模塊八 電控動力轉向與四輪轉向系統

1、汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術制作人制作人 趙良紅趙良紅汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術模塊八模塊八電控動力轉向與電控動力轉向與四輪轉向系統四輪轉向系統汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術8.1 學學 習習 目目 標標 【知識目標【知識目標: 】 1. 1. 了解電控動力轉向與四輪轉向系統的作用。了解電控動力轉向與四輪轉向系統的作用。 2. 2. 了解電控動力轉向系統類型。了解電控動力轉向系統類型。 3. 3. 了解電動式電控動力轉向系統及四輪轉向系統的構造、原理。了解電動式電控動力轉向系統及四輪轉向系統的構造、原理。 4. 4. 了解電動式電控動力轉向

2、系統的優點。了解電動式電控動力轉向系統的優點。 5. 5. 掌握液壓式電控動力轉向系統的構造、工作過程。掌握液壓式電控動力轉向系統的構造、工作過程。 6. 6. 掌握電控動力轉向系統故障的的現象、原因分析方法。掌握電控動力轉向系統故障的的現象、原因分析方法。【能力目標【能力目標】 1. 1. 能正確拆裝電控動力轉向系統能正確拆裝電控動力轉向系統 2. 2. 能檢查電控動力轉向系統機械、電路部分的功能是否正常能檢查電控動力轉向系統機械、電路部分的功能是否正常 3. 3. 能分析電控動力轉向系統電控電路圖能分析電控動力轉向系統電控電路圖 4. 4. 能進行電控動力轉向系統零件、電控系統的檢修能進行

3、電控動力轉向系統零件、電控系統的檢修 5. 5. 能分析電控動力轉向系統故障原因能分析電控動力轉向系統故障原因 6. 6. 能排除電控動力轉向系統常見故障能排除電控動力轉向系統常見故障汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術8.2 8.2 知識學習知識學習8.2.1 8.2.1 液壓式液壓式EPSEPS 普通的動力轉向系統減少了駕駛員的轉向操縱力，但所設定的固普通的動力轉向系統減少了駕駛員的轉向操縱力，但所設定的固定放大倍率具有以下缺點：如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系定放大倍率具有以下缺點：如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態下轉動轉向盤的力，則

4、當汽統是為了減小汽車在停車或低速行駛狀態下轉動轉向盤的力，則當汽車以高速行駛時，這一固定放大倍率的動力轉向系統會使轉動轉向盤車以高速行駛時，這一固定放大倍率的動力轉向系統會使轉動轉向盤的力顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進行方向控制；反之，如果的力顯得太小，不利于對高速行駛的汽車進行方向控制；反之，如果所設計的固定放大倍率的動力轉向系統是為了增加汽車在高速行駛時所設計的固定放大倍率的動力轉向系統是為了增加汽車在高速行駛時的轉向力，則當汽車停駛或低速行駛時，轉動轉向盤就會顯得非常吃的轉向力，則當汽車停駛或低速行駛時，轉動轉向盤就會顯得非常吃力。力。 普通的動力轉向系統的缺點：普通的動力轉向系統的

5、缺點：汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術電控動力轉向系統電控動力轉向系統(Electrical Power Steering，簡稱，簡稱EPS)，EPS在車速較低時有較大的放大倍率，可以減輕轉向操縱力，使轉向在車速較低時有較大的放大倍率，可以減輕轉向操縱力，使轉向輕便、靈活；在車速教高時則適當減小放大倍率，適當加重轉向輕便、靈活；在車速教高時則適當減小放大倍率，適當加重轉向力，以穩定轉向手感，提高高速行駛的操縱穩定性。力，以穩定轉向手感，提高高速行駛的操縱穩定性。EPS根據轉向動力源不同可分為液壓式根據轉向動力源不同可分為液壓式EPS和電動式和電動式EPS。 汽汽 車車 底底 盤盤

6、 電電 控控 技技 術術 液壓式液壓式EPS是在傳統的液壓動力轉向系統的基礎上是在傳統的液壓動力轉向系統的基礎上增設了液體流量的裝置、各種傳感器和電子控制單增設了液體流量的裝置、各種傳感器和電子控制單元等形成的。元等形成的。 根據控制方式的不同，液壓式根據控制方式的不同，液壓式EPS又可分為又可分為流量控流量控制式制式EPS、反力控制式、反力控制式EPS和閥靈敏度控制式和閥靈敏度控制式EPS三種形式。三種形式。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1. 流量控制式流量控制式EPS1機油箱；機油箱；2轉向管轉向管柱；柱；3轉向角速度轉向角速度傳感器；傳感器；4電子控電子控制單元；制單元

