摘要：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種用于汽車的全新輔助 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它的合理應用能發(fā)揮出過去所有輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)都無法實現(xiàn)的效果及對汽車實時車速的靈敏 感應，而且其控制單元作為系統(tǒng)核心部件之一，還 可以以汽車行駛速度、轉(zhuǎn)入軸力矩等為依據(jù)判斷是 否需要提供助力，以及提供助力時需要提供多少助 力。當前的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)已經(jīng)達到相對成熟的 水平，大有取代傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之勢，不僅和當 今汽車行業(yè)主題相適應，而且還能更好地迎合未來 汽車的發(fā)展要求。

　　關鍵詞：汽車;轉(zhuǎn)向系統(tǒng);電動助力

　　汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)大致經(jīng)歷了無助力的純機械轉(zhuǎn)向(MS)、有液壓助力的液壓助力轉(zhuǎn)向(HPS)、隨車速改變助力大小的電控液壓助力轉(zhuǎn)向(ECHPS)、由電動機直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向油泵的電動液壓助力轉(zhuǎn)向(EHPS)、純粹靠電動機提供助力的電動助力轉(zhuǎn)向(EPS)、可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(VGRS)等發(fā)展歷程。專家們預測，未來汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是線控轉(zhuǎn)向(SBW)，即取消方向盤與轉(zhuǎn)向車輪之間原有的機械連接，而改用控制信號代替的一種電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。

　　1電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)概述

　　電動助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展中一項重要的技術。它將電子技術與汽車機械技術良好地結合，完成了許多以前看來不可能的任務，例如簡化系統(tǒng)、性能優(yōu)良、側(cè)面影響小和花費低，是一種直接依靠電力、不需要液壓系統(tǒng)就能提供輔助扭矩的助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳(可與其它系統(tǒng)共用)、電動機、減速機構和電子控制單元ECU等組成，助力大小由ECU控制。裝在轉(zhuǎn)向器上的轉(zhuǎn)角傳感器和扭矩傳感器測得轉(zhuǎn)向盤的角位移和作用于其上的力矩，ECU根據(jù)這2個信號，并結合車速信息，按照一定的算法，控制電動機產(chǎn)生相應的力矩，來輔助駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤。

　　2 EPS的工作原理及分類

　　2.1基本結構與工作原理

　　EPS是一種直接依靠電機提供輔助扭矩的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。不同類型的EPS基本原理是相同的：扭矩傳感器與轉(zhuǎn)向軸(小齒輪軸)連接一起，當轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)動時，扭矩傳感器開始工作，把輸入軸和輸出軸在扭桿作用下產(chǎn)生的相對轉(zhuǎn)動位移變成電信號傳給ECU，ECU根據(jù)車速傳感器和扭矩傳感器的信號決定電動機的旋轉(zhuǎn)方向和助力電流的大小，從而完成實時控制助力轉(zhuǎn)向。

　　2.2 EPS的分類

　　根據(jù)電動機安裝位置不同可將EPS分為三類：轉(zhuǎn)向柱助力式、齒輪助力式、齒條助力式。轉(zhuǎn)向柱助力式EPS的電動機固定在轉(zhuǎn)向柱一側(cè)，通過減速機構與轉(zhuǎn)向軸相連，直接驅(qū)動轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)向。齒輪助力式EPS的電動機和減速機構與小齒輪相連，直驅(qū)動齒輪轉(zhuǎn)向。齒條助力式EPS的電動機和減速機構安裝在齒條處直接驅(qū)動齒條提供助力。

　　3 汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)關鍵部件

　　3.1 傳感器

　　(1)扭矩傳感器。對汽車駕駛員在轉(zhuǎn)入軸上 的作用力方向及大小進行測量，并得出轉(zhuǎn)入軸轉(zhuǎn)向 及大小。(2)車速傳感器。對汽車實際行駛速度 進行測量。以上信號均為系統(tǒng)控制信號。對扭矩測 量系統(tǒng)而言，其不僅原理十分復雜，而且成本很 高，所以使用高精確度、穩(wěn)定可靠且成本合理的傳 感器直接關系到系統(tǒng)是否可以在市場中占據(jù)理想地 位，是必須予以高度重視的因素。就目前來看，汽 車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應用的傳感器以電位計式為 主，在正常情況下能對兩種相互獨立的信號進行輸 出：第一種為主信號，第二種為副信號。其中，副信號在被控制單元接收后對所得主信號正確與否進 行檢查判斷。

