电动转向系结构及检修

1、电动式电动式EPSEPS组成及工作原理及组成及工作原理及v电动机助力转向系统（发电机电动机助力转向系统（发电机）(Electric Power Steering, EPS)v液压助力转向系统（油泵）液压助力转向系统（油泵）普通液压助力转向系统普通液压助力转向系统(Hydraulic Powered Steering, HPS)(Hydraulic Powered Steering, HPS)电控液压助力转向系统电控液压助力转向系统(Electric Hydraulic Powered Steering, (Electric Hydraulic Powered Steering, EHPS)EH

2、PS)不设置传感器及控制电脑，主要靠转向控制阀进行转向助力的控制增设控制液体流量的电磁阀、传感器及ECU动力转向系统的类型动力转向系统的类型复习回顾复习回顾组组成成机械式转向系统机械式转向系统 液压系统液压系统转向控制阀转向控制阀转向动力缸转向动力缸转向油泵转向油泵油罐和油管油罐和油管普通液压助力转向系统普通液压助力转向系统 油泵阀壳阀套、阀芯空腔汽车直线行驶工况汽车直线行驶工况汽车右转弯时油液的流动路线如下：汽车右转弯时油液的流动路线如下：(1)储油罐储油罐油泵油泵转向控制阀转向控制阀动力缸左腔。动力缸左腔。(2)动力缸右腔动力缸右腔转向控制阀转向控制阀储油罐。储油罐。汽车右转弯工况汽车右转

3、弯工况转向油泵转向油泵储油罐储油罐转向柱转向柱转向盘转速传感器转向盘转速传感器转向角速度传感器增幅器转向角速度传感器增幅器电控单元电控单元油管油管转向器转向器电磁阀电磁阀流量控制阀流量控制阀线束线束转向器转向器转向油泵转向油泵流量控制阀流量控制阀电磁阀电磁阀电控单元电控单元车速传感器车速传感器转向盘转速转向盘转速传感器传感器转向控制阀转向控制阀结构图结构图原理图原理图旁通流量式动力转向系统旁通流量式动力转向系统电控液压助力转向系统电控液压助力转向系统 转向油罐转向油罐 分流阀分流阀阻阻尼尼孔孔 扭杆扭杆转向盘转向盘销销 阀芯阀芯阀体阀体 活塞活塞动力缸动力缸齿条齿条小齿轮小齿轮 小齿小齿轮轴轮

4、轴 柱塞柱塞油压反力室油压反力室电磁阀电磁阀电控单元电控单元 转向油泵转向油泵销销 车速传感器车速传感器油孔油孔动力缸动力缸右室右室动力缸动力缸左室左室转向齿转向齿轮箱轮箱反力控制式动力转向系统反力控制式动力转向系统转向轴转向轴ECU车速车速电子控制单元电子控制单元车速车速转矩传转矩传感器感器转角传转角传感器感器电机电机蜗轮蜗杆传动装置蜗轮蜗杆传动装置转向机构主动齿轮转向机构主动齿轮EPS小齿轮小齿轮电动式电动式EPS电子控电子控制单元制单元电动机电动机转矩传感器转矩传感器齿轮齿条式转向器齿轮齿条式转向器 减速减速机构机构 离合器离合器v电动助力转向系统利用电动电动助力转向系统利用电动机作为动

5、力源，根据车速和转机作为动力源，根据车速和转向参数等，由电子控制单元完向参数等，由电子控制单元完成助力控制。成助力控制。v 根据根据电动机布置位置电动机布置位置不同，可分为不同，可分为转向柱助力式转向柱助力式、齿轮助齿轮助力式力式和和齿条助力式齿条助力式三种类型。三种类型。 转向柱助力式EPS的电动机固定在转向柱的一侧，通过减速机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。 齿轮助力式EPS的电动机和减速机构和小齿轮相连，直接驱动转向齿轮，实现助力转向。 齿条助力式EPS的电动机和减速机构直接驱动齿条提供助力。 电动式电动式EPS系统电动机的安装位置：系统电动机的安装位置： 转向轴助力式（转向轴助

