1、 电动助力转向系统电动助力转向系统EPS（Electrical Power Steering）1 转向系的功能转向系的功能与与组组成成2 电动转向的基本概念电动转向的基本概念3 电动转向器及各总成的结构电动转向器及各总成的结构4 电动转向系统发展与现状电动转向系统发展与现状1第1页，共45页。1 转向系的功能转向系的功能 转向系的功用是转向系的功用是保证汽车按照驾驶员的意志进行转向行驶保证汽车按照驾驶员的意志进行转向行驶或或保持稳保持稳定的直线行驶定的直线行驶。汽车顺利并轻便转向，需要解决两个基本问题。汽车顺利并轻便转向，需要解决两个基本问题。一是一是汽车转向时，所有车轮需要绕着一个转向中心转
2、动；汽车转向时，所有车轮需要绕着一个转向中心转动；二是二是必须通过某种方式增大驾驶员操纵转向盘的手力，形成足够的作用力使转向车轮必须通过某种方式增大驾驶员操纵转向盘的手力，形成足够的作用力使转向车轮偏转一定的角度，实现汽车转向。偏转一定的角度，实现汽车转向。2第2页，共45页。Steering wheelSteering columnPitman armSteering gearDrag linkSteering armSteering knuckleTrack armTrack rod1 转向系的组成转向系的组成增大操纵转向盘增大操纵转向盘的手力的手力3第3页，共45页。4第4页，共45页。
3、Pinion小齿轮小齿轮 rack 齿条齿条 angle of the inner wheel内内轮转角轮转角转向节臂转向节臂Steering armTie rod横拉杆横拉杆？转向转向“轻便轻便”与与“灵活灵活”5第5页，共45页。机械转向器机械转向器转向摇臂转向摇臂转向拉杆转向拉杆转向节转向节梯形臂梯形臂转向横拉杆转向横拉杆转向油罐转向油罐转向油泵转向油泵转向控制阀转向控制阀转向动力缸转向动力缸Power steering system液压动力转向系统液压动力转向系统 6第6页，共45页。动力转向器动力转向器l.l.转向操纵机构转向操纵机构2.2.转向控制阀转向控制阀 3.3.机械转向器与
4、转向动力缸总成机械转向器与转向动力缸总成 4.4.转向传动结构转向传动结构 5.5.转向油罐转向油罐 6.6.转向油泵转向油泵 R.R.转向动力缸右腔转向动力缸右腔L.L.转向动力缸左腔转向动力缸左腔 高速行驶过程中产生的高速行驶过程中产生的 转向盘转向盘“发飘发飘”7第7页，共45页。电控液压动力转向系统电控液压动力转向系统 (速度敏感型速度敏感型)8第8页，共45页。n1）何为电动转向）何为电动转向n2）电动转向器基本构成与基本原理电动转向器基本构成与基本原理n3 3）电动转向与液压转向的比较）电动转向与液压转向的比较n4 4）电动转向器的分类）电动转向器的分类n5 5）电动转向的基本原理
5、）电动转向的基本原理2 电动转向的基本概念与基本原理电动转向的基本概念与基本原理9第9页，共45页。1）何为电动转向n电动转向是一种简称电动转向是一种简称，它有别于电动液压转向。，它有别于电动液压转向。前者指的是一种纯电机助力转向装置，后者指前者指的是一种纯电机助力转向装置，后者指的是一种电控液压助力转向装置。的是一种电控液压助力转向装置。一般讲电动转向助力装置包含电动转向器的一般讲电动转向助力装置包含电动转向器的机械部分、机械部分、控制器、电机和传感器控制器、电机和传感器等。其相对关系可以不同。等。其相对关系可以不同。10第10页，共45页。2）电动转向器基本构成与基本原理电动转向器基本构成