7、；5轉向角轉向角速度傳感器增幅器；速度傳感器增幅器；6旁通流量控制閥；旁通流量控制閥；7電磁線圈；電磁線圈；8轉向齒輪聯動機構；轉向齒輪聯動機構；9機油泵機油泵 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術一、相關知識一、相關知識 (一一)液壓式液壓式EPS流量控制式動力轉向系統是在一般液壓動力轉向系統上增加流量控制式動力轉向系統是在一般液壓動力轉向系統上增加旁通流量控制閥、車速傳感器、轉向角速度傳感器、電子控旁通流量控制閥、車速傳感器、轉向角速度傳感器、電子控制單元和控制開關等。在轉向油泵與轉向機體之間設有旁通制單元和控制開關等。在轉向油泵與轉向機體之間設有旁通管路，在旁通管路中又設有旁通

8、油量控制閥。根據車速傳感管路，在旁通管路中又設有旁通油量控制閥。根據車速傳感器、轉向角速度傳感器和控制開關等信號，電子控制單元向器、轉向角速度傳感器和控制開關等信號，電子控制單元向旁通流量控制閥按照汽車的行駛狀態發出控制信號，控制旁旁通流量控制閥按照汽車的行駛狀態發出控制信號，控制旁通流量，從而調整向轉向器供油的流量，通流量，從而調整向轉向器供油的流量， 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術流量調節示意圖流量調節示意圖汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術彎曲道路時的轉向力特性彎曲道路時的轉向力特性 三種不同的轉向力特性曲線三種不同的轉向力特性曲線 汽汽 車車 底底 盤盤 電

9、電 控控 技技 術術圖示為該系統旁通流量控制圖示為該系統旁通流量控制閥的結構示意圖。在閥體閥的結構示意圖。在閥體內裝有主滑閥內裝有主滑閥1和穩壓滑和穩壓滑閥閥2，在主滑閥的右端與，在主滑閥的右端與電磁線圈柱塞電磁線圈柱塞3連接，主連接，主滑閥與電磁線圈的推力成滑閥與電磁線圈的推力成正比移動，從而改變主滑正比移動，從而改變主滑閥左端流量主孔閥左端流量主孔6的開口的開口面積。調整調節螺釘面積。調整調節螺釘4可可以調節旁通流量的大小。以調節旁通流量的大小。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術藍鳥牌轎車藍鳥牌轎車EPS電路圖電路圖 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2. 反力控

10、制式反力控制式EPS（1）系統組成及工作原理）系統組成及工作原理反力控制式動力轉向系統主要由轉向控制閥、分流閥、電反力控制式動力轉向系統主要由轉向控制閥、分流閥、電磁閥、轉向動力缸、轉向油泵、儲油箱、車速傳感器及電磁閥、轉向動力缸、轉向油泵、儲油箱、車速傳感器及電子控制單元等組成子控制單元等組成 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術反力控制式動力轉向系統的組成反力控制式動力轉向系統的組成 11泵；泵；22儲油箱；儲油箱；33分流閥；分流閥；44扭力桿；扭力桿；55轉向盤；轉向盤；6 6、9 9、1010銷；銷；77轉閥閥桿；轉閥閥桿；88控制閥閥體；控制閥閥體； 1111小齒輪軸小齒

11、輪軸 ；1212活塞；活塞；1313動力缸；動力缸；1414齒條；齒條；1515小齒輪；小齒輪；1616柱塞；柱塞；1717油壓反力室；油壓反力室；1818電磁閥電磁閥 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術轉向控制閥轉向控制閥 是在傳統的整體轉閥式動力轉是在傳統的整體轉閥式動力轉向控制閥的基礎上增設了油壓向控制閥的基礎上增設了油壓反力室而構成，扭力桿的上端反力室而構成，扭力桿的上端通過銷子與轉閥閥桿相連，下通過銷子與轉閥閥桿相連，下端與小齒輪軸用銷子連接。小端與小齒輪軸用銷子連接。小齒輪軸的上端部通過銷子與控齒輪軸的上端部通過銷子與控制閥閥體相連。轉向時，轉向制閥閥體相連。轉向時，轉

12、向盤上的轉向力通過扭力桿傳遞盤上的轉向力通過扭力桿傳遞給小齒輪軸。當轉向力增大，給小齒輪軸。當轉向力增大，扭力桿發生扭轉變形時，控制扭力桿發生扭轉變形時，控制閥體和轉閥閥桿之間將發生相閥體和轉閥閥桿之間將發生相對轉動，于是就改變了閥體和對轉動，于是就改變了閥體和閥桿之間油道的通、斷關系和閥桿之間油道的通、斷關系和工作油液的流動方向，從而實工作油液的流動方向，從而實現轉向助力作用。現轉向助力作用。 1柱塞；柱塞；2扭桿；扭桿；3凸起；凸起；4油壓反力室油壓反力室 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（2）反力控制式動力轉向系統實例）反力控制式動力轉向系統實例 馬克馬克型型EPS結構結構

