汽車管柱式電動助力轉(zhuǎn)向器淺析

何永昌

摘要：本人介紹了汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，市場現(xiàn)狀，重點介紹了管柱式電動助力轉(zhuǎn)向器的發(fā)展情況，結(jié)構(gòu)，及各部件的功能。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；電動助力轉(zhuǎn)向器；轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)發(fā)展基本集中在轉(zhuǎn)向器上。傳統(tǒng)的HPS由于轉(zhuǎn)向助力受液壓泵和本身機械特性的限制，提供的助力和效率難以實現(xiàn)突破，一旦零件加工完成，產(chǎn)品的助力特性就已經(jīng)確定好了，在低速時無法提供較大的助力，而在高速通常助力要求非常小以保持車輛的行駛穩(wěn)定性，且液壓系統(tǒng)時刻需要消耗能量以維持隨時轉(zhuǎn)向所需的高壓助力，而EPS摒棄了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向助力泵、轉(zhuǎn)向助力油管、轉(zhuǎn)向助力液等，僅在需要轉(zhuǎn)向提供動能，具有良好的操控性及行駛穩(wěn)定性。而在未來汽車智能化，甚至無人駕駛的發(fā)展趨勢下，具有無需依賴傳統(tǒng)發(fā)動機動力，能夠自動轉(zhuǎn)向的EPS將全面替代傳統(tǒng)的HPS和EHPS。

2 EPS簡介

EPS在日本最先獲得實際應(yīng)用，它將最新的電機技術(shù)和高性能的電子控制技術(shù)應(yīng)用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從而顯著改善汽車轉(zhuǎn)向的動態(tài)和靜態(tài)特性，大大提高了車輛行駛中駕駛員的舒適性和安全性。同時隨著人們環(huán)保節(jié)能意識的增強，減少能量消耗和環(huán)境污染已成為各大汽車公司開發(fā)和研究的主流，在這方面具有絕對優(yōu)勢的電動助力轉(zhuǎn)向技術(shù)也得到迅速發(fā)展。從研究中可以看到，在綜合路面的試驗中，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)消耗的能量僅是傳統(tǒng)的液壓助力式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的十分之一，因而裝配電動助力轉(zhuǎn)球主要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)廠家均已經(jīng)推出各自的管柱式電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，為滿足中國龐大的市場需求，均已經(jīng)在中國設(shè)立研發(fā)中心和生產(chǎn)基地。中國本土也出現(xiàn)了—批具有管柱式電動轉(zhuǎn)向器開發(fā)能力的企業(yè)，例如湖北恒隆，株洲易力達，豫北等。

電動助力轉(zhuǎn)向器被研發(fā)出來之后，一直被作為高新技術(shù)應(yīng)用在高價位汽車上，隨著近幾年的發(fā)展才逐步面向大眾化，普及型車型。

3 管柱式電動助力轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)

3.1 轉(zhuǎn)向管柱

轉(zhuǎn)向管柱；主要的功能如下，上端用來安裝方向盤，傳遞駕駛者輸入的力矩，調(diào)節(jié)方向盤的角度，拉出或縮進方向盤；提供能量吸收裝置保證安全；附屬功能，譬如：方向盤角度調(diào)整、點火開關(guān)鑰匙、轉(zhuǎn)向防盜鎖、喇叭電路、雨刮、轉(zhuǎn)向燈、鑰匙駐留報警開關(guān)、制動一變速內(nèi)鎖系統(tǒng)、巡航控制器、線性換擋機構(gòu)等。

3.2 傳感器單元

傳感器單元；主要功能是用來檢測方向盤的轉(zhuǎn)動角度和轉(zhuǎn)向方向的。

3.3 減速器組件

減速器組件；一般由一對蝸輪蝸桿以及固定的殼體，軸承等零件組成，蝸桿承接電機轉(zhuǎn)動的力矩，并將力傳遞到渦輪上，主要作用如下：降低來自電機的轉(zhuǎn)速，同時提高輸出力矩，力矩輸出值等于電機輸出力矩值乘以減速比；減速同時降低了負載的慣量，慣量的減少值為減速比的平方。

3.4 連接軸

連接軸，又叫中間軸；連接軸是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的主要部件之一，機械連接轉(zhuǎn)向管柱和機械轉(zhuǎn)向器，主要功能是將轉(zhuǎn)向管柱的力矩傳遞到機械轉(zhuǎn)向器輸入軸上。

3.5 電機

電機，又被稱為馬達；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的助力是由電機提供的，目前電動助力轉(zhuǎn)向器普遍采用永磁直流有刷電機、直流無刷電機和交流無刷電機。直流無刷采用電子換向，無需維護，功率密度大，但成本較高；直流有刷電機技術(shù)成熟，控制器簡單，成本低，但噪音異響比較明顯；交流無刷電機結(jié)構(gòu)簡單，易維護，但控制器復(fù)雜。

3.6 電子控制模塊

電子控制模塊，就是我們常叫的ECU；ECU其實是一個電子控制單元，一般是汽車內(nèi)部系統(tǒng)控制模塊的代名詞。ECU的作用是根據(jù)采集的車速傳感器和扭矩傳感器信號，根據(jù)存儲的參數(shù)數(shù)據(jù)進行邏輯分析與計算后，發(fā)出指令，控制電機輸入電流的大小，從而控制電機的助力情況。此外，ECU還具有自我診斷功能，ECU通過采集傳感器的扭矩、電機的電流電壓、發(fā)動機工況等信號判斷其系統(tǒng)工作狀況是否正常，一旦系統(tǒng)工作異常，助力將自動取消，同時ECU將進行故障診斷分析，將故障信息代碼存儲在存儲器上。