　　一般可用于汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要有以下三種扭矩傳感器：(1)擺動桿式。它通過對因 轉(zhuǎn)向器小齒輪軸反作用力矩而產(chǎn)生的擺桿實際位移 量的測量來獲得轉(zhuǎn)向力矩。(2)雙行星齒輪式。 它通過對和扭桿直接連接的行星齒輪存在的相對位 移的準確測量來獲得轉(zhuǎn)向力矩。對扭桿而言，它一 般都處在輸入、輸出軸之間，所以齒輪機構在發(fā) 揮自身作用的同時還具有類似減速機構的功能。 (3)扭桿式。它通過對輸入、輸出軸之間存在的 相對位移的準確測量來獲得轉(zhuǎn)向力矩。 從扭矩傳感器的結構角度講，其感應部分由線 圈與滑套組成。采用軸助力措施的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其轉(zhuǎn) 向軸在中間部分直接斷開，上、下分別是輸入軸和 輸出軸，兩者采用扭桿進行連接�；�套處于輸出軸 的外部，固定于扭桿上部導向銷插入傳感器滑套的 斜槽當中，其中的導向銷不僅能隨著輸出軸同時進 行轉(zhuǎn)動，而且還能在斜槽上進行上下移動。如果路 面給車輪施加的阻力相對較小，則駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)入 軸之后，輸出軸與滑套將同時發(fā)生轉(zhuǎn)動，此時的滑 套并不會進行上下移動;而如果路面給車輪施加的 阻力相對較大，則轉(zhuǎn)向力矩會明顯提高，扭桿產(chǎn)生 扭轉(zhuǎn)，此時輸出軸轉(zhuǎn)角與輸入軸轉(zhuǎn)角并不相同，使 滑套轉(zhuǎn)角也不同于導向銷實際轉(zhuǎn)角，在導向銷的作 用下，滑套開始進行上下移動。在這種情況下，處 于滑套外部的線圈，即可對運動方向與大小進行檢 測，最后獲取轉(zhuǎn)矩信息。

　　3.2 電動機

　　系統(tǒng)中電動機的作用在于以電子控制單元輸出 的指令為依據(jù)輸出相應的驅(qū)動扭矩，它是整個轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)的動力源。目前，都以無刷永磁式直流電動機 為主。對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作性能而言，電動機會造成較 大的影響，屬系統(tǒng)關鍵部件。同樣，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)對電 動機也提出了極高的要求，除了要滿足大扭矩、低 轉(zhuǎn)速、小波動、小體積和輕質(zhì)量的要求，還應盡可 能的穩(wěn)定可靠，且容易進行控制。

　　3.3 減速機構

　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減速機構和電動機直接相連，具有降 低速度和增加扭矩的功能。常用的減速機構主要為

　　蝸輪蝸桿式或行星齒輪式。某些轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還引入了 離合器，安裝于減速機構的其中一側(cè)，通過這樣的 處理，能使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅在預設車速情況下發(fā)揮助力 作用。在汽車行駛速度達到某個特定值后，轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)中的離合器發(fā)生分離，使電動機暫停運行，切換 至手動轉(zhuǎn)向。除此之外，如果系統(tǒng)中的電動機工作異常，則離合器將對其進行分離。

　　4汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　4.1提高了汽車的操縱性能

　　汽車在行使過程中應用到電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，可以提供給駕駛員行使時的助力保障，即汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以提供多種有效預防各種不同行使路況，為其駕駛員提供最有效的助力，避免由于路面不平導致的產(chǎn)生轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的難題。同時還能減輕以及改善其汽車轉(zhuǎn)向性能，提高駕駛員操縱穩(wěn)定性以及輕便靈敏性。

　　4.2質(zhì)量輕便結構緊湊

　　電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)利用電動機作為直接能源提供轉(zhuǎn)向助力，并進一步將轉(zhuǎn)向助力作用到汽車停車環(huán)節(jié)，為其提供最大程度的轉(zhuǎn)向動力，不僅如此，電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還將原有液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中必備的某些部件舍棄，最大限度將整個助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)質(zhì)量變得更加輕薄，結構更加緊密。當然舍棄這些不必要的元件，就可以將其配件自由安裝到各個位置中，提升器裝配自動化程度，方面其工作人員的維修。而且電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)也可以在低溫環(huán)境中工作，排除溫度影響汽車行使問題。

　　4.3提高燃油經(jīng)濟性，減少環(huán)境污染

　　電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以避免其液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中液壓泵工作時流動浪費掉的液壓油能量。相對電力助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)僅僅是在操作過程中利用電機能量，是按需供能型節(jié)能系統(tǒng)。即在不轉(zhuǎn)動情況下，應用其電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的燃油消耗降低率可以達到百分之二點五，而轉(zhuǎn)動情況下，應用其電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車的燃油消耗降低率可以達到百分之五點五 。

　　汽車工程論文投稿刊物：《汽車實用技術》作為中國最具影響力、最權威的汽車專業(yè)技術期刊之一，全面報道國內(nèi)外汽車整車及其零部件設計、研究、試驗、材料創(chuàng)新、軟件解決方案、工藝裝備以及生產(chǎn)制造等方面的應用技術。雜志內(nèi)容以其思想性、啟發(fā)性、權威性帶領你去感悟汽車工業(yè)，為讀者提供最新穎實用的應用知識、新產(chǎn)品信息及技術解決方案，并努力促進汽車行業(yè)的創(chuàng)新與發(fā)展。

　　5結語

　　本文就汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分析，結合引言、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的概述、汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)勢、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展分析，全面貫徹其汽車駕駛員應用汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，增加其行使過程中的轉(zhuǎn)向操作能力。

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　　作者：甄書環(huán) 王毅