新能源輕卡轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零部件輕量化淺析

• 來源：期刊-《汽車使用技術(shù)》；作者：牛營凱，李紅艷，尹華清，劉俊榮；單位：浙江吉利新能源商用車研究院有限公司

• 直接來源：汽車輕量化產(chǎn)業(yè)鏈

摘 要：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)向油泵帶電機總成、動力轉(zhuǎn)向油壺總成和動力轉(zhuǎn)向高低壓油管等零部件組成。EPS轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤總成、轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球電動助力轉(zhuǎn)向器（X-EPS）和轉(zhuǎn)向直拉桿總成組成。文章主要對兩種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)零部件輕量化進行簡單分析。

關(guān)鍵詞：新能源輕卡；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；輕量化

目前國內(nèi)新能源輕卡前軸載荷≤2t時，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用EPS。前軸載荷＞2t時，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)計。

EHPS(Electric Hydrostatic Power Steering System)電動液壓助力系統(tǒng)是一種由電機驅(qū)動轉(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)向油泵帶電機總成、動力轉(zhuǎn)向油壺總成和動力轉(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)向盤總成

新能源輕卡轉(zhuǎn)向盤總成內(nèi)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(zhuǎn)向盤鋁合金骨架

圖3 轉(zhuǎn)向盤多功能按鍵

1.2 轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成

國內(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)向軸總成進行輕量化設(shè)計，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)向器暫無法進行輕量化。循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器主要進行性能提升，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)向盤自由行程大小的變化。

據(jù)悉，為實現(xiàn)循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向器的輕量化，已有廠家開展轉(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轉(zhuǎn)向直拉桿，不需要反復(fù)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(shè)計，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)向油泵帶電機總成

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

圖6 轉(zhuǎn)向油泵帶電機總成

1.6 動力轉(zhuǎn)向油壺總成

動力轉(zhuǎn)向油壺總成輕量化設(shè)計，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，五十鈴輕卡動力轉(zhuǎn)向油壺。

圖7 五十鈴輕卡動力轉(zhuǎn)向油壺總成

1.7 動力轉(zhuǎn)向油管

動力轉(zhuǎn)向油管輕量化設(shè)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{(diào)諧器管和管型散熱器形成動力轉(zhuǎn)向降噪油管和動力轉(zhuǎn)向散熱油管，進行技術(shù)升級。如圖8和圖9所示。

圖8 動力轉(zhuǎn)向降噪油管

圖9 動力轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向油壺和轉(zhuǎn)向油泵帶電機總成集成一體，如圖10所示。

圖10 總成集成圖

EPS（Electric Power Steering System）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是一種依靠電機直接提供助力的動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。新能源輕卡電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由轉(zhuǎn)向盤總成、轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成、循環(huán)球電動助力轉(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)球電動助力轉(zhuǎn)向器是由電機提供助力的循環(huán)球轉(zhuǎn)向器。2017年國內(nèi)開發(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，將取消整個液壓管路裝置（包括動力轉(zhuǎn)向油管、動力轉(zhuǎn)向油壺和轉(zhuǎn)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

目前，國內(nèi)新能源輕卡多是在傳統(tǒng)燃油輕卡上進行改制，結(jié)構(gòu)變動少，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多是EHPS。隨著電子技術(shù)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(shù)的進一步成熟，電子技術(shù)的進一步升級，SBW（線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)）同樣會替代EPS，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)將取消轉(zhuǎn)向管柱帶中間軸總成進一步輕量化。

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