工程师多年1995年起在深圳华日汽车公司从事现代汽车技术培训知年起任深圳市电台交通台的长年 特约技术嘉鬼员帝深圳市汽车推修技能鉴定所工作，担任现用祥维醪技师is级技师的指导老师擅长舄汽车新技术与维修突践相结合，解决电控技术实际故障。曾在汽主 电器、C汽车技术、国际智能交通、C现代汽车（香港）等多抑荥志发表技术 文章。2G我年主编汽车检测疫通培训数材，经交逢部科教司等审定已由版一、锐志乘用车电动助力转向系统的基本组成电动助力转向系统是由转向控制单元
3、控制转向电机工作来 实现助力的转向系统（如图1所示）。驾驶员操纵方向盘的 转向力矩，通过转向齿轮和转向拉杆传到汽车的转向轮上； 与此同时，电子控制单元再根据目前驾驶员操纵方向盘的转 向力矩、当时行驶的车速和一定的设计要求，计算出所需要 的转向助力。而所需的转向助力是通过调整电机的电压和电 流来实现的，所以转向轮上最终得到的转向力矩，是驾驶员 转向力矩和转向电动助力之和（后者远大于前者）。电动转 向助力系统直接使用电源，它不消耗发动机的机械动力，故 不会直接影响发动机的运转，从而比传统的液压助力转向系 统节省燃油。图1 锐志乘用卒电动助力转向系统的基本铜成二、转向助力系统的主要部件该电动助力转向
4、系统主要包括：由方向盘直接驱动的转矩传感器，其下部的小齿轮驱动齿条；转向电机，装于转向管柱 的中部；减速装置，采取与电机转子内壳配套的循环滚珠式 减速齿轮；转角传感器，反映助力电机的转角和转向；齿条 轴的外壳及左右横拉杆。其结构如图2所示。1. 转向扭矩传感器结构与工作原理转向扭矩传感器包括两部分，分别安装在方向盘的输入轴和 转向小齿轮的输出轴上。（1）转子部分由上下两层构成，且均装有转矩传感器（如图 2所示）。输入轴和输出轴是由一根细金属销连接成一体， 转子部分上方有销孔（如图3所示）。输入轴和输出轴两者 上部是钢性连接，由汽车方向盘的转轴即输入轴驱动。其下 层转子带动小齿轮推动齿条的平移，
5、驱动转向轮左右转向。图2 锐志电动转向系统蜻拘转向扭矩传感器的上层部分由方向盘直接驱动，由于下端没 有负载，所以它的转动量与方向盘转轴完全同步。但转矩传 感器的下层部分带有转向小齿轮（有一定阻力），中间通过 细扭杆驱动，导致下层转子的转动量相对较小，这就造成上、 下层转子在机械上会产生相对角位移差。当汽车转向时，在 不同的道路条件遇到不同的转向阻力时，输入轴与输出轴这 两个转轴会产生与转向转矩大小相应的角度差。（2）定子部分亦有上下两层线圈，分别对应转子的上下部。定子线圈部分有两种线圈分布，分别是励磁线圈和检测线圈 （如图4所示），其上共有七根不同颜色的细导线与外界联 系。其励磁线圈对转子部分
6、的线圈通过电磁感应起励磁作用；检测线圈则将输入、输出轴的上下角差（转向转矩）检 测出来，向电子控制单元输送电信号，这个电信号是以定子 线圈上的两列正弦波的相位差，反映此时转矩传感器检测到 的转矩大小。2. 助力电机及减速器的结构与工作原理在转向器中部柱管内壁，安装有助力电机及减速器（如图2 所示）。助力电机为无电刷的三相交流电机，定子线圈为三相双星形 连接（如图5所示），电机转子是强永磁式的。此电机设计 的转动惯量较小，便于汽车行驶时灵活的变转向操作。该电 机的改变旋转方向极方便，只是将三相电源任意两相间进行换接即能实现迅速的转向助力操作。而且此电机具有低噪 声、高转矩的特点，能克服行驶各种道
7、路时的转向阻力，进 行灵活转向操作。(2) 供给助力电机的电源为2734V的三相交流电压。此电 动助力转向控制单元中，还专门设置有提升电压的逆变器和 电感储能线圈，由类似三相桥式、能将蓄电池的电压转为 2734V的电路完成。当驾驶员操纵方向盘时，则会自动根据 转向阻力大小，输出2734V之间的可变电压；当驾驶员未 打方向或车辆直线行驶时，电机不运转，此时电机的电压为 0。(3) 通过控制助力电机的电流，来控制转向助力的大小。电 动助力转向装置的控制单元接收转矩传感器和车速传感器 的信号，并且根据转角传感器的数据判断当前车辆行驶状 况，决定施加给转向电机的助力电流大小(如图6所示)。转向电机还有
