1、纯机械式转向系统纯机械式转向系统(Manual Steering，MS)汽车转向系统的发展过程：汽车转向系统的发展过程：液压助力转向系统液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, HPS )汽车转向系统的发展过程：汽车转向系统的发展过程：液压助力转向系统液压助力转向系统(Hydraulic Power Steering, HPS )汽车转向系统的发展过程：汽车转向系统的发展过程：u汽车转向系统的发展过程：汽车转向系统的发展过程：电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统( Electrical Power Steering，简称，简称 EPS)u汽车转向系统的发展过程：
2、汽车转向系统的发展过程：电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统( Electrical Power Steering，简称，简称 EPS)电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统( Electrical Power Steering，简称，简称 EPS)电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统的组成电子控制动力转向系统的组成电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS-
3、Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统的组成电子控制动力转向系统的组成电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统的组成、电子控制动力转向系统的组成、 原理原理电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转矩转矩转向转向转矩传感器转矩传感器车速传感器车速传感器车速车速电子控制器电子控制器电动机电动机转矩转矩转向转向电流方向电磁离合器电磁离合器转向作用力转向作用力调整转向的调整
4、转向的辅助动力辅助动力电子控制动力转向系统的组成、电子控制动力转向系统的组成、 原理原理电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统的组成、电子控制动力转向系统的组成、 原理原理u随着汽车车速的提高,道路上行驶以及停车场上车辆密度的增加,要求提高汽车转向系的操纵稳定性及轻便性。u汽车在转向及低速行驶时,需要较大的力操纵转向盘,对于重型载货车更是如此。可以利用不同的机械加力装置,使作用在转向盘上较小的力增大,变成转动车轮的较大力矩,减轻操纵转向盘所需的力。然而在汽车高速行驶时,过轻的操纵力会降低操纵稳
5、定性。u当停车场内车辆密度大时, 给汽车转向回旋的余地有限, 要求汽车有更好的转向、倒车、拐弯的性能。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统( Electrical Power Steering，简称，简称 EPS)汽车转向系统的发展过程：汽车转向系统的发展过程：u电子化及电动化技术的应用降低了转向系统的能量消耗，改善了车辆的操纵稳定性能。u为了进一步提高车辆的操纵稳定性和主动安全性，目前，主动转向主动转向系统系统(Active Steering, AS)、四轮转向系统四轮转向系统(Four Wheel Steering, 4WS)等新技术正成为汽车电子零部件企业、整车企业、高校和研究机构的
6、研究热点。u转向系统的电子化为先进安全汽车(Advanced Safety Vehicle，ASV)、辅助驾驶系统(Driver Assistance Systems, DAS)和自主驾驶车辆( Autonomous Driving Vehicle)提供了友好的人机界面和有效的转向执行机构，是汽车集成控制系统与智能汽车的重要组成部分。电动助力转向系统电动助力转向系统(Electric Power Steering, EPS)汽车转向系统的发展过程：汽车转向系统的发展过程：电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子
7、控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子
8、控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转向主轴 (输入轴)扭转杆分相器单元1小齿轮轴 (输出轴)齿条轴分相器单元2 至EPS ECU电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转向主轴 (输入轴)扭转杆分相器单元1 (定子部分)分相器单元2 (定子部分)分相器单元2 (转子部分)分相器单元1 (转子部分)小齿轮轴 (输出轴)
9、电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转向主轴 (输入轴)小齿轮轴 (输出轴)分相器单元2 (转子部分)分相器单元1 (转子部分)电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）励磁线圈检波线圈12341234电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）定子部分定子部分转子部分转子部分定子部分定子部分信号A信号B电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- El
