电动助力转向系统

09-01
动力转向系统的发展
动力转向系统的发展大致经历了常规液压动力转向系统、电子控制液压动力转向系统、电动助力转向系统三个发展阶段,并且有继续向电子化和智能化方向发展的趋势。


(1)常规液压动力转向系统(Hydraulic Power Steering,HPS)
HPS一般由液压泵、油管、压力流量控制阀体、V型传动皮带、储油罐等部件组成。它依靠转向盘转动时带动扭杆直接改变液压系统油路的通道面积来提供可变助力,助力的大小与车速的高低没有关系,只与转向盘角度有关。转向盘转过的角度越大,液压系统提供的助力也就越大。
这类动力转向系统无论汽车是否有转向操作,系统总要处于工作状态,所以能耗较高,而且在转向盘大转向、低车速时,需要液压泵输出更大的功率以获得较大的助力。而由于液压泵的压力较大,这样就比较容易损害助力系统。另外,这类动力转向系统结构复杂、容易产生泄露,而且不易安装与维护,转向力也不易有效控制。

常规液压转向系统

(2)电子控制式液压动力转向系统(Electronic Hydraulic Power Steering,EHPS)
EHPS一般由机械装置与电气装置两部分组成。机械装置由转向器(包括控制阀、压力腔及助力缸)、油泵及管路组成。电气装置部分则由车速传感器、电子控制单元ECU及电磁阀组成。该系统通过传感器将汽车运行过程中的各种非电量信号,比如车速信号转变成电信号,并由ECU判别汽车的运行状态,以此来控制电磁阀线圈的电流,从而控制动力转向系统中压力油的流量,再由液压油控制执行机构进行转向动作。
然而,EHPS存在着油泵持续工作造成多余能量消耗、整个液压系统占用空间大、容易泄露、噪声大等缺陷,而且增加的车速检测控制装置以及阀的结构要比lIPS系统更复杂,致使成本较高,所以目前主要应用于高级轿车及运动型车辆上。

电子控制式液压动力转向系统


(3)电动助力转向系统(Electric Power Assisted Steering,EPAS或EPS)
电动助力转向系统(Electric Power Steering,缩写EPS)是一种直接依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统,与传统的液压助力转向系统HPS(Hydraulic Power Steering)相比,EPS系统具有很多优点。
电动助力转向系统是在传统机械转向机构的基础上增加了信号传感器装置、电子控制装置及转向助力机构等装置。
电动助力转向系统的主要功能是使用电力驱动执行机构,在不同的驾驶条件下为驾驶员提供适宜的辅助转向力。

电动助力转向系统经过多年的探索,电动助力转向系统作为一种全新的动力转向技术进入了业界的视野,并且很快便成为动力转向系统研究和开发的热点。电动助力转向系统将最新的电力电子技术与高性能的电机控制等技术应用于汽车转向系统,该系统能显著改善汽车动态性能与静态性能、提高驾驶员的舒适性和安全性,而且能减少环境污染。

电动助力转向系统
电动助力转向系统优点:
(1)降低了燃油消耗;
(2)增强了转向跟随性;
(3)改善了转向回正特性;
(4)提供可变的转向助力;
(5)提高了车辆的操纵稳定性;
(6)能源“绿色”、环保,符合现代汽车的发展要求;
(7)系统结构简单,占用空间小,布置方便,性能优越;
(8)生产线装配性好。

电动助力转向系统EPS系统组成
电动助力转向系统是在传统机械转向机构的基础上增加了信号传感器装置、电子控制装置及转向助力机构等构成的。电动助力转向系统的主要原理是使用电力驱动执行机构,实现在不同驾驶条件下为驾驶员提供适宜的辅助力。系统主要由以下几个部分组成:电子控制单元(ECU)、车速传感器与转矩传感器、助力电动机、减速机构等

电动助力转向系统的结构类型
电动助力转向根据作用位置的不同主要有三种结构。这三种结构分别是对转向轴助力式、齿轮助力式和齿条助力式。

1.转向轴助力式:转向轴助力式电动助力转向机构的电动机布置在靠近方向盘的下方,通过蜗轮蜗杆机构和转向轴链接。
2.齿轮助力式:齿轮助力式电动助力转向机构的电动机布置在与转向器主动齿轮相连接的位置,再通过驱动主动齿轮实现助力作用。
3.齿条助力式:齿条助力式电动助力结构的动机和减速机构等布置在齿条处,并直接驱动齿条实现助力。

电动助力转向系统工作原理过程
汽车处于转向状态时,驾驶员操纵方向盘转向,装在转向柱上的方向盘扭矩一转角传感器实时检测出作用于转向柱扭杆上的扭矩和方向盘位置,并将这些信号同车速信号一起送到电子控制单元。
电子控制单元对这些输入信号进行运算处理,根据存储在内部ROM中的助力特性MAP图确定合适的助力扭矩。电动机经离合器及减速增扭机构将扭矩传递给牵引前轮转向的横拉杆,最终起到为驾驶员提供转向助力的目的。当车速超过一定的临界值或者出现故障时,EPS系统退出助力工作模式,转向系统转入手动转向模式。电动助力转向系统很容易实现在不同的车速下实时的为汽车转向提供不同的助力效果,保证汽车在低速行驶时轻便灵活,高速行驶时稳定可靠。

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来源:智能汽车网
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