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速騰電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)組成及工作原理

 投奔宋江 2011-04-26

速騰車采用雙齒輪式電子機(jī)械轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)。根據(jù)駕駛員的轉(zhuǎn)向要求,轉(zhuǎn)向控制單元控制電動(dòng)機(jī)工作,進(jìn)而起到轉(zhuǎn)向助力的作用。系統(tǒng)通過"主動(dòng)回正"功能將轉(zhuǎn)向輪置于中心位置,使車輛在各種情況下都能獲得良好的平衡性及精確的直線行駛穩(wěn)定性。直線行駛穩(wěn)定功能可以幫助駕駛員在車輛受到側(cè)向風(fēng)的作用時(shí),或者在上下顛簸的路面上行駛時(shí)更容易控制車輛直線行駛。
    一、速騰車電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的組成
    速騰車電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)的部件有方向盤、轉(zhuǎn)向柱、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、轉(zhuǎn)向力矩傳感器、轉(zhuǎn)向齒輪、轉(zhuǎn)向助力電動(dòng)機(jī)及轉(zhuǎn)向助力控制單元組成,如圖1所示。

二、工作原理


    如圖2所示,當(dāng)駕駛員旋轉(zhuǎn)方向盤時(shí),轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)開始工作。安裝于轉(zhuǎn)向柱上的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器將檢測(cè)到的方向盤的旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度,以電信號(hào)的方式送至轉(zhuǎn)向助力控制單元。與此同時(shí),作用在方向盤上的力矩經(jīng)過傳遞驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向小齒輪旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)向力矩傳感器檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)力矩并將其傳給控制單元。根據(jù)轉(zhuǎn)向力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、方向盤轉(zhuǎn)角、方向盤轉(zhuǎn)速以及存儲(chǔ)在控制單元中的特性曲線圖,控制單元計(jì)算出必要的助力力矩并控制電動(dòng)機(jī)開始工作。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二個(gè)小齒輪(驅(qū)動(dòng)小齒輪)提供轉(zhuǎn)向助力,從而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向齒條。

方向盤轉(zhuǎn)角傳感器為光電式傳感器,安裝于轉(zhuǎn)向柱上。當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),轉(zhuǎn)向柱帶動(dòng)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器的轉(zhuǎn)子隨方向盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),光源就會(huì)通過轉(zhuǎn)子縫隙照在傳感器的感光元件上產(chǎn)生信號(hào)電壓。由于轉(zhuǎn)子縫隙間隔大小不同,故產(chǎn)生的信號(hào)電壓變化也不同,其工作原理如圖3所示。




    轉(zhuǎn)向力矩傳感器為磁阻式傳感器,其磁性轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)向柱連接塊為一體,磁阻傳感元件和轉(zhuǎn)向小齒輪連接塊為一體,當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤時(shí),轉(zhuǎn)向柱連接塊和轉(zhuǎn)向小齒輪連接塊反向運(yùn)動(dòng),即磁性轉(zhuǎn)子和磁阻傳感元件反向運(yùn)動(dòng),因此轉(zhuǎn)向力矩的大小可以被測(cè)量出來并傳遞給控制單元,其工作原理如圖4所示。

  根據(jù)不同工作狀況的需要,駕駛員作用于方向盤上的力矩大小不同,由該力矩產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向小齒輪旋轉(zhuǎn)的力矩大小也不同。轉(zhuǎn)向力矩傳感器根據(jù)小齒輪桿的旋轉(zhuǎn)情況,檢測(cè)出轉(zhuǎn)向力的大小并輸送至控制單元;同時(shí)方向盤轉(zhuǎn)角傳感器將檢測(cè)到的駕駛員轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤的角度也輸送給控制單元;轉(zhuǎn)子傳感器將轉(zhuǎn)動(dòng)速度輸送至控制單元,控制單元計(jì)算出合適的力矩,控制電動(dòng)機(jī)工作。


    三、特殊功能
    1. 主動(dòng)回正功能:如果駕駛員在轉(zhuǎn)彎的過程中減小了施加在方向盤上的力矩,旋轉(zhuǎn)桿上的扭矩也相應(yīng)減小。于是轉(zhuǎn)向力在減小的同時(shí),轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向的速度都相應(yīng)的減小,回轉(zhuǎn)速度也相應(yīng)被精確地檢測(cè)到??刂茊卧鶕?jù)轉(zhuǎn)向力、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和存儲(chǔ)在控制單元中的特性曲線圖計(jì)算出電動(dòng)機(jī)需要的必要的回正力,并控制電動(dòng)機(jī)工作,促使車輪回到直線行駛的方向,即中心位置。
    2.直線行駛功能:直線行駛功能是主動(dòng)回正功能的一個(gè)擴(kuò)展,當(dāng)沒有力矩作用在方向盤上時(shí),系統(tǒng)將產(chǎn)生助力使車輪回復(fù)到中心位置。為實(shí)現(xiàn)直線行駛功能,又分為長時(shí)間法則和短時(shí)間法則兩種不同的情況。
    長時(shí)間法則:當(dāng)長時(shí)間發(fā)生背離中心位置任何一側(cè)時(shí),系統(tǒng)將起到平衡的作用。如:將夏季使用的輪胎換到冬季使用。
    短時(shí)間法則:當(dāng)短時(shí)間發(fā)生背離中心位置的任何一側(cè)時(shí),系統(tǒng)將起到平衡的作用。如:受到側(cè)向風(fēng)時(shí)。
    當(dāng)車輛受到持續(xù)的側(cè)向力時(shí),駕駛員將給方向盤一個(gè)力矩使車輛保持直線行駛狀態(tài)。此時(shí),控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向力、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度和存儲(chǔ)在控制單元中的特性曲線圖計(jì)算出要保持直線行駛狀態(tài)電動(dòng)機(jī)需要提供的必要的力矩,并控制電動(dòng)機(jī)工作,使車輛回到直線行駛狀態(tài),減輕駕駛員的工作強(qiáng)度。

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