6、与基本原理n控制器（控制器（ECUECU）n扭矩（角度）传感器扭矩（角度）传感器n直流电机（带或不带电磁离合器）直流电机（带或不带电磁离合器）n减速装置减速装置 n机械转向器部分机械转向器部分nEPSEPS显示灯显示灯n线束及接插件线束及接插件n转向传动轴转向传动轴11第11页，共45页。2）电动转向器基本构成与基本原理电动转向器基本构成与基本原理n电动转向器电动转向器提供助力的装置。提供助力的装置。n助力的大小助力的大小由控制器（由控制器（ECU）通）通过输出电流对电机进行控制，提供过输出电流对电机进行控制，提供最理想的电流。最理想的电流。nECU采集的信号采集的信号来自扭矩传感器、来自扭矩
7、传感器、车速传感器和发动机的信号。车速传感器和发动机的信号。n转向力的扭矩大小与扭杆的扭转转向力的扭矩大小与扭杆的扭转角度成正比；车速传感器安装在角度成正比；车速传感器安装在轿车变速器上，也可以直接从电轿车变速器上，也可以直接从电子仪表盘上取得，反映的是变化子仪表盘上取得，反映的是变化的汽车行驶速度。发动机信号取的汽车行驶速度。发动机信号取自发动机点火线圈。自发动机点火线圈。12第12页，共45页。3）电动转向与液压转向的比较1 能耗降低。能耗降低。电动助力转向系统无液压装置，是电动助力转向系统无液压装置，是“按需型按需型”系统，既只有转向时系统，既只有转向时系统才工作，消耗较少的能量。在各种
8、行驶工况下均可节系统才工作，消耗较少的能量。在各种行驶工况下均可节省发动机能源省发动机能源35%左左右右。2 轻量化显著。轻量化显著。液压动力系统因有液压缸、油泵、转阀、液压管道等部件，使系液压动力系统因有液压缸、油泵、转阀、液压管道等部件，使系统结构复杂，零件数目多，占用空间大，布置不方便。电动助力转向系统则表统结构复杂，零件数目多，占用空间大，布置不方便。电动助力转向系统则表现出了明显的优势，系统结构紧凑，重量减轻，无油渗漏问题，系统易于布置现出了明显的优势，系统结构紧凑，重量减轻，无油渗漏问题，系统易于布置等。等。3 优化助力控制特性。优化助力控制特性。液压助力的增减有一定的滞后性，反应
9、敏感性较差，随动性不够。电液压助力的增减有一定的滞后性，反应敏感性较差，随动性不够。电动助力转向系统由于采用电子控制，可以使转向系统的转向性能得到优化，增强随动性。动助力转向系统由于采用电子控制，可以使转向系统的转向性能得到优化，增强随动性。4 系统安全保护。系统安全保护。当电动助力转向系统出现故障时，即切断电动机与助力齿轮机构的动力传当电动助力转向系统出现故障时，即切断电动机与助力齿轮机构的动力传送，迅速转入人工送，迅速转入人工机械转向状态。机械转向状态。5 精确助力转向。精确助力转向。就是在汽车转向过程中，该转向器根据不同车速、转向盘转动的快慢，就是在汽车转向过程中，该转向器根据不同车速、
10、转向盘转动的快慢，准确的提供各种行驶路况下的最佳转向助力或阻尼，这都是在计算机（准确的提供各种行驶路况下的最佳转向助力或阻尼，这都是在计算机（ECU）控制下实）控制下实现的。现的。13第13页，共45页。？操纵稳定性中的两大问题A 汽车高速行驶过程中产生的汽车高速行驶过程中产生的转转向盘发飘向盘发飘。B 汽车行驶过程中汽车行驶过程中转转向盘撒手回正时产生的向盘撒手回正时产生的前轮摆头前轮摆头现象。现象。n液压助力转向解决了汽车转向轻便性问题，解决不了液压助力转向解决了汽车转向轻便性问题，解决不了“发飘发飘”和和“摆摆头头”问题。问题。1 1）电动转向系统可根据车速通过控制助力电机，降低高速行驶
