EPS nedir
1. Genel Bakış
Elektrikli hidrolik direksiyon sistemi EPS (elektrikli hidrolik direksiyon), yardımcı tork sağlamak için doğrudan motora dayanan bir hidrolik direksiyon sistemidir. Geleneksel hidrolik hidrolik direksiyon sistemi HPS (hidrolik hidrolik direksiyon) ile karşılaştırıldığında, EPS sisteminin birçok avantajı vardır: yalnızca direksiyon gerektiğinde Yalnızca motor güç üretmeye başladığında, motorun yakıt tüketimini azaltabilir; çeşitli sürüş koşulları altında en iyi güç desteğini sağlayabilir ve şanzıman cihazının hareketi yoluyla sisteme yardımcı olmak için düzensiz yol yüzeyinin neden olduğu motorun çıkış torkunun bozulmasını azaltabilir. Aracın direksiyon özelliklerini iyileştirin ve aracın aktif güvenliğini artırın; hidrolik devre olmadan, ayarlama ve algılama daha kolaydır, montaj otomasyon derecesi daha yüksektir ve farklı programlar ayarlayarak, üretim ve geliştirme döngüsünü kısaltarak farklı modellerle hızlı bir şekilde eşleştirilebilir; hayır Yağ sızıntısı sorunu vardır ve çevreye olan kirliliği azaltır.
EPS sistemi, gelecekteki hidrolik direksiyon sisteminin bir gelişme eğilimidir.
EPS yapı şeması
Şekil 1 EPS yapı şeması
Şekil 1'de gösterildiği gibi EPS, temel olarak bir tork sensörü, bir araç hız sensörü, bir elektrik motoru, bir yavaşlama mekanizması ve bir elektronik kontrol ünitesinden (ECU) oluşur. Sensör, sürücünün direksiyon çalışması sırasında direksiyon tarafından üretilen tork veya açının büyüklüğünü ve yönünü algılar ve gerekli bilgileri dijital sinyallere dönüştürür ve bunları kontrol ünitesine girer. Son olarak, motoru çalıştırmak için komut verilir ve motorun çıkış torku, şanzıman cihazının hareketi ile desteklenir. Bu nedenle tork sensörü, EPS sistemindeki en önemli bileşenlerden biridir. Temel olarak potansiyometre tork sensörleri, metal dirençli gerinim ölçer tork sensörleri, temassız tork sensörleri vb. dahil olmak üzere birçok tork sensörü türü vardır. Teknolojinin ilerlemesi ile daha yüksek doğruluk ve daha düşük maliyetli sensörler olacaktır.
2. Potansiyometre tork sensörü
Potansiyometre tork sensörleri esas olarak spiral kol tipine, çift kademeli planet dişli tipine ve burulma çubuğu tipine ayrılabilir. Bunlar arasında, basit bir yapıya ve nispeten yüksek güvenilirliğe sahip olan burulma çubuğu ölçümü, ilk zamanlarda yaygın olarak kullanılmıştır.
2.1 EPS'de burulma çubuğu tork sensörünün yapısı ve prensibi
Burulma çubuğu tork sensörü esas olarak bir burulma çubuğu yayı, bir açı-yer değiştirme dönüştürücüsü ve bir potansiyometreden oluşur. Burulma çubuğu yayının ana işlevi, sürücünün direksiyon simidine uyguladığı torku tespit etmek ve onu karşılık gelen dönüş açısına dönüştürmektir. Dönme açısı-yer değiştirme dönüştürücüsü, burulma çubuğu yayının iki ucunun nispi dönüş açısını, sert bir bilyeden, bir spiral oluktan oluşan kayar manşonun eksenel yer değiştirmesine dönüştüren bir çift sarmal mekanizmadır. kaydırıcı. Sürgü, bir pim vasıtasıyla çıkış miline monte edilirken, giriş miline göre helisel bir yönde hareket edebilir ve çıkış miline göre dikey bir yönde hareket edebilir. Bu nedenle giriş mili çıkış miline göre döndüğünde, kaydırıcı giriş miline göre dönüş yönüne ve çıkış miline göre dönüş miktarına göre dikey olarak hareket eder. Direksiyon simidi döndürüldüğünde, tork burulma çubuğuna iletilir ve giriş milinin çıkış miline göre yönü sapar. Sapma, kaydırıcının hareketidir, bu eksen yönlerinin hareketi potansiyometrenin kol dönüş açısına dönüştürülür, direnç hattındaki kayan kontağın hareketi potansiyometrenin direnç değerinin buna göre değişmesini sağlar ve değişimi direnç potansiyometre ile voltaja dönüştürülür. Bu şekilde tork sinyali bir voltaj sinyaline dönüştürülür.
