模块五现代汽车转向技术_图文

发布于:2021-05-09 17:35:44

现代汽车新技术概论

第五章 现代汽车转向技术

复*提问:
1、辛普森式行星齿轮机构和拉维奈尔赫式 行星齿轮机构的结构和工作原理 2、速比的计算方法。

导入新课:
在《汽车构造》课程中,我们介绍了汽车机械转向系统。随着科 学技术的不断发展,传统的机械转向系统已经不能满足实际的需 求,于是出现了各种新型的转向系统。电控动力转向系统,根

据动力源不同可分为液压式电控动力转向系统(液压式EPS) 和电动式电控动力转向系统(电动式EPS)。液压式EPS是在 传统的液压动力转向系统的基础上增设了控制液体流量的 电磁阀、车速传感器和电子控制单元等。电子控制单元根 据检测到的车速信号,控制电磁阀,使转向动力放大倍率实 现连续可调,从而满足高、低速时的转向助力要求。电动 式EPS是利用直流电动机作为动力源,电子控制单元根据转 向参数和车速等信号,控制电动机扭矩的大小和方向。

第五章 现代汽车转向技术
【教学目标】 掌握液压式EPS、电动式EPS的结构及工作原理和控制 方法,四轮转向的工作原理和工作方法 【教学要求】
知识要点 液压式EPS 能力要求 熟悉按不同分类方式得到的液压式 EPS的基本原理 熟悉电动式EPS的组成、原理与特 点 熟练掌握四轮转向原理和特点,重 点掌握四轮转向系统的组成和原理 相关知识 流量控制式、反力控制式 和阀灵敏度控制式的基本 组成结构及工作原理 熟练掌握电动式EPS的基 本原理,以及主要组成部 件的原理 分别理解和掌握转向角比 例控制、横摆角速度比例 控制和车速前馈控制的基 本组成及控制系统

电动式EPS

四轮转向

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第五章 现代汽车转向技术
5-1 液压式EPS
1、流量控制式EPS 2、反力控制式EPS 3、阀灵敏度控制式EPS

5-2 电动式EPS 5-3 四轮转向控制系统
5.3.1转向角比例控制四轮转向系统 5.3.2横摆角速度比例控制四轮转向系统 5.3.3车速前馈控制四轮转向系统

本章小结
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5-1 液压式EPS
液压式EPS根据控制方式的不同,可分为流量控制式、 反力控制式和阀灵敏度控制式3种形式。

1.流量控制式EPS
流量控制式 EPS是根据车速传感器信号,调节液压动力 转向装置中油液的输入、输出流量和压力,来控制液 压动力的大小的。一般是在液压动力转向系统上增加 流量控制电磁阀、车速传感器、电子控制单元和控制 开关等元件构成的,如图所示
流量控制式动力转向系统(凌志轿车) 1—动力转向油缸;2—电磁阀;3—动力转 向控制阀;4—ECU;5—车速传感器

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流量控制式EPS可分为分流电磁阀控制式和旁通流 量控制阀式。 1)分流电磁阀控制式
凌志轿车动力转向的基本原理如图 所示,发动机驱动液压泵产生的液 压油被送到控制阀。汽车直线行驶 时,控制阀处于中间位置,液压油 将流过控制阀进入泄流口并返回储 液罐中。此时,动力缸活塞两边的 压力相等,活塞不会向某一方移动; 而当汽车转向时,转向主轴转向任 何一方时,控制阀都会随之转动, 并关闭一个液压通道,使另一个液 压通道开得更大,液压油被送到活 塞一侧,在活塞两侧形成压力差, 把活塞推向压力小的一侧,起到转 向助力的作用。

(a) 汽车直线行驶时

(b) 汽车转弯时

凌志轿车电控动力转向系统在动力转向的基础上增加了分流电 磁阀、电子控制单元、车速传感器等部件 工作过程:汽车行驶时由车速传感器检测汽车速度,并转化为 电信号送给电子控制单元,电子控制单元通过车速信号的大小来发 出指令控制分流电磁阀电流的占空比,进而控制油道的开度大小, 调节控制转向动力缸助力的大小 控制的原则:车速较低时,所需的转向操纵力较小;车速较高 时,转向所需的操纵力适当增大

