汽車新技術(shù)第六章現(xiàn)代汽車懸架技術(shù)(韓偉)

1、現(xiàn)代汽車新技術(shù)現(xiàn)代汽車新技術(shù)白云學院白云學院 機電工程學院機電工程學院 韓韓 偉偉第六章第六章 現(xiàn)代汽車懸架技術(shù)現(xiàn)代汽車懸架技術(shù)現(xiàn)代轉(zhuǎn)向控制技術(shù)現(xiàn)代轉(zhuǎn)向控制技術(shù)四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)第六章第六章 現(xiàn)代汽車懸架技術(shù)現(xiàn)代汽車懸架技術(shù) 懸架是將車身與車橋、車輪彈性相連，傳遞作用懸架是將車身與車橋、車輪彈性相連，傳遞作用在車輪和車身之間的力和力矩，緩和由不平路面?zhèn)髟谲囕喓蛙嚿碇g的力和力矩，緩和由不平路面?zhèn)鹘Y(jié)車身的沖擊，并衰減由此引起的振動，以保證汽結(jié)車身的沖擊，并衰減由此引起的振動，以保證汽車行駛乎順性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。目前多車行駛乎順性、操縱穩(wěn)定性和乘坐舒適性。目前多數(shù)汽車的懸架

2、都是被動式懸架，即汽車的車輪和車數(shù)汽車的懸架都是被動式懸架，即汽車的車輪和車身狀態(tài)只能被動地取決于路面及行駛狀況以及汽車身狀態(tài)只能被動地取決于路面及行駛狀況以及汽車的彈性支承元件、減振器和導向機構(gòu)。的彈性支承元件、減振器和導向機構(gòu)。 2 21 1世紀初以來，半主動懸架和主動懸架開始在一部世紀初以來，半主動懸架和主動懸架開始在一部分汽車中得到應用。分汽車中得到應用。主動懸架主動懸架 根據(jù)行駛條件，隨時對懸架系統(tǒng)的剛度、減根據(jù)行駛條件，隨時對懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力以及車身的高度和姿勢進行調(diào)節(jié)，振器的阻尼力以及車身的高度和姿勢進行調(diào)節(jié)，使汽車的有關(guān)性能始終處于最佳狀態(tài)。調(diào)節(jié)方式使汽車的有關(guān)性

3、能始終處于最佳狀態(tài)。調(diào)節(jié)方式可以是機械式的，也可以是電子控制式的。這種可以是機械式的，也可以是電子控制式的。這種調(diào)節(jié)需要消耗能量，故系統(tǒng)中需要能源，即系統(tǒng)調(diào)節(jié)需要消耗能量，故系統(tǒng)中需要能源，即系統(tǒng)是有源的。是有源的。半主動懸架半主動懸架 僅對減振器的阻尼力進行調(diào)節(jié)，有些還對橫僅對減振器的阻尼力進行調(diào)節(jié)，有些還對橫向穩(wěn)定器的剛度進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式也有機械式向穩(wěn)定器的剛度進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式也有機械式和電子控制式兩種。這種調(diào)節(jié)不需消耗能量，故和電子控制式兩種。這種調(diào)節(jié)不需消耗能量，故系統(tǒng)中不需要能源。即系統(tǒng)是無能源的。系統(tǒng)中不需要能源。即系統(tǒng)是無能源的。 智能懸架系統(tǒng)智能懸架系統(tǒng) 由電子裝置控制，可

4、根據(jù)路面情況，調(diào)節(jié)由電子裝置控制，可根據(jù)路面情況，調(diào)節(jié)懸架彈性元件的剛度和減振器阻力，使振動懸架彈性元件的剛度和減振器阻力，使振動和沖擊迅速消除。此外，智能懸架還可以自和沖擊迅速消除。此外，智能懸架還可以自動調(diào)節(jié)車身的離地高度，即使汽車在崎嶇的動調(diào)節(jié)車身的離地高度，即使汽車在崎嶇的路面上行駛也可順利通過路面障礙，使乘客路面上行駛也可順利通過路面障礙，使乘客感覺平穩(wěn)和舒適。感覺平穩(wěn)和舒適。（一（一 ） 概述概述 懸架是連接車身和車輪之間一切傳力裝置的懸架是連接車身和車輪之間一切傳力裝置的總稱。它主要由彈簧總稱。它主要由彈簧( (如鋼板彈簧、螺旋彈簧、如鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧等扭桿彈簧等)

