汽車整車裝配與調試轉向管柱的結構和工作原理目錄轉向管柱的結構和工作原理轉向管柱總成的裝配

電動助力轉向系統的結構和工作原理一、概述電動助力轉向系統EPS（ElectronicPowerSteering）是電機控制技術應用于汽車轉向系統，其特點是顯著改善汽車行駛性能、提高駕駛員的安全性和舒適性，減少油耗，減少對環境的污染，比HPS結構更簡單，更節能。EPS的主要優點有：（1）采用電力作為轉向動力，省去了油壓系統，不需要補充油，也不必擔心漏油。（2）沒有液壓式動力轉向系統所必須的常運轉轉向油泵，電動機只是在需要轉向時才接通電源，所以動力消耗和燃油消耗均可降到最低。（3）將各部件裝配成一個整體，既無管道也無控制閥，其結構緊湊、質量減輕。一般電動式EPS的質量比液壓式EPS質量輕25%左右。（4）電動機工作可用ECU進行控制，可以比較容易地按照汽車性能的需要設置、修改轉向助力特性，具有較好的兼容性。電動機提供輔助轉矩的電控動力式轉向系統二、電動助力轉向系統的分類電動助力轉向系統EPS（ElectronicPowerSteering）根據電動機對轉向系統產生助力的部位不同，電動式電控動力轉向系統有三種類型：轉向管柱助力式、轉向器小齒輪助力式和齒條助力式，如圖所示。(a)轉向管柱助力式

（b）轉向器小齒輪助力式

（c）齒條助力式電動助力轉向系統的類型三、轉向管柱助力式轉向系統的結構和工作原理長安逸動車型的轉向系統采用了EPS的轉向系統，轉向系統由方向盤、轉向管柱和轉向器組成，如圖所示。1-方向盤總成；2-轉向管柱總成；3-轉向器防塵罩總成；4-機械式轉向器總成電動助力轉向管柱結構示意圖長安逸動車輛的電動助力方式采用了轉向管柱助力式電動轉向系統（CEPS），由控制器、電機、轉向上軸、轉向下軸組成，如圖所示。其核心部件由扭矩傳感器、電機助力系統和控制系統三大部分組成。（1）扭矩傳感系統由輸入軸、輸出軸、扭力桿、滑塊、電位器等零部件組成；（2）助力系統由電機、離合器、蝸桿和蝸輪等零部件組成；（3）控制系統由微處理器、扭矩傳感器信號處理模塊、電源及電源控制模塊、電磁離合器驅動模塊、發動機轉速信號處理模塊、扭矩傳感器信號處理模塊等組成。1-轉向管柱總成；2-轉向上軸；3-轉向下軸；4-控制器；5-電機；6-六角螺母和錐形彈性墊圈組合件；7-六角頭螺栓和彈簧墊圈平墊圈組合件；8-轉向柱與轉向器連接螺栓CEPS的結構示意圖CEPS的內部結構如圖所示。CEPS的內部結構示意圖當轉動方向盤，扭矩通過輸入軸被傳遞到扭力桿，由于扭力桿為彈性軸，相對輸出軸產生角向位移，輸入軸和輸出軸之間產生角向位移差，使滑塊在輸出軸軸向方向移動，而扭矩傳感器與滑塊相連，扭矩傳感器將滑塊位移量轉換為電壓信號。將扭矩大小變化轉變為電壓大小變化，并傳送到ECU控制模塊。ECU控制模塊根據車速信號和扭矩信號的大小，按照一定的算法，控制電機電流大小,從而控制電機傳給輸出軸的扭矩大小,實現在不同扭矩和不同車速下的智能助力，獲得最佳轉向特性，協助駕駛員進行轉向操縱，其控制流程圖如圖所示。其控制單元的功能如下表所示。EPS控制單元的功能控制功能模塊功能轉向盤扭矩傳感器安裝在轉向軸上，一般安裝在減速機構上方。扭矩傳感器用來檢測轉向盤上的轉矩大小和方向的頻率信號。信號處理及A/D轉換模塊對信號進行整形與隔離后通過頻率一—電壓轉換模塊，對信號進行線性變換后，再進行模擬信號—數字信號的轉換ECU控制器是ECU電子控制單元的心臟，根據力矩傳感器檢測出的扭矩信號和來自總線的車速信號，采用一定的控制策略計算出電動機的目標電流。其輸出通過PWM（PluseWidthModulation脈寬調制）得到較高品質的電流；H橋式驅動電路是步進電機的驅動電路，為雙極性電源供電，控制電動機轉動電流傳感器在電動機的驅動電路上，用來檢測實際電動機的助力電流，并將其反饋到控制單元，控制器根據此電流完成電流的閉環控制直流電動機輸出轉矩。輸出的轉矩通過減速機構施加給轉向柱輸出軸，并經過轉向機構的作用使車輪偏轉一定的角度，從而起到對轉向系統的助力作用。車速傳感器通過采集發動機轉速，達