电子控制动力转向原 理图

电磁阀驱动信号
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电子控制动力转向电路
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2)旁通流量控制阀式
日产蓝鸟轿车上曾使用的流量控制动力转向系统如 下图所示。其特点是在普通液压动力转向系统的基础上 增加旁通流量控制阀、车速传感器、转向角速度传感器 、电子控制单元和控制开关等装置。在转向液压泵与转 向机体之间设有旁通管路,由流量控制阀控制。

蓝鸟轿车电子控制动力转向系统 1—动力转向油罐;2—转向柱;3—转向角速度传感器;4—电子控制单元;5—转向 角速度增幅传感器;6—旁通流量控制阀;7—电磁线圈;8—转向齿轮联动机构;9— 液压泵

电子控制单元根据车速 传感器、转向角速度传 感器和控制开关等信号 和汽车的行驶状态,向 旁通流量控制阀发出控 制信号,控制阀控制旁 通流量,调整向转向器 供油流量的大小,进而 调节液压活塞两侧的油 压差,如右图所示。
电子控制动力转向系统原理图

主要部件的结构和工作原理如下
①旁通流量控制阀
旁通流量控制阀如图所示,阀体内主要有主滑 阀2和稳压滑阀7。主滑阀的右端与电磁线圈柱塞3连 接,主滑阀在电磁线圈的作用力下移动,改变主滑阀 左端的流量主孔1的流通面积调整调节螺钉4可以调节 旁通流量的大小。 稳压滑阀的作用是保持流量主孔前后压差的稳定。 若转向负荷的变化使流量主孔前后压差偏离设定值(与 稳压滑阀左侧弹簧压力相关)时,稳压滑阀将在其左侧 旁通流量控制阀的结构 弹簧压力和右侧油压的作用下发生滑移。如果压差大 1—流量主孔;2—主滑 于设定值,则滑阀左移,使节流孔开口面积减小,流 阀;3—电磁线圈柱塞; —调节螺钉;5—电磁 入到流量主孔的液压油量减少,前后压差减小;如果 4 线圈;6—节流孔;7— 稳压滑阀 压差小于设定值,则滑阀右移,使节流孔开口面积增 大,流人到流量主孔的液压油量增多,前后压差增大。 流量主孔前后压差的稳定,确保了旁通流量的大小与 主滑阀控制的流量主孔的开口面积相关。

②转向角速度传感器
方向盘转向角速度传感器用于 检测方向盘是否位于中间位置 及方向盘的偏转方向度和偏转 速度。常采用光电式转角速度 传感器,结构和安装位置如图 右所示。

转角速度传感器的安装位置和结构

在方向盘的转向轴上装有一个带窄缝的遮光盘,窄缝呈等距均匀分布, 传感器的光电元件由发光二极管和光敏接收元件—光敏三极管组成, 相对装在遮光盘两侧。当方向盘的转轴带动圆盘偏转时,传感器的发光 二极管的光线通过窄缝圆盘空隙、或被遮光盘遮挡,从而光敏接收元件 就有ON、OFF变换,形成脉冲信号。光电式传感器的工作原理和电路 原理如下图所示。

方向盘偏转时,遮光盘随之转动, 使传感器之间的光束产生通断变化, 遮光盘的这种反复开、关状态形成 与转向轴转角成一定比例的数字脉 冲信号。转向控制装置可根据此信 号的变化来判断方向盘的转角和转 速。一般传感器在结构上采用两组 光电耦合器,两个遮光器在安装上 使它们的“ON”、“OFF”变换的 相位错开一定的角度,可根据检测 到的脉冲信号的相位差来判断方向 盘的偏转方向。即通过判断哪个遮 (a)工作原理 (b)电路原理 光器先转变为“ON”状态,转向轴 光电式传感器的工作原理及电路原理 的就偏转哪个方向。当左转时,左 侧光敏接收元件总是先于右侧光敏 接收元件达到“ON”状态;而右转 时,右侧光敏接收元件总是先于左 侧光敏接收元件达到“ON”状态。