11、时转向）电动转向系统可根据车速通过控制助力电机，降低高速行驶时转向助力，增大转向手力，甚至于加大高速转向时的转动阻力，这样才助力，增大转向手力，甚至于加大高速转向时的转动阻力，这样才能真正解决高速发飘问题能真正解决高速发飘问题 2 2）高水平的控制器已经具有增加转向轴回正阻力的能力，增加了从方向盘到车轮）高水平的控制器已经具有增加转向轴回正阻力的能力，增加了从方向盘到车轮的整个弹性系统的阻尼，能使转的整个弹性系统的阻尼，能使转向盘撒手回正时产生的向盘撒手回正时产生的摆头现象衰减的更快。摆头现象衰减的更快。随着带角度信号传感器的使用，可以使车轮更快的回正到零位。随着带角度信号传感器的使用，可以使
12、车轮更快的回正到零位。14第14页，共45页。电动转向的优点电动转向的优点提高了汽车操纵稳定性提高了汽车操纵稳定性有较好的汽车转向轻便性有较好的汽车转向轻便性有较好的汽车安全性有较好的汽车安全性降低了发动机功率损耗降低了发动机功率损耗节省了油料节省了油料减少了污染减少了污染提高了转向系统低温工作性能提高了转向系统低温工作性能 15第15页，共45页。4 4）电动转向器的分类）电动转向器的分类 16第16页，共45页。5 5）电动转向的基本原理）电动转向的基本原理n汽车电动转向器动作原理框图 17第17页，共45页。电动转向理想的转向手力模型电动转向理想的转向手力模型 n随转向盘力矩增大，电机电
13、流（转矩）按一定规律增大；随转向盘力矩增大，电机电流（转矩）按一定规律增大；n随汽车车速增大，电机电流（转矩）按一定规律减小；随汽车车速增大，电机电流（转矩）按一定规律减小；n随转向盘转动速度增大，电机转速增加；随转向盘转动速度增大，电机转速增加；n随转向盘转动方向不同，电机转动方向不同随转向盘转动方向不同，电机转动方向不同.18第18页，共45页。利用利用转向手力模型转向手力模型的实例的实例19第19页，共45页。1 1）电动转向装置的结构）电动转向装置的结构2 2）控制器的结构）控制器的结构3 3）电机的结构）电机的结构4 4）传感器的结构）传感器的结构5 5）汽车的故障代码实例）汽车的故
14、障代码实例3 电动转向器及各总成的结构20第20页，共45页。1）电动转向装置的结构21第21页，共45页。轴助力式C-EPS22第22页，共45页。小齿轮助力式P-EPS23第23页，共45页。齿条助力式REPS 24第24页，共45页。齿条助力式DDEPS 25第25页，共45页。C-EPS 总成图 26第26页，共45页。北斗星电动转向管柱27第27页，共45页。北斗星汽车EPS28第28页，共45页。2）控 制 器新控制器29第29页，共45页。3）电机30第30页，共45页。4）传感器(电位器式）电位器式传感器特性曲线 31第31页，共45页。电磁感应式传感器32第32页，共45页。
15、电位器式(NSK)电感式电感式(KOYO)33第33页，共45页。电位器式电位器式34第34页，共45页。电位器式电位器式35第35页，共45页。蜗轮蜗杆式减速机构蜗轮蜗杆式减速机构36第36页，共45页。5）日本铃木“北斗星”汽车的故障代码实例 37第37页，共45页。日本铃木“北斗星”汽车的故障代码实例 38第38页，共45页。电动助力转向系统自电动助力转向系统自1988年年3月首次在月首次在日本铃木日本铃木汽车公司的汽车公司的塞尔沃轿车上使用以来，紧接着在塞尔沃轿车上使用以来，紧接着在大发大发汽车公司的米勒、三汽车公司的米勒、三菱汽车公司的米尼卡、铃木汽车公司的奥拓等轿车上相续采用。菱汽
