2012款奥迪A4L车转向沉重

龙岗职业技术学校（518172） 易小彪

深圳市信息职业技术学院（518172） 宋柱梅

2012款奥迪A4L车转向沉重

龙岗职业技术学校（518172） 易小彪

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故障现象一辆2012款奥迪A4L车，转向沉重，组合仪表提示助力转向系统有故障，且红色助力转向系统报警灯点亮。

故障诊断用故障检测仪VAS5054检测，在44—助力转向系统中读得故障代码C10F129，含义为“转向力矩传感器2 不可信信号 主动/静态”，尝试清除故障代码，发现故障代码无法清除。推断可能的故障原因有：转向力矩传感器及其线路故障；助力转向控制单元损坏。

拆检转向力矩传感器（图1），其线路无异常；拆解转向力矩传感器，经测量得知其电路板上各端子的含义如图2所示，中间红色曲线将线路板分成2个部分，左侧为转向力矩传感器1电路，右侧为转向力矩传感器2电路。进一步测量得知，转向力矩传感器2的5 V供电线路断路，怀疑断路位置在电路板背面。

图1 转向力矩传感器

拆下转向力矩传感器电路板的固定螺栓，用电热风焊枪吹焊电路板，取出电路板（拆焊时一定要小心，否则会损坏转向力矩传感器霍尔元件的端子），发现电路板背面进水腐蚀，且转向力矩传感器2的5 V供电电路腐蚀断路（图3）。为什么转向力矩传感器会进水呢？检查发现转向力矩传感器密封盖上有裂缝，推断车辆涉水较深时，水由此处渗入。

图2 转向力矩传感器电路板

图3 转向力矩传感器2的5V供电电路腐蚀断路

故障排除转向力矩传感器与助力转向电动机、助力转向控制单元及转向柱等集成为一体，无单独配件供应，若要更换转向机总成需要几万元，与客户协商后决定对转向力矩传感器进行修复。焊接转向力矩传感器2的5 V供电电路，并在转向力矩传感器密封盖上涂抹密封胶后试车，转向助力恢复正常，且助力转向系统报警灯熄灭，故障排除。

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奥迪车电动机械式助力转向系统解析

如图4所示，奥迪车电动机械式助力转向系统主要由助力转向控制单元（J500）、助力转向电动机（V187）、转向力矩传感器（G269）及滚柱丝杠等部分组成。

图4 奥迪车电动机械式助力转向系统结构

1 助力转向控制单元（J500）

J500根据V187转子位置和转向力矩信号确定V187相电压的状态模型，由此设定的相电流使V187产生不同的力矩，这些匹配关系储存在J500内，J500通过FIexRay总线与其他控制单元进行通信。J500外部导线连接器接口（图5）分别为G269接口、15号供电及FIexRay总线接口、30号供电及31号搭铁接口。

图5 J500外部导线连接器接口

2 助力转向电动机（V187）

V187负责产生转向助力所需的力矩，是一个永久励磁式三相交流同步电动机（图6），其体积小、功率大。V187上带有转子位置传感器，用于检测转子的位置，以便J500计算定子磁场所需的相电压，另外，转子位置传感器的测量值还可以用于确定转向止点。

3 滚珠丝杠

滚珠丝杠是将V187的旋转运动转换为齿条的直线运动。如图7所示，滚珠丝杠类似于普通的螺栓与螺母系统，齿条相当于螺栓，沟道相当于螺距，齿条和球循环螺母通过沟道中的球连接。球循环螺母与转子空心轴刚性连接在一起，V187激活时转子空心轴带动球循环螺母旋转，由于球循环螺母无法左右移动，其内部的球带动齿条左右直线运动。为了限制这些球相互之间接触，球的循环通道越短越好，因此在球循环螺母中采用了2条分开的循环通道。

图6 助力转向电动机

图7 滚珠丝杠

4 转向力矩传感器（G269）

要想计算所需转向助力力矩大小，其基础信息就是驾驶人所施加的转向力矩大小。转向主动齿轮与转向轴通过扭力杆连接，这与带有转向阀的普通液压转向机构结构一样。如果驾驶人转动了转向盘，那么扭力杆和转向轴相对于转向主动齿轮就发生扭转。扭转的程度取决于驾驶人说施加的转向力矩的大小，G269可以测量出该扭转程度的大小。

如图8所示，G269中有2个霍尔传感器，其上下各有1个传感器靶轮，传感器靶轮与转向主动齿轮刚性连接；传感器靶轮上各有8个齿，2个传感器靶轮的齿错开布置，即沿着转向轴方向向下看，上部传感器靶轮的齿处于下部传感器靶轮的齿隙中；传感器靶轮中部有8对环形磁铁，环形磁铁与转向轴刚性连接。

如图9所示，如果没有转动转向盘，每个传感器靶轮上的齿都在环形磁铁N极与S极的正中位置，因此这2个传感器靶轮被磁力线所穿过的方式是一样的，2个传感器靶轮之间没有磁场，2个传感器输出信号相同；如果转动转向盘，环形磁铁与传感器靶轮之间产生相对运动，传感器靶轮上的齿离开环形磁铁N极与S极的正中位置，此时一个传感器靶轮上的齿按比例会靠近环形磁铁N极一些，而另一个传感器靶轮上的齿会靠近环形磁铁S极一些，这使磁路发生失调，产生的磁通量被霍尔传感器测量到。

图8 转向力矩传感器

图9 未转动转向盘时传感器靶轮的位置

5 电动机械式助力转向系统工作原理

如图10所示，电动机械式助力转向系统的工作原理如下。

（1）打开左前车门，FlexRay总线被唤醒，控制单元间开始通信。

（2）接通点火开关，组合仪表控制单元（J285）短时激活助力转向警告灯（红色），若助力转向系统无故障，助力转向警告灯熄灭。如图11所示，若助力转向系统有故障但不严重，助力转向警告灯呈黄色；若助力转向系统有故障且很严重，助力转向警告灯呈红色。

（3）起动发动机后，若发动机转速超过500 r/min，助力转向系统处于激活状态。若扭力杆未被转向盘上的作用力扭动（由G269感知），转向角传感器（G85）的信号与V187转子位置传感器的信号进行同步。这2个测量值间的相互关系作为特性曲线存储在J500中，在随后的车辆行驶中，J500通过分析V187转子位置传感器的信号感知转向运动。

（4）在车辆行驶过程中，转向助力的大小主要根据转向力矩、转向角及车速来确定。V187的激活电流由J500计算，V187通过滚珠丝杆作用到齿条上的力增大驾驶人施加在转向盘上的转向力。

图10 电动机械式助力转向系统的工作原理

图11 助力转向警告灯