③ 转换开关 驾驶员利用仪表板上的转换开关可以选择适应不同行驶 条件的转向力特性曲线,如图所示为3种转向力特性曲线
④电子控制动力转向系统电路
如图所示,系统中电子控制单元接 收车速传感器、转向角速度传感器及 变换开关的信号,用以控制旁通流量 控制阀的电流,本身具有故障自诊断 功能。 流量控制式电子控制动力转向系统 通过车速传感器信号调节动力转向装 置供应油压,这种装置的优点是在原 来液压动力转向功能的基础上增加了 压力油流量控制功能,所以结构简单, 成本较低。当转向机构的压力油降低 到极限值时,快速转向会产生压力不 足,并且响应速度较慢,推广应用受 到一定的限制

3种转向力特性曲线

2. 反力控制式EPS
反力控制式EPS主要由转向控制阀、分流阀、电磁阀 、转向动力缸、转向油泵、储油箱、车速传感器及ECU 等组成。其结构和工作原理如图所示。

反力控制式动力转向系统 1—泵;2—储油箱;3—分流阀;4—扭力杆;5—转向盘;6、9、10—销; 7—转向阀杆;8—控制阀阀体;11—小齿轮轴;12—活塞;13—动力缸; 14—齿条;15—小齿轮;16—柱塞;17—油压反力室;18—电磁阀

主要部件结构和工作原理
1)转向控制阀 在传统的整体转阀式动力转向控制阀的基础上增设了 油压反力室。扭力杆的上端通过销子与转阀阀杆相连,下 端用销子与小齿轮轴和控制阀阀体相连。转向时,方向盘 上的转向力通过扭力杆传递给小齿轮轴,带动小齿轮旋转 ,使齿条运动,实现转向。当转向力增大,扭力杆发生扭 转变形时,转阀阀杆和控制阀体之间将发生相对转动,以 此改变阀体和阀杆之间油道的通、断关系和工作油液的流 动方向;从而实现液压助力转向作用。 2)分流阀 分流阀的结构如下图所示,主要由阀门、弹簧、进油 道和出油道组成。分流阀的作用是将来自转向油泵的液流 分送到转阀、油压反力室和电磁阀。送到电磁阀和油压反 力室中的液压油流量是由转阀中的油压来调整的。当转动 方向盘时,转阀中的油压增大,分配到电磁阀和油压反力 室的液压油流量增加;当转阀中的油压达到一定值后,转 阀中的油压便不再升高,而分配给电磁阀和油压反力室的 液流量则不变。

3)分流小孔
把供给转向控制阀的一部分流量分配到油压反力室一侧。

4)电磁阀
根据需要将油压反力室一侧的油液压回储油箱。电子控制单元 根据车速的高低控制电磁阀油路的阻尼面积,开口面积随电磁线 圈通电电流占空比而变化,进而控制油压反力室一侧的液压油压 力大小。

5)车速传感器
车速传感器的主要功用是检测汽车行驶速度通常安装在变速器 输出轴上

6)电子控制单元
根据车速传感器输入信号控制通入电 磁阀的电流,实现相应的控制功能。车速 提高时,为了增大转向操纵力,需要加大 电磁阀的电流;而当车速超过120km/h时 ,为防止电流过大而造成过载,电子控制 单元则使通往电磁阀的通电电流保持恒定 。