2.2 Torsiyon çubuğu tork sensörünün tasarımı
Burulma çubuğu, tüm burulma çubuğu tork sensörünün önemli bir parçasıdır, bu nedenle burulma çubuğu tork sensörünün tasarımının anahtarı, burulma çubuğunun tasarımıdır. Burulma çubuğu, ince dişli bir kıvrımlı kanal aracılığıyla direksiyon miline bağlanır ve diğer uç, radyal bir pim (çap D) aracılığıyla direksiyon çıkış miline bağlanır. Temel yapı Şekil 2'de gösterilmektedir.
Silindirik kesitli burulma çubuğu yapısı
Şekil 2 Silindirik kesitli burulma çubuğunun yapı şeması
Burulma çubuğunun tırtıklı kıvrımlı spline uç yapısının dış çapı
d{{0}}(1.15~1.25)d, uzunluk L=(0.5~0.7)d, aşırı dolgu kullanıldığında aşırı stres konsantrasyonunu önlemek için, R=(3~5)d yarıçapı, burulma çubuğunun etkin uzunluğu l'dir, d burulma çubuğunun etkin uzunluğunun çapıdır.
Burulma çubuğunun burulma sertliği k, aşağıdaki formüle göre hesaplanabilen burulma çubuğunun önemli bir fiziksel niceliğidir.
Tork T'ye maruz kaldığında, burulma kesme gerilimi τ ve deformasyon açısı φ sırasıyla:
Burulma sertliği:
nerede d-burulma çubuğu çapı, efektif uzunluk, Ip atalet momenti, Zi burulma kesit katsayısı
Şekil 3, bir tork sensörü burulma çubuğunun test eğrisini göstermektedir ve eğrinin eğimi, burulma sertliği k'dir.
Burulma çubuğu tork sensörü, EPS'nin ilk zamanlarında yaygın olarak kullanılıyordu, ancak temas tipi olduğu için, çalışma sırasında oluşan sürtünme, aşınmayı kolaylaştırır ve doğruluğunu etkiler ve aşamalı olarak kaldırılacaktır.
3. Metal direnç gerinim ölçerin tork sensörü
Sensör tork ölçümü, gerinim elektrik ölçüm teknolojisini benimser. Elastik şaft üzerine bir gerinim ölçer yapıştırılarak bir ölçüm köprüsü oluşturulur. Elastik şaft tork tarafından hafifçe deforme olduğunda, köprünün direnç değeri değişecek ve gerinim köprüsünün direncinin değişimi, tork ölçümünü gerçekleştirmek için elektrik sinyalinin değişimine dönüştürülecektir. Sensör aşağıdaki bilgi dönüşümünü tamamlar:
Sensör, elastik mil, ölçüm köprüsü, enstrüman amplifikatörü ve arayüz devresinden oluşur. Elastik eksen, 45 derece ve 135 derece yönlerde maksimum basma gerilmesi ve çekme gerilmesi oluşturan hassas bir elemandır. Bu zamanda, asal gerilme ve kayma gerilmesi eşittir. Hesaplama formülü:
burada τ— şu anda σ'ya eşit olan ana stres
Wp—mil bölümünün kutup momenti
Ölçüm köprüsü, yarı iletken dirençli gerinim ölçerleri kullanabilir ve bunları, çıkış voltajı burulma mili tarafından alınan torkla orantılı olan bir diferansiyel tam köprü oluşturmak üzere bağlayabilir. Gerinim ölçer R{{0}R2=R3=R4=R0'ın direnci aşağıdaki formül elde edilebilir:
E ekseni malzemesinin elastik modülü
u - köprünün besleme gerilimi
S - Direnç gerinim ölçerin duyarlılık katsayısı
Amplifikasyon devresi, özel enstrümanlar için amplifikasyon devrelerinden oluşan enstrümanlar için amplifikasyon devresini benimser ve ayrıca üç adet tekli op-amp devresinden oluşur. Amplifikasyon faktörü K ve yükseltilmiş voltaj V:
Birlikte yüksek doğruluğun elde edilebilmesi için hassasiyet katsayısının sabit hale getirilmesi gerekmektedir.