6、力式（C-EPS）：）：前轴负荷前轴负荷6374N 转向齿轮助力式（转向齿轮助力式（P-EPS）：）：前轴负荷前轴负荷6374N11768N 齿条轴助力式（齿条轴助力式（R-EPS）：）：前轴负荷前轴负荷11768N转向轴转向轴电动机电动机转向齿轮转向齿轮转向齿条转向齿条C-EPS转向轴转向轴电动机电动机转向齿轮转向齿轮转向齿条转向齿条P-EPS转向轴转向轴电动机电动机转向齿轮转向齿轮转向齿条转向齿条转向轴转向轴电动机电动机转向齿轮转向齿轮转向齿条转向齿条R-EPS(空心电机空心电机)R-EPS(双小齿轮双小齿轮)直接依靠电动机提供辅助转矩，可以根据不同的使用工况控制电动机提供不同的辅助动力。

7、助力式电动转向系统助力式电动转向系统EPSEPS转矩传感器：转矩传感器：测量驾驶测量驾驶员作用在转向盘上的力员作用在转向盘上的力矩大小和方向，有的还矩大小和方向，有的还测量转向盘转角的大小测量转向盘转角的大小和方向。把两段转向轴和方向。把两段转向轴在在扭杆扭杆作用下产生的相作用下产生的相对转角转变成电信号传对转角转变成电信号传给给(ECU)(ECU)。电动机：电动机：根据电控单元指根据电控单元指令输出适当的转矩。令输出适当的转矩。减速机构：减速机构：与电机相连与电机相连，实现降速，实现降速增矩。增矩。ECUECU：根据转矩传感器根据转矩传感器和车速传感器传来的和车速传感器传来的信号进行逻辑分析

8、计信号进行逻辑分析计算，并发出指令控制算，并发出指令控制电动机和离合器工作电动机和离合器工作。当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器（也称转向传感器当操纵转向盘时，装在转向轴上的转矩传感器（也称转向传感器）不断测出转向轴上的转矩，并产生一个电压信号。该信号与车速信）不断测出转向轴上的转矩，并产生一个电压信号。该信号与车速信号同时输入电控单元，号同时输入电控单元，电控单元的处理器根据输入的信号进行运算处电控单元的处理器根据输入的信号进行运算处理，确定助力转矩的大小和转向，也就是选定电动机的电流和转向，理，确定助力转矩的大小和转向，也就是选定电动机的电流和转向，调整转向的辅助动力。调整转向的辅助

9、动力。 电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车电动机的转矩由电磁离合器通过减速机构减速增扭后，加在汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转向作用力。主要结构主要结构 由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力由转向传感装置、车速传感器、助力机械装置、提供转向助力电机及微电脑控制单元组成。电机及微电脑控制单元组成。v 转矩传感器转矩传感器测定转向盘和转向器之间的转向力矩。测定转向盘和转向器之间的转向力矩。v 直流电动机直流电动机永磁式，通过改变通入到电动机内部的电流大小、方永磁式，通过改变通入到电动机内部的电

10、流大小、方向，控制电动机工作。向，控制电动机工作。v 电磁离合器电磁离合器干式片式离合器，实现电动机动力向减速机构传递时干式片式离合器，实现电动机动力向减速机构传递时的通、断情况。的通、断情况。v 减速机构减速机构一般采用蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合的方式。为抑制噪一般采用蜗轮蜗杆与转向轴驱动组合的方式。为抑制噪声和提高耐久性，齿轮有的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。声和提高耐久性，齿轮有的采用特殊齿形，有的采用树脂材料制成。转角传感器：转角传感器：转角传感器工作原理图转角传感器工作原理图a)光敏元件导通；光敏元件导通；b)光敏元件截止；光敏元件截止；c)信号盘连续转动信号盘连续转动a)b)c

11、)位置：安装在转向柱上的转向开关与方向盘之间位置：安装在转向柱上的转向开关与方向盘之间 作用：检测转向盘的转动角度和转动速度作用：检测转向盘的转动角度和转动速度 原理：光电藕合器原理：光电藕合器失效：失效：故障指示灯常亮，启动应急程序，用一个替代值取代这个故障指示灯常亮，启动应急程序，用一个替代值取代这个信号，电子助力转向依然起作用。信号，电子助力转向依然起作用。 转向力矩传感器：转向力矩传感器：位置：安装在转向器和转向轴之间位置：安装在转向器和转向轴之间 作用：检测转向力矩作用：检测转向力矩 原理：电磁原理（还有电位计式、滑动变压器式等）原理：电磁原理（还有电位计式、滑动变压器式等）失效：转