分流阀结构示意图 1—至电磁阀;2—至转向油泵;3— 至转阀;4—至油压反力室

丰田汽车公司“马克II”型车使用的是反力控制式动力 转向系统,其结构如图所示

马克Ⅱ型电子控制动力转向系统结构

控制阀的结构如右图所示。
反力控制式动力转向控制阀结构 1—扭杆;2—回转阀;3—油压反力室;4— 柱塞;5—控制阀轴

电磁阀的结构及其特性如下图所示。输入到电磁阀中 的信号是通、断脉冲信号,改变信号占空比可以控制 流过电磁阀线圈*均电流值的大小。当车速升高时, 输入到电磁阀线圈的*均电流值减小,电磁阀的开度 减小。这样,电磁阀开度的大小根据车速的高低就可 以调整油压室反力,从而得到最佳的转向操纵力。 反力控制式动力转向系 统是根据车速大小,控制反 力室油压大小,从而控制转 向力的大小。其优点是具有 较好的转向操纵力,驾驶员 可以感受到稳定的操作手感 ;其缺点是结构复杂,成本 较高。

电磁阀结构及其特性

3.阀灵敏度控制式EPS
阀灵敏度控制式EPS根据车速控制电磁阀,直接改变动 力转向缸的油压增益。这种转向系统结构简单、价格便宜 ,而且具有较大的选择转向力的自由度。与反力控制式转 向相比,转向刚性较差,可以通过提高原来的弹性刚度加 以克服,可获得较好的转向手感和良好的转向特性。 灵敏度控制式EPS的结构如下图所示,主要由转子阀、电 磁阀、车速传感器及ECU等组成

灵敏度控制式EPS的结构

各部分的结构
1)转子阀 转子阀的结构及原理如图所示,转子阀的等效液压油路如 图5所示。转子阀内体圆周上有6或8条沟槽,各沟槽与阀外 体构成的油路,与泵、动力缸、电磁阀及油箱连接。

转子阀的结构及原理

转子阀的等效液压油路

2)电磁阀 电磁阀如图所示,电磁阀上设有控*⒊龅呐酝ㄓ偷溃 是可变的节流阀。车速低时,电子控制单元向电磁线圈通 以较大的电流,使控制孔关闭;随着车速升高,逐渐减小 通电电流,控制孔逐渐开启;在高速时,开启通道达到最 大值。该阀在汽车左右转向时,转向油流动的方向可以变 换。
3)ECU ECU可接受车速传感 器 的信号,控制电磁阀 电磁 线圈电流的大小。

电磁阀 1—动力缸;2—电磁阀;3—油箱;4—油泵

5-2

电动式EPS

液压式动力转向系统由于是在原有液压转向系统的基础上发展 起来的,具有成本低、工作灵敏度较高的特点,因而获得了广泛 的应用;在大型车辆上一般采用气压动力转向系统。但这些动力 转向系统的共同缺点是结构相对复杂、功率消耗大,容易产生泄 漏,造成环境污染,转向力控制性能差等。随着微机和新型传感 器在汽车上的广泛应用,出现了电动式电子控制动力转向系统。

1.电动式EPS的组成、原理与特点
1) 电动式EPS的组成 电动式EPS如图所示,电动式EPS一般 由扭矩传感器、车速传感器、电子控 制单元、电磁离合器和电动机等组成 。电动机是电动式EPS的助力源,电子 控制单元根据车速和转向扭矩等参数 ,控制电动机工作,实现助力转向的 作用。
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电动式EPS的组成 1—方向盘;2—输入轴;3—电子控 制单元;4电动机;5—电磁离合器 ;6—转向齿条;7—横拉杆;8—转 向轮;9—输出轴;10—扭力杆; 11—扭矩传感器;12—转向齿轮
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2)工作原理
当方向盘转向时,装在转向轴上的扭矩传感器不断地测出转向 轴上的扭矩大小,并把它变成输出信号,该信号与车速信号同时 输入到电子控制单元。电子控制单元根据这些输入信号,判断汽 车的运行工况,确定助力扭矩的大小和方向,控制电动机的电流 大小和转向,进而调整转向助力的大小。 电动机的扭矩通过电磁离合器向减速机构减速增矩后,施加在 汽车的转向机构上,使之获得一个与汽车工况相适应的转向作用 力。

