項(xiàng)目四(2) 汽車電控動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢修

1、（二）電動(dòng)式EPS1 1電動(dòng)式電動(dòng)式EPSEPS的組成、原理與特點(diǎn)的組成、原理與特點(diǎn) 電動(dòng)式電動(dòng)式EPSEPS如圖如圖4-244-24所示，電動(dòng)式所示，電動(dòng)式EPSEPS一一般由扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單般由扭矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元、電磁離合器和電動(dòng)機(jī)等組成。電動(dòng)機(jī)是元、電磁離合器和電動(dòng)機(jī)等組成。電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)式電動(dòng)式EPSEPS的助力源，電子控制單元根據(jù)車速的助力源，電子控制單元根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向扭矩等參數(shù)，控制電動(dòng)機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)和轉(zhuǎn)向扭矩等參數(shù)，控制電動(dòng)機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)助力轉(zhuǎn)向的作用。助力轉(zhuǎn)向的作用。 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向軸上的扭矩當(dāng)轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向時(shí)，裝在轉(zhuǎn)向軸上的扭矩傳感器不斷地

2、測出轉(zhuǎn)向軸上的扭矩大小，并傳感器不斷地測出轉(zhuǎn)向軸上的扭矩大小，并把它變成輸出信號(hào)，該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)把它變成輸出信號(hào)，該信號(hào)與車速信號(hào)同時(shí)輸入到電子控制單元。電子控制單元根據(jù)這輸入到電子控制單元。電子控制單元根據(jù)這些輸入信號(hào)，判斷汽車的運(yùn)行工況，確定助些輸入信號(hào)，判斷汽車的運(yùn)行工況，確定助力扭矩的大小和方向，控制電動(dòng)機(jī)的電流大力扭矩的大小和方向，控制電動(dòng)機(jī)的電流大小和轉(zhuǎn)向，進(jìn)而調(diào)整轉(zhuǎn)向助力的大小。小和轉(zhuǎn)向，進(jìn)而調(diào)整轉(zhuǎn)向助力的大小。 電動(dòng)式電動(dòng)式EPSEPS主要由扭矩傳感器、電動(dòng)機(jī)、主要由扭矩傳感器、電動(dòng)機(jī)、電磁離合器及減速機(jī)構(gòu)等組成，其各部分的結(jié)電磁離合器及減速機(jī)構(gòu)等組成，其各部分的結(jié)構(gòu)和工

3、作原理如下。構(gòu)和工作原理如下。2 2電動(dòng)式電動(dòng)式EPSEPS主要部件的結(jié)構(gòu)及工作主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理原理 扭矩傳感器的作用是測量轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向扭矩傳感器的作用是測量轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向器之間的相對(duì)扭矩，是電動(dòng)助力的參數(shù)之一。器之間的相對(duì)扭矩，是電動(dòng)助力的參數(shù)之一。扭矩傳感器可分為無觸點(diǎn)式扭矩傳感器和有扭矩傳感器可分為無觸點(diǎn)式扭矩傳感器和有觸點(diǎn)式扭矩傳感器。觸點(diǎn)式扭矩傳感器。 無觸點(diǎn)式扭矩傳感器。無觸點(diǎn)式扭矩傳感器。 圖圖4-254-25所示為無觸點(diǎn)式扭矩傳感器的結(jié)所示為無觸點(diǎn)式扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)及工作原理。構(gòu)及工作原理。 有觸點(diǎn)式扭矩傳感器。有觸點(diǎn)式扭矩傳感器。 圖圖4-264-26所示為滑動(dòng)可變電阻

4、式扭矩傳感所示為滑動(dòng)可變電阻式扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)和原理示意圖。它是將轉(zhuǎn)向力矩引器的結(jié)構(gòu)和原理示意圖。它是將轉(zhuǎn)向力矩引起的扭力桿角位移轉(zhuǎn)換為電位器電阻的變化起的扭力桿角位移轉(zhuǎn)換為電位器電阻的變化以引起輸出電壓的變化，并經(jīng)滑環(huán)傳遞出來以引起輸出電壓的變化，并經(jīng)滑環(huán)傳遞出來作為扭矩信號(hào)。作為扭矩信號(hào)。 電動(dòng)式電動(dòng)式EPSEPS一般采用直流電動(dòng)機(jī)。其工作一般采用直流電動(dòng)機(jī)。其工作原理與啟動(dòng)用直流電動(dòng)機(jī)的原理基本相同。原理與啟動(dòng)用直流電動(dòng)機(jī)的原理基本相同。其電壓為其電壓為12V12V，最大通過電流一般為，最大通過電流一般為30A30A左右，左右，額定轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩為10N10Nm m左右。左右。 圖圖4-

