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雷克薩斯可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及檢測診斷（附圖解）
雷克薩斯創(chuàng)立于1983年，是日本豐田集團(tuán)旗下全球著名豪華汽車品牌。以下是小編精心整理的雷克薩斯可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及檢測診斷（附圖解），僅供參考，大家一起來看看吧。
中圖分類號：
U463.4
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：
A
文章編號：
1000—8136（2009）14—0015—03
雷克薩斯汽車可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Variable Gear Ratio Steering），簡稱VGRS，是日本豐田公司近年來推出的一項新技術(shù)，目前在雷克薩斯LX470、LX570、LS460/LS600H、及GS450H等車型上采用。VGRS系統(tǒng)控制單元ECU根據(jù)車速控制內(nèi)置于動力轉(zhuǎn)向機(jī)總成的轉(zhuǎn)向執(zhí)行器以控制車輪轉(zhuǎn)向角，可以確保車速越快，操控性越平穩(wěn)順暢。當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時，VGRS系統(tǒng)可以有效消除過渡校正慣性。低速時，齒輪齒比位于最低值，以保障操控裝置的快速反應(yīng)能力和停車，急轉(zhuǎn)彎時及通過U型彎道實(shí)現(xiàn)易操控性，以此提升汽車行駛安全性。
目前，沒有采用此項技術(shù)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，齒輪傳動比主要按照高速行駛模式來設(shè)置，以防止車輛相應(yīng)于駕駛員操縱的轉(zhuǎn)向盤角度做出過于敏感的反應(yīng)。因而在低速或試圖泊車時，就需要駕駛員做出較大的轉(zhuǎn)向才能達(dá)到目的。
1VGRS系統(tǒng)的主要功能
1.1獲得最適合的轉(zhuǎn)角
VGRS系統(tǒng)由安裝在轉(zhuǎn)向傳動軸上的VGRS執(zhí)行器來控制。執(zhí)行器轉(zhuǎn)角被加至傳動軸的轉(zhuǎn)角，以實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)角隨車輛行駛速度變化而變化。即防滑控制ECU獲得車輛速度信號及由轉(zhuǎn)向角度傳感器獲得的轉(zhuǎn)角和方向信息，VCRS ECU選擇合適的執(zhí)行器工作角度數(shù)據(jù)，控制VGRS執(zhí)行器從而得到最終合適的轉(zhuǎn)角。
1.2實(shí)現(xiàn)傳動比的變化確保方向操控穩(wěn)定性
當(dāng)車輛在低速行駛時或駕駛員試圖停車時，VGRS系統(tǒng)會將轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)傳動比設(shè)置在最小以較少駕駛員操作方向所需的轉(zhuǎn)角。低速時或在彎道時，VGRS執(zhí)行器向增大前輪轉(zhuǎn)向角方向轉(zhuǎn)動，此系統(tǒng)根據(jù)車速將傳動比設(shè)至最佳以使車輛既反應(yīng)敏捷又容易操控。在高速時，VGRS執(zhí)行器向減少前輪轉(zhuǎn)角的方向轉(zhuǎn)動，以防止車輛相應(yīng)與駕駛員操縱的轉(zhuǎn)角做出過于敏感的反應(yīng)，以確保高速行駛時車輛的穩(wěn)定性，見圖1。
1.3減少駕駛員的操縱力
車輛在具有不同摩擦系數(shù)路面上直線行駛時突然制動而導(dǎo)致車輛姿態(tài)被破壞。VSC（車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)）工作時，需要駕駛員操縱轉(zhuǎn)向盤進(jìn)行糾正。此時，防滑控制系統(tǒng)將信號傳遞給VGRSECU，VGRSECU在接到信號后計算出執(zhí)行器所需要作出的目標(biāo)轉(zhuǎn)角，操縱執(zhí)行器按照比正常情況小的轉(zhuǎn)向傳動比工作，從而減少駕駛員的操縱力。
1.4鎖止功能
當(dāng)VGR SECU檢測到故障時，鎖止機(jī)構(gòu)將會禁止執(zhí)行器工作并將其鎖止，防止其轉(zhuǎn)動。以防在系統(tǒng)失效后，常規(guī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向功能仍能得到保證。此外，VGRSECU其有故障自診斷功能和失效保護(hù)功能。
2VGRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及原理
2.1VGRS電子控制系統(tǒng)
VGRSECU全面控制VGRS系統(tǒng)，見圖2。它基于轉(zhuǎn)角傳感器和車速傳感器信號計算執(zhí)行器工作角以操縱直流電機(jī)同時控制失效保護(hù)功能和診斷功能。轉(zhuǎn)角傳感器檢測轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角和方向并將此信息傳送給VCRSECU。防滑控制ECU將車速信號，轉(zhuǎn)向中間位置信息及發(fā)動機(jī)信號通過CAN總線送給VGRSECU，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制，見圖3。
2.2VGR執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要部件及工作原理
VGRS執(zhí)行器與橡膠連接軸整合在一起，包含直流電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、螺旋電纜、鎖止機(jī)構(gòu)、輸出軸等。直流電機(jī)作用是轉(zhuǎn)動產(chǎn)生執(zhí)行器工作角；減速機(jī)構(gòu)是采用應(yīng)力波動齒輪型減速機(jī)構(gòu)將直流電機(jī)轉(zhuǎn)速按照1：50減小；螺旋電纜結(jié)構(gòu)上與汽車安全氣囊系統(tǒng)中駕駛員氣囊所用螺旋電纜相似，用于直流電機(jī)與旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器中鎖止電磁閥及VGR SECU之間的線束連接；鎖止機(jī)構(gòu)是在VGRS系統(tǒng)失效或因發(fā)動機(jī)停機(jī)系統(tǒng)不工作時，將電機(jī)轉(zhuǎn)軸鎖止，使電機(jī)不能轉(zhuǎn)動。雷克薩斯車型上VGRS執(zhí)行器有些（例如LX470/LX570車型）安裝在方向機(jī)轉(zhuǎn)向柱上和方向柱是一個備件總成，見圖4。有些是和方向機(jī)固定在一起與方向機(jī)是一個備件總成（例如LS460/LS600H車型）。
2.2.1VGRS執(zhí)行器減速機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及原理
VCRS執(zhí)行器減速機(jī)構(gòu)由定齒輪（方向機(jī)輸人）、驅(qū)動齒輪（輸出）、撓性齒輪、VGRS驅(qū)動器生器（電動機(jī)輸入）見圖5。定齒輪環(huán)形與驅(qū)動齒輪并列布置，與VCRS執(zhí)行器殼體連接；驅(qū)動齒輪是環(huán)形剛性結(jié)構(gòu)，與定齒輪并列布置和VGRS執(zhí)行器輸出連接；撓性齒輪是皮帶形金屬體， 位于VCRS驅(qū)動器生器外周，其外圈齒與定齒輪和驅(qū)動齒輪內(nèi)圈齒相嚙合。VGRS驅(qū)動器由橢圓形凸輪和凸輪形狀配合的球軸承組成，與直流電動機(jī)的電動機(jī)軸連接在一起。此減速機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)速按1：50比率減小。
2.2.2減速工作原理
減速機(jī)構(gòu)撓性齒輪和驅(qū)動齒輪及定齒輪內(nèi)側(cè)相配合（見圖6），VGRS驅(qū)動器生器將撓性齒輪彎曲成橢圓形。橢圓形的長軸上齒輪與驅(qū)動齒輪和定齒輪上齒嚙合，而短軸上齒則脫離接觸。當(dāng)VGRS驅(qū)動器轉(zhuǎn)動一周時，撓性齒（100齒）由于比定齒輪少2個齒面將逆時針轉(zhuǎn)動兩齒距。驅(qū)動齒輪和撓性齒輪齒數(shù)相同，因此其轉(zhuǎn)動一致，也將轉(zhuǎn)動兩齒。所以當(dāng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動時，VGRS驅(qū)動器生器輸人旋轉(zhuǎn)運(yùn)動將輸出到VGRS執(zhí)行器輸出軸，輸出軸以1：50傳動比旋轉(zhuǎn)。此旋轉(zhuǎn)角度加上方向盤的實(shí)際轉(zhuǎn)角，就實(shí)現(xiàn)了前輪角度的改變。
3VGRS故障診斷與排除
3.1讀取VGRS故障與清除
當(dāng)VGR SECU檢測到故障時，會立即停止系統(tǒng)工作，同時組合儀表上VGRS警告燈點(diǎn)亮提醒駕駛員，同時DTC故障碼也會存儲于系統(tǒng)內(nèi)存中。DTC故障碼可以通過雷克薩斯智能診斷儀ITⅡ讀取，也可以通過DLC3端子TC與CG之間短接依靠VGRS警告燈讀取。根據(jù)系統(tǒng)提示故障原因，對相應(yīng)部件或連接端子進(jìn)行檢查，確定具體的故障部位。使用智能檢測儀器對故障進(jìn)行清除。無法清除故障則更換故障備件。
3.2轉(zhuǎn)角傳感器初始化
