通过对丰田VGRs(可变传动比转向)系统解析。从而对配备VDIM系统的车辆在各种行驶条件下车姿状态发生改变给予合理修正的原理进行分析，以期帮助读者进一步了解国产新xx的VDlM系统。

　　一、可变传动比转向系统概述

　　可变传动比转向系统(Variable Gear Ratio Steering简称VGRS)的运用，改变了普通转向系统传动比恒定的缺点，由转向控制Ecu根据转向角传感器信号和车速信号计算出转向执行器总成的目标转动角度。并且通过转向执行器总成的转动角度与驾驶员转动方向盘的角度相加来控制前轮的转向角。因此，其转向机构的传动比可根据车辆行驶状况而动态变化，从而实现车速从低速到高速范围内良好的转向操作灵活性和车辆稳定性。vGRs特。性曲线如图1所示。vGRs系统控制概念如图2所示。

　　二、可变传动比转向系统部件的功能

　　可变传动比转向系统零部件的功能如表1所示。

　　三、可变传动比转向系统结构及工作原理

　　可变传动比转向系统组成如图3所示。

　　1　转向执行器总成

　　转向执行器总成由壳体、电动机、减速机构、输出轴和锁止机构组成，如图4所示。

　　电动机采用高功率、低噪音的直流无刷电动机作为伺服电机，封装在转向执行器总成壳体内；由永磁铁、线圈和转子轴组成，转子轴与谐波齿轮减速器的波动发生器相连接，将电动机的转矩传输到谐波齿轮减速机构，如图5所示。其作用是由转向控制Ecu发出的信号控制，并根据方向盘的转动方向顺时针或逆时针旋转。转角传感器作用是检测电动机的转子轴位置和旋转速度。

　　锁止机构安装在电动机上，主要由固定在电动机上的锁架，安装在壳体上的锁杆及使锁杆作用的电磁阀组成，如图6所示。在系统发生故障时，锁止机构可以机械锁止电动机，使电动机停止旋转。锁止机构xx时，转向ECU切断锁止电磁阀的电流，回位弹簧推动锁杆与锁架齿槽啮合，以机械锁止电动机的转动，锁止解除时，转向控制ECU接通锁止电磁阀的电流，使锁杆与锁架脱开，电动机转动，如图7所示。

　　减速机构采用了结构紧凑、减速比、大高精度的谐波齿轮传动装置，它是利用机械波控制柔性齿轮的弹性变形来实现运动和动力传递。谐波齿轮传动减速机构如图8所示。谐波齿轮传动减速机构说明如表2所示。

　　在上述零件中，当刚轮固定，波动发生器凸轮由电动机带动旋转，凸轮在柔性齿轮内转动，就迫使薄壁滚珠轴承及柔性齿轮发生弹性变形。这时柔性齿轮变形成椭圆形齿轮，随波动发生器凸轮旋转的相反方向转动，椭圆形长轴上的齿与刚齿轮上的齿啮合，而短轴上的齿则脱开，形成“啮入－啮合－啮出－脱开”，使柔齿轮相对刚轮发生错齿位移，如图9所示。

　　波动发生器凸轮顺时针(逆时针)转动一周。柔性齿轮相对刚齿轮逆时针(顺时针)转过了2个齿。因为柔性齿轮比刚齿轮少2个齿，而与柔齿轮相啮合的驱动齿轮齿数与柔齿轮齿数相等。因此，驱动齿轮输出轴也相对刚齿轮转过2个齿，如图10所示。谐波齿轮传动比=柔性齿轮齿数／刚齿轮齿数－柔性齿轮齿数。

　　2　可变传动比转向系统工作原理

　　根据车辆行驶在低、中速范围要求转向响应灵敏性和高速范围要求转向响应无需过度灵敏，VGRS系统通过转向执行器总成输出轴顺时针(正向)或逆时针(负向)的角位移来控制增大或减小前轮转向角的目的。

　　低、中速行驶时，驾驶员顺时针(右转)转动方向盘。转向控制ECU根据目标转向角，使转向执行器总成内的电动机逆时针旋转。电动机转动通过波动发生器输入到减速机构，电动机与柔齿轮传动比降为50：1。转向执行器总成内的柔性齿轮带动驱动齿轮输出轴相对方向盘所连接的转向执行器总成内的刚齿轮的顺时针角位移。因此输出轴顺时针转动角度要比方向盘转动角度大。其值等于方向盘实际转角加上转向执行器总成转角。这样前轮将增大偏右转向角。提高了车辆低、中速转向的响应，防止车辆转向不足，如图11所示。

　　高速行驶时，驾驶员顺时针(右转)转动方向盘，转向控制ECU根据目标转向角，使转向执行器总成内的电动机顺时针旋转。电动机的转动通过波动发生器输入到减速机构，电动机与柔齿轮传动比降为50：1。转向执行器总成内柔性齿轮带动驱动齿轮输出轴相对方向盘所连接的转向执行器内刚齿轮发生少量的逆时针角位移。因此输出轴顺时针转动角度要比方向盘转动角度小，其值等于方向盘实际转角减去转向执行器总成转角。这样前轮将减小偏右转向角，迟缓了车辆高速转向的响应，防止了车辆转向过度，如图12所示。