5、)、減振器和導向機構(gòu)等組成。當、減振器和導向機構(gòu)等組成。當汽車在不同的路面上行駛時，由于懸架系統(tǒng)實汽車在不同的路面上行駛時，由于懸架系統(tǒng)實現(xiàn)了車身和車輪之間的彈性支撐，有效地降低現(xiàn)了車身和車輪之間的彈性支撐，有效地降低了車身與車輪的振動，從而改變了汽車行駛的了車身與車輪的振動，從而改變了汽車行駛的平順性和操縱穩(wěn)定性。同時，它也引起汽車起平順性和操縱穩(wěn)定性。同時，它也引起汽車起步別動、轉(zhuǎn)向時車身的俯仰、點頭和側(cè)傾等現(xiàn)步別動、轉(zhuǎn)向時車身的俯仰、點頭和側(cè)傾等現(xiàn)象，影響汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。象，影響汽車的平順性和操縱穩(wěn)定性。 傳統(tǒng)的懸架設(shè)計只能是根據(jù)某種路面情傳統(tǒng)的懸架設(shè)計只能是根據(jù)某種路面情況和

6、車速，兼顧各方面的要求，優(yōu)化選定況和車速，兼顧各方面的要求，優(yōu)化選定一種剛度和阻尼系數(shù)。這種剛度和阻尼系一種剛度和阻尼系數(shù)。這種剛度和阻尼系數(shù)一定的懸架稱為被動懸架。數(shù)一定的懸架稱為被動懸架。 現(xiàn)代的汽車懸架的設(shè)計由電子裝置控制，可根據(jù)現(xiàn)代的汽車懸架的設(shè)計由電子裝置控制，可根據(jù)路面情況，調(diào)節(jié)懸架彈性元件的剛度和減振器路面情況，調(diào)節(jié)懸架彈性元件的剛度和減振器的阻力，使振動和沖擊迅速消除。此外，智能的阻力，使振動和沖擊迅速消除。此外，智能懸架還可以自動調(diào)節(jié)車身的離地高度，即使汽懸架還可以自動調(diào)節(jié)車身的離地高度，即使汽車在崎嶇的路面上行駛也可順利通過路面障礙，車在崎嶇的路面上行駛也可順利通過路面障礙

7、，使乘客感覺平穩(wěn)和舒適。這種懸架被稱為使乘客感覺平穩(wěn)和舒適。這種懸架被稱為智能智能懸架系統(tǒng)。懸架系統(tǒng)。1 1、主動懸架的電控系統(tǒng)基本組成主動懸架的電控系統(tǒng)基本組成電控懸架傳感器電控懸架傳感器2 2、分類、分類（1 1）主動懸架主動懸架 根據(jù)行駛條件，隨時對懸架系統(tǒng)的剛度、根據(jù)行駛條件，隨時對懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力以及車身的高度和姿勢進行調(diào)減振器的阻尼力以及車身的高度和姿勢進行調(diào)節(jié)，使汽車的有關(guān)性能始終處于最佳狀態(tài)。調(diào)節(jié)，使汽車的有關(guān)性能始終處于最佳狀態(tài)。調(diào)節(jié)方式可以是機械式的，也可以是電子控制式節(jié)方式可以是機械式的，也可以是電子控制式的。這種調(diào)節(jié)需要消耗能量。的。這種調(diào)節(jié)需要消耗能量。

8、（2 2）半主動懸架）半主動懸架 僅對減振器的阻尼力進行調(diào)節(jié)，有些還對僅對減振器的阻尼力進行調(diào)節(jié)，有些還對橫向穩(wěn)定器的剛度進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式也有機橫向穩(wěn)定器的剛度進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)方式也有機械式和電子控制式兩種。這種調(diào)節(jié)不需消耗能械式和電子控制式兩種。這種調(diào)節(jié)不需消耗能量，即系統(tǒng)是無能源的。量，即系統(tǒng)是無能源的。（二）電控懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理（二）電控懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理1.1.半主動懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理半主動懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 半主動懸架系統(tǒng)通常以車身振動加速度的半主動懸架系統(tǒng)通常以車身振動加速度的均方根值作為控制目標參數(shù)，以懸架減振器的均方根值作為控制目標參數(shù)，以懸架減振器的