5、284-28為單片干式電磁離合器的工作原為單片干式電磁離合器的工作原理圖。當(dāng)圖理圖。當(dāng)圖4-264-26所示的滑動(dòng)可變電阻式扭矩所示的滑動(dòng)可變電阻式扭矩傳感器結(jié)構(gòu)電流通過滑環(huán)進(jìn)入電磁離合器線傳感器結(jié)構(gòu)電流通過滑環(huán)進(jìn)入電磁離合器線圈時(shí)，主動(dòng)輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板圈時(shí)，主動(dòng)輪產(chǎn)生電磁吸力，帶花鍵的壓板被吸引與主動(dòng)輪壓緊，于是電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)被吸引與主動(dòng)輪壓緊，于是電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)過軸、主動(dòng)輪、壓板、花鍵、從動(dòng)軸傳遞給過軸、主動(dòng)輪、壓板、花鍵、從動(dòng)軸傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電磁離合渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電磁離合

6、器、一套渦輪渦桿助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖器、一套渦輪渦桿助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖4-294-29所示。電動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)向助力通過渦輪所示。電動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)向助力通過渦輪渦桿機(jī)構(gòu)放大作用于轉(zhuǎn)向柱，輔助駕駛員進(jìn)渦桿機(jī)構(gòu)放大作用于轉(zhuǎn)向柱，輔助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向動(dòng)作。車輛高速行駛不需要助力或在行轉(zhuǎn)向動(dòng)作。車輛高速行駛不需要助力或在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了增加轉(zhuǎn)向的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了增加轉(zhuǎn)向的可靠性，在電動(dòng)機(jī)與助力機(jī)構(gòu)之間采用電磁可靠性，在電動(dòng)機(jī)與助力機(jī)構(gòu)之間采用電磁離合器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分離。離合器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分離。 差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 差動(dòng)輪系助力

7、減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一套渦輪差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一套渦輪渦桿機(jī)構(gòu)和一套差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)組成，如圖渦桿機(jī)構(gòu)和一套差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)組成，如圖4-4-3030所示。轉(zhuǎn)向輸入軸與差動(dòng)輪系的中心輪相所示。轉(zhuǎn)向輸入軸與差動(dòng)輪系的中心輪相連，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)渦輪渦桿減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)連，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)渦輪渦桿減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)齒圈運(yùn)動(dòng)，合成的運(yùn)動(dòng)由行星架輸出。齒圈運(yùn)動(dòng)，合成的運(yùn)動(dòng)由行星架輸出。 其工作原理是根據(jù)車速和手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，其工作原理是根據(jù)車速和手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，電子控制單元按照事先確定的控制規(guī)律使電電子控制單元按照事先確定的控制規(guī)律使電動(dòng)機(jī)提供一個(gè)與手動(dòng)轉(zhuǎn)向同方向的輔助轉(zhuǎn)角動(dòng)機(jī)提供一個(gè)與手動(dòng)轉(zhuǎn)向同方向的輔助轉(zhuǎn)角并利用差動(dòng)輪系

8、的運(yùn)動(dòng)合成得到前輪轉(zhuǎn)向角并利用差動(dòng)輪系的運(yùn)動(dòng)合成得到前輪轉(zhuǎn)向角度，這間接地減小了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比而減度，這間接地減小了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比而減小了手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，從而減少了駕駛員消耗小了手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，從而減少了駕駛員消耗的轉(zhuǎn)向功。的轉(zhuǎn)向功。 渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電磁離合渦輪渦桿減速助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電磁離合器、一套渦輪渦桿助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖器、一套渦輪渦桿助力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，如圖4-294-29所示。電動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)向助力通過渦輪所示。電動(dòng)機(jī)提供的轉(zhuǎn)向助力通過渦輪渦桿機(jī)構(gòu)放大作用于轉(zhuǎn)向柱，輔助駕駛員進(jìn)渦桿機(jī)構(gòu)放大作用于轉(zhuǎn)向柱，輔助駕駛員進(jìn)行轉(zhuǎn)向

