新能源輕卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件輕量化淺析

牛營(yíng)凱，李紅艷，尹華清，劉俊榮

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新能源輕卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件輕量化淺析

牛營(yíng)凱，李紅艷，尹華清，劉俊榮

（浙江吉利新能源商用車研究院有限公司，浙江 杭州 311228）

目前新能源輕卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)根據(jù)載荷不同，采用EHPS或EPS。EHPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤(pán)總成、轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿總成、轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺總成和動(dòng)力轉(zhuǎn)向高低壓油管等零部件組成。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤(pán)總成、轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器（X-EPS）和轉(zhuǎn)向直拉桿總成組成。文章主要對(duì)兩種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)零部件輕量化進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

新能源輕卡；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；輕量化

前言

目前國(guó)內(nèi)新能源輕卡前軸載荷≤2t時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用EPS。前軸載荷＞2t時(shí)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用EHPS。為保證新能源輕卡市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高載貨能力，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)各零部件在保證可靠性的前提下進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)。

1 EHPS

EHPS(Electric Hydrostatic Power Steering System)電動(dòng)液壓助力系統(tǒng)是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向油泵的液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤(pán)總成、轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向直拉桿總成、轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺總成和動(dòng)力轉(zhuǎn)向高低壓油管等零部件組成，如圖1所示。

圖1 EHPS

1.1 轉(zhuǎn)向盤(pán)總成

新能源輕卡轉(zhuǎn)向盤(pán)總成內(nèi)部骨架采用鋁合金材料進(jìn)行輕量化，如圖2所示。外觀造型轎車化，多功能按鍵根據(jù)客戶需求，可選擇娛樂(lè)、藍(lán)牙、定速巡航等按鍵進(jìn)行集成，如圖3所示。

圖2 轉(zhuǎn)向盤(pán)鋁合金骨架

圖3 轉(zhuǎn)向盤(pán)多功能按鍵

1.2 轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成

國(guó)內(nèi)輕卡轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成多采用五十鈴轉(zhuǎn)向管柱結(jié)構(gòu)，如圖4所示。其中轉(zhuǎn)向軸總成進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，采用鋁合金材料。

圖4 轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成

1.3 循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器

由于成本和布置空間約束，循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器暫無(wú)法進(jìn)行輕量化。循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器主要進(jìn)行性能提升，如轉(zhuǎn)向器回正能力和自由間隙性能的變化，直接影響到整車回正性和轉(zhuǎn)向盤(pán)自由行程大小的變化。

據(jù)悉，為實(shí)現(xiàn)循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器的輕量化，已有廠家開(kāi)展轉(zhuǎn)向器鋁合金殼體產(chǎn)業(yè)化研究。

1.4 轉(zhuǎn)向直拉桿總成

轉(zhuǎn)向直拉桿總成為免維護(hù)轉(zhuǎn)向直拉桿，不需要反復(fù)加注潤(rùn)滑脂進(jìn)行維護(hù)，降低客戶維護(hù)成本。球頭中球座、護(hù)套和防塵罩進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，為橡膠或尼龍材料，如圖5所示。

圖5 轉(zhuǎn)向直拉桿球頭

1.5 轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成

新能源輕卡動(dòng)力轉(zhuǎn)向油泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)向油泵稱為轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成。轉(zhuǎn)向油泵和電機(jī)殼體輕量化設(shè)計(jì)，采用鋁合金殼體。如圖6所示。

圖6 轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成

1.6 動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺總成

動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺總成輕量化設(shè)計(jì)，相關(guān)零部件均采用橡膠或尼龍材料。因重量高、成本高，鐵質(zhì)油壺逐漸被淘汰。如圖7所示，五十鈴輕卡動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺。

圖7 五十鈴輕卡動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺總成

1.7 動(dòng)力轉(zhuǎn)向油管

動(dòng)力轉(zhuǎn)向油管輕量化設(shè)計(jì)，高低壓軟管中間增強(qiáng)層由纖維編織層逐漸代替原來(lái)的金屬編織層。可增加調(diào)諧器管和管型散熱器形成動(dòng)力轉(zhuǎn)向降噪油管和動(dòng)力轉(zhuǎn)向散熱油管，進(jìn)行技術(shù)升級(jí)。如圖8和圖9所示。

圖8 動(dòng)力轉(zhuǎn)向降噪油管

圖9 動(dòng)力轉(zhuǎn)向散熱油管

為了進(jìn)一步輕量化，減少油管長(zhǎng)度，降低管路壓力損失，動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺和轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成集成一體，如圖10所示。

圖10 總成集成圖

2 EPS

EPS（Electric Power Steering System）電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種依靠電機(jī)直接提供助力的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。新能源輕卡電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤(pán)總成、轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器（X-EPS）和轉(zhuǎn)向直拉桿總成等零部件組成，如圖11所示。

圖11 EPS

循環(huán)球電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器是由電機(jī)提供助力的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器。2017年國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出了成熟的X-EPS，并在新能源輕卡應(yīng)用。新能源輕卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用X-EPS，將取消整個(gè)液壓管路裝置（包括動(dòng)力轉(zhuǎn)向油管、動(dòng)力轉(zhuǎn)向油壺和轉(zhuǎn)向油泵帶電機(jī)總成），降重顯著。未來(lái)幾年，X-EPS將是新能源輕卡一大亮點(diǎn)和賣點(diǎn)。EPS較EHPS優(yōu)勢(shì)明顯，如下表所示。

表1 EPS優(yōu)勢(shì)

3 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)新能源輕卡多是在傳統(tǒng)燃油輕卡上進(jìn)行改制，結(jié)構(gòu)變動(dòng)少，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多是EHPS。隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，各種傳感器精度的提高，EPS將取代EHPS成為主流。未來(lái)隨著智能駕駛技術(shù)的進(jìn)一步成熟，電子技術(shù)的進(jìn)一步升級(jí)，SBW（線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）同樣會(huì)替代EPS，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將取消轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成進(jìn)一步輕量化。

[1] 楊文興等.汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景研究.[J].新技術(shù)新工藝,2013,117-119.

[2] 王霄鋒.汽車懸架和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京:清華大學(xué)出版社, 2015.

[3] 于蕾艷,吳寶貴,伊劍波.汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向控制研究[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2014,35(3):267-273.

Brief analysis of light-weight parts of new energy light truck steering system

Niu Yingkai, Li Hongyan, Yin Huaqing, Liu Junrong

（Zhejiang Geely New Energy Commercial Vehicles Research Institute Co., Ltd., Zhejiang Hangzhou 311228）

At present, the new energy light truck steering system uses EHPS and EPS depending on the load. EHPS steering system consists of steering wheel assembly, steering column with intermediate shaft assembly, recirculating ball hydraulic steering gear, steering straight rod assembly, steering oil pump with motor assembly, power steering oil pot assembly and power steering high and low pressure oil pipe. Component composition. The EPS steering system consists of a steering wheel assembly, a steering column with intermediate shaft assembly, a recirculating ball electric power steering (X-EPS) and a steering straight rod assembly. This paper mainly analyzes the weight reduction of two steering system related components.

new energy light truck; steering system; light weight

U469.7

A

1671-7988(2019)07-11-03

牛營(yíng)凱（1986-），轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主管工程師，就職于浙江吉利新能源商用車研究院有限公司，從事轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究工作。

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10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.003