9、阻尼為控制對象。阻尼為控制對象。 在懸架控制單元中，事先設(shè)定了一個目標控制參在懸架控制單元中，事先設(shè)定了一個目標控制參數(shù)數(shù) ，它是以汽車行駛平順性最優(yōu)控制為目的設(shè)它是以汽車行駛平順性最優(yōu)控制為目的設(shè)計的。汽車行駛時，安裝在車身上的加速度傳感計的。汽車行駛時，安裝在車身上的加速度傳感器產(chǎn)生的車身振動加速度信號經(jīng)整形放大后輸入器產(chǎn)生的車身振動加速度信號經(jīng)整形放大后輸入電腦，電腦立刻計算出當前車身振動加速度的均電腦，電腦立刻計算出當前車身振動加速度的均方根方根 i i，并與設(shè)定的目標參數(shù)比較，根據(jù)比較結(jié)并與設(shè)定的目標參數(shù)比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出控制信號：果輸出控制信號： 如果是如果是 = i ，控制器

10、不輸出調(diào)整懸架阻尼控制信號?？刂破鞑惠敵稣{(diào)整懸架阻尼控制信號。 如果是如果是 i ，控制器輸出減小懸架阻尼控制信號?？刂破鬏敵鰷p小懸架阻尼控制信號。 控制器的懸架阻尼控制過程控制器的懸架阻尼控制過程2.2.主動懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理主動懸架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理 主動懸架系統(tǒng)能根據(jù)車身高度、車速、轉(zhuǎn)主動懸架系統(tǒng)能根據(jù)車身高度、車速、轉(zhuǎn)向角度及速率、制動等信號，由電子控制單元向角度及速率、制動等信號，由電子控制單元控制懸架執(zhí)行機構(gòu)，進而改變懸架系統(tǒng)的剛度、控制懸架執(zhí)行機構(gòu)，進而改變懸架系統(tǒng)的剛度、減振器的阻尼力及車身高度等參數(shù)，從而使汽減振器的阻尼力及車身高度等參數(shù)，從而使汽車具有良好的乘坐舒適

11、性和操縱穩(wěn)定性。車具有良好的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性。(1)(1)空氣彈簧主動懸架系統(tǒng)空氣式主動懸架的工作原理圖?？諝鈴椈芍鲃討壹芟到y(tǒng)空氣式主動懸架的工作原理圖。 主動懸架按其控制功能，可分為車速與路主動懸架按其控制功能，可分為車速與路面感應控制、車身姿態(tài)控制和車身高度控制面感應控制、車身姿態(tài)控制和車身高度控制車速與路面感應控制：高速感應控制車速與路面感應控制：高速感應控制、前前后車輪相關(guān)控制及壞路面控制。后車輪相關(guān)控制及壞路面控制。車身姿態(tài)控制：轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制車身姿態(tài)控制：轉(zhuǎn)向車身側(cè)傾控制、制動制動車身點頭控制和起步車身俯仰控制。車身點頭控制和起步車身俯仰控制。車身高度控制：高速感應控制車身

12、高度控制：高速感應控制、連續(xù)壞路連續(xù)壞路面行駛控制面行駛控制（2)2)油氣彈簧主動懸架系統(tǒng)油氣彈簧主動懸架系統(tǒng) 油氣彈簧以氣體作為彈性介質(zhì)，而油氣彈簧以氣體作為彈性介質(zhì)，而用油液作為傳力介質(zhì)，一般由氣體彈簧和用油液作為傳力介質(zhì)，一般由氣體彈簧和相當于液壓減振器的液壓缸組成。通過油相當于液壓減振器的液壓缸組成。通過油液壓縮氣室中的空氣實現(xiàn)剛度特性，通過液壓縮氣室中的空氣實現(xiàn)剛度特性，通過電磁閥控制油液管路中的小孔節(jié)流實現(xiàn)變電磁閥控制油液管路中的小孔節(jié)流實現(xiàn)變阻尼特性。阻尼特性。（3 3）帶路況預測）帶路況預測傳感器的主動懸傳感器的主動懸架系統(tǒng)架系統(tǒng)包括一個懸架彈包括一個懸架彈簧和一個單向液簧和一