13、 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術動力轉向特性比較動力轉向特性比較 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術 反力控制式動力轉向系統是一種根據車速大小，控制反反力控制式動力轉向系統是一種根據車速大小，控制反力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅度以控制轉向力的力室油壓，從而改變輸入、輸出增益幅度以控制轉向力的方法。方法。優點：優點： 具有較大的選擇轉向力的自由度，轉向剛度大，駕駛員能具有較大的選擇轉向力的自由度，轉向剛度大，駕駛員能確實感受到路面情況，可以獲得穩定的操作手感等。確實感受到路面情況，可以獲得穩定的操作手感等。缺點：缺點： 結構復雜，且價格較高。結構復雜，且價格較高

14、。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術3. 閥靈敏度控制式閥靈敏度控制式EPS閥靈敏度控制式閥靈敏度控制式EPS是根據車速控制電磁閥，直接改變動力轉向是根據車速控制電磁閥，直接改變動力轉向控制閥的油壓增益控制閥的油壓增益(閥靈敏度閥靈敏度)來控制油壓的。這種轉向系統結構來控制油壓的。這種轉向系統結構簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉向力的自由度，簡單、部件少、價格便宜，而且具有較大的選擇轉向力的自由度，與反力控制式轉向相比，轉向剛性差，但可以最大限度提高原來與反力控制式轉向相比，轉向剛性差，但可以最大限度提高原來的彈性剛度來加以克服，從而可以獲得自然的轉向手感和良好的的彈

15、性剛度來加以克服，從而可以獲得自然的轉向手感和良好的轉向特性。轉向特性。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術控制閥的等效液壓回路圖控制閥的等效液壓回路圖 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術控制系統電路圖控制系統電路圖 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術8.2 8.2 知識學習知識學習8.2.2 8.2.2 電動式電動式EPSEPS1. 電動式電動式EPS組成組成電動式電控助力轉電動式電控助力轉向系統主要由向系統主要由EPS ECU、電動機、電動機、轉矩傳感器、車速轉矩傳感器、車速傳感器等組成。系傳感器等組成。系統

16、中，電動機通過統中，電動機通過電磁離合器與轉向電磁離合器與轉向小齒輪相連，直接小齒輪相連，直接驅動轉向小齒輪實驅動轉向小齒輪實現轉向助力。現轉向助力。 齒輪助力式齒輪助力式EPS1轉向盤轉向盤 2轉向軸轉向軸 3EPS ECU 4電動機電動機 5齒條齒條 6橫拉桿橫拉桿 7轉向輪轉向輪 8轉向小齒輪轉向小齒輪 9扭桿扭桿 10轉矩傳感器轉矩傳感器 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2電動式電動式EPS的優點：的優點：1) 將電動機、離合器、減速裝置、轉向桿等各部件裝配成一將電動機、離合器、減速裝置、轉向桿等各部件裝配成一個整體，這既無管道也無控制閥，使其結構緊湊、質量減輕。個整體，

17、這既無管道也無控制閥，使其結構緊湊、質量減輕。一般電動式一般電動式EPS的質量比液壓式的質量比液壓式EPS質量輕質量輕25左右。左右。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。均可降到最低。3) 省去了油壓系統，所以不需要給轉向油泵補充油，也不必省去了油壓系統，所以不需要給轉向油泵補充油，也不必擔心漏油。擔心漏油。4) 可以比較容易地按照汽車性能的需要設置、修改轉向助力可以比較容易地按照汽車性能的需要設置、修改轉向

18、助力特性。特性。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術3. 三菱電動式三菱電動式EPS三菱公司微型汽車所用齒輪助力式動力轉向系統中的電子控制三菱公司微型汽車所用齒輪助力式動力轉向系統中的電子控制裝置可根據車速和轉向盤上的操縱力，控制轉向助力機構內的裝置可根據車速和轉向盤上的操縱力，控制轉向助力機構內的電動機，實現轉向助力控制。電動機，實現轉向助力控制。 該系統在其設定的車速以上轉向時，就變成了普通的轉向系統。該系統在其設定的車速以上轉向時，就變成了普通的轉向系統。如果系統出現故障，自我修正功能發揮作用，斷開電動機的輸如果系統出現故障，自我修正功能發揮作用，斷開電動機的輸出電流，也變成

19、普通的轉向系統。同時速度表內的警報燈點亮，出電流，也變成普通的轉向系統。同時速度表內的警報燈點亮，以通知駕駛員系統發生故障。以通知駕駛員系統發生故障。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1車速傳感器；車速傳感器；2速度表引出電速度表引出電纜的部位；纜的部位；3傳動軸；傳動軸；4車車速信號速信號(主主)；5車速信號車速信號(副副)；6電子控制裝置；電子控制裝置；7副駕駛副駕駛員腳下部位；員腳下部位；8電動機；電動機；9扭桿；扭桿；10齒條；齒條；11點火電點火電源；源；12蓄電池；蓄電池；l3發電機信發電機信號；號；l4指示燈電流；指示燈電流；l5提高提高怠速電流；怠速電流；16電動