16、车公司的米尼卡、铃木汽车公司的奥拓等轿车上相续采用。目前，国外几家大公司（如目前，国外几家大公司（如德国的德国的ZF，英国卢卡斯英国卢卡斯伟利达伟利达，美国的德尔福美国的德尔福、Saginaw、TRW，日本的日本的NSK、Koyo等）都等）都竟相推出自己的电动助力转向系统。竟相推出自己的电动助力转向系统。1998年北京第五届国际汽年北京第五届国际汽车博览会和车博览会和2000年北京第六届国际汽车博览会上德国的年北京第六届国际汽车博览会上德国的ZF公司公司展出了电动助力转向系统。展出了电动助力转向系统。1）电动助力转向的发展历史电动助力转向的发展历史4 电动转向系统发展与现状39第39页，共45
17、页。德国德国ZF电动助力转向系统（电动助力转向系统（2000北京国际汽车展览会）北京国际汽车展览会）40第40页，共45页。日本大发日本大发电动助力系统电动助力系统41第41页，共45页。42第42页，共45页。国内外电动转向系统现状国内外电动转向系统现状 2）结构的发展结构的发展（1）在安装液力转向系统困难的紧凑型小车上，发展在安装液力转向系统困难的紧凑型小车上，发展C-EPSC-EPS。（2 2）由于更强调环保和节能的趋势，由于更强调环保和节能的趋势，P-EPSP-EPS将会成为未来电动助力转向系统的重点发展方向。将会成为未来电动助力转向系统的重点发展方向。多多用于轻型轿车。用于轻型轿车。
18、（3 3）电动助力转向系统应用向中型吨位车型发展。）电动助力转向系统应用向中型吨位车型发展。R-EPSR-EPS型和型和DD-EPSDD-EPS型电动转向器得到了发展。型电动转向器得到了发展。（4 4）电动助力转向系统应用向卡车发展，发展出）电动助力转向系统应用向卡车发展，发展出X-EPSX-EPS（循环球电动转向器）（循环球电动转向器）3 3）产品发展现状）产品发展现状（1 1）20002000年昌河汽车之北斗星厢式车安装电动转向器，掀开我国汽车转向器历史上新的一页。年昌河汽车之北斗星厢式车安装电动转向器，掀开我国汽车转向器历史上新的一页。（2 2）到现在已有到现在已有1212家大专院校、研
19、究院所和家大专院校、研究院所和2828家国营和民营企业立项或独自开发该种产品。其中家国营和民营企业立项或独自开发该种产品。其中大部分单位在研制和生产大部分单位在研制和生产C-EPSC-EPS，少部分在研制，少部分在研制P-EPSP-EPS、R-EPSR-EPS和和X-EPSX-EPS。（3 3）到现在已有）到现在已有8 8家企业在发展电机，大部分生产有刷电机，小部分生产无刷电机。家企业在发展电机，大部分生产有刷电机，小部分生产无刷电机。（4 4）到现在已有）到现在已有2 2家生产电位计式传感器，还有几家生产相位差式传感器、电磁感应式传感器、家生产电位计式传感器，还有几家生产相位差式传感器、电磁
20、感应式传感器、霍尔元件式传感器。霍尔元件式传感器。43第43页，共45页。4）EPS未来的发展趋势未来的发展趋势n 改善环境改善环境n模块化模块化n集成控制集成控制n增加路感增加路感n无刷电机无刷电机n使用使用42V电压电压n发展高输出力高速比的发展高输出力高速比的REPSn采用变速比齿轮齿条转向器变速比循环球转向器采用变速比齿轮齿条转向器变速比循环球转向器n采用采用转向角度传感器转向角度传感器,可以反映转向角度的大小和车轮的方向可以反映转向角度的大小和车轮的方向,能够用于开发能够用于开发EPSEPS的其他作用的其他作用,可以为可以为EPSEPS提供新的功能提供新的功能.如优化如优化转向控制转向控制,提高整车操纵稳定性。提高整车操纵稳定性。44第44页，共45页。45第45页，共45页。