13、個單向液壓執(zhí)行器壓執(zhí)行器 路況預測傳感器的設(shè)置情況如圖。該傳路況預測傳感器的設(shè)置情況如圖。該傳 感器通常為超聲波傳感器，頻率為功感器通常為超聲波傳感器，頻率為功4040KHzKHz左左右。它安裝在車身的前面，以便對其下方的路右。它安裝在車身的前面，以便對其下方的路面狀況進行檢測。面狀況進行檢測。 二、二、 現(xiàn)代轉(zhuǎn)向控制技術(shù)現(xiàn)代轉(zhuǎn)向控制技術(shù) 從從2020世紀世紀8080年代起國外就開始陸續(xù)運用四年代起國外就開始陸續(xù)運用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。四輪轉(zhuǎn)向的含義是在轉(zhuǎn)向時，除輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。四輪轉(zhuǎn)向的含義是在轉(zhuǎn)向時，除前輪轉(zhuǎn)向外，再附加后輪轉(zhuǎn)向這種附加后輪轉(zhuǎn)前輪轉(zhuǎn)向外，再附加后輪轉(zhuǎn)向這種附加后輪轉(zhuǎn)向角是有限的，與前

14、輪轉(zhuǎn)向角有一定比例關(guān)系。向角是有限的，與前輪轉(zhuǎn)向角有一定比例關(guān)系。其目的是改善整車的轉(zhuǎn)向特性和響應特性，低其目的是改善整車的轉(zhuǎn)向特性和響應特性，低速時改善車輛的機動性，高速時改善車輛的穩(wěn)速時改善車輛的機動性，高速時改善車輛的穩(wěn)定性。定性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時應滿足以下要求：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時應滿足以下要求：(1)(1)優(yōu)越的操縱性。當汽車行駛在狹窄彎曲的道路上要轉(zhuǎn)彎時，優(yōu)越的操縱性。當汽車行駛在狹窄彎曲的道路上要轉(zhuǎn)彎時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須保證靈活、平順。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)必須保證靈活、平順。(2)(2)合適的轉(zhuǎn)向力。如沒有其他的障礙物，轉(zhuǎn)向力在汽車停止時合適的轉(zhuǎn)向力。如沒有其他的障礙物，轉(zhuǎn)向力在汽車停止時應較大，隨汽車行駛速度

15、的增加而減少。在低速行駛時應有應較大，隨汽車行駛速度的增加而減少。在低速行駛時應有較小的轉(zhuǎn)向力，而在高速時轉(zhuǎn)向力要加大較小的轉(zhuǎn)向力，而在高速時轉(zhuǎn)向力要加大。 (3) (3)平順的回轉(zhuǎn)性能。要求在轉(zhuǎn)向結(jié)束時，轉(zhuǎn)向盤能自動回平順的回轉(zhuǎn)性能。要求在轉(zhuǎn)向結(jié)束時，轉(zhuǎn)向盤能自動回正正即使車輪回到直線行駛的位置上，當駕駛員放松轉(zhuǎn)向即使車輪回到直線行駛的位置上，當駕駛員放松轉(zhuǎn)向盤之后，這個回位動作必須平順地進行。盤之后，這個回位動作必須平順地進行。 (4) (4)要有隨動作用。轉(zhuǎn)向車輪的偏轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向雙的要有隨動作用。轉(zhuǎn)向車輪的偏轉(zhuǎn)角和駕駛員轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向雙的轉(zhuǎn)角要保持一定的關(guān)系，并能使轉(zhuǎn)向車輪保持在任一偏

16、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角要保持一定的關(guān)系，并能使轉(zhuǎn)向車輪保持在任一偏轉(zhuǎn)角位置上。位置上。(5)(5)減小從道路表面?zhèn)鱽淼臎_力。要求轉(zhuǎn)向裝置決不可以因道路減小從道路表面?zhèn)鱽淼臎_力。要求轉(zhuǎn)向裝置決不可以因道路表面不平坦而使轉(zhuǎn)向盤失去控制或造成反轉(zhuǎn)的情況表面不平坦而使轉(zhuǎn)向盤失去控制或造成反轉(zhuǎn)的情況。(6)(6)工作可靠。當動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障或失效時，應能保證通工作可靠。當動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)生故障或失效時，應能保證通過人力進行轉(zhuǎn)向操縱。過人力進行轉(zhuǎn)向操縱?，F(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設(shè)計的趨勢：現(xiàn)代汽車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設(shè)計的趨勢： 適應汽車高速行駛的需要。適應汽車高速行駛的需要。從操縱輕便性從操縱輕便性和穩(wěn)定性、安全行駛的角度，廣

