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扭矩传感器

图解电子转向系统的结构与原理及扭矩传感器的作用

发布日期:2022-10-11 点击率:781

电动机械式助力转向系统(EPS)没有了液压助力系统的液压泵、液压管路、转向管柱阀体等结构,结构非常简单,通过减速器以纯机械方式将电机产生的助力传递到转向系统上。EPS 电动助力转向系统是机电一体化的产品,它由转向管柱、扭矩传感器、伺服电机、控制模块等组成。

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一、结构组成

EPS主要由扭矩传感器、车速传感器、电动机、减速机构和电子控制单元(ECU)等组成。

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①方向盘②输入轴③扭矩传感器④扭杆⑤输出轴⑥小齿轮⑦轮胎⑧拉杆⑨小齿轮⑩齿条

二、工作原理

扭矩传感器测出驾驶员施加在转向盘上的输入扭矩,车速传感器测出车辆当前的行驶速度,然后将这两个信号传递给ECU;ECU根据内置的控制策略,计算出理想的目标助力力矩,转化为电流指令给电机;然后,电机产生的助力力矩经减速机构放大作用在机械式转向系统上,和驾驶员的操纵力矩一起克服转向阻力矩,实现车辆的转向。

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二、优点

与传统的液压助力转向相比,EPS系统具有一系列的优点。

1.节约了能源消耗

没有转向油泵,且电动机只是在需要转向时才接通电源,所以动力消耗和燃油消耗均可降到最低。

2.对环境无污染

该系统应用电力作为能源,消除了由于转向油泵带来的噪声污染。也不存在液压助力转向系统中液压油的泄漏与更换而造成的污染。同时该系统由于没有使用不可回收的聚合物组成的油管、油泵和密封件等配件,从而避免了污染。

3.增强了转向跟随性

在电动助力转向系统中,电动机与助力机构直接相连,可以使其能量直接用于车轮的转向。该系统利用惯性减振器的作用,使车轮的反转和转向前轮摆振大大减小。因此转向系统的抗扰动能力大大增强。和液压助力转向系统相比,旋转力矩产生于电机,没有液压助力系统的转向迟滞效应,增强了转向车轮对转向盘的跟随性能。

4.改善了回正特性

由于采用了微电子技术,利用软件控制电动机动作,在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。从最低车速到最高车速,可得到一簇回正特性曲线,通过编程实现电机在不同车速及不同车况下的转矩特性,这些转矩特性使得该系统能显著提高转向能力,提供了与车辆动态性能相匹配的转向回正特性,而传统的液压助力转向系统无法做到这一点。

5.提高了操纵稳定性

当驾驶员转动转向盘一角度,然后松开时,EPS系统能够自动调整使车轮回正。同时还可利用软件在最大限度内调整设计参数以获得最佳的回正特性。而在传统的液压控制系统中,要改善这种特性必须改造底盘的机械结构,实现起来很困难。

6.系统结构简单,占用空间小,布置方便

相对于液压助力转向系统,EPS没有油泵、油管和发动机上的皮带轮,使得设计该系统时有更大的余地,而且该系统的控制模块可以和齿轮齿条设计在一起或单独设计,发动机部件的空间利用率提高。

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