20、機電流；電動機電流；l7離合器電流；離合器電流；l8轉矩信號轉矩信號(主主) ；19轉矩信號轉矩信號(副副) ；20離合器；離合器；21電動機齒輪；電動機齒輪；22傳動齒輪；傳動齒輪；23小齒輪；小齒輪；24點火開關；點火開關；25熔絲；熔絲；26轉矩傳感器；轉矩傳感器；27轉向器轉向器齒輪總成；齒輪總成；28交流發電機；交流發電機；29指示燈；指示燈；30怠速提高電怠速提高電磁閥；磁閥；31發動機控制組件；發動機控制組件；32電動機與離合器電動機與離合器 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（1）電動機、離合器和減速機構。）電動機、離合器和減速機構。助力電動機、離合器與轉向傳感器均

21、安裝在轉向器內。電子助力電動機、離合器與轉向傳感器均安裝在轉向器內。電子控制裝置根據車速和轉向盤的轉動狀況，向電動機和離合器控制裝置根據車速和轉向盤的轉動狀況，向電動機和離合器輸出控制電流，電動機的旋轉力矩經減速機構傳給轉向小齒輸出控制電流，電動機的旋轉力矩經減速機構傳給轉向小齒輪，實現轉向助力。輪，實現轉向助力。直流電動機最大的通過電流為直流電動機最大的通過電流為30A，在發動機不起動時，系，在發動機不起動時，系統的工作由蓄電池供電，怠速時由發電機供電。因此，系統統的工作由蓄電池供電，怠速時由發電機供電。因此，系統工作時，發動機處于高怠速工作狀態。工作時，發動機處于高怠速工作狀態。 汽汽 車

22、車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1轉矩傳感器；轉矩傳感器；2轉軸；轉軸；3扭桿；扭桿；4輸入軸；輸入軸；5電動機與電動機與離合器；離合器；6行星小齒輪行星小齒輪B ；7太陽輪太陽輪8行星小齒輪行星小齒輪A ；9小齒輪；小齒輪；l0內齒圈內齒圈B ；11內齒圈內齒圈A 電動機與行星齒輪間的傳動關系電動機與行星齒輪間的傳動關系汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（2） 轉矩傳感器。轉矩傳感器。轉矩傳感器是通過扭桿將轉動轉向盤時的轉矩變為轉角信號轉矩傳感器是通過扭桿將轉動轉向盤時的轉矩變為轉角信號輸送給電子控制裝置。一般扭桿的扭轉角度設定為輸送給電子控制裝置。一般扭桿的扭轉角度設定為

23、46左右，左右，而且由于采用行星齒輪機構，使轉矩傳感器的檢測精度提高。而且由于采用行星齒輪機構，使轉矩傳感器的檢測精度提高。（3） 車速傳感器。車速傳感器。車速傳感器的結構如圖車速傳感器的結構如圖6-20所示。電磁感應式車速傳感器安所示。電磁感應式車速傳感器安裝在變速器上，傳感器根據車速的變化，把兩個系統裝在變速器上，傳感器根據車速的變化，把兩個系統(主、主、副副)的脈沖信號輸送給的脈沖信號輸送給ECU。傳感器每轉動一圈產生。傳感器每轉動一圈產生8個脈沖個脈沖信號，由于是兩個系統，故信號的可靠性提高了。信號，由于是兩個系統，故信號的可靠性提高了。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術

24、車速傳感器的結構車速傳感器的結構1殼體；殼體；2定子定子線圈；線圈；3磁極；磁極；4下側定子；下側定子；5定子定子 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（4） 交流發電機交流發電機L端子。端子。 交流發電機交流發電機L端子電壓輸送給電子控制裝置，用于端子電壓輸送給電子控制裝置，用于判斷發動機是否開始轉動。判斷發動機是否開始轉動。（5） 電子控制裝置。電子控制裝置。 電子控制裝置由一個微型計算機，一個半導體芯片電子控制裝置由一個微型計算機，一個半導體芯片(MC6805)及其外圍電路組成。及其外圍電路組成。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術電子控制系統具體工作情況為：電子控

25、制系統具體工作情況為： 1) 點火開關接通點火開關接通(ON)時，給電子控制裝置加上電源時，給電子控制裝置加上電源(即接通電即接通電子控制裝置與蓄電池接通子控制裝置與蓄電池接通)，電動轉向系統開始工作。，電動轉向系統開始工作。2) 在發動機起動的同時，交流發動機在發動機起動的同時，交流發動機L端子電壓輸送給電子控端子電壓輸送給電子控制裝置感知發動機的起動狀態，使電動轉向系統變為工作狀態。制裝置感知發動機的起動狀態，使電動轉向系統變為工作狀態。3) 汽車在行駛過程中，電子控制裝置根據車速傳感器和轉矩傳汽車在行駛過程中，電子控制裝置根據車速傳感器和轉矩傳感器送來的電信號，經過對比運算后，向電動機和