17、泛使用更先進和穩(wěn)定性、安全行駛的角度，廣泛使用更先進的工藝方法制造；使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性的工藝方法制造；使用變速比轉(zhuǎn)向器、高剛性轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器?！白兯俦群透邉傂宰兯俦群透邉傂浴笔悄壳笆澜缟仙悄壳笆澜缟仙a(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)的方向。 充分地考慮安全、輕便性。充分地考慮安全、輕便性。隨著提高汽車隨著提高汽車車速，駕駛員和乘客的安全是非常重要的，目車速，駕駛員和乘客的安全是非常重要的，目前國內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝前國內(nèi)外在許多汽車上已普遍增設(shè)能量吸收裝置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊置，如防碰撞安全轉(zhuǎn)向柱、安全帶、安全氣囊等，并逐步推廣。等，并逐步推廣。

18、從人類工程學的觀點考慮從人類工程學的觀點考慮操縱輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和操縱輕便性，已逐步采用可調(diào)整的轉(zhuǎn)向管柱和動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。 低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)。低成本、低油耗、大批量專業(yè)化生產(chǎn)。隨著國隨著國際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，際經(jīng)濟形勢的惡化，石油危機造成經(jīng)濟衰退，在汽車生產(chǎn)中愈來愈重視經(jīng)濟性，設(shè)計低成本、在汽車生產(chǎn)中愈來愈重視經(jīng)濟性，設(shè)計低成本、低油耗的汽車和低成本的合理化生產(chǎn)線，盡量低油耗的汽車和低成本的合理化生產(chǎn)線，盡量實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。在零部件生產(chǎn)，特別實現(xiàn)大批量專業(yè)化生產(chǎn)。在零部件生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)向器的生產(chǎn)上，更是表現(xiàn)突出。是轉(zhuǎn)向器的

19、生產(chǎn)上，更是表現(xiàn)突出。 汽車轉(zhuǎn)向器裝置的電子化。汽車轉(zhuǎn)向器裝置的電子化。未來汽車的轉(zhuǎn)向器未來汽車的轉(zhuǎn)向器裝置，必定是以電子化為唯一的發(fā)展途徑。裝置，必定是以電子化為唯一的發(fā)展途徑。（一）動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（一）動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( (EPS)EPS)。 為了減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，很多汽車都裝為了減輕轉(zhuǎn)向盤的操縱力，很多汽車都裝有動力轉(zhuǎn)向裝置有動力轉(zhuǎn)向裝置( (PSPSPower Steering)Power Steering)。近年近年來，在很多汽車的轉(zhuǎn)向裝置中都采用了液力和來，在很多汽車的轉(zhuǎn)向裝置中都采用了液力和電動式轉(zhuǎn)向助力裝置，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電動式轉(zhuǎn)向助力裝置，構(gòu)成動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( (簡簡稱稱PSPS

20、或或EPS)EPS)。 改善整車的轉(zhuǎn)向特性和響應特性，從改善整車的轉(zhuǎn)向特性和響應特性，從2020世世紀紀8080年代起國外就開始陸續(xù)采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)年代起國外就開始陸續(xù)采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(4(4WSWS4Wheel Steering)4Wheel Steering)。1.EPS1.EPS分類分類 電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( (簡稱簡稱EPSEPSElectronic Control Power Steering)Electronic Control Power Steering)，根據(jù)動根據(jù)動力源不同又可分為力源不同又可分為液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(

21、(液壓式液壓式EPS)EPS)和電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動式電子控制動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)( (電電動式動式EPS)EPS)。電動式電動式EPSEPS是利用直流電動機作為動力源，電子控制是利用直流電動機作為動力源，電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)等車速等信號，控制電動機扭單元根據(jù)轉(zhuǎn)向參數(shù)等車速等信號，控制電動機扭矩的大小和方向。矩的大小和方向。 液壓式液壓式EPSEPS是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)是在傳統(tǒng)的液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和上增設(shè)了控制液體流量的電磁閥、車速傳感器和電子控制單元等，電子控制單元根據(jù)檢測到的車電子控制單元等，電子控制單元根據(jù)檢測到的車速信號，