12、向助力系统将关闭，但并不是马上关闭，而是通过一个柔和的失效：转向助力系统将关闭，但并不是马上关闭，而是通过一个柔和的逐步的过程中，故障指示灯呈红色亮起。转向助力的大小是由控制单元通逐步的过程中，故障指示灯呈红色亮起。转向助力的大小是由控制单元通过电动机转子速度和方向盘转角等信号计算出的值所代替。过电动机转子速度和方向盘转角等信号计算出的值所代替。 转向柱连接件转向柱连接件磁电极感应转子磁电极感应转子磁阻感应元件磁阻感应元件扭杆扭杆转向机连接件转向机连接件扭杆扭杆复位环复位环转向转轴转向转轴磁环磁环传感器传感器小齿轮轴小齿轮轴原理：原理：磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接

13、块磁性转子和转向柱连接块为一体，磁阻传感元件和转向小齿轮连接块为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，为一体，当转动方向盘时，转向柱连接块和转向小齿轮连接块反向运动，即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力（矩）的大小可以被测即磁性转子和磁阻传感元件反向运动，因此转向力（矩）的大小可以被测量出来并传递给控制单元。量出来并传递给控制单元。 离合器离合器工作电压为工作电压为DC12VDC12V，额定转速时的传递转，额定转速时的传递转矩为矩为15Nm15Nm。线圈电阻（。线圈电阻（2020度时）为度时）为19.519.5。当电流通过滑环进入离合器时，当电流通过滑环进入离合

14、器时，主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被主动轮产生电磁吸力，带花键的压板被吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过吸引与主动轮压紧，电动机的动力经过轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给轴、主动轮、压板、花键、从动轴传给执行机构。执行机构。 由于转向助力的工作范围限定在一定速度的区域内，所以由于转向助力的工作范围限定在一定速度的区域内，所以离合器一般离合器一般设定一个车速范围，设定一个车速范围，例如，当车速超过例如，当车速超过30km/h30km/h时，离合器便分离，电动机时，离合器便分离，电动机也停止工作，这时没有辅助转向的作用。当电动机停止工作时，为了不使也停止工作，这时没有辅助转向的作用。当电动机

15、停止工作时，为了不使电动机和离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，切断辅电动机和离合器的惯性影响转向系统的工作，离合器应及时分离，切断辅助动力。当系统中电动机等发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可以助动力。当系统中电动机等发生故障时，离合器会自动分离，这时仍可以恢复手动控制转向。恢复手动控制转向。 减速机构减速机构 减速机构是电动动力转向系统不可缺少的部件，目前使用的减速减速机构是电动动力转向系统不可缺少的部件，目前使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，也有采用两级行星齿轮与传动齿轮组合式采用

16、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树脂材为了抑制噪声和提高耐久性，减速机构中的齿轮有的采用树脂材料制成、有的采用特殊齿形料制成、有的采用特殊齿形 转向电机：转向电机： 无刷异步伺服电机，内有转速传感器，此传感器出故障，指无刷异步伺服电机，内有转速传感器，此传感器出故障，指示灯红色亮起。示灯红色亮起。 转向助力控制单元：转向助力控制单元： 转向助力控制单元与转向电机固定连接在一起，出现故障转向助力控制单元与转向电机固定连接在一起，出现故障后整体更换。后整体更换。 控制单元内集成有温度传感器，用于转向系统的温度。若控制单元内集成有温度传感器，用于转向系

17、统的温度。若温度超过温度超过100100，电动助力转向功能会逐渐降低，当降低到，电动助力转向功能会逐渐降低，当降低到6060，警告灯呈黄色亮起，同时有故障记忆。，警告灯呈黄色亮起，同时有故障记忆。 转向盘转角转向盘转角转向盘转动速度转向盘转动速度车速车速转向力矩转向力矩电动机转动速度电动机转动速度输入信号输入信号控制单元控制单元转向助力功能转向助力功能主动回正功能主动回正功能直线行驶功能直线行驶功能ECU助力助力外外部部信信号号内内部部信信号号电动式电动式EPS系统的工作原理系统的工作原理转角传感器转角传感器转矩传感器转矩传感器电机电机电子控制单元电子控制单元EPS小齿轮小齿轮转向盘上的扭矩转