在VGRS系統(tǒng)出險任何異常情況排除故障時，必須對轉(zhuǎn)角傳感器進(jìn)行初始化。初始化步驟：
（1）打開電源（IG），檢測燈亮起數(shù)秒
�。�2）車輛以35km/h或更高速度直線行駛5s或更長時間
�。�3）使用檢測儀確認(rèn)初始化完成，進(jìn)人VGRS系統(tǒng)，從“DataList”中選擇“Straight Angle Vail Flag"檢查轉(zhuǎn)向器是否獲得輪胎轉(zhuǎn)角，獲得則初始化完成。
�。�4）如果未使用智能檢測儀確認(rèn)，打開點(diǎn)火開關(guān)，（REDAY），緩慢回轉(zhuǎn)方向盤，回轉(zhuǎn)約2.7轉(zhuǎn)，則初始化完成。如果回轉(zhuǎn)約3.2轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角傳感器初始化未完成，則重新進(jìn)行初始化操作。
3.3VGRS故障排除注意事項
�、傧到y(tǒng)故障可能由端子接觸不良或安裝不當(dāng)引起，重新安裝部件后故障可能會清除，或暫時使系統(tǒng)恢復(fù)正常；
�、谄渌到y(tǒng)故障可能導(dǎo)致VGRS系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因此在檢修前必須確定其他系統(tǒng)故障；
③拆裝VGRS系統(tǒng)任何部件除規(guī)定外必須關(guān)閉電源開關(guān)；
④所有拆裝VGRS系統(tǒng)ECU、轉(zhuǎn)向器、或傳感器則應(yīng)執(zhí)行測試模式檢查、檢查DTC并確定輸出正常代碼；
�、菰谵D(zhuǎn)向控制器ECU連接器斷開狀態(tài)下，如果電源開關(guān)打開，則DTC將可能存到EPS系統(tǒng)和電子制動系統(tǒng)，因此應(yīng)檢查這些系統(tǒng)，并對DTC中故障進(jìn)行清除；
�、薷鼡Q轉(zhuǎn)向控制單元或執(zhí)行器，則應(yīng)執(zhí)行執(zhí)行器角度中心校準(zhǔn)和初始化；
⑦電源開關(guān)關(guān)閉時轉(zhuǎn)動方向盤、快速轉(zhuǎn)動方向盤、方向盤轉(zhuǎn)至左鎖止位置或右鎖止位置，以上情況會導(dǎo)致方向盤偏心，此時應(yīng)校正方向盤。
�。�5）注漿工藝流程見圖2.
4結(jié)論
4.1技術(shù)特點(diǎn)
�。�1）所用漿液料源廣、無污染、凝膠時間可控、穩(wěn)定性強(qiáng)。
（2）注漿設(shè)備操作方便、移動靈活、效率高。
�。�3）改性水玻璃通過小導(dǎo)管按一定的擴(kuò)散半徑及加固范圍以單液方式注人粉細(xì)砂層中擴(kuò)散凝膠，能把結(jié)構(gòu)松散的砂粒固結(jié)成一個強(qiáng)度適中的塊體，在隧道周圍形成一個防坍塌、防涌水的固結(jié)圈，從而達(dá)到加固和防水的目的。
4.2社會效益
�。�1）粉細(xì)砂層注漿技術(shù)研究成功，使第四紀(jì)沖、洪積層的砂層注漿加固技術(shù)得到解決，從而保證了淺埋暗挖技術(shù)在各種地層中的應(yīng)用，拓寬了淺埋暗挖技術(shù)的應(yīng)用范圍。
�。�2）注漿加固后，提高了圍巖的穩(wěn)定性，防止坍方，控制隧道拱頂下沉量和地面沉降量，保證施工安全和地面交通安全。
4.3經(jīng)濟(jì)效益
�。�1）注漿后，砂層得到固結(jié)，據(jù)測算，雙線隧道1m可節(jié)約砂層坍塌回填砼20m，按現(xiàn)價計算，1km隧道可節(jié)約費(fèi)用1330萬元。
�。�2）由于注漿效果好，減少了噴混凝土作業(yè)時間，避免了坍方，加快了隧道施工進(jìn)度，其經(jīng)濟(jì)效益也十分可觀。
（3）改性水玻璃采用料源廣、無污染的普通水玻璃和硫酸為主要原料，配制成漿液黏度低、可靠性好、凝膠時間可控、穩(wěn)定性好。
作者簡介：趙善同，男，1970年10月出生，1990年畢業(yè)于石家莊·鐵道學(xué)院土木工程系，工程師。
Powder Granulated Sugar Level Note Thick Liquid Reinforcement Construction Technique
Zhao Shan tong
Abstract：The railway transportation special line hanguguan tunnel powder granulated sugar level in advance pours the thick liquid re—inforcement take Zheng west as an example, summarizes removes the acupuncture needle to the sand body reinforcement constructioncraft .