22、控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實現(xiàn)速信號，控制電磁閥，使轉(zhuǎn)向動力放大倍率實現(xiàn)連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。連續(xù)可調(diào)，從而滿足高、低速時的轉(zhuǎn)向助力要求。 電動式動力轉(zhuǎn)向電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)基本上是由系統(tǒng)基本上是由扭矩傳感器、車扭矩傳感器、車速傳感器、控制速傳感器、控制元件、電動機和元件、電動機和減速機組成的。減速機組成的。2 2、 電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（電動式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPSEPS）工作原理工作原理扭矩傳感器扭矩傳感器 扭矩傳感器具有檢測轉(zhuǎn)向盤的操縱方向和操縱扭矩傳感器具有檢測轉(zhuǎn)向盤的操縱方向和操縱力的功能。圖為某種扭矩傳感器的輸出特性。力的功能。圖為某種扭矩傳感器的輸出特性。電動

23、機、離合器和減速機構(gòu)電動機、離合器和減速機構(gòu) EPS EPS上所采用的電動機是在一般汽車用電動機上所采用的電動機是在一般汽車用電動機基礎(chǔ)上加以改進后得到的。基礎(chǔ)上加以改進后得到的。（二）車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)（二）車身電子穩(wěn)定系統(tǒng)(Electronic (Electronic Stability ProgramStability Program，簡稱，簡稱ESP)ESP)ESPESP是博世（是博世（BoschBosch）公司的專利。）公司的專利。ESPESP系統(tǒng)實系統(tǒng)實際是一種牽引力控制系統(tǒng)，與其他牽引力控制際是一種牽引力控制系統(tǒng)，與其他牽引力控制系統(tǒng)比較，系統(tǒng)比較，ESPESP不但控制驅(qū)動輪，而且

24、可控制不但控制驅(qū)動輪，而且可控制從動輪。如后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過多情從動輪。如后輪驅(qū)動汽車常出現(xiàn)的轉(zhuǎn)向過多情況，此時后輪失控而甩尾，況，此時后輪失控而甩尾，ESPESP便會剎慢外側(cè)便會剎慢外側(cè)的前輪來穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過少時，為了校正的前輪來穩(wěn)定車子；在轉(zhuǎn)向過少時，為了校正循跡方向，循跡方向，ESPESP則會剎慢內(nèi)后輪，從而校正行則會剎慢內(nèi)后輪，從而校正行駛方向駛方向 ESPESP系統(tǒng)是汽車上一個重要的系統(tǒng)，通常是支援系統(tǒng)是汽車上一個重要的系統(tǒng)，通常是支援ABSABS及及ASRASR的功能。它通過對從各傳感器傳來的車輛行的功能。它通過對從各傳感器傳來的車輛行駛狀態(tài)信息進行分析，然后向駛狀態(tài)信

25、息進行分析，然后向ABSABS、ASRASR發(fā)出糾偏指發(fā)出糾偏指令，來幫助車輛維持動態(tài)平衡。令，來幫助車輛維持動態(tài)平衡。ESPESP可以使車輛在可以使車輛在各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向各種狀況下保持最佳的穩(wěn)定性，在轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的情形下效果更加明顯。不足的情形下效果更加明顯。ESPESP一般需要安裝轉(zhuǎn)一般需要安裝轉(zhuǎn)向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度向傳感器、車輪傳感器、側(cè)滑傳感器、橫向加速度傳感器傳感器 ESPESP除用到了除用到了ABSABS和和TCSTCS的輪速傳感器和液壓調(diào)節(jié)器的輪速傳感器和液壓調(diào)節(jié)器之外，還包含了一個集成有側(cè)向加速傳感器的橫擺之外，還包含了

26、一個集成有側(cè)向加速傳感器的橫擺角速度傳感器和方向傳感器，主要負責測量汽車圍角速度傳感器和方向傳感器，主要負責測量汽車圍繞其縱軸的回轉(zhuǎn)運動和記錄駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖；輪繞其縱軸的回轉(zhuǎn)運動和記錄駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖；輪速傳感器用來測量車輪的即時轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)向角傳感器：速傳感器用來測量車輪的即時轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)向角傳感器：用于記錄駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖；橫擺角速度傳感器和用于記錄駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖；橫擺角速度傳感器和側(cè)向加速度傳感器用來測量汽車圍繞其縱軸的回轉(zhuǎn)側(cè)向加速度傳感器用來測量汽車圍繞其縱軸的回轉(zhuǎn)運動和離心力運動和離心力 三三、四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)(4(4WS)WS)（一）（一）4 4WSWS車的轉(zhuǎn)向特性車的