　　四、可变传动比转向系统故障诊断及系统初始化

　　电源电压低或过高或车辆处于极低温度下(－30度以下)，VGRS系统将自动关闭。另外，VGRS系统具有失效保护功能，以防止转向执行器总成内电动机和转向控制ECU过热，如果电动机和转向控制ECU的温度降低至一定范围，则VGRS系统将恢复正常。

　　1可变传动比转向系统故障诊断

　　VGRS系统发生故障，系统将进入失效保护功能运行。转向控制ECU切断转向执行器总成内锁止电磁阀的供电，锁止转向执行器总成肉的电动机，以传统转向机构(恒定转向传动比)运行，并且转向控制ECU将亮起组合仪表上的主警告灯，多信息显示屏上将显示“cHECK VGRS”信息，同时鸣响多功能蜂鸣器，以提醒驾驶员VGRS系统发生故障，如图13所示。

　　(1)VGRS系统故障码的读取方法

　　①用诊断连接线，连接诊断插座DLC3的13号端子(Tc)和4号端子(CG)，如图14所示。

　　②将发动机开关置于ON(1G)位置。

　　③多信息显示屏显示“DlAG VGRS”系统开始搜索故障。

　　④如果系统正常，则显示“DIAGVGRSOK'’。

　　⑤如果系统出现故障，则显示“DIAGVGRS XX”(“XX”是一个2位数字的DTC)。

　　(2)VGRS系统故障码的xx方法

　　①将发动机点火开关置于ON(IG)位置。

　　②用诊断连接线在8秒内连接并断开诊断插座(DLC3)的13号端子(TC)和4号端子(CG)4次。

　　③将发动机开关置于OFF位置。

　　2可变传动比转向系统初始化和校准

　　VGRS系统发生如表3所示项目，需进行系统校准和转向角传感器初始化。

　　(1)转向角传感器初始化的操作方法

　　将发动机开关oN(IG)位置，检查并确认主警告灯亮起数秒；然后以高于35km／h的速度直线行驶5s或更长时间，在此步骤结束。转向控制ECU存储器使方向盘恢复至中心位置。此时，如果方向盘仍偏置5。~10。，需进行VGRS系统校正。

　　(2)VGRS系统校准的步骤①使轮胎朝向正前方(驾驶车辆确认方向盘置中)。

　　②读取VGRS系统故障码。如果出现51号故障码，则重新确认方向盘置中。如果方向盘偏心，则进入转向执行器解锁，步骤⑦。如未出现51号故障码。进入步骤③。

　　③进行转向执行器角度初始化，具体操作如下：

　　a启动发动机，将方向盘置中；

　　b用诊断连接线，连接DLC3的12号端子(Ts)和4号端子(CG)，13端子(Tc)和4号端子(cG)；

　　c从诊断插座(DLC3)的1 2号端子(TS)上断开诊断连接线，并向左转动方向盘180。以上；

　　d再将诊断连接线连接到DL3的12号端子(TS)上；

　　e从DLC3的13号端子(Tc)上断开诊断连接线，并向右转动方向盘180。以上；

　　f再将诊断连接线连接到DLC3的13号端子(TC)上；

　　g从DLC3上断开诊断连接线，将发动机点火开关置于OFF位置。

　　(注：以上从b至f步骤必须在1rain内完成，如果在这些步骤中出现故障，则重新执行上述步骤。)

　　④调节转向执行器角度，具体操作如下：

　　a确保发动机开关置于OFF位置。不要触动方向盘；

　　b用诊断连接线。连接DLC3的12号端子(TS)和4号端子(cG)。

　　c将发动机开关置于ON(IG)位置；

　　d这时测试模式被xx，确认多信息显示屏上显示“VGRS Test Mode”。等待5s；

　　e将发动机开关置于OFF位置；

　　f从DLC3的12号端子(TS)和4号端子(cG)上断开诊断连接线；

　　g再将发动机开关置于0N(1G)位置。

　　⑤检查主警告灯，具体操作如F：

　　a确认主警告灯熄灭；

　　b将发动机开关置于OFF位置，然后置于ON(1G)位置；

　　c确认主警告灯工作正常。

　　⑥检查方向盘工作状态，具体操作如下：

　　a启动发动机：

　　b执行转向角传感器初始化；

　　c驾驶车辆确认方向盘置中。

　　⑦进行上述步骤②后，方向盘偏心，则进入转向器解锁步骤：

　　a将发动机开关置于OFF位置：

　　b从蓄电池负极端子上断开电缆；

　　c断开转向执行器上的线束连接器L72

　　d用一根跳线电缆连接转向执行器上的7号端子(LV+)至12V蓄电池正极端子，用另一根跳线电缆连接转向执行器上的1 6号端子(LG+)至12V蓄电池负极端子，上述通电时间不要超过3min，如图15所示；

　　e将方向盘置中(必须确认保证安装方向盘时，连接转向执行器总成的电动机的螺旋电缆在中问位置)，如图16所示；

　　f从转向执行器上断开12V蓄电池正负极跳线电缆；

　　g将连接器L72连接到转向执行器上：

　　h连接蓄电池负极电缆；

　　i向左和右转动方向盘约3度。能感觉到反作用力。