26、電磁離合器感器送來的電信號，經過對比運算后，向電動機和電磁離合器發出控制指令發出控制指令(電信號電信號)，給電動機通以相應的電流而轉動，電，給電動機通以相應的電流而轉動，電動機輸出軸經減速機構，對轉向小齒輪助力。動機輸出軸經減速機構，對轉向小齒輪助力。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術電動機控制電流值分為電動機控制電流值分為6種。車速在種。車速在30 krn/h以上以上時，電子控制裝置切斷離時，電子控制裝置切斷離合器和電動機電流，使離合器和電動機電流，使離合器分離，電動機停止工合器分離，電動機停止工作，電動轉向系統變為普作，電動轉向系統變為普通轉向系統；車速在通轉向系統；車速在2

27、7 kmh以下時。電子控制以下時。電子控制裝置使離合器通電接合，裝置使離合器通電接合，電動機通電運轉，系統變電動機通電運轉，系統變為電動式動力轉向系統。為電動式動力轉向系統。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1. 汽車轉向特性汽車轉向特性1） 4WS汽車低速轉向特性。汽車低速轉向特性。 (a)2WS汽車汽車 (b)4WS汽車汽車 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2） 4WS汽車高速轉向特性汽車高速轉向特性 (a)2WS汽車汽車 (b)4WS汽車汽車 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術8.2 8.2 知識學習知識學習 8.2.3 8.2.3 四輪轉向系統四

28、輪轉向系統2. 轉向角比例控制四輪轉向系統轉向角比例控制四輪轉向系統所謂轉向角比例控制就是后輪轉角與前輪轉角成比例。在低速區所謂轉向角比例控制就是后輪轉角與前輪轉角成比例。在低速區前后輪逆向，而在中高速區前后輪同向。在中高速區的轉向操縱應前后輪逆向，而在中高速區前后輪同向。在中高速區的轉向操縱應使前后輪平衡穩定并處于恒定轉向狀態，汽車的前進方向和車體的使前后輪平衡穩定并處于恒定轉向狀態，汽車的前進方向和車體的朝向就能一致，并能得到穩定的轉向性能。朝向就能一致，并能得到穩定的轉向性能。 （1）系統組成）系統組成豐田汽車轉向角比例控制四輪轉向系統。該系統前、后輪的轉向機豐田汽車轉向角比例控制四輪轉

29、向系統。該系統前、后輪的轉向機構進行機械連接。轉向盤的轉動傳到前轉向器構進行機械連接。轉向盤的轉動傳到前轉向器(齒輪齒條式齒輪齒條式)，齒條使前，齒條使前轉向橫拉桿作左右運動以控制前輪轉向，同時，輸出小齒輪旋轉，通轉向橫拉桿作左右運動以控制前輪轉向，同時，輸出小齒輪旋轉，通過連接軸傳遞到后轉向齒輪箱中，后輪的轉角與轉向盤的轉角成比例過連接軸傳遞到后轉向齒輪箱中，后輪的轉角與轉向盤的轉角成比例變化，并讓其在低速轉向時，后輪與前輪反向轉動；在中高速行駛時，變化，并讓其在低速轉向時，后輪與前輪反向轉動；在中高速行駛時，后輪與前輪同向轉動。后輪與前輪同向轉動。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技

30、 術術豐田汽車轉向角比例控制四輪轉向系統豐田汽車轉向角比例控制四輪轉向系統 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1） 轉向樞軸轉向樞軸轉向樞軸在后轉向齒輪箱中，轉向樞軸在后轉向齒輪箱中，實際上是一個大軸承。它實際上是一個大軸承。它的外圈與扇形齒輪做成一的外圈與扇形齒輪做成一體，可繞轉向樞軸左右傾體，可繞轉向樞軸左右傾斜運動，內座圈與一個突斜運動，內座圈與一個突出在變換桿上的偏心軸相出在變換桿上的偏心軸相連，變換桿由連，變換桿由4WS轉換器轉換器中的電動機驅動，繞其旋中的電動機驅動，繞其旋轉中心，可正、反向運動，轉中心，可正、反向運動，并使偏心軸可在轉向樞軸并使偏心軸可在轉向樞軸內上、

31、下旋轉內上、下旋轉55。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術當偏心軸的前端與轉向軸左右旋轉當偏心軸的前端與轉向軸左右旋轉中心一致時，使轉向樞軸左右傾中心一致時，使轉向樞軸左右傾斜，變換桿完全不動，此時后輪斜，變換桿完全不動，此時后輪處于中間位置。當偏心軸的前端處于中間位置。當偏心軸的前端位于轉向樞軸旋轉中心上方或下位于轉向樞軸旋轉中心上方或下方，并有一定的偏距時，轉向樞方，并有一定的偏距時，轉向樞軸的左右傾斜就會使變換桿產生軸的左右傾斜就會使變換桿產生較大的位移量。當偏心軸的前端較大的位移量。當偏心軸的前端處于轉向樞軸的上方，則后輪相處于轉向樞軸的上方，則后輪相對前輪反向轉動；若偏

