新能源輕卡轉向系統(tǒng)零部件輕量化淺析

牛營凱，李紅艷，尹華清，劉俊榮

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新能源輕卡轉向系統(tǒng)零部件輕量化淺析

牛營凱，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）

目前新能源輕卡轉向系統(tǒng)根據(jù)載荷不同，采用EHPS或EPS。EHPS轉向系統(tǒng)由轉向盤總成、轉向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球液壓轉向器、轉向直拉桿總成、轉向油泵帶電機總成、動力轉向油壺總成和動力轉向高低壓油管等零部件組成。EPS轉向系統(tǒng)由轉向盤總成、轉向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球電動助力轉向器（X-EPS）和轉向直拉桿總成組成。文章主要對兩種轉向系統(tǒng)相關零部件輕量化進行簡單分析。

新能源輕卡；轉向系統(tǒng)；輕量化

前言

目前國內新能源輕卡前軸載荷≤2t時，轉向系統(tǒng)采用EPS。前軸載荷＞2t時，轉向系統(tǒng)采用EHPS。為保證新能源輕卡市場競爭力，提高載貨能力，轉向系統(tǒng)各零部件在保證可靠性的前提下進行了輕量化設計。

1 EHPS

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

圖1 EHPS

1.1 轉向盤總成

新能源輕卡轉向盤總成內部骨架采用鋁合金材料進行輕量化，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、藍牙、定速巡航等按鍵進行集成，如圖3所示。

圖2 轉向盤鋁合金骨架

圖3 轉向盤多功能按鍵

1.2 轉向管柱帶中間軸總成

國內輕卡轉向管柱帶中間軸總成多采用五十鈴轉向管柱結構，如圖4所示。其中轉向軸總成進行輕量化設計，采用鋁合金材料。

圖4 轉向管柱帶中間軸總成

1.3 循環(huán)球液壓轉向器

由于成本和布置空間約束，循環(huán)球液壓轉向器暫無法進行輕量化。循環(huán)球液壓轉向器主要進行性能提升，如轉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向盤自由行程大小的變化。

據(jù)悉，為實現(xiàn)循環(huán)球液壓轉向器的輕量化，已有廠家開展轉向器鋁合金殼體產業(yè)化研究。

1.4 轉向直拉桿總成

轉向直拉桿總成為免維護轉向直拉桿，不需要反復加注潤滑脂進行維護，降低客戶維護成本。球頭中球座、護套和防塵罩進行輕量化設計，為橡膠或尼龍材料，如圖5所示。

圖5 轉向直拉桿球頭

1.5 轉向油泵帶電機總成

新能源輕卡動力轉向油泵由電機驅動，電機驅動的轉向油泵稱為轉向油泵帶電機總成。轉向油泵和電機殼體輕量化設計，采用鋁合金殼體。如圖6所示。

圖6 轉向油泵帶電機總成

1.6 動力轉向油壺總成

動力轉向油壺總成輕量化設計，相關零部件均采用橡膠或尼龍材料。因重量高、成本高，鐵質油壺逐漸被淘汰。如圖7所示，五十鈴輕卡動力轉向油壺。

圖7 五十鈴輕卡動力轉向油壺總成

1.7 動力轉向油管

動力轉向油管輕量化設計，高低壓軟管中間增強層由纖維編織層逐漸代替原來的金屬編織層?？稍黾诱{諧器管和管型散熱器形成動力轉向降噪油管和動力轉向散熱油管，進行技術升級。如圖8和圖9所示。

圖8 動力轉向降噪油管

圖9 動力轉向散熱油管

為了進一步輕量化，減少油管長度，降低管路壓力損失，動力轉向油壺和轉向油泵帶電機總成集成一體，如圖10所示。

圖10 總成集成圖

2 EPS

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

圖11 EPS

循環(huán)球電動助力轉向器是由電機提供助力的循環(huán)球轉向器。2017年國內開發(fā)出了成熟的X-EPS，并在新能源輕卡應用。新能源輕卡轉向系統(tǒng)采用X-EPS，將取消整個液壓管路裝置（包括動力轉向油管、動力轉向油壺和轉向油泵帶電機總成），降重顯著。未來幾年，X-EPS將是新能源輕卡一大亮點和賣點。EPS較EHPS優(yōu)勢明顯，如下表所示。

表1 EPS優(yōu)勢

3 結語

目前，國內新能源輕卡多是在傳統(tǒng)燃油輕卡上進行改制，結構變動少，轉向系統(tǒng)多是EHPS。隨著電子技術的進步，各種傳感器精度的提高，EPS將取代EHPS成為主流。未來隨著智能駕駛技術的進一步成熟，電子技術的進一步升級，SBW（線控轉向系統(tǒng)）同樣會替代EPS，轉向系統(tǒng)將取消轉向管柱帶中間軸總成進一步輕量化。

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

[2] 王霄鋒.汽車懸架和轉向系統(tǒng)設計[M].北京:清華大學出版社, 2015.

[3] 于蕾艷,吳寶貴,伊劍波.汽車線控轉向系統(tǒng)轉向控制研究[J].江蘇大學學報:自然科學版,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

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1671-7988(2019)07-11-03

牛營凱（1986-），轉向系統(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，從事轉向系統(tǒng)研究工作。

U469.7

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1671-7988(2019)07-11-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.003