10、ectronic Control Power Steering）定子部分定子部分转子部分转子部分定子部分定子部分信号A信号B电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）定子部分定子部分转子部分转子部分定子部分定子部分信号A信号B电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）分相器单元 (定子部分)分相器单元 (转子部分)tt输出信号 (V)信号A信号B手动自动电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control
11、 Power Steering）分相器单元 (定子部分)分相器单元 (转子部分)tt输出信号 (V)信号A信号B电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）分相器单元1 输出信号tt分相器单元2 输出信号tt电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）分相器单元1 输出信号tt分相器单元2 输出信号tt电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转向电动机电压EPS E
12、CU12 1 - 2电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）齿条轴转子线圈定子磁体电动机电动机转角传感器电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）线圈定子带磁体转子转角传感器检测凸台齿条轴转角传感器电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）齿条轴滚珠式减速齿轮转子滚珠式减速齿轮固定于转子滚珠电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic
13、 Control Power Steering）滚珠齿条轴滚珠式减速齿轮滚珠式减速齿轮机构转子导引部件导引部件导引部件导引部件滚珠式减速齿轮固定于转子上电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转角传感器凸台转子齿条轴tt输出信号 (V)信号A信号B电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）转向助力输出电流车速转向力矩高低电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）
14、电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）项目功能基本控制根据转向力矩值及车速大小计算得到所需输出电流控制电动机运转惯性补偿控制当驾驶员开始操作方向盘时改善电动机的启动效果转向复位控制当方向盘从极限位置向回转动时，EPS提供复位助力控制衰减控制当车辆高速过弯时调节助力输出，以防止车身出现较大摇摆变压器增压控制对EPS ECU的电压进行增压，当驾驶员未对方向盘进行任何操作时或车辆保持直线行驶时该电压保
15、持在0伏。当驾驶员对方向盘进行操作时根据负载大小以2734伏的电压对输出助力进行可变控制系统过热保护控制根据电流大小及其作用时间估计电动机温度。如果温度超出规定范围系统将对输出电流进行限制，以防止电动机过热电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels
16、Steering System, 简称简称 4WS)电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels Steering System, 简称简称 4WS)汽车在转向时，汽车在转向时，4个车轮都可相个车轮都可相对车身主动偏转，使之起到转向作用，以改对车身主动偏转，使之起到转向作用，以改善汽车的转向机动性能。善汽车的转向机动性能。u采用四轮转向就是为了提高低速时转向的操纵性。高速时操纵的稳定采用四轮转向就是为了提高低速时转向的操纵性。高速时操纵的稳定性以及在停车场时转向的灵活性。性以及在停车场时
17、转向的灵活性。u二轮转向时二轮转向时,前二轮转弯时产生侧向作用力前二轮转弯时产生侧向作用力,从前轮转弯到后轮开始跟着从前轮转弯到后轮开始跟着转弯的这段时间里转弯的这段时间里,后轮上没有侧向力作用后轮上没有侧向力作用,这样会使后轮向外偏移一点。这样会使后轮向外偏移一点。u前、前、 后四个车轮同时向一个方向转向时后四个车轮同时向一个方向转向时,在前、后车轮上都作用着同一在前、后车轮上都作用着同一方向的侧向力方向的侧向力,于是后轮不会向外偏移。这样在汽车高速行驶换道时于是后轮不会向外偏移。这样在汽车高速行驶换道时,汽车汽车就会平稳正确地换道就会平稳正确地换道,提高了汽车操纵的稳定性。提高了汽车操纵的
18、稳定性。u四轮转向时四轮转向时,后边两轮转弯的方向可以与前轮转弯的方向相反后边两轮转弯的方向可以与前轮转弯的方向相反,这样四轮这样四轮转向的转弯半径可以比二轮转向时的转弯半径小。这样四轮转向的汽车转向的转弯半径可以比二轮转向时的转弯半径小。这样四轮转向的汽车在拥挤的停车场转弯以及作在拥挤的停车场转弯以及作U形拐弯时形拐弯时,就比二轮转向要方便、灵活些。就比二轮转向要方便、灵活些。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels Steering System, 简称简称 4WS)u与前轮转向
19、与前轮转向( 2WS) 相比相比, 4WS具有如下优点具有如下优点:直线行驶稳定性好直线行驶稳定性好。高速行驶或者在侧向风力作用时。高速行驶或者在侧向风力作用时, 后轮后轮和前轮转弯方向相同和前轮转弯方向相同, 有助于减少车辆侧滑或扭摆有助于减少车辆侧滑或扭摆,完成操纵。完成操纵。对平衡车辆在超车、对平衡车辆在超车、 变道、变道、 或躲避不平路面时的反应均有帮或躲避不平路面时的反应均有帮助助, 提高了车辆的操纵稳定性。提高了车辆的操纵稳定性。改善低速时的操纵轻便性改善低速时的操纵轻便性, 提高机动性提高机动性。低速行驶时。低速行驶时,后轮转后轮转弯方向与前轮相反弯方向与前轮相反, 车辆转弯半径