27、轉(zhuǎn)向特性4 4WSWS車低速時的轉(zhuǎn)向特性車低速時的轉(zhuǎn)向特性 圖為低速轉(zhuǎn)向時時行駛軌跡，可知圖為低速轉(zhuǎn)向時時行駛軌跡，可知2 2WSWS車車( (前輪轉(zhuǎn)向操縱前輪轉(zhuǎn)向操縱) )的情況是后輪不轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向中的情況是后輪不轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向中心大致在后軸的延長線上。心大致在后軸的延長線上。4 4WSWS車的情況是對后輪車的情況是對后輪進行逆向轉(zhuǎn)向操縱，轉(zhuǎn)向中心就比進行逆向轉(zhuǎn)向操縱，轉(zhuǎn)向中心就比2 2WSWS車的超前并車的超前并在靠近車體處。在低速轉(zhuǎn)向時，若前輪轉(zhuǎn)向角相同，在靠近車體處。在低速轉(zhuǎn)向時，若前輪轉(zhuǎn)向角相同，則則4 4WSWS車的轉(zhuǎn)向半徑更小，內(nèi)輪差也減小，所以轉(zhuǎn)車的轉(zhuǎn)向半徑更小，內(nèi)輪差也減小

28、，所以轉(zhuǎn)向性好。對小轎車而言，如果后輪逆向轉(zhuǎn)向向性好。對小轎車而言，如果后輪逆向轉(zhuǎn)向5 5，則可減少最小轉(zhuǎn)彎半則可減少最小轉(zhuǎn)彎半0 05 5m m，內(nèi)輪差約內(nèi)輪差約0.1m0.1m。4WS4WS車中高速時的轉(zhuǎn)向特性車中高速時的轉(zhuǎn)向特性 2 2WSWS車高速轉(zhuǎn)向時車輛的運動狀態(tài)。前輪轉(zhuǎn)車高速轉(zhuǎn)向時車輛的運動狀態(tài)。前輪轉(zhuǎn)向時，前輪產(chǎn)生側(cè)偏角，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力使向時，前輪產(chǎn)生側(cè)偏角，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力使車體開始自轉(zhuǎn)。當車體出現(xiàn)偏向時，后輪也出車體開始自轉(zhuǎn)。當車體出現(xiàn)偏向時，后輪也出現(xiàn)側(cè)偏角現(xiàn)側(cè)偏角，且也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力。且也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力。4 4輪分組自輪分組自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的力，一邊平衡一邊轉(zhuǎn)向。但是，車轉(zhuǎn)

29、和公轉(zhuǎn)的力，一邊平衡一邊轉(zhuǎn)向。但是，車速愈高，離心力就愈大，所以必須給前輪更大速愈高，離心力就愈大，所以必須給前輪更大的側(cè)偏角，使它產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)向心力。而且的側(cè)偏角，使它產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)向心力。而且為了使后輪也產(chǎn)生與此相對應的側(cè)偏角，使車為了使后輪也產(chǎn)生與此相對應的側(cè)偏角，使車體有更大的自轉(zhuǎn)運動。但是，車速愈高，車體體有更大的自轉(zhuǎn)運動。但是，車速愈高，車體的自轉(zhuǎn)運動就愈不穩(wěn)定，容易引起車輛的旋轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)運動就愈不穩(wěn)定，容易引起車輛的旋轉(zhuǎn)或側(cè)滑?；騻?cè)滑。(二二)、轉(zhuǎn)向角比例控制、轉(zhuǎn)向角比例控制 所謂轉(zhuǎn)向角比例控制就是與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角所謂轉(zhuǎn)向角比例控制就是與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向角成比例，在低速區(qū)是逆相而在中高速