32、心軸的前對前輪反向轉動；若偏心軸的前端處于轉向樞軸的下方，則后輪端處于轉向樞軸的下方，則后輪相對前輪同向轉動。相對前輪同向轉動。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2） 4WS變換器變換器四輪轉向汽車的變換器結構由主電動機與輔助電動機組成的四輪轉向汽車的變換器結構由主電動機與輔助電動機組成的驅動部分，行星齒輪組成的減速部分和使變換桿轉動的蝸桿驅動部分，行星齒輪組成的減速部分和使變換桿轉動的蝸桿所構成。一般情況下，主電動機工作，輔助電動機不工作。所構成。一般情況下，主電動機工作，輔助電動機不工作。輔助電動機的輸出軸與行星齒輪機構中的太陽輪

33、相連，主電輔助電動機的輸出軸與行星齒輪機構中的太陽輪相連，主電動機輸出軸與行星齒輪相連，而行星齒輪機構中的齒圈就成動機輸出軸與行星齒輪相連，而行星齒輪機構中的齒圈就成為變換器的輸出軸。平時，太陽輪固定，與主電動機相連的為變換器的輸出軸。平時，太陽輪固定，與主電動機相連的行星齒輪軸轉動，亦即，行星齒輪一邊圍繞太陽輪公轉，一行星齒輪軸轉動，亦即，行星齒輪一邊圍繞太陽輪公轉，一邊自轉。同時帶動四輪轉向變換器輸出軸的齒圈轉動。邊自轉。同時帶動四輪轉向變換器輸出軸的齒圈轉動。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術4WS變換器結構變換器結構1偏心軸偏心軸 2輔助電動機輔助電動機 34WS變換器變

34、換器 4主電動機主電動機 54WS變變換器輸出軸換器輸出軸 6連接桿連接桿 7蝸輪蝸輪 8轉角比檢測用齒輪轉角比檢測用齒輪 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術3） 車速傳感器車速傳感器4WS電子控制裝置根據車速傳感器檢測到的車速去控制后輪轉向電子控制裝置根據車速傳感器檢測到的車速去控制后輪轉向角和相位。汽車中通常所使用的車速傳感器與車速表傳感器和角和相位。汽車中通常所使用的車速傳感器與車速表傳感器和ABS控制系統中所提及的的車速傳感器相同。控制系統中所提及的的車速傳感器相同。4） 轉角比傳感器轉角比傳感器轉角比傳感器安裝在執行器上轉角比傳感器安裝在執行器上,轉角比傳感器采用一只可變

35、電阻，轉角比傳感器采用一只可變電阻，如圖如圖6-29所示。通過檢測轉角比傳感器輸出的電壓值，可指明執所示。通過檢測轉角比傳感器輸出的電壓值，可指明執行器的狀態和轉向情況、轉向比例以及根據前輪轉向情況所得到行器的狀態和轉向情況、轉向比例以及根據前輪轉向情況所得到的后輪最大偏轉量。的后輪最大偏轉量。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（2） 4WS控制原理控制原理 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1) 轉角比控制轉角比控制根據行駛車速控制主電動機，從而實現對轉角的控制。駕駛員可使用根據行駛車速控制主電動機，從而實現對轉角的控制

36、。駕駛員可使用四輪轉向模式切換開關，選擇四輪轉向模式切換開關，選擇“NORMAL”或或“SPORT”模式。模式。(a)轉角量控制圖轉角量控制圖 (b)轉角比傳感器特性轉角比傳感器特性 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2） 兩輪轉向選擇功能兩輪轉向選擇功能當兩輪轉向選擇開關設定在當兩輪轉向選擇開關設定在ON，且變速器被掛人倒檔位置時，后輪轉向量就被，且變速器被掛人倒檔位置時，后輪轉向量就被設置為零。設置為零。 3） 故障診斷控制故障診斷控制當系統發生異常情況時，防誤操作控制會進行如下的處理：使駕駛室內的當系統發生異常情況時，防誤操作控制會進行如下的處理：使駕駛室內的“四輪四輪轉向警

37、示燈轉向警示燈”點亮，告知駕駛員已出現異常情況，同時，將發生異常情況的部位點亮，告知駕駛員已出現異常情況，同時，將發生異常情況的部位存儲到電子控制裝置中。存儲到電子控制裝置中。 主電動機異常：此時，驅動輔助電動機，僅利用轉角控制圖中主電動機異常：此時，驅動輔助電動機，僅利用轉角控制圖中“NORMAL”模模式的同向轉向部分，進行與車速相對應的轉角比控制。式的同向轉向部分，進行與車速相對應的轉角比控制。 車速傳感器異常：使用車速傳感器異常：使用SPl、SP2中輸出的較高車速值，通過主電動機僅進行中輸出的較高車速值，通過主電動機僅進行同向轉向的轉角比控制。同向轉向的轉角比控制。 轉角比傳感器異常：利