20、大大减小车辆转弯半径大大减小,因而更易操纵。因而更易操纵。转向能力强转向能力强, 转向响应快转向响应快,可以显著提高车辆的转向性能可以显著提高车辆的转向性能。车。车辆在高速行驶或在湿滑路面上的转向特性更加稳定辆在高速行驶或在湿滑路面上的转向特性更加稳定, 且对转向且对转向输入的响应更迅速更准确。输入的响应更迅速更准确。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels Steering System, 简称简称 4WS)电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic
21、Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels Steering System, 简称简称 4WS)电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels Steering System, 简称简称 4WS)机械式机械式液压式液压式电控机械式电控机械式电控液压式电控液压式电控电动式电控电动式转角传感型转角传感型车速传感型车速传感型指前轮和后轮的偏指前轮和后轮的偏转角度之间存在着一转角度之间存在着一定的因变关系定的因变关系, 即后即后轮可以按前轮偏转方轮可以按前轮偏转
22、方向做同向偏转向做同向偏转, 也可也可以做反向偏转。以做反向偏转。是根据事先设计的是根据事先设计的程序规定当车速达到程序规定当车速达到某一预定值时某一预定值时( 通常通常为为 35 40 km/ h) ,后轮能与前轮同后轮能与前轮同方向偏转方向偏转, 当低于某当低于某一预定值时一预定值时,则与前轮则与前轮反方向偏转。反方向偏转。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）四轮转向四轮转向( Wheels Steering System, 简称简称 4WS)u目前使用最广泛的目前使用最广泛的4WS系统为电控液系统为电控液
23、压式，主要用于前轮压式，主要用于前轮采用液压助力转向系采用液压助力转向系统的汽车中。统的汽车中。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的组成车速感应式电子控制四轮转向系统的组成电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的组成车速感应式电子控制四轮转向系统的组成电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Contr
24、ol Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的工作原理车速感应式电子控制四轮转向系统的工作原理转向转向操纵操纵后转向传动轴后转向传动轴车速传感器车速传感器车速车速转向控制转向控制单元单元 ECU后轮转后轮转向系统向系统控制箱控制箱步进电动机步进电动机锥齿轮旋转锥齿轮旋转转动控制叉转动控制叉叠加叠加电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的控制特性车速感应式电子控制四轮转向系统的控制特性电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（E
25、PS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的控制元件车速感应式电子控制四轮转向系统的控制元件车速传感器车速传感器车速车速转向控制转向控制单元单元 ECU控制控制元件元件步进电动机步进电动机转动控制叉转动控制叉转角转角 转向特性：转向特性：低速时逆向转向，高速时同向转向。低速时逆向转向，高速时同向转向。 转向角比例控制：转向角比例控制：后轮转角和转向盘转角成比例变化。后轮转角和转向盘转角成比例变化。电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering
26、）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的控制元件车速感应式电子控制四轮转向系统的控制元件电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的控制元件车速感应式电子控制四轮转向系统的控制元件电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（E
27、PS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS车速感应式电子控制四轮转向系统
28、的后轮转向系统控制箱车速感应式电子控制四轮转向系统的后轮转向系统控制箱电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作车速车速转向盘转向盘扇形齿轮扇形齿轮锥齿轮锥齿轮控制滑阀杆控制滑阀杆液压缸液压缸活塞活塞后轮后轮35km/h右
29、转弯顺转顺转右移左侧进油右移左偏转升高右转弯左移不动左移左偏转减小=35km/h中立中间不动左右转不动中立35km/h右转弯逆转逆转左移右侧进油左移右偏转升高右转弯左移不动左移右侧进油左移右偏转增加电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）马自达马自达4WS后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作后轮转向系统控制箱相位控制机构的动作电子控制动力转向系统电子控制动力转向系统（EPS- Electronic Control Power Steering）车速、车速、 转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统的组成转向盘转角感应式电子控制四轮转向系统的组成