3)特点
① 质量轻。电动式EPS通常把电动机、离合器、减速装置、转向杆 等各部件装配成整体,结构紧凑、质量较轻,与液压式EPS相比, 质量轻25%左右。 ② 能源消耗少。电动机只是在转向时才被接通电源,所以动力消耗 和燃油消耗均可降到最低程度。而液压式动力转向系统的转向油 泵始终处于工作状态,动力消耗较大。 ③ 减少环境污染。省去了油压系统的油路,没有漏油现象。 ④ 转向助力特性好。由于微机速度快,灵敏度高,可以按照汽车性 能的需要设置、修改转向助力特性。

2.电动式EPS主要部件的结构及工作原理
1)扭矩传感器 扭矩传感器的作用是测量转向轴与转向器之间的相对扭矩,传 感器可分为无触点式扭矩传感器和有触点式扭矩传感器。 ①无触点式扭矩传感器。 图所示为无触点式扭矩传感器的结构及工作原理。

(a)结构

(b)工作原理

无触点式扭矩传感器的结构及工作原理

②有触点式扭矩传感器 图所示为滑动可变电阻式扭矩传感器的结构和原理示意图。它 是将转向力矩引起的扭力杆角位移转换为电位器电阻的变化以引 起输出电压的变化,并经滑环传递出来作为扭矩信号。

2)电动机
电动式EPS一般采用直流电动机。 其工作原理与启动用直流电动机的 原理基本相同。其电压为12V,最 大通过电流一般为30A左右,额定 转矩为10Nm左右

(a)结构 (b)原理 滑动可变电阻式扭矩传感器的结构和原理

左右转向助力时,需用直流电动机正反转控制,下图所示为其 控制电路。a1、a2为电子控制单元触发信号端。当a1端得到输入 信号时,晶体三极管VT3导通,VT2得到基极电流而导通。电流经 VT2→电动机M→VT3搭铁而构成闭合回路,电动机正转;当a2端得 到输入信号时,电流则经VT1→电动机M→VT4搭铁而构成闭合回路 ,因电流方向相反,电动机则反转。通过控制触发信号端电流的 大小,就可以控制通过电动机电流的大小。

3)电磁离合器
下图为单片干式电磁离合器的工作原理图

单片干式电磁离合器的工作原理图 1—滑环;2—线圈;3—压板;4—花键;5— 从动轴;6—主动轮;7—滚动轴承

电动机正反控制电路

4)减速机构
减速机构是电动式EPS不可缺少的部件。目前实用的减速机构有 多种组合方式,一般采用涡轮涡杆与转向轴驱动组合式,也有的 采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式。为了抑制噪声和提高耐久 性,减速机构中的齿轮有的采用特殊齿形,有的采用树脂材料制 成。减速机构分为涡轮涡杆减速助力传动机构和差动轮系助力减 速传动机构等。

涡轮蜗杆减速助力传动机构 1-方向盘;2—扭矩传感器;3—涡轮蜗杆机构;4—离 合器;5—电动机;6—齿轮齿条转向器

差动轮系助力减速传动机构 1—方向盘;2—转角传感器;3—差动行星 轮机构;4—涡轮涡杆机构;5—齿轮齿条转 向器

5-3 四轮转向控制系统
四轮转向汽车(4WS汽车)是指四个车轮都是转向车轮的汽 车,或四个车轮都能起转向作用的汽车,其控制方式有转 向角比例控制、横摆角速度比例控制和车速前馈控制。

5.3.1转向角比例控制四轮转向系统
转向角比例控制是指后轮转角与前轮转角成比例。低速 区,前后轮逆向;中高速区,前后轮同向。中高速区的转 向操纵,应能使前后轮*衡稳定并处于恒定转向状态,以 便汽车的前进方向和车体的朝向一致,得到稳定的转向性 能。

1)系统组成
转向角比例控制四轮转向系统,如下图所示
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转向角比例控制四轮转向系统