18、向盘上的扭矩助力力矩助力力矩有效力矩有效力矩扭杆扭杆转向机构主动齿轮转向机构主动齿轮旋转点旋转点电动式电动式EPS转向助力原理转向助力原理v 不转向时不转向时，助力电动机不工作，助力电动机不工作，v 当转向盘转动时当转向盘转动时，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴，与转向轴相连的转矩传感器不断地测出作用于转向轴上的力矩，并将力矩转换为电信号，车速传感器产生车速信号，上的力矩，并将力矩转换为电信号，车速传感器产生车速信号，ECUECU根据根据这两个信号，经过运算处理后，向离合器和电动机发出控制指令，这两个信号，经过运算处理后，向离合器和电动机发出控制指令，即输即输出一个适合的电流，在

19、离合器结合的同时，使电动机产生一个转矩，转出一个适合的电流，在离合器结合的同时，使电动机产生一个转矩，转矩经过减速机构减速增距后，矩经过减速机构减速增距后，施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮齿施加在输出轴上，输出轴的下端与齿轮齿条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电动机发出的转矩最后通过齿轮条转向器总成中的小齿轮相连，于是由电动机发出的转矩最后通过齿轮齿条转向器施加到汽车的转向机构上，使之得到一个与齿条转向器施加到汽车的转向机构上，使之得到一个与工况相适应的转工况相适应的转向助力向助力。v 采用干式电磁离合器采用干式电磁离合器, ,保证保证EPSEPS在在预先设定的车速范围内闭合预先设定的车速范

20、围内闭合，当，当车速车速超过设定车速范围时，离合器断开超过设定车速范围时，离合器断开，电动机不在提供，电动机不在提供助力助力，转入手动，转入手动转向状态，另外当电动机发生故障时，离合器将自动断开。转向状态，另外当电动机发生故障时，离合器将自动断开。车速超过车速超过30KM/h30KM/h时，时，EPSEPS不工作。不工作。转角传感器转角传感器转矩传感器转矩传感器电机电机电子控制单元电子控制单元EPS小齿轮小齿轮转向盘上的扭矩转向盘上的扭矩助力力矩助力力矩(=(=复位力矩复位力矩) )复位力矩复位力矩扭杆扭杆转向机构主动齿轮转向机构主动齿轮旋转点旋转点外部复位力外部复位力电动机反向旋转，电动机反

21、向旋转，拉回转向轮。拉回转向轮。电动式电动式EPS主动回正原理主动回正原理电动式电动式EPS与传统的液压助力转向系统相比较，具有以下优点：与传统的液压助力转向系统相比较，具有以下优点：(1)液压助力转向系统的油泵，在汽车不转向时也工作，加大了能量消液压助力转向系统的油泵，在汽车不转向时也工作，加大了能量消耗。电动助力动力转向系统耗。电动助力动力转向系统(EPS)只有在转向时电动机才工作，因而减少了只有在转向时电动机才工作，因而减少了能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力。能量消耗，并能在各种行驶工况下提供最佳的转向助力。(2)减小了由于路面不平对转向系统的干扰，减轻了汽车低速行驶时的

22、减小了由于路面不平对转向系统的干扰，减轻了汽车低速行驶时的转向操纵力，提高了汽车高速行驶时的转向稳定性，改善了汽车的转向性转向操纵力，提高了汽车高速行驶时的转向稳定性，改善了汽车的转向性能，进而提高汽车的安全性。能，进而提高汽车的安全性。(3)由于不需要加注液压油和安装液压油管，所以系统的安装简便，自由于不需要加注液压油和安装液压油管，所以系统的安装简便，自由度大，而且成本低，无漏油故障，具有很好的通用性。由度大，而且成本低，无漏油故障，具有很好的通用性。优点优点v 电动助力转向系统的最大特点就是能实现电动助力转向系统的最大特点就是能实现“精确转向精确转向”，它能够在汽它能够在汽车转向过程中根

23、据不同车速和转向盘转动的快慢，精确提供各种行驶车转向过程中根据不同车速和转向盘转动的快慢，精确提供各种行驶路况下的路况下的最佳转向助力最佳转向助力，减小由路面不平引起的对转向系统的扰动。，减小由路面不平引起的对转向系统的扰动。不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力，而且可大大提高高速行驶时不但可以减轻低速行驶时的转向操纵力，而且可大大提高高速行驶时的操纵稳定性，的操纵稳定性，并能精确实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯并能精确实现人们预先设置的在不同车速、不同转弯角度所需要的转向助力角度所需要的转向助力。通过控制助力电机，可降低高速行驶时的转。通过控制助力电机，可降低高速行驶时的转向助力，增大转

