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丰田锐志电动助力转向剖析

发布日期:2020-09-12 06:03

  丰田锐志电动助力转向剖析_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。丰田锐志电动助力转向剖析

  丰田锐志电动助力(图) 新款锐志乘用车装备的是目前较新型的电动转向装置。现代 汽车的动力转向,有液压式和电动式两种类型,绝大多数汽 车采用液压动力转向。由于电动助力转向系统具有一系列的 优点,所以在现代汽车上使用日益增多。电动助力转向有两 种基本形式,即电液转向系统和电动助力转向系统。锐志乘 用车电动转向助力系统由电机提供动力。该电动转向的结构 比较复杂,技术含量较高。本文对该系统的结构及基本原理 及其常见故障进行分析,希望对同行能有所帮助。 一、 锐志乘用车电动助力转向系统的基本组成 电动助力转向系统是由转向控制单元控制转向电机工作来 实现助力的转向系统(如图 1 所示)。驾驶员操纵方向盘的 转向力矩,通过转向齿轮和转向拉杆传到汽车的转向轮上; 与此同时,电子控制单元再根据目前驾驶员操纵方向盘的转 向力矩、当时行驶的车速和一定的设计要求,计算出所需要 的转向助力。而所需的转向助力是通过调整电机的电压和电 流来实现的,所以转向轮上最终得到的转向力矩,是驾驶员 转向力矩和转向电动助力之和(后者远大于前者)。电动转 向助力系统直接使用电源,它不消耗发动机的机械动力,故 不会直接影响发动机的运转,从而比传统的液压助力转向系 统节省燃油。 二、 转向助力系统的主要部件 该电动助力转向系统主要包括:由方向盘直接驱动的转矩传 感器,其下部的小齿轮驱动齿条;转向电机,装于转向管柱 的中部;减速装置,采取与电机转子内壳配套的循环滚珠式 减速齿轮;转角传感器,反映助力电机的转角和转向;齿条 轴的外壳及左右横拉杆。其结构如图 2 所示。 1.转向扭矩传感器结构与工作原理 转向扭矩传感器包括两部分,分别安装在方向盘的输入轴和 转向小齿轮的输出轴上。 (1) 转子部分由上下两层构成,且均装有转矩传感器(如图 2 所示)。输入轴和输出轴是由一根细金属销连接成一体, 转子部分上方有销孔(如图 3 所示)。输入轴和输出轴两者 上部是钢性连接,由汽车方向盘的转轴即输入轴驱动。其下 层转子带动小齿轮推动齿条的平移,驱动转向轮左右转向。 转向扭矩传感器的上层部分由方向盘直接驱动,由于下端没 有负载,所以它的转动量与方向盘转轴完全同步。但转矩传 感器的下层部分带有转向小齿轮(有一定阻力),中间通过 细扭杆驱动, 导致下层转子的转动量相对较小, 这就造成上、 下层转子在机械上会产生相对角位移差。当汽车转向时,在 不同的道路条件遇到不同的转向阻力时,输入轴与输出轴这 两个转轴会产生与转向转矩大小相应的角度差。 (2) 定子部分亦有上下两层线圈,分别对应转子的上下部。 定子线圈部分有两种线圈分布,分别是励磁线圈和检测线 所示),其上共有七根不同颜色的细导线与外界联 系。其励磁线圈对转子部分的线圈通过电磁感应起励磁作 用;检测线圈则将输入、输出轴的上下角差(转向转矩)检 测出来,向电子控制单元输送电信号,这个电信号是以定子 线圈上的两列正弦波的相位差,反映此时转矩传感器检测到 的转矩大小。 2.助力电机及减速器的结构与工作原理 在转向器中部柱管内壁,安装有助力电机及减速器(如图 2 所示)。 助力电机为无电刷的三相交流电机,定子线圈为三相双星形 连接(如图 5 所示),电机转子是强永磁式的。此电机设计 的转动惯量较小,便于汽车行驶时灵活的变转向操作。该电 机的改变旋转方向极方便,只是将三相电源任意两相间进行 换接即能实现迅速的转向助力操作。而且此电机具有低噪 声、高转矩的特点,能克服行驶各种道路时的转向阻力,进 行灵活转向操作。 (2) 供给助力电机的电源为 27~34V 的三相交流电压。此电 动助力转向控制单元中,还专门设置有提升电压的逆变器和 电感储能线圈,由类似三相桥式、能将蓄电池的电压转为 27~34V 的电路完成。当驾驶员操纵方向盘时,则会自动根据 转向阻力大小,输出 27~34V 之间的可变电压;当驾驶员未 打方向或车辆直线行驶时,电机不运转,此时电机的电压为 0。 (3) 通过控制助力电机的电流,来控制转向助力的大小。电 动助力转向装置的控制单元接收转矩传感器和车速传感器 的信号,并且根据转角传感器的数据判断当前车辆行驶状 况,决定施加给转向电机的助力电流大小(如图 6 所示)。 转向电机还有过热保护功能,当温度超过规定值,为保护电 源和电机不致过载,此时应限制电机的助力电流,直至温度 下降规定的允许值为止。 (4) 采用循环滚珠式减速机构。为降低转向电机的转速,以 获得更大的力矩,采取了与电机转子内壳配套的循环滚珠式 减速装置。极小的钢珠在四个极光滑的槽内循环滚动减速 (如图 2 所示),将动力传递给齿条轴作直线运动,推动两 个转向轮左右摆动,以驱动汽车进行转向。由于钢珠极小, 在精细加工的导槽内循环滚动,故传动噪声极微。 3.转角传感器的结构与工作原理 该传感器属于电磁感应式传感器,能将转向电机的转向角度 信号输出到控制单元。这个传感器转子为凸极式,转子与电 机转子是连成一体的。定子线圈呈圆环状,套在转子外,通 过电磁感应原理,检测出转子的转角。在拆检时不能单独取 下此转角传感器,只能通过解体转向器总成时,才能拆检。 但可通过定子上的电路接插件进行检测。 转向控制单元安装在蓄电池的下方,除有处理传感器信号功 能外,控制单元还有提升蓄电池电压、逆变为三相电流电的 功能。亦缩短了控制单元与动力转向机总成之间的电缆长 度,可减小线路的电压降。 三、电动助力转向系统的基本工作原理 1.转向助力的控制信号流程 转向助力的控制信号流程如图 7 所示。 2.转向初始化的功能 当更换或检拆方向盘、转向柱、转向控制单元等部件时,应 对转向的电气控制系统进行初始化设定,可用检测仪或手工 设定,手工初始化的具体方法是: (1) 用导线短接 Tc 和底盘的搭铁线) 将点火开关接通; (3) 再用线短接 Ts 和 CG 端子; (4) 在 20 s 内断开/连接 Tc 端子 20 次; (5) 确认 P/S 警告灯点亮; (6) 关闭点火开关,完成电气初始化工作。 电动转向初始化接插件如图 8 所示。 四、电动助力转向系统的优点 1.可有效地提升全车的经济性 电动转向只是在驾驶员操纵汽车转向时才消耗电力,而车辆 90%以上的行驶过程不需要转向,不转向时不消耗电力。而 液压助力转向系统的油泵直接由发动机的皮带传动,即使汽 车不转向时,液压泵亦运转,从而消耗发动机的动力。有资 料统计,两者相比,电动转向系统比液压转向系统节油 3%。 2.使汽车转向控制更加灵活 方向盘的转向特性、转向手感和汽车的稳定特性,可以通过 软件来进行调节和优化,而不受发动机转速和功率的影响, 其功能显然优于传统液压助力系统;可配合车身稳定控制系 统,在不同车速下可实现最佳的转向响应和转向力。 3.路感强、控制响应快 低速行驶时,电动系统提供较大的助力,助力程度随车速提 高而逐渐降低。为了改善行驶的舒适性,大多数现代汽车装 有较宽的低压轮胎,这样增加了轮胎与路面的接触面积,行 驶阻力变大时能获得更大的转向助力。即使发动机熄火,电 动助力转向系统还能照常工作,因此很适用于电动汽车或混 合动力汽车。 4.外围结构简单 整个转向装置的质量实现轻量化,结构更紧凑。由于没有液 压系统,可省去漏油、换油、换皮带等维护工作。 五、锐志转向沉重故障一例 故障现象 一辆 2006 款锐志乘用车,在行驶过程中,发现转向异常沉 重,同时 P/S 灯点亮(如图 9 所示)。 故障诊断与排除 读取故障代码为 C1525、C1526、C1528。其含义是转角传感 器初始化未完成;以及电动机旋转角度传感器故障。维修资 料指出, 当出现 C1528 故障代码时, 系统进入失效保护状态, 动力转向系统停止工作。 用丰田专用检测仪 IT-II 清除故障代码,C1528 可以清除, 而 C1525、C1526 始终无法清除。再对转角传感器进行初始 化,结果检测仪显示初始化失败,说明电动机旋转角度传感 器确实存在故障。在拔下转角传感器接插头时发现其内部有 进水的痕迹,线插已覆盖了一层绿色的铜锈,澳门赌场。出现电腐蚀现 象。插头进水使传感器信号发生短路,电动转向控制单元接 收不到角度传感器信号,使电动助力转向系统进入保护状 态,转向助力停止工作,控制单元同时记录故障代码 C1528。 故障排除非常简单,清除插头内的水分和铜锈,再用 IT-II 对马达转角传感器进行初始化,故障彻底排除。P/S 灯不再 点亮,方向盘转动轻松灵活,故障排除。 维修小结 电气接插件的防水问题应得到足够的重视。锐志转向系统使 用了全电动方式,使转向系统结构大为简化,彻底解决了液 压泵和方向机漏油这一传统转向系统的弊端。但随之而来的 是电气系统的防水问题。转向机安装在车辆的最底部,在大 雨天或浸水的路面上行驶可能使转向机的插头进水而使系 统无法正常工作。虽然插头已经作了防水措施,但当其完全 浸入水中时仍有进水的可能。该车的故障就是在雨天发生 的,这一现象提醒我们的车主朋友在大雨天或涉水行驶时要 特别小心,尽量躲开深水区,防止转向系统的电气插头进水 而引起故障。 当前是第 1 页 共1页