38、用輔助電動機，驅動到同方向的最大值，然后，中止轉角比傳感器異常：利用輔助電動機，驅動到同方向的最大值，然后，中止其后的控制，若此時輔助電動機異常，則用主電動機完成上述工作。其后的控制，若此時輔助電動機異常，則用主電動機完成上述工作。 電子控制裝置異常：利用輔助電動機，驅動到同方向最大值，然后停止其后電子控制裝置異常：利用輔助電動機，驅動到同方向最大值，然后停止其后的控制，此時要避免出現反方向轉向。的控制，此時要避免出現反方向轉向。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術3. 橫擺角速度比例控制橫擺角速度比例控制4WS橫向偏轉角比例控制四輪轉向系統附加橫向擺動率反饋控制，橫向偏轉角比例控

39、制四輪轉向系統附加橫向擺動率反饋控制，利用橫向擺動率傳感器檢測車輛轉向，抵消這一拐彎力以控利用橫向擺動率傳感器檢測車輛轉向，抵消這一拐彎力以控制后輪轉向，使汽車能主動適應行駛中橫向擺動率的變化，制后輪轉向，使汽車能主動適應行駛中橫向擺動率的變化，確保車輛行駛的穩定性。確保車輛行駛的穩定性。汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（1） 系統組成系統組成 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1） 前輪轉向機構前輪轉向機構 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2） 后輪轉向機構后輪轉向機構 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（2） 控制形式控制形式1） 大轉角

40、控制大轉角控制(機械式轉角控制機械式轉角控制) 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2） 小轉角控制小轉角控制(電動轉角控制電動轉角控制) 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術 1安全、整潔的汽車維修車間或模擬汽車維安全、整潔的汽車維修車間或模擬汽車維修車間。修車間。 2齊備的消防用具及個人防護用具。齊備的消防用具及個人防護用具。 3汽車維修舉升機、汽車電腦診斷儀及各種汽車維修舉升機、汽車電腦診斷儀及各種常用工具。常用工具。 4帶電控動力轉向的車輛。帶電控動力轉向的車輛。 5四輪定位儀。四輪定位儀。 6電控動力轉向檢修專用工具。電控動力轉向檢修專用工具。 8.3 能力訓練能

41、力訓練8.3.1 訓練環境條件要求訓練環境條件要求汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術1. 豐田轎車電控動力轉向系豐田轎車電控動力轉向系統的故障診斷與檢修統的故障診斷與檢修（1） 電子控制系統的故障排除電子控制系統的故障排除 1) 電子控制系統常見故障現象。電子控制系統常見故障現象。 怠速或低速行駛時轉向困難。怠速或低速行駛時轉向困難。 高速行駛時轉向太靈敏。高速行駛時轉向太靈敏。 8.3 能力訓練能力訓練8.3.2 能力訓練任務能力訓練任務汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術電控動力轉向電子控制系統電控動力轉向電子控制系統ECU連接器連接器汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控

42、控 技技 術術2）初步檢查。）初步檢查。 檢查輪胎氣壓。檢查輪胎氣壓。 檢查懸架與轉向連接件之間潤滑。檢查懸架與轉向連接件之間潤滑。 檢查前輪定位。檢查前輪定位。 檢查轉向系統接頭及懸架臂球接頭。檢查轉向系統接頭及懸架臂球接頭。 檢查轉向柱管是否彎曲。檢查轉向柱管是否彎曲。 檢查是否所有接頭均牢固可靠。檢查是否所有接頭均牢固可靠。 檢查動力轉向泵液壓。檢查動力轉向泵液壓。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術3） 故障診故障診斷流程圖。斷流程圖。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（2） 電子控制部件的檢查電子控制部件的檢查1）電磁閥的檢查。）電磁閥的檢查。 拆下電磁閥連

43、接器。拆下電磁閥連接器。 測量電磁閥端子測量電磁閥端子SOL+與與SOL-之間的電阻，電阻值之間的電阻，電阻值為為6.011.0。 接上電磁閥連接器。接上電磁閥連接器。 從齒輪座上拆下電磁閥。從齒輪座上拆下電磁閥。 將蓄電池正極接電磁閥端子將蓄電池正極接電磁閥端子SOL+，將電池負極接，將電池負極接電磁閥端子電磁閥端子SOL-，電磁閥的針閥應縮進大約，電磁閥的針閥應縮進大約2 mm；否則，更換電磁閥。否則，更換電磁閥。 安裝電磁閥。安裝電磁閥。 動力轉向管路放氣。動力轉向管路放氣。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2）動力轉向）動力轉向ECU的檢查。的檢查。 支起汽車。支起汽車。

