最全的电动助力转向EPS的结构原理及分类介绍（有图有动画~）

大家好，今天来一篇技术贴~讲一讲我们熟悉的EPS即电动助力转向的机构原理及分类。（感谢日本捷太格特转向事业部提供的素材）

基本原理及结构

EPS为英文Electric Power Steering的缩写，即电动助力转向系统，它是指依靠电机提供辅助扭矩的动力转向系统。我们都知道，现代车辆除了极少数（比如比亚迪低配的F0）的车型没有转向助力以外，大多数的车型都有助力。所谓转向助力就是通过液压或者电子系统帮助驾驶员实现转向，因为如果单纯依靠驾驶员手力打转向的话会非常的吃力。

而转向助力系统从过去的液压助力转向逐渐转为电动助力转向，液压助力系统基本被淘汰。

图1 EPS系统的基本结构（以DP-EPS为例）

按照图1中的编号，我们以DP-EPS为例介绍EPS的工作过程如下：

1. 驾驶员转动转向盘
2. 扭矩传感器检测扭矩信号（注意：有的EPS监控转角信号），并将信号发送给ECU控制单元
3. 控制单元根据得到的扭矩信号和车速信号，再根据事先标定好的助力曲线决定电机提供多少助力（如图2）
4. 电机提供的扭矩由减速齿轮放大，并传递给小齿轮（Pinion）
5. 驾驶员提供的扭矩和电机提供的扭矩都通过小齿轮传递给齿条（Rack）,齿条横向移动实现转向（图3）。

图2 助力曲线

图3 扭矩合并

EPS的分类

随着技术的不断进步（图4），EPS发展出很多种不同的助力形式。根据助力位置不同主要分为2大类，一种称之为Column-assist，另一种为Rack-assist。

所谓Column-assist，指的是Column（管柱），即助力是在转向管柱上实现的；而Rack-assist，指的是Rack，指的是助力是在齿条上实现的。而Rack-assist又可以分为P-EPS、DP-EPS、RP-EPS和H-EPS。

图4 捷太格特各种EPS的发展历程

下面我们一一介绍下~

C-EPS

C-EPS的电机和减速齿轮布置在转向管柱（Column）上，电机提供的转矩和驾驶员提供的转矩共同转动转向管柱，并通过中间轴、小齿轮传递给齿条，实现助力（图5及动画1）。这种助力系统特别适合于不需要太大助力的紧凑型车型。由于这种电机布置离方向盘较近，所以电机的振动会传递到方向盘上。

图5 C-EPS结构图

动画1 C-EPS原理

P-EPS

P指的是Pinion（小齿轮），顾名思义助力是加在小齿轮上的。如图6、动画2所示，电机布置在小齿轮与齿条啮合处，这种系统更加紧凑，能够节省很大的布置空间。由于其提供的助力不大，所以只适合于小型车。

图6 P-EPS结构图

动画2 P-EPS工作过程

DP-EPS

本文的第一部分介绍原理的时候，就是以DP-EPS为例的，DP指的是Dual-Pinion（双小齿轮）。即这种转向机有2个小齿轮与齿条啮合，一个是电机驱动，一个是人的受力驱动。如图7、8和前文的图3。

图7 DP-EPS结构图

图8 DP-EPS（双小齿轮）

RP-EPS

RP指的是Rack parallel（齿条平行式），这种助力形式的转向系统，将电机直接布置在齿条上，电机直接给齿条助力（图9）。可想而知这种系统的助力较大，适合于中大型的车辆。这种形式的转向系统一般通过滚珠丝杠和皮带将电机的助力传递到齿条上（动画3）。

图9 R-EPS结构

动画3 RP-EPS工作过程动画

H-EPS

这种系统称之为液压-电子助力转向，结合了电子助力转向精确可调和液压助力转向路感强的特点，当然也是比较贵的一种转向系统。前段时间刚上市的2018款JEEP牧马人(图片|配置|询价)用的就是这种转向系统。

图10 H-EPS转向系统

适用范围

这几种转向系统各有各自的优缺点，再此不详细说明。主机厂选择哪种形式的转向系统主要还是根据车辆需求助力的大小来选择。下图给出了这几种系统所能提供的助力大小和适用的车型。

图11 各EPS系统的适用车型

总结

汽车技术一直都在不断的进步，各种新技术也在逐渐淘汰旧技术，希望总是强调液压系统可靠、路感强的人们用发展的眼光看待这些~

希望今天关于EPS的科普文章大家能够喜欢，如果觉得不错，请关注[小P讲车]，来自一线工程师的技术讲解，谢谢！