(1)转向枢轴 后转向齿轮箱的转向 枢轴如图5.34所示。 转向枢轴的外圈与扇 形齿轮做成一体,可 绕转向枢轴左右倾斜 运动,内座圈与一个 突出在变换杆上的偏 心轴相连,变换杆由 4WS变换器中的电动 机驱动,绕其旋转中 心,可正、反向运动 ,并使偏心轴可在转 向枢轴内上、下旋转 55?。
转向枢轴 a)结构 b)偏心轴与枢轴的相对运动 c)枢轴的转角与变换杆位 移量的关系

(2)4WS变换器 如图所示,变换器由主电动机与辅助电动机组成的驱动部分、 行星齿轮组成的减速部分和使变换杆转动的蜗杆构成。通常,主 电动机工作,辅助电动机不工作。辅助电动机的输出轴与行星齿 轮机构中的太阳轮相连,主电动机输出轴与行星齿轮相连,而行 星齿轮机构中的齿圈就成为变换器的输出轴。太阳轮固定,与主 电动机相连的行星齿轮轴转动,即行星齿轮在围绕太阳轮公转的 同时自转,带动四轮转向变换器输出轴的齿圈转动。
4WS转换器结构 1—偏心轴;2—辅助电动机;3—4WS变换器 ;4—主电动机;5—4WS变换器输出轴;6— 连接杆;7—蜗轮;8—转角比检测用齿轮;

(3)车速传感器 ECU根据车速传感器检测的车速信号控制后轮转向角和相位。

(4)转角比传感器 转角比传感器安装在执行器上,为一只可变电阻,如图所示。 通过检测转角比传感器输出的电压值,可表明执行器的状态和转 向情况、转向比例以及根据前轮转向情况所得到的后轮最大偏转 量。

转角比传感器

2)转向角比例控制四轮转向系统控制原理
转向角比例控制四轮转向系统控制原理如图所示
(1)转角比控制 按右图进行转角比控 制,再根据行驶车速控制 主电动机,从而实现对转 角的控制。驾驶员可使用 四轮转向模式切换开关, 选择“NORMAL”或 “SPORT”模式。 (2)两轮转向选择功能 当两轮转向选择开关设 定在0N,且变速器被挂入 倒挡位置时,后轮转向量 被设置为零。

转向角比例控制四轮转向系统控制原理

(3)故障诊断控制 当系统发生异常情况时,防误操作控制点亮驾驶室内的“四轮 转向警告灯”,提示驾驶员。同时,将故障以代码的形式存储到 故障存储器。 ①主电动机异常。此时,驱动辅助电动机,仅利用转角控制图中 “NORMAL”模式的同向转向部分,进行与车速相对应的转角比控制 ②车速传感器异常。使用SP1、SP2中输出的较高车速值,通过主电 动机仅进行同向转向的转角比控制。 ③转角比传感器异常。利用辅助电动机驱动到同方向最大值,然后 中止其后的控制,若此时辅助电动机异常,则用主电动机完成上 述工作。 ④ECU异常。利用辅助电动机驱动到同方向最大值,然后停止其后的 控制,此时要避免出现反方向转向。

5.3.2 横摆角速度比例控制四轮转向系统
横摆角速度比例控制4WS,附加横向摆动率反馈控制,利用横 向摆动率传感器检测车辆转向,抵消这一转弯力以控制后轮转向 ,使汽车能主动适应行驶中横向摆动率的变化,确保车辆行驶的 稳定性。

1)系统组成
横摆角速度比例控制4WS如图所示 ,根据检测出的车速横摆角速度控 制后轮转向量,使用多个传感器检 测转向信息和汽车行驶状况,并用 新型后轮转向执行机构主动控制后 轮的转向角度。系统主要由机械转 向控制模块(改善低速下的操纵性) 和电子转向控制模块(改善中、高 速时的操纵性和稳定性,提高抗干 扰能力)组成。

