雷克萨斯可变传动比转向系统的结构原理及检测诊断（附图解）
雷克萨斯创立于1983年，是日本丰田集团旗下全球著名豪华汽车品牌。以下是小编精心整理的雷克萨斯可变传动比转向系统的结构原理及检测诊断（附图解），仅供参考，大家一起来看看吧。
中图分类号：
U463.4
文献标识码：
A
文章编号：
1000—8136（2009）14—0015—03
雷克萨斯汽车可变传动比转向系统（Variable Gear Ratio Steering），简称VGRS，是日本丰田公司近年来推出的一项新技术，目前在雷克萨斯LX470、LX570、LS460/LS600H、及GS450H等车型上采用。VGRS系统控制单元ECU根据车速控制内置于动力转向机总成的转向执行器以控制车轮转向角，可以确保车速越快，操控性越平稳顺畅。当汽车转弯时，VGRS系统可以有效消除过渡校正惯性。低速时，齿轮齿比位于最低值，以保障操控装置的快速反应能力和停车，急转弯时及通过U型弯道实现易操控性，以此提升汽车行驶安全性。
目前，没有采用此项技术的转向系统，齿轮传动比主要按照高速行驶模式来设置，以防止车辆相应于驾驶员操纵的转向盘角度做出过于敏感的反应。因而在低速或试图泊车时，就需要驾驶员做出较大的转向才能达到目的。
1VGRS系统的主要功能
1.1获得最适合的转角
VGRS系统由安装在转向传动轴上的VGRS执行器来控制。执行器转角被加至传动轴的转角，以实现前轮转角随车辆行驶速度变化而变化。即防滑控制ECU获得车辆速度信号及由转向角度传感器获得的转角和方向信息，VCRS ECU选择合适的执行器工作角度数据，控制VGRS执行器从而得到最终合适的转角。
1.2实现传动比的变化确保方向操控稳定性
当车辆在低速行驶时或驾驶员试图停车时，VGRS系统会将转向机构传动比设置在最小以较少驾驶员操作方向所需的转角。低速时或在弯道时，VGRS执行器向增大前轮转向角方向转动，此系统根据车速将传动比设至最佳以使车辆既反应敏捷又容易操控。在高速时，VGRS执行器向减少前轮转角的方向转动，以防止车辆相应与驾驶员操纵的转角做出过于敏感的反应，以确保高速行驶时车辆的稳定性，见图1。
1.3减少驾驶员的操纵力
车辆在具有不同摩擦系数路面上直线行驶时突然制动而导致车辆姿态被破坏。VSC（车身稳定控制系统）工作时，需要驾驶员操纵转向盘进行纠正。此时，防滑控制系统将信号传递给VGRSECU，VGRSECU在接到信号后计算出执行器所需要作出的目标转角，操纵执行器按照比正常情况小的转向传动比工作，从而减少驾驶员的操纵力。
1.4锁止功能
当VGR SECU检测到故障时，锁止机构将会禁止执行器工作并将其锁止，防止其转动。以防在系统失效后，常规转向系统的转向功能仍能得到保证。此外，VGRSECU其有故障自诊断功能和失效保护功能。
2VGRS系统结构组成及原理
2.1VGRS电子控制系统
VGRSECU全面控制VGRS系统，见图2。它基于转角传感器和车速传感器信号计算执行器工作角以操纵直流电机同时控制失效保护功能和诊断功能。转角传感器检测转向盘转角和方向并将此信息传送给VCRSECU。防滑控制ECU将车速信号，转向中间位置信息及发动机信号通过CAN总线送给VGRSECU，使系统实现控制，见图3。
2.2VGR执行机构主要部件及工作原理