24、向手力，向助力，增大转向手力，解决高速发飘问题解决高速发飘问题，成本相对较低。，成本相对较低。v 电动助力转向系统由电动助力机直接提供转向助力，电动助力转向系统由电动助力机直接提供转向助力，省去了液压动省去了液压动力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发力转向系统所必需的动力转向油泵、软管、液压油、传送带和装于发动机上的皮带轮动机上的皮带轮，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简，既节省能量，又保护了环境。另外，还具有调整简单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。单、装配灵活以及在多种状况下都能提供转向助力的特点。二、电动转向系统常见故障的诊断二、电动转向

25、系统常见故障的诊断 电电动转向系统常见的故障有转向困难、左右转向力矩不同或转动转向系统常见的故障有转向困难、左右转向力矩不同或转向力矩不均、行驶时转向力矩不随车速改变或转向盘不能正确回正、向力矩不均、行驶时转向力矩不随车速改变或转向盘不能正确回正、动力转向工作转动转向盘时出现敲击（或摇动）声等。动力转向工作转动转向盘时出现敲击（或摇动）声等。故障现象故障现象1. 1. 转向困难转向困难汽车在转向时，发生转向沉重、不灵敏等转向困难现象。汽车在转向时，发生转向沉重、不灵敏等转向困难现象。故障原因故障原因 前轮胎充气不当、磨损不均匀。前轮胎充气不当、磨损不均匀。 前轮定位错误。前轮定位错误。 前悬架

26、下球节磨损、松旷等。前悬架下球节磨损、松旷等。 转向机总成发生故障。转向机总成发生故障。 力矩传感器（内置于转向柱）发生故障。力矩传感器（内置于转向柱）发生故障。 动力转向电动机发生故障。动力转向电动机发生故障。 蓄电池和电源系统发生故障。蓄电池和电源系统发生故障。 动力转向动力转向ECUECU电源电压异常和继电器发生故障。电源电压异常和继电器发生故障。 动力转向动力转向ECUECU发生故障。发生故障。 检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。 检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复进行更换；检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复进行更换； 检查

27、前轮定位参数是否正确，如不正常，调整前轮定位参数。检查前轮定位参数是否正确，如不正常，调整前轮定位参数。 检查转向机总成，若不正常进行修复或更换。检查转向机总成，若不正常进行修复或更换。 检查蓄电池和电源系统是否正常，若不正常进行修复或更换。检查蓄电池和电源系统是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查动力转向检查动力转向ECUECU是否正常，若不正常进行修复或更换。是否正常，若不正常进行修复或更换。 检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。诊断与排除诊断与排除2. 2. 左右转向力矩不同或转向力矩不均左右转

28、向力矩不同或转向力矩不均故障现象故障现象故障原因故障原因汽车在转向时，在向左和向右操纵时，明显感觉沉重感不同。汽车在转向时，在向左和向右操纵时，明显感觉沉重感不同。前轮胎充气不当，磨损不均匀前轮胎充气不当，磨损不均匀前轮定位错误前轮定位错误前悬架下球节磨损、松旷等前悬架下球节磨损、松旷等转向机总成发生故障转向机总成发生故障转向中心点（零点）记录错误转向中心点（零点）记录错误力矩传感器（内置于转向柱）发生故障力矩传感器（内置于转向柱）发生故障转向柱总成发生故障。转向柱总成发生故障。动力转向电动机发生故障。动力转向电动机发生故障。动力转向动力转向ECUECU发生故障。发生故障。诊断与排除诊断与排除

29、检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。检查前轮气压是否正常，胎面磨损是否均匀。检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复进行更换；检查前悬架下球节是否磨损、松旷，如不能修复进行更换；检查前轮定位参数是否正常，如不正常，调整前轮定位参数。检查前轮定位参数是否正常，如不正常，调整前轮定位参数。检查转向机总成，若不正常进行修复或更换。检查转向机总成，若不正常进行修复或更换。检查转向中心点（零点）记录是否错误，若记录错误重新进行校正。检查转向中心点（零点）记录是否错误，若记录错误重新进行校正。检查动力转向检查动力转向ECUECU是否正常，若不正常进行修复或更换。是否正常，若不正常进行修复或更换。检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更检查力矩传感器和动力转向电动机是否正常，若不正常进行修复或更换。换。3. 3. 行驶时转向力矩不随车速改变，或转向盘不能正确回正行驶时转向力矩不随车速改变，或转向盘不能正确回正故障现象故障现象故障原因故障原因汽车在行驶时