9、動(dòng)作。車輛高速行駛不需要助力或在行轉(zhuǎn)向動(dòng)作。車輛高速行駛不需要助力或在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了增加轉(zhuǎn)向的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，為了增加轉(zhuǎn)向的可靠性，在電動(dòng)機(jī)與助力機(jī)構(gòu)之間采用電磁可靠性，在電動(dòng)機(jī)與助力機(jī)構(gòu)之間采用電磁離合器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分離。離合器來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分離。 差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一套渦輪差動(dòng)輪系助力減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由一套渦輪渦桿機(jī)構(gòu)和一套差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)組成，如圖渦桿機(jī)構(gòu)和一套差動(dòng)輪系機(jī)構(gòu)組成，如圖4-4-3030所示。轉(zhuǎn)向輸入軸與差動(dòng)輪系的中心輪相所示。轉(zhuǎn)向輸入軸與差動(dòng)輪系的中心輪相連，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)渦輪渦桿

10、減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)連，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過一級(jí)渦輪渦桿減速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)齒圈運(yùn)動(dòng)，合成的運(yùn)動(dòng)由行星架輸出。齒圈運(yùn)動(dòng)，合成的運(yùn)動(dòng)由行星架輸出。 其工作原理是根據(jù)車速和手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，其工作原理是根據(jù)車速和手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，電子控制單元按照事先確定的控制規(guī)律使電電子控制單元按照事先確定的控制規(guī)律使電動(dòng)機(jī)提供一個(gè)與手動(dòng)轉(zhuǎn)向同方向的輔助轉(zhuǎn)角動(dòng)機(jī)提供一個(gè)與手動(dòng)轉(zhuǎn)向同方向的輔助轉(zhuǎn)角并利用差動(dòng)輪系的運(yùn)動(dòng)合成得到前輪轉(zhuǎn)向角并利用差動(dòng)輪系的運(yùn)動(dòng)合成得到前輪轉(zhuǎn)向角度，這間接地減小了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比而減度，這間接地減小了轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的傳動(dòng)比而減小了手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，從而減少了駕駛員消耗小了手動(dòng)轉(zhuǎn)向角度，從而減少了駕駛員消耗的轉(zhuǎn)向功。的轉(zhuǎn)向功。 電子機(jī)

11、械動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及功能如圖電子機(jī)械動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成及功能如圖4-314-31所示。所示。3 3寶來（寶來（BoraBora）及高爾夫（）及高爾夫（GOLFGOLF）20042004電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)介紹電子動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)介紹 它是通過存儲(chǔ)在電子控制單元中的不變它是通過存儲(chǔ)在電子控制單元中的不變的特性圖程序控制的，電子控制單元中最多的特性圖程序控制的，電子控制單元中最多可存儲(chǔ)可存儲(chǔ)1616種不同的特性圖。特性圖是在生產(chǎn)種不同的特性圖。特性圖是在生產(chǎn)廠家根據(jù)不同的整車裝備分別設(shè)置的（如整廠家根據(jù)不同的整車裝備分別設(shè)置的（如整車重量等）。車重量等）。GOLF 2004GOLF 2004中放置了中放

12、置了8 8種特性圖。種特性圖。當(dāng)電子控制單元或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生改變時(shí)，可當(dāng)電子控制單元或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生改變時(shí)，可以用以用VAS5051VAS5051通過功能通過功能“adaption”adaption”中的中的0101通通道進(jìn)行匹配。道進(jìn)行匹配。 工作過程如下：旋轉(zhuǎn)方向盤時(shí)工作過程如下：旋轉(zhuǎn)方向盤時(shí)作用在作用在方向盤上的力使轉(zhuǎn)向小齒輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩方向盤上的力使轉(zhuǎn)向小齒輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向力矩傳感器傳感器G269G269感知到旋轉(zhuǎn)并將計(jì)算出的轉(zhuǎn)向力感知到旋轉(zhuǎn)并將計(jì)算出的轉(zhuǎn)向力傳給電子控制單元傳給電子控制單元J500J500方向盤轉(zhuǎn)角傳感器方向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85G85將正確的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳給電子控制單將正確

13、的方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳給電子控制單元元J500J500，同時(shí)轉(zhuǎn)子傳感器將正確的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，同時(shí)轉(zhuǎn)子傳感器將正確的轉(zhuǎn)動(dòng)速度傳給電子控制單元傳給電子控制單元J500J500電子控制單元電子控制單元J500J500根據(jù)轉(zhuǎn)向力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)根據(jù)轉(zhuǎn)向力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速以及存儲(chǔ)在電子控制單元中角、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)速以及存儲(chǔ)在電子控制單元中的特性曲線圖，計(jì)算出必要的助力力矩并控的特性曲線圖，計(jì)算出必要的助力力矩并控制電動(dòng)機(jī)開始工作制電動(dòng)機(jī)開始工作電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)第二個(gè)小齒電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)第二個(gè)小齒輪（驅(qū)動(dòng)小齒輪）提供能量產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力，輪（驅(qū)動(dòng)小齒輪）提供能量產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力，電動(dòng)機(jī)是通過一個(gè)蠕動(dòng)齒