VGRS执行器与橡胶连接轴整合在一起，包含直流电机、减速机构、螺旋电缆、锁止机构、输出轴等。直流电机作用是转动产生执行器工作角；减速机构是采用应力波动齿轮型减速机构将直流电机转速按照1：50减小；螺旋电缆结构上与汽车安全气囊系统中驾驶员气囊所用螺旋电缆相似，用于直流电机与旋转执行器中锁止电磁阀及VGR SECU之间的线束连接；锁止机构是在VGRS系统失效或因发动机停机系统不工作时，将电机转轴锁止，使电机不能转动。雷克萨斯车型上VGRS执行器有些（例如LX470/LX570车型）安装在方向机转向柱上和方向柱是一个备件总成，见图4。有些是和方向机固定在一起与方向机是一个备件总成（例如LS460/LS600H车型）。
2.2.1VGRS执行器减速机构的结构及原理
VCRS执行器减速机构由定齿轮（方向机输人）、驱动齿轮（输出）、挠性齿轮、VGRS驱动器生器（电动机输入）见图5。定齿轮环形与驱动齿轮并列布置，与VCRS执行器壳体连接；驱动齿轮是环形刚性结构，与定齿轮并列布置和VGRS执行器输出连接；挠性齿轮是皮带形金属体， 位于VCRS驱动器生器外周，其外圈齿与定齿轮和驱动齿轮内圈齿相啮合。VGRS驱动器由椭圆形凸轮和凸轮形状配合的球轴承组成，与直流电动机的电动机轴连接在一起。此减速机构将转速按1：50比率减小。
2.2.2减速工作原理
减速机构挠性齿轮和驱动齿轮及定齿轮内侧相配合（见图6），VGRS驱动器生器将挠性齿轮弯曲成椭圆形。椭圆形的长轴上齿轮与驱动齿轮和定齿轮上齿啮合，而短轴上齿则脱离接触。当VGRS驱动器转动一周时，挠性齿（100齿）由于比定齿轮少2个齿面将逆时针转动两齿距。驱动齿轮和挠性齿轮齿数相同，因此其转动一致，也将转动两齿。所以当直流电机转动时，VGRS驱动器生器输人旋转运动将输出到VGRS执行器输出轴，输出轴以1：50传动比旋转。此旋转角度加上方向盘的实际转角，就实现了前轮角度的改变。
3VGRS故障诊断与排除
3.1读取VGRS故障与清除
当VGR SECU检测到故障时，会立即停止系统工作，同时组合仪表上VGRS警告灯点亮提醒驾驶员，同时DTC故障码也会存储于系统内存中。DTC故障码可以通过雷克萨斯智能诊断仪ITⅡ读取，也可以通过DLC3端子TC与CG之间短接依靠VGRS警告灯读取。根据系统提示故障原因，对相应部件或连接端子进行检查，确定具体的故障部位。使用智能检测仪器对故障进行清除。无法清除故障则更换故障备件。
3.2转角传感器初始化
在VGRS系统出险任何异常情况排除故障时，必须对转角传感器进行初始化。初始化步骤：
（1）打开电源（IG），检测灯亮起数秒
（2）车辆以35km/h或更高速度直线行驶5s或更长时间
（3）使用检测仪确认初始化完成，进人VGRS系统，从“DataList”中选择“Straight Angle Vail Flag"检查转向器是否获得轮胎转角，获得则初始化完成。
（4）如果未使用智能检测仪确认，打开点火开关，（REDAY），缓慢回转方向盘，回转约2.7转，则初始化完成。如果回转约3.2转，转角传感器初始化未完成，则重新进行初始化操作。
3.3VGRS故障排除注意事项
①系统故障可能由端子接触不良或安装不当引起，重新安装部件后故障可能会清除，或暂时使系统恢复正常；
②其他系统故障可能导致VGRS系统出现故障，因此在检修前必须确定其他系统故障；
③拆装VGRS系统任何部件除规定外必须关闭电源开关；
④所有拆装VGRS系统ECU、转向器、或传感器则应执行测试模式检查、检查DTC并确定输出正常代码；
⑤在转向控制器ECU连接器断开状态下，如果电源开关打开，则DTC将可能存到EPS系统和电子制动系统，因此应检查这些系统，并对DTC中故障进行清除；
⑥更换转向控制单元或执行器，则应执行执行器角度中心校准和初始化；
⑦电源开关关闭时转动方向盘、快速转动方向盘、方向盘转至左锁止位置或右锁止位置，以上情况会导致方向盘偏心，此时应校正方向盘。
（5）注浆工艺流程见图2.
