电控液压助力转向系统简介
电控液压助力转向(ECHPS)系统简介
——反力控制式
反力控制式ECHPS系统是在传统液压助力转向
系统(HPS)的基础上增加一套反力控制装置而构成
的。该系统通过对转向控制阀的阀芯施加随车速而
变化的反作用力，使得转向操纵力矩必须克服施加
在阀芯上的反作用力而引起的转动阻力矩，才能使
阀芯和阀套产生相对转动而产生助力，见图1。目
前，产生反作用力的方式大都采用液压助力转向系
统中的液压力，也有通过电磁方式施加反作用力。
图1 反力机构原理 1-阀芯；2-扭杆；
3-反力机构；4-阀套
1．液压反力式ECHPS 系统
液压反力式ECHPS 系统是在传统HPS 系统的基础上增加一套液压反力装置而构成，见图2。液压反力装置由电磁阀和活塞等组成。活塞套在阀芯的上部，二者可轴向移动，但不能相对转动。活塞的下端及阀套的上端都加工有V 形槽，槽中放置有滚柱。活塞与转向器壳体上部形成反力腔，反力腔中装有弹簧。反力腔与转向器进油口的通道上安装有电磁阀，电磁阀受车速信号的控制。当车速较低时，电磁阀关死，反力装置不起作用。此时，系统的工作状态与传统HPS 系统相同。随着车速的提高，电磁阀逐渐开启，反作用腔中建立起一定的压力。此时，由于受弹簧力和液压力的共同作用，滚柱受到较大的轴向力，使得产生相同的阀芯和阀套间的相对转角所需的转向盘转矩较大，即转向助力减小。电磁阀开度越大，节流阻力越小，反作用腔中压力越高，产生相同的阀芯和阀套间的相对转角所需的转向盘转矩越大，转向助力越小。 由图2可知，在反作用腔与回油口的通道上安装有单向阀。当转动转向盘而使活塞相对阀芯向上运动时，反作用腔中压力进一步增加，此时单向阀开启，使反作用腔中压力不会超过设定值，也避免转向操纵过于沉重。 另外，反作用腔中的弹簧可提高转向盘中间位置路感。
图2 液压反力式ECHPS 系统
2．电磁反力式ESHPS系统
上述电控液压助力转向系统是通过将进油腔的油液引入反力腔，对阀芯的转动施加阻力矩，不能产生助力。而以下介绍的电磁反力方式，不仅能产生阻力，还能产生助力。
图3为电磁反力式液压助力转向器及其主要元件结构图，它是在普通转向器中增加一套由永久磁环、双环形铁芯及励磁线圈组成的电磁反力装置而构成的。由30块N 极和S 极交错布置的永久磁铁组成的永久磁环通过保持架与阀芯固定，由齿环、齿圈和环形盘组成的双环形铁芯与阀套相连，励磁线圈固定在壳体中。
齿环和齿圈上各有15个径向齿，二者通过环形盘连成一个整体，且齿圈的内齿与齿环的外齿相互错开半个齿，见图3(c)。齿圈内齿和齿环外齿间有一定的径向间隙，永久磁环即插在此间隙中，见图3(d)。直行位置时，相邻两块永久磁铁中的一个与齿圈内齿和齿环外齿重叠3/4个磁铁宽度，而另一个则与齿圈内齿和齿环外齿重叠1/4个磁铁宽度。
图3 电磁反力式液压助力转向器及主要元件结构
(a)转向器 (b)永久环形及保持架 (c)双环形铁芯端视图 (d)双环形铁芯轴向剖视图 (e)正向电流感应出的磁极 (f)励磁线圈总成 (g)反向电流感应出的磁极
当励磁线圈中无电流通过时，在
永久磁环的作用下，齿圈内齿和齿环
外齿感应出相应的极性，对永久磁环
（阀芯）和双环形铁芯（阀套）的相
对转动有一定的阻碍作用。当给励磁
线圈通以正向电流时，在永久磁环和
励磁线圈电流磁场的共同作用下，齿
环和齿圈感应出相应的极性，对阀芯
和阀套的相对运动阻碍更大。改变电
流方向时，双环形铁心的内外圈齿的感应极性也随之改变，对阀芯和阀套的相对转动起推进作用。因此该系统在不过多减少扭杆刚度的条件下，能够获得很宽的助力范围，见图4。但系统结构角复杂，转向器尺寸较大，成本较高。
图4 电磁反力式ECHPS 系统助力特性
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