14、輪驅(qū)動(dòng)小齒輪，從電動(dòng)機(jī)是通過一個(gè)蠕動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)小齒輪，從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒條產(chǎn)生助力。而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒條產(chǎn)生助力。 主動(dòng)回正功能（如圖主動(dòng)回正功能（如圖4-374-37所示）。所示）。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零件的布置如圖轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零件的布置如圖4-394-39所示。所示。 電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4-404-40所示。所示。帶外殼的帶外殼的異步伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，無電刷電動(dòng)機(jī)，無扭異步伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，無電刷電動(dòng)機(jī)，無扭矩波動(dòng)，低噪聲，無磁性材料，無額外摩擦，矩波動(dòng)，低噪聲，無磁性材料，無額外摩擦，具有寬的轉(zhuǎn)速范圍，寬的溫度范圍。平均工具有寬的轉(zhuǎn)速范圍，寬的溫度范圍。平均工作電流為作電流為2.5A

15、2.5A，最大電流為，最大電流為80A80A。 電子控制單元。電子控制單元。 電子控制單元內(nèi)部有一個(gè)溫度傳感器，電子控制單元內(nèi)部有一個(gè)溫度傳感器，當(dāng)溫度超過當(dāng)溫度超過100100時(shí)，則時(shí)，則K161K161亮電子控制單元亮電子控制單元與電動(dòng)機(jī)直接相連，損壞后應(yīng)整體更換。與電動(dòng)機(jī)直接相連，損壞后應(yīng)整體更換。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85G85。 轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角傳感器G85G85的原理及構(gòu)成如圖的原理及構(gòu)成如圖4-414-41所示。所示。安裝在轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開關(guān)與轉(zhuǎn)安裝在轉(zhuǎn)向柱上，轉(zhuǎn)向開關(guān)與轉(zhuǎn)向盤之間，與安全氣囊時(shí)鐘彈簧集成為一體。向盤之間，與安全氣囊時(shí)鐘彈簧集成為一體。通過

16、通過CANCAN總線將方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向柱總線將方向盤轉(zhuǎn)角信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)向柱電控單元電控單元J527J527。由。由J527J527分析方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)分析方向盤轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)角速度。如果該信號(hào)失效，應(yīng)急運(yùn)轉(zhuǎn)模式起角速度。如果該信號(hào)失效，應(yīng)急運(yùn)轉(zhuǎn)模式起動(dòng)，由存儲(chǔ)內(nèi)設(shè)值代替，電子助力轉(zhuǎn)向依然動(dòng)，由存儲(chǔ)內(nèi)設(shè)值代替，電子助力轉(zhuǎn)向依然起作用，只不過故障指示燈起作用，只不過故障指示燈K161K161常亮。常亮。 光源在兩板之間，光學(xué)傳感器在兩板之光源在兩板之間，光學(xué)傳感器在兩板之外。光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)生電壓外。光束通過孔隙照到傳感器上，產(chǎn)生電壓信號(hào)。如果光線被擋住，電壓消失。移動(dòng)模信號(hào)。如果光線被

17、擋住，電壓消失。移動(dòng)模板產(chǎn)生板產(chǎn)生2 2個(gè)不同的電壓序列。其中一個(gè)模板因個(gè)不同的電壓序列。其中一個(gè)模板因孔隙間隔一致，產(chǎn)生的電壓信號(hào)也是規(guī)則信孔隙間隔一致，產(chǎn)生的電壓信號(hào)也是規(guī)則信號(hào)。另一塊模板因不規(guī)則間隙生成不規(guī)則信號(hào)。另一塊模板因不規(guī)則間隙生成不規(guī)則信號(hào)。比較兩個(gè)信號(hào)，系統(tǒng)可以計(jì)算出模板移號(hào)。比較兩個(gè)信號(hào)，系統(tǒng)可以計(jì)算出模板移動(dòng)的距離。由不規(guī)則板確定運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。動(dòng)的距離。由不規(guī)則板確定運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。最大可旋轉(zhuǎn)最大可旋轉(zhuǎn)10441044，轉(zhuǎn)向小齒輪最多可轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向小齒輪最多可轉(zhuǎn)2.762.76圈。圈。 轉(zhuǎn)向力矩傳感器轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269G269。 轉(zhuǎn)向力矩傳感器轉(zhuǎn)向力矩傳感器G269G269如圖如圖4-424-42所示。磁所示。磁性轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)向柱連