横摆角速度比例控制4WS

(1)前轮转向机构 如图所示,转向盘的转动传 到转向器中的齿轮齿条上。齿条 端部的移动又使控制齿条左右移 动,带动小齿轮转动,使与小齿 轮做成一体的前滑轮产生正反方 向的转动。滑动轮的转动通过转 角传动钢丝绳传递到后轮转向机 构中的滑轮上。控制齿条存在一 个不敏感行程,转向盘左右约 25?以内的转角正好处于此范围 内。因此,此范围内不产生与前 轮连动的后轮转向,高速行驶时 不可能产生这样大的转角,其后 轮仅由脉动电动机控制转向。

前轮转向机构 1—转向盘;2—齿轮齿条;3—转向齿轮油 缸;4—齿条端部;5—控制器齿条;6—前 滑轮;7—钢丝绳;8—复位弹簧;9滑轮驱 动;

(2)后轮转向机构 如图所示,机械转向时,钢 丝绳传到后滑轮,带动控制凸轮 转动,凸轮随动件沿凸轮的轮廓 线运动,使阀管左右移动。当转 向盘左转时,后滑轮右移,此时 凸轮的轮廓线是向半径减小的方 向转动,将凸轮随动件拉出,使 阀管向左边移动。当转向盘右转 时,凸轮的轮廓线向半径增大的 方向转动,把凸轮随动件推向里 面,使阀管向右移动,来自高压 油泵的油压油路根据阀管与阀轴 的相对位*星谢弧5弊蚺 左转时,阀管向左移动,将来自 油泵的高压油输进油缸的右室, 驱动动力活塞向左移动。此时, 与活塞做成一体的油缸就被推向 左方,带动后轮向右转向。相反 ,当前轮向右转向时,动力活塞 被推向右方,带动后轮向左转向 。

后轮转向机构 1—后滑轮;2—控制器凸轮;3—凸轮随动件;4—阀管 衬套;5—阀轴;6—驱动齿轮;7—脉动电动机; 8—从动齿轮;9—阀控制杆;10—右室;11—活塞; 12—油缸轴;13—左室;14—复位弹簧;15—阀管

2)控制原理
与前轮的转向量相对应,后轮转角控制可分为大转角控制与小 转角控制两种

大转角控制(反向转向) 1—后控制器滑轮;2—滑轴;3—支点A;4—阀 控制杆;5—油缸轴;6—活塞;7—阀管;8—后 控制器凸轮

小转角控制(同向转向) 1-阀管;2-阀轴;3-支点;4-从动齿轮;5阀控制杆(反馈杆);

5.3.3 车速前馈控制四轮转向系统

车速前馈控制4WS 1—四轮转向继电器与定时器;2—后转向轴;3—2号车速传感器;4—风门式泵;5— 前动力转向系统; 6—1号车速传感器;7—ECU;8—后转向控制箱;

车速前馈控制4WS如上图所示,采用了车速前馈控制法,前、后轮 均采用液压助力转向,但后轮转向为机—液—电联合控制。后轮 偏转的角度根据车速及转向盘转动角度,按事先设定好的程序由 微型计算机进行控制,即后轮的转角根据车速及前轮的转角而动 作,与转向盘操纵力的大小无关。

1.基本组成
(1)前轮转向系统 前轮转向系统为一普通液压动力转向系统,如图所示。

前轮转向系统 1—转向动力缸活塞杆; 2—转向动力缸;3—转向 控制阀;4—转向油泵; 5—储油罐;6—齿条;7— 后轮转向传动轴;8—小齿 轮;9—连接板

(2)后轮转向系统 后轮转向系统如图所示,主要包括相位控制器、液压控制阀、 后轮转向动力缸以及电子控制系统。

后轮转向系统 1—转角比传感器;2—后轮转向动力缸; 3—后轮转向传动轴;4—电控油路;5— 液压控制阀;6—动力输出杆;7—步进电 动机;8—回位弹簧;

相位控制器
1—扇形控制齿板;2—转角比传感器 ;3—大锥齿轮;4—液压控制阀联杆 ;5—液压控制阀主动杆;6—液压控 制阀;7—后轮转向传动轴;8—摆杆 臂;9—步进电动机;10—小锥齿轮