44、 拆下手袋箱拆下手袋箱(注意不要拔出注意不要拔出ECU的連接器的連接器)。 起動發動機。起動發動機。 發動機怠速運轉，用萬用表測量發動機怠速運轉，用萬用表測量ECU的端子的端子SOL-與與GND之間的電壓。掛上檔使車速達到之間的電壓。掛上檔使車速達到60 kmh，再測量，再測量ECU的端子的端子GND和和SOL-之間的電壓。標準電壓為之間的電壓。標準電壓為007022 V；否則，更換；否則，更換ECU。 裝回手袋箱。裝回手袋箱。 放下汽車。放下汽車。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2. 三菱微犁汽車電控動力轉向系統的故障診三菱微犁汽車電控動力轉向系統的故障診斷與檢修斷與檢修（1

45、） 電控動力轉向系統診斷電控動力轉向系統診斷1) EPS警告燈的檢查。警告燈的檢查。系統正常狀態，打開點火開關系統正常狀態，打開點火開關(ON)，EPS指示點亮，發動機指示點亮，發動機起動后指示燈熄滅。如果打開點火開關指示燈不亮，應檢查起動后指示燈熄滅。如果打開點火開關指示燈不亮，應檢查燈泡是否損壞、熔絲和配線是否斷路；如果發動機起動后，燈泡是否損壞、熔絲和配線是否斷路；如果發動機起動后，指示燈仍亮，應考慮系統是否處于失效保護狀態指示燈仍亮，應考慮系統是否處于失效保護狀態(只有常規轉只有常規轉向工作，無轉向助力向工作，無轉向助力)，然后進行自診斷操作。，然后進行自診斷操作。 汽汽 車車 底底

46、盤盤 電電 控控 技技 術術2） EPS自診斷操作。自診斷操作。 將萬用表直流電壓檔的正極探針接診斷插座的將萬用表直流電壓檔的正極探針接診斷插座的2號端子，負極探號端子，負極探針接地。打開點火開關針接地。打開點火開關(ON)，觀察萬用表指針的擺動，讀取故，觀察萬用表指針的擺動，讀取故障碼。如果有多個故障碼，故障碼將由小到大順序顯示。障碼。如果有多個故障碼，故障碼將由小到大順序顯示。 自診斷插接器自診斷插接器故障碼輸出波形故障碼輸出波形汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術（2） 電控動力轉向系統故障碼分析。電控動力轉向系統故障碼分析。1） 故障碼故障碼41的檢查：的檢查： 起動發動機，

47、不轉動轉向盤，觀察故障碼是否再次出現。如果再起動發動機，不轉動轉向盤，觀察故障碼是否再次出現。如果再現，則按照故障碼表檢查有關部件；否則按下述第現，則按照故障碼表檢查有關部件；否則按下述第項檢查。項檢查。 拆下電動機配線連接器，用萬用表測量電動機的兩接線端子之間拆下電動機配線連接器，用萬用表測量電動機的兩接線端子之間和端子與接地和端子與接地(外殼外殼)之間的電阻，檢查其導通狀態。正常情況下，之間的電阻，檢查其導通狀態。正常情況下，電動機兩接線端子之間應導通，若不導通，則表明內部斷路；電動電動機兩接線端子之間應導通，若不導通，則表明內部斷路；電動機接線端子與接地機接線端子與接地(外殼外殼)之間應

48、不導通；否則，表明兩接線端子與之間應不導通；否則，表明兩接線端子與外殼之間短路。外殼之間短路。 若電動機及其接線端子均正常，應檢查轉向器總成到若電動機及其接線端子均正常，應檢查轉向器總成到ECU之間之間的配線是否良好的配線是否良好(用手晃動配線連接器，檢查是否松動用手晃動配線連接器，檢查是否松動)，若配線正，若配線正常，則表明常，則表明ECU不良。不良。 檢查導線無異常時，進行行駛試驗。若故障碼不再現，轉動轉向檢查導線無異常時，進行行駛試驗。若故障碼不再現，轉動轉向盤，檢查電動機的工作狀態。盤，檢查電動機的工作狀態。 汽汽 車車 底底 盤盤 電電 控控 技技 術術2) 故障碼故障碼42的檢查：

49、的檢查： 起動發動機，用起動發動機，用1rads以下的速度轉動轉向盤觀察故障碼是否再現，以下的速度轉動轉向盤觀察故障碼是否再現，如果不再現，按如果不再現，按(3)中所述檢查配線。無異常時，通過行駛進行再現試驗。中所述檢查配線。無異常時，通過行駛進行再現試驗。 通過診斷，若故障碼通過診斷，若故障碼42再現，而且又發生故障碼再現，而且又發生故障碼11、l3時，可考慮是由時，可考慮是由轉角傳感器的配線或者轉向機總成異常造成的。轉角傳感器的配線或者轉向機總成異常造成的。3) 故障碼故障碼43的檢查：的檢查：起動發動機，不轉動轉向盤，檢查故障碼是否再現。如果再現，則表示起動發動機，不轉動轉向盤，檢查故障碼是否再現。如果再現，則表示ECU不良；否則，試轉動轉向盤，若此時故障碼再現，應檢查配線。不良；否則，試轉動轉向盤，若此時故障碼