4结论
4.1技术特点
（1）所用浆液料源广、无污染、凝胶时间可控、稳定性强。
（2）注浆设备操作方便、移动灵活、效率高。
（3）改性水玻璃通过小导管按一定的扩散半径及加固范围以单液方式注人粉细砂层中扩散凝胶，能把结构松散的`砂粒固结成一个强度适中的块体，在隧道周围形成一个防坍塌、防涌水的固结圈，从而达到加固和防水的目的。
4.2社会效益
（1）粉细砂层注浆技术研究成功，使第四纪冲、洪积层的砂层注浆加固技术得到解决，从而保证了浅埋暗挖技术在各种地层中的应用，拓宽了浅埋暗挖技术的应用范围。
（2）注浆加固后，提高了围岩的稳定性，防止坍方，控制隧道拱顶下沉量和地面沉降量，保证施工安全和地面交通安全。
4.3经济效益
（1）注浆后，砂层得到固结，据测算，双线隧道1m可节约砂层坍塌回填砼20m，按现价计算，1km隧道可节约费用1330万元。
（2）由于注浆效果好，减少了喷混凝土作业时间，避免了坍方，加快了隧道施工进度，其经济效益也十分可观。
（3）改性水玻璃采用料源广、无污染的普通水玻璃和硫酸为主要原料，配制成浆液黏度低、可靠性好、凝胶时间可控、稳定性好。
作者简介：赵善同，男，1970年10月出生，1990年毕业于石家庄·铁道学院土木工程系，工程师。
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
作者简介：季喜军，男，1971年出生，山西运城市人，1995年毕业于西安交通大学动力系，讲师。
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
拓展延续
1.可变齿比转向什么意思
变传动比转向系统是指根据汽车的行驶速度和转向角度来调节汽车转向器的转向传动比。
当车速较低或转向角度较大时，会提供较小的转向比。当汽车高速行驶或转向角度较小时，会提供较大的转向比，提高车身的稳定性。
可变传动比转向系统在不同的汽车品牌中有不同的名称。比如宝马称之为AFS主动转向系统，奥迪称之为动态转向系统，丰田和雷克萨斯称之为可变传动比转向系统，奔驰称之为直接转向系统。虽然它们的功能差不多，但是每个汽车厂商采用的生产工艺不同，更高端的汽车品牌转向系统可以做得更好。
目前变传动比转向系统主要有两种方式，一种是通过专用齿条实现，工作原理简单，生产成本低，另一种是通过行星齿轮结构和电子系统实现，生产成本高。按结构可分为机械式可变转向比系统和电子式可变转向比系统。
2.可变车道遇红灯怎么办
可变车道遇到红灯，需要停车等待，不能继续行驶。
汽车行驶过程中，在路口遇到可变车道时，可变车道指示灯就是车道内的直行车道。如果直行灯为绿色，变道指示灯为红色。左转车辆可以进入等候区转弯，但不能通行。
驶入可变车道后，要按照指示标志行驶。一般来说，路上或者指示灯上都有相应的提示。一定要看指示灯提示，不要随意开车。
进入可变车道后，观察道路上方的标志或车道两侧的标志。
有时路的两边都有标志。根据不同的时间段，可变车道的指示灯所指示的方向是不同的。如果不按照指示灯的指示行驶，可能会逆行，不仅会扣分，还会受到相应的处罚。
需要注意的是，进入可变车道后，不要越线变道。如果被监控抓到，罚款200元，扣3分。另外，进入可变车道后，不能调头、超速，否则同样会受到处罚。
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