关键词：汽车;机械电子;助力转向系统
一、引言
近几年，随着汽车工业的不断发展，人们对汽车驾驶过程中
舒适性和敏捷性要求也不断增加。因而，汽车厂家逐步改进汽车 的性能。其中，比较明显的一个改变是汽车的转向，从机械式助
力转向系统到液压助力转向系统再到电子控制式电动助力转向 系统不断改进，使得汽车转向系统在驾驶和能耗方面都有大的飞
跃。电子控制式电动助力转向系统实现了车辆在任何情况都可以 轻松转动，操作稳定性强，使得驾驶汽车的安全度得到了提升。
二、电子控制式电动助力转向系统的发展与应用
日本的铃木早在 1988 之前就投入了对电子控制电动助力转
向系统的研究工作。很快，随着新一代产品的推出，传统的液压 助力转向系统很快在世界范围内被淘汰。由于优异的的动力性
能，电子助力系统在 1993 年用在了爱克 NSX 跑车上，同时其它 先进的车型也都选择装载电子助力系统。两种系统是不同的助力
方式，在发动机工作的过程中，就能耗而言，明显液压系统的能 耗远大于电子助力系统。在汽车工业快速发展的进程中，由于电
子控制式电动助力转向系统优越的性能，众多的汽车厂家纷纷投 入大量的人力、物力和财力来研究电子控制式电动助力转向系 统，进而推动了助力系统的升级换代。
三、电子控制式电动助力转向系统工作原理与分类
1.电子控制式电动助力转向系统的工作原理
电子控制式电动助力转向系统是在传统动力转向系统上发 展起来的，在原先的系统上加上电子控制单元和转向传感装置。
汽车在转向的时候，首先会被方向盘扭矩传感器检测到，进而接 受到指令后传递给控制单元，然后控制单元根据当前车辆速度、 转向幅度并发出对电机的指令，电动机再次发电。不转向时，电
机不需要工作。 2.电子控制式电动助力转向系统分类
电子控制式电动助力转向系统是根据电动机的不同部件分 类驱动的，分为小齿轮助力型、转向轴助力型和齿条辅助式三种
不同的类型。小齿轮助力式转向系统，其电动机、转矩传感器、 转向助力结构和离合器是一体的。这种小齿轮助力式转向系统使
得该系统各部件的配置较为合理，但是当转向盘和转向器之间存 在万向传动装置时，难以保证准确的助力控制特性。转向轴助力
式转向系统，电动机、转向助力结构和离合器也是一体的。这种 类型的转向系统，其结构配置比较紧凑，转矩传感器所测得的信
号和电动机产生的助力之间的相应良好，所以多配备在小轿车 上。齿条式动力转向系统是一种比较特殊的转向系统，在小齿轮
上会安装性能优异的扭矩传感器，设计者将其它机构安装另一 侧，便于能够直接提供动力。根据减速传动结构的不同可以将齿
条助力式转向系统分为电动机作为中空的和电动机与齿条的壳 体相互独立两种类型。电机作为中空时，齿条会通过机架的中空 部分，這种结构是传统的助力转向系统;电机外壳与机架相互独
立，因其批量生产更加容易，逐渐代替了传统的助力转向系统。
四、电子控制式电动助力转向系统基本结构
电子控制式电动助力转向系统是在传统机械转向机构基础 上，增加信号传感装置、电子控制装置和转向助力机构。它是利
用电动机产生的动力来帮助驾驶员进行转向。不转向时，电动机 不工作;转向时，转矩传感器检测到的转向盘转矩和旋转方向信 号输送给控制单元，控制单元根据转矩大小及其方向和从车速传
感器传来的车速信号向电动机发出指令，电动机输出相应大小及 方向的转矩以产生助力。
1.电子控制式电动助力转向系统分类 根据电动机驱动部位的不同，将电动助力转向系统分为三类：
转向轴助力式、转向器小齿轮助力式和齿条助力式。 其转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机构组成一体，
安装在转向柱上。其特点是结构紧凑、所测取的转矩信号与控制 直流电机助力的响应性较好。这种类型一般在轿车上使用。小齿
轮助力式转向系统的转矩传感器、电动机、离合器和转向助力机
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构仍为一体，只是整体安装在转向小齿轮处，直接给小齿轮助力， 可获得较大的转向力。该型式可使各部件布置更方便，但当转向 盘与转向器之间装有万向传动装置时，转矩信号的取得与助力车 轮部分不在同一直线上，其助力控制特性难以保证准确。齿条助 力式转向系统的转矩传感器单独地安装在小齿轮处，电动机与转 向助力机构一起安装在小齿轮另一端的齿条处，用以给齿条助 力。该类型又根据减速传动机构的不同可分为两种：一种是电动 机作成中空的，齿条从中穿过，电动机动力经一对斜齿轮和螺杆 螺母传动副以及与螺母制成一体的铰接块传给齿条。这种结构是 第一代电动助力转向系统，由于电动机位于齿条壳体内，结构复 杂、价格高、维修也很困难。另一种是电动机与齿条的壳体相互 独立，电动机动力经另一小齿轮传给齿条，由于易于制造和维修， 成本低，已取代了第一代产品。因为齿条由一个独立的齿轮驱动， 可给系统较大的助力，主要用于重型汽车。
2.转矩传感器 转矩传感器用来检测转向盘的转矩和方向，采用电位计式传
感器。它输出两个彼此独立的电压信号：主信号和副信号，控制单 元用副信号来检查主信号是否正确。电控助力转向系统的转矩传 感器主要有三种形式：摆动杆式、双行星齿轮式和扭杆式。摆动
杆式是通过测量由转向器小齿轮轴反作用力矩引起的摆杆位移 量得到转向力矩的。双行星齿轮式是通过测量与扭杆相连的两套
行星齿轮的相对位移得到转向力矩信号值，扭杆位于转向输入轴 和输出轴之间，行星齿轮机构也兼起减速传动机构的作用。扭杆
式是通過扭杆直接测量输入轴和输出轴的相对位移，从而测得转 向力矩
五、电子控制式电动助力转向系统的发展趋势
电子控制式电动助力转向系统发展了近 30 年的时间，在降 低系统自重、减少能量消耗、降低系统摩擦力以及减少内部系统
产生的热量等方面都取得了很大的进步。由于电子控制式电动助 力转向系统在舒适、节能、安全等方面有其独特的优越性，其未
来的发展趋势是非常可观的。
①在控制方面进一步改善，使之能够消除由于巨大惯性和摩 擦力所导致的路感不足的缺点，并能将之运用在重型货车上;②
将电子控制式助力转向系统与其他单元之间联系在一起，向控制
系统一体化发展;③提高系统各元部件的可靠性，使整个系统变 得更为可靠;④简化电子控制式电动助力转向系统，减少占用体
积和生产成本。
六、结语
电子控制式电动助力转向系统在汽车市场上得到了极大的 关注，在满足人们对于操作性能、安全、节能、节约成本等方面
的要求。世界各汽车公司都对该系统进行了不断的完善，从而满 足人们更高的需求。但是从其发展前景上来看，电子控制式电动 助力转向系统还有着很大的发展空间，比如应用在重型卡车时，
系统的可靠性能够明显增大。但还是需要不断降低生产成本，使 其更容易生产，进而能够使得电控制电动助力转向系统得到更广
泛的应用。
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