30、區(qū)是同相成比例，在低速區(qū)是逆相而在中高速區(qū)是同相地對后輪進行轉(zhuǎn)向操縱控制。地對后輪進行轉(zhuǎn)向操縱控制。 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 圖為圖為4WS轉(zhuǎn)向角成比例控制的系統(tǒng)圖。前轉(zhuǎn)向角成比例控制的系統(tǒng)圖。前后的轉(zhuǎn)向機構(gòu)是以機械方式連接。轉(zhuǎn)向盤的旋后的轉(zhuǎn)向機構(gòu)是以機械方式連接。轉(zhuǎn)向盤的旋轉(zhuǎn)傳遞到前轉(zhuǎn)向齒輪箱轉(zhuǎn)傳遞到前轉(zhuǎn)向齒輪箱(齒條和小齒輪齒條和小齒輪)，由齒，由齒條帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿左右運動，使前輪轉(zhuǎn)向。同條帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿左右運動，使前輪轉(zhuǎn)向。同時小齒輪的旋轉(zhuǎn)輸出，通過連接軸傳給后轉(zhuǎn)向時小齒輪的旋轉(zhuǎn)輸出，通過連接軸傳給后轉(zhuǎn)向齒輪箱。齒輪箱。 (1)轉(zhuǎn)向樞軸轉(zhuǎn)向樞軸后轉(zhuǎn)向齒輪箱的轉(zhuǎn)向樞軸是一個大的軸后轉(zhuǎn)向齒輪箱的轉(zhuǎn)

31、向樞軸是一個大的軸承。其外因與扇形齒輪成為一體，圍繞承。其外因與扇形齒輪成為一體，圍繞樞軸可左右轉(zhuǎn)動；內(nèi)圈與連桿突出的偏樞軸可左右轉(zhuǎn)動；內(nèi)圈與連桿突出的偏心軸相連接，連桿通過心軸相連接，連桿通過4WS轉(zhuǎn)換器的電轉(zhuǎn)換器的電機連桿以旋轉(zhuǎn)中心作正反旋轉(zhuǎn)。偏心軸機連桿以旋轉(zhuǎn)中心作正反旋轉(zhuǎn)。偏心軸在轉(zhuǎn)向樞軸機構(gòu)內(nèi)可上下回轉(zhuǎn)約在轉(zhuǎn)向樞軸機構(gòu)內(nèi)可上下回轉(zhuǎn)約55。(2)4(2)4WSWS轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 4 4WSWS轉(zhuǎn)換器部分的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換器是由主電轉(zhuǎn)換器部分的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換器是由主電動機和副電動機的驅(qū)動部分、行星齒輪的減動機和副電動機的驅(qū)動部分、行星齒輪的減速部分以及旋轉(zhuǎn)連桿的蝸桿組成的。速部分以及旋轉(zhuǎn)連桿的蝸桿組

32、成的。（二）控制邏輯控制邏輯 ECU控制流程框圖。通過轉(zhuǎn)向角傳感控制流程框圖。通過轉(zhuǎn)向角傳感器、車速傳感器等輸入信號，進行以下器、車速傳感器等輸入信號，進行以下控制：控制：(1)(1)轉(zhuǎn)向角控制轉(zhuǎn)向角控制 按照轉(zhuǎn)向角比控制圖，由主電動機按照轉(zhuǎn)向角比控制圖，由主電動機進行控制。進行控制。 (2)2(2)2WSWS選擇功能選擇功能 2 2WSWS開關(guān)為開關(guān)為ONON且變速器為倒擋狀態(tài)時，因與且變速器為倒擋狀態(tài)時，因與車速無關(guān)，故將后輪的轉(zhuǎn)向操縱量設(shè)定為零。車速無關(guān)，故將后輪的轉(zhuǎn)向操縱量設(shè)定為零。對對2 2WSWS車倒退轉(zhuǎn)向操縱已習慣的人，若對車倒退轉(zhuǎn)向操縱已習慣的人，若對4 4WSWS車車倒退轉(zhuǎn)向

33、操縱有失調(diào)感時，可使用此開關(guān)。倒退轉(zhuǎn)向操縱有失調(diào)感時，可使用此開關(guān)。 (3)(3)安全性控制安全性控制 系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，在進行下列工作的同時點系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，在進行下列工作的同時點亮亮“4“4WSWS警告燈警告燈”通知駕駛員，而且通知駕駛員，而且ECUECU記憶異記憶異常部位。常部位。（三）橫擺角速度比例控制（三）橫擺角速度比例控制 橫擺角速度比例控制是通過檢測橫擺角橫擺角速度比例控制是通過檢測橫擺角速度以控制后輪轉(zhuǎn)向操縱量的。通過橫速度以控制后輪轉(zhuǎn)向操縱量的。通過橫擺角速度能夠直接檢測自轉(zhuǎn)運動的增減，擺角速度能夠直接檢測自轉(zhuǎn)運動的增減，所以接照它再增減后輪的轉(zhuǎn)向角，則就所以接照它再增減后輪的轉(zhuǎn)向角，