液压控制阀 1—动力缸活塞;2—阀套;3—动 力输出杆;4—滑阀;5—回油道 ;6—液压控制阀主动杆;A—进 油口;B—回油口;

相位控制器:将步进电动机驱动的扇形控制齿板的运动和由后轮转 向传动轴驱动的大锥齿轮的运动合成后,将控制后轮偏转方向和偏 转角度大小的运动信号传给液压控制阀,以驱动阀芯柱塞移动。 液压控制阀:按照相位控制器给定的信号,控制由转向油泵输送给 后轮转向动力缸的油量和供油方位,从而控制后轮的转角大小和偏 转的方向。 后轮转向动力缸:接受由液压控制阀送来的高压油,使之转化为水 *推力,从而移动横拉杆的位置,使后轮作转向运动。

(2)转角比传感器:检测相位控制器中扇形控制齿板的转角位置 ,并将检测出的信号反馈给四轮转向控制器,作为监督和控制信 号使用。 (3)电控油阀:控制由转向油泵输向后轮转向动力缸的油路通断 。当液压回路或电子控制线路出现故障时,电控油阀就切断由转 向油泵通向液压控制阀的油液通道,使四轮转向装置处于一般两 轮转向工作状态,起到失效保险的作用。

2.控制原理
车速前馈控制4WS工作原理
1—F前动力转向系统油压;2—R 后轮转向控制箱油压;3—风门式 泵;4—车速传感器;5—四轮转向 继电器;6—ECU;7—后转向轴; 8—回流管;9—压力管;10—电磁 螺线圈;11—后转向传感器;12— 控制拨叉; 13—步进电动机;14—动力杆; 15—控制阀;16—控制阀杆;17— 扇形齿轮;

ECU根据来自车速传感器的信号,把对应于车速的信号传送到后转向 控制箱的步进电动机,使控制拨叉转动;利用转向操纵,只在与此相对 应的方向与角度上,利用后转向轴使后转向控制箱内的扇形齿轮旋转, 控制叉的转动与扇形齿轮旋转在相位控制机构内叠加,以决定控制阀杆 的行程方向和行程(与转向操纵、车速相对应的方向和行程)。这样,在 控制阀内油路被切换,动力杆控制后轮转向.

当车速低于35km/h时,如图(a) 所示

当车速高于35km/h时,如图(b )所示 当车速等于35km/h时,相位控制器 中的扇形控制齿板处于图(c)所示的 中间位置

为使四轮转向系统工作安全可靠,应满足以下要求: (1)当四轮转向系统的电子控制系统出现故障时,应使 后轮处于中间位置,汽车转向系统自动进入前轮转向 状态(两轮转向)。 (2)当四轮转向系统的液压控制系统出现故障时,汽车 也应保持在前轮转向(两轮转向)状态下行驶。

本章小结
本章主要介绍了液压式EPS、电动式EPS、四轮转向的组成 及工作原理以及控制方式。 电控动力转向系统,根据动力源不同可分为液压式电控动 力转向系统(液压式EPS)和电动式电控动力转向系统(电动 式EPS)。液压式EPS是在传统的液压动力转向系统的基础上 增设了控制液体流量的电磁阀、车速传感器和电子控制单 元等。电子控制单元根据检测到的车速信号,控制电磁阀, 使转向动力放大倍率实现连续可调,从而满足高、低速时 的转向助力要求。电动式EPS是利用直流电动机作为动力源 ,电子控制单元根据转向参数和车速等信号,控制电动机扭 矩的大小和方向。 四轮转向汽车(4WS汽车)是指四个车轮都是转向车轮的汽车 ,或四个车轮都能起转向作用的汽车,其控制方式有转向 角比例控制、横摆角速度比例控制和车速前馈控制。

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课后作业:
1、流量控制式、反力控制式和阀灵敏度控 制式的基本组成结构及工作原理 2、电动式EPS的组成、原理与特点


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