8、过热保护功能，当温度超过规定值，为保护电 源和电机不致过载，此时应限制电机的助力电流，直至温度 下降规定的允许值为止。(4) 采用循环滚珠式减速机构。为降低转向电机的转速，以 获得更大的力矩，采取了与电机转子内壳配套的循环滚珠式 减速装置。极小的钢珠在四个极光滑的槽内循环滚动减速(如图2所示)，将动力传递给齿条轴作直线运动，推动两 个转向轮左右摆动，以驱动汽车进行转向。由于钢珠极小， 在精细加工的导槽内循环滚动，故传动噪声极微。3. 转角传感器的结构与工作原理该传感器属于电磁感应式传感器，能将转向电机的转向角度 信号输出到控制单元。这个传感器转子为凸极式，转子与电 机转子是连成一体的。定子线圈
9、呈圆环状，套在转子外，通过电磁感应原理，检测出转子的转角。在拆检时不能单独取 下此转角传感器，只能通过解体转向器总成时，才能拆检。 但可通过定子上的电路接插件进行检测。转向控制单元安装在蓄电池的下方，除有处理传感器信号功 能外，控制单元还有提升蓄电池电压、逆变为三相电流电的 功能。亦缩短了控制单元与动力转向机总成之间的电缆长 度，可减小线路的电压降。三、电动助力转向系统的基本工作原理1. 转向助力的控制信号流程转向助力的控制信号流程如图7所示。图T转向控制单元对控制侑号的处理流程2, 转向初始化的功能当更换或检拆方向盘、转向柱、转向控制单元等部件时，应 对转向的电气控制系统进行初始化设定，可用
10、检测仪或手工 设定，手工初始化的具体方法是：(1)用导线短接Tc和底盘的搭铁线CG端子，(2)将点火开关接通；再用线短接Ts和CG端子；在20 s内断开/连接Tc端子20次；(5) 确认P/S警告灯点亮；(6) 关闭点火开关，完成电气初始化工作。电动转向初始化接插件如图8所示。四、电动助力转向系统的优点1. 可有效地提升全车的经济性电动转向只是在驾驶员操纵汽车转向时才消耗电力，而车辆 90%以上的行驶过程不需要转向，不转向时不消耗电力。而 液压助力转向系统的油泵直接由发动机的皮带传动，即使汽 车不转向时，液压泵亦运转，从而消耗发动机的动力。有资 料统计，两者相比，电动转向系统比液压转向系统节油
11、3%。2, 使汽车转向控制更加灵活方向盘的转向特性、转向手感和汽车的稳定特性，可以通过 软件来进行调节和优化，而不受发动机转速和功率的影响， 其功能显然优于传统液压助力系统；可配合车身稳定控制系 统，在不同车速下可实现最佳的转向响应和转向力。3. 路感强、控制响应快低速行驶时，电动系统提供较大的助力，助力程度随车速提 高而逐渐降低。为了改善行驶的舒适性，大多数现代汽车装 有较宽的低压轮胎，这样增加了轮胎与路面的接触面积，行 驶阻力变大时能获得更大的转向助力。即使发动机熄火，电 动助力转向系统还能照常工作，因此很适用于电动汽车或混 合动力汽车。4. 外围结构简单整个转向装置的质量实现轻量化，结构
12、更紧凑。由于没有液 压系统，可省去漏油、换油、换皮带等维护工作。五、锐志转向沉重故障一例故障现象一辆2006款锐志乘用车，在行驶过程中，发现转向异常沉 重，同时P/S灯点亮（如图9所示）。E 9锐志议表盘P/S灯点亮故障诊断与排除读取故障代码为C1525、C1526、C1528。其含义是转角传感 器初始化未完成；以及电动机旋转角度传感器故障。维修资 料指出，当出现C1528故障代码时，系统进入失效保护状态， 动力转向系统停止工作。用丰田专用检测仪IT-II清除故障代码，C1528可以清除， 而C1525、C1526始终无法清除。再对转角传感器进行初始 化，结果检测仪显示初始化失败，说明电动机旋
13、转角度传感 器确实存在故障。在拔下转角传感器接插头时发现其内部有 进水的痕迹，线插已覆盖了一层绿色的铜锈，出现电腐蚀现象。插头进水使传感器信号发生短路，电动转向控制单元接 收不到角度传感器信号，使电动助力转向系统进入保护状 态，转向助力停止工作，控制单元同时记录故障代码C1528o 故障排除非常简单，清除插头内的水分和铜锈，再用IT-II 对马达转角传感器进行初始化，故障彻底排除。P/S灯不再 点亮，方向盘转动轻松灵活，故障排除。维修小结电气接插件的防水问题应得到足够的重视。锐志转向系统使 用了全电动方式，使转向系统结构大为简化，彻底解决了液 压泵和方向机漏油这一传统转向系统的弊端。但随之而来的 是电气系统的防水问题。转向机安装在车辆的最底部，在大 雨天或浸水的路面上行驶可能使转向机的插头进水而使系 统无法正常工作。虽然插头已经作了防水措施，但当其完全 浸入水中时仍有进水的可能。该车的故障就是在雨天发生 的，这一现象提醒我们的车主朋友在大雨天或涉水行驶时要 特别小心，尽量躲开深水区，防止转向系统的电气插头进水 而引起故障。当前是第1页 共1页