Metal direnç gerinim ölçerin tork sensöründe çözülmesi gereken teknik anahtar şudur:
(1) Elastik şaftın çalışma alanı, elastik alanın 1/3'ünden büyük olmamalı ve ilk segmenti almalıdır. Histerezis hatasını en aza indirmek için aşırı yük kapasitesi indeksine göre en büyük şaft çapını seçin.
(2) Daha iyi hassasiyete ve küçük doğrusal olmayanlığa sahip olan LM tipi silikon difüzyon kuvvetine duyarlı tam köprü gerinim ölçer kullanılır.
(3), yüksek hassasiyetli düzenlenmiş güç kaynağının kullanımı.
4. Temassız tork sensörü
Temassız tork sensörü
Şekil 4, temassız bir tork sensörünün tipik bir yapısını göstermektedir. Giriş mili ve çıkış mili bir burulma çubuğu ile bağlanmıştır, giriş milinde kamalar vardır ve çıkış milinde bir kama yuvası vardır. Burulma çubuğu, direksiyon simidinin dönme momenti tarafından büküldüğünde, giriş milindeki kamalar ile çıkış milindeki kama yuvası arasındaki göreceli konum değiştirilir. Spline ve kama yolunun nispi yer değiştirme değişimi, burulma çubuğunun burulmasına eşittir, böylece spline üzerindeki manyetik indüksiyon yoğunluğu değişir ve manyetik indüksiyon yoğunluğunun değişimi, bobin boyunca bir voltaj sinyaline dönüştürülür. Sinyalin yüksek frekanslı kısmı algılama devresi tarafından filtrelenir ve sadece tork sinyali kısmı yükseltilir. Temassız çalışma yöntemi nedeniyle, temassız tork sensörü uzun ömürlüdür, yüksek güvenilirliğe sahiptir, aşınmaya duyarlı değildir, daha küçük bir gecikmeye sahiptir ve şaftın sapmasından ve eksenel sapmadan daha az etkilenir. Şimdi yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomobillerde ve hafif araçlarda EPS sensörlerinin ana ürünüdür.
5. Diğer tork sensörleri
Şekil 5, faz farkı algılamasıyla torku algılayan bir tork sensörünün yapısını ve ölçüm ilkesini gösterir. Bu sensör, yüksek hassasiyet ve yüksek tekrarlanabilirlik özelliklerine sahiptir. Ölçüm prensibi şu şekildedir: burulma milinin her bir ucuna bir dişli takın ve diş yüzeyinin karşısına bir elektromanyetik sensör takın ve sensörden güç mili ile temassız iki AC sinyali indüklenebilir. Sinyalinin faz farkını çıkarın ve iki faz farkı arasına bir kristal osilatör tarafından üretilen yüksek hassasiyetli, yüksek kararlı bir saat sinyali ekleyin. Bu saat sinyaline dayanarak, uygulanan tork, dijital sinyal işleme teknolojisinin akıllı kullanımıyla doğru bir şekilde ölçülebilir.
Faz farkı algılama yöntemi ile torku algılayan tork sensörünün yapısı ve ölçüm prensip şeması
6. EPS tork sensörünün gelişim trendi
EPS sisteminin sürekli iyileştirilmesi ve geliştirilmesiyle, tork sensörünün doğruluğu, güvenilirliği ve tepki hızı için daha yüksek gereksinimler ortaya konmuştur. EPS tork sensörleri aşağıdaki geliştirme eğilimlerini gösteriyor:
(1) Test sistemi minyatürleşmeye doğru gelişiyor! Dijitalleştirme, zeka, sanallaştırma ve ağ oluşturma;
(2) Kendi kendini telafi etme, kendi kendini düzeltme, kendi kendine uyarlama, kendi kendine teşhis, uzaktan ayarlama, durum kombinasyonu, bilgi depolama ve bellek dahil olmak üzere tek işlevden çok işleve geliştirme;
(3) Minyatürleştirme ve entegrasyona doğru geliştirin. Sensörün algılama kısmı, yapının rasyonel tasarımı ve optimizasyonu yoluyla küçültülebilir ve IC kısmı, harici bileşenlerin sayısını azaltarak, mümkün olduğunca çok sayıda yarı iletken bileşeni ve direnci tek bir IC bileşenine entegre edebilir.
(4) Statik testten dinamik çevrimiçi teste kadar geliştirin.