This method may solidify the sand body effectively, can suppress the sand body to collapse slippery well ,has assured the tunnelexcavation work construction security powerfully.
Keywords：railway I ransportation special line； loess tunnel； sand body solidifying
作者簡介：季喜軍，男，1971年出生，山西運(yùn)城市人，1995年畢業(yè)于西安交通大學(xué)動力系，講師。
LEXUS In variable Velocity Ratio Steering System 's Structure Principle and Exami nation Diagnosis
Ji Xi jun
Abstract：The ppaer analyzed in the Toyota automobile high——end brand LEXUS vehicle type to use invariable velocity ratiosteering system VGRS system's function and the system composition structure,and VGRS system's failure diagnosis method and matters needingallen tion.
Keywords ：in variable velocity ratio ；VGRSaclualor
拓展延續(xù)
1.可變齒比轉(zhuǎn)向什么意思
變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是指根據(jù)汽車的行駛速度和轉(zhuǎn)向角度來調(diào)節(jié)汽車轉(zhuǎn)向器的轉(zhuǎn)向傳動比。
當(dāng)車速較低或轉(zhuǎn)向角度較大時，會提供較小的轉(zhuǎn)向比。當(dāng)汽車高速行駛或轉(zhuǎn)向角度較小時，會提供較大的轉(zhuǎn)向比，提高車身的穩(wěn)定性。
可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在不同的汽車品牌中有不同的名稱。比如寶馬稱之為AFS主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，奧迪稱之為動態(tài)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，豐田和雷克薩斯稱之為可變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，奔馳稱之為直接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。雖然它們的功能差不多，但是每個汽車廠商采用的生產(chǎn)工藝不同，更高端的汽車品牌轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以做得更好。
目前變傳動比轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要有兩種方式，一種是通過專用齒條實(shí)現(xiàn)，工作原理簡單，生產(chǎn)成本低，另一種是通過行星齒輪結(jié)構(gòu)和電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)成本高。按結(jié)構(gòu)可分為機(jī)械式可變轉(zhuǎn)向比系統(tǒng)和電子式可變轉(zhuǎn)向比系統(tǒng)。
2.可變車道遇紅燈怎么辦
可變車道遇到紅燈，需要停車等待，不能繼續(xù)行駛。
汽車行駛過程中，在路口遇到可變車道時，可變車道指示燈就是車道內(nèi)的直行車道。如果直行燈為綠色，變道指示燈為紅色。左轉(zhuǎn)車輛可以進(jìn)入等候區(qū)轉(zhuǎn)彎，但不能通行。
駛?cè)肟勺冘嚨篮�，要按照指示�?biāo)志行駛。一般來說，路上或者指示燈上都有相應(yīng)的提示。一定要看指示燈提示，不要隨意開車。
進(jìn)入可變車道后，觀察道路上方的標(biāo)志或車道兩側(cè)的標(biāo)志。
有時路的兩邊都有標(biāo)志。根據(jù)不同的時間段，可變車道的指示燈所指示的方向是不同的。如果不按照指示燈的指示行駛，可能會逆行，不僅會扣分，還會受到相應(yīng)的處罰。
需要注意的是，進(jìn)入可變車道后，不要越線變道。如果被監(jiān)控抓到，罰款200元，扣3分。另外，進(jìn)入可變車道后，不能調(diào)頭、超速，否則同樣會受到處罰。
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