淺析電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在輕卡車上的應(yīng)用與技術(shù)弊端

方濱

摘 要：文章通過對搭載在國內(nèi)某款輕型卡車上使用的一種新型電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)研究，介紹了一種適用于在輕型商用卡車上使用的電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠根據(jù)整車的不同車速為駕駛員提供不同大小的轉(zhuǎn)向輔助力矩;從而能夠?qū)崿F(xiàn)車輛在低速時駕駛員轉(zhuǎn)向手力輕盈，在高速時駕駛員轉(zhuǎn)向手力沉穩(wěn)。但該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)用于非獨立懸掛類的輕型商用卡車上會存在使車輛主動跑偏的技術(shù)弊端，這對于探究未來轉(zhuǎn)向技術(shù)的新發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞：電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng);輕型商用卡車;車輛跑偏

中圖分類號：U468? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-224-03

Abstract： In this paper， a new type of electro-hydraulic hybrid power steering system mounted on a domestic light truck is studied， and an electro-hydraulic hybrid power steering system suitable for light commercial trucks is introduced. The steering system can provide the driver with different steering auxiliary torque according to the different vehicle speed; Thus， the driver's steering hand is light at low speed and steady at high speed. However， when the steering system is applied to light commercial trucks with non independent suspension， there will be technical disadvantages of active vehicle running deviation， which has far-reaching significance for exploring the new development of steering technology in the future.

Keywords： Electro-hydraulic hybrid power steering system; Light commercial truck; Vehicle running deviation

CLC NO.： U468? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-224-03

1 前言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，在終端物流配送和中短途運輸環(huán)節(jié)上，輕型卡車已經(jīng)成為極為重要的運輸工具且市場保有量年年增長[1]。在這種大背景下，終端顧客對輕卡車輛的轉(zhuǎn)向舒適性也相應(yīng)的提出了更高要求。因此一款適用于在輕型商用卡車上使用的電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)應(yīng)運而生，但該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在非獨立懸掛類的輕型卡車上還仍然存在使車輛主動跑偏的技術(shù)弊端。

2 電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作原理

根據(jù)不同的助力類型，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可分為液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱HPAS）和電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱EPS）、電動液壓混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（簡稱E-HPAS）[2]。近年來隨著EPS技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，原先在乘用車領(lǐng)域普遍使用的HPAS已經(jīng)逐步被EPS所取代。但是對于前軸載荷較大且使用循環(huán)球液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的商用車型而言，目前行業(yè)內(nèi)均沒有開發(fā)出能夠適合該類商用車型使用的功率比較大的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。與此同時對于輕卡車型，由于自身是帶大梁的非承載式結(jié)構(gòu)且前軸載荷較大也不適合單獨采用電動管柱式助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（C-EPS）。在這種技術(shù)瓶頸下，一種新型的電液混合助力轉(zhuǎn)向技術(shù)應(yīng)運而生。即在保留原液壓循環(huán)球轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的前提下，同時在轉(zhuǎn)向管柱上部增加伺服電機輔助助力機構(gòu)，以實現(xiàn)電液混合助力轉(zhuǎn)向的功能。原理如圖1所示。

電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是在液壓循環(huán)球轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向泵、油管、油壺的基礎(chǔ)上，在機械轉(zhuǎn)向管柱上部增加伺服電機輔助助力機構(gòu)。通過增加該套伺服電機輔助助力機構(gòu)，能夠輔助駕駛員輕松的打動方向盤進(jìn)行車輛的舒適轉(zhuǎn)向。這種電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是通過電機的ECU控制模塊采集整車的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和車速信號來實時控制伺服電機及帶動減速機構(gòu)作用到機械轉(zhuǎn)向管柱上，實現(xiàn)輔助駕駛員進(jìn)行對車輛的轉(zhuǎn)向操控。這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的最大優(yōu)點是機械轉(zhuǎn)向管柱上的驅(qū)動電機可實現(xiàn)隨車速的變化而輸出不同大小的輔助轉(zhuǎn)向力矩，并將這種隨速變化的輔助力矩和駕駛員的手力矩同時通過機械轉(zhuǎn)向管柱輸入給液壓循環(huán)球轉(zhuǎn)向器的輸入軸，從而實現(xiàn)開啟液壓助力系統(tǒng)推動前轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向，最終可達(dá)到試駕員在不同車速下的隨速舒適轉(zhuǎn)向。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)弊端

將電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在非獨立懸掛的輕卡樣車上進(jìn)行實車驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)整車在空、滿載這兩種極限情況下，車輛保持直線行駛時方向盤的角度不同。假如把車輛空載直線行駛時方向盤角度位置標(biāo)定為零度（即角度傳感器標(biāo)定0°的位置），則車輛在空載情況下能夠保持直線行駛（駕駛員短暫脫手后或者駕駛員不施加手力）。而當(dāng)車輛在滿載情況下且在駕駛員施加手力干預(yù)下，車輛保持直線行駛時方向盤的角度會偏離零度（例如：8°），隨即駕駛員短暫脫手后，方向盤會在電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動回正功能（將方向盤主動回到中心零點的位置）的干預(yù)下主動偏轉(zhuǎn)一定角度（例如：8°），從而最終導(dǎo)致車輛會向一個方向快速跑偏。

車輛在空、滿載這兩種極限情況下，車輛保持直線行駛時方向盤的角度不同的主要原因是由于非獨立懸掛輕卡車型的前轉(zhuǎn)向輪是通過前橋固定在板簧上，當(dāng)整車處于空滿載等不同配重狀態(tài)下，板簧會存在不同的彎曲形變，這會導(dǎo)致前轉(zhuǎn)向輪與駕駛室、車架產(chǎn)生相對位移，這種相對位移會通過直拉桿、轉(zhuǎn)向搖臂、循環(huán)球轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向管柱、方向盤的剛性連接進(jìn)行傳遞，從而使得車輛在空、滿載下保持直線行駛時方向盤的位置不一致（即車輛直線行駛時，方向盤角度的不一致）。當(dāng)駕駛員短暫脫手后或者駕駛員不施加手力的情況下，方向盤會在電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主動回正功能（將方向盤主動回到中心零點的位置）的干預(yù)下主動偏轉(zhuǎn)一定角度，再通過方向盤、轉(zhuǎn)向管柱、循環(huán)球轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向搖臂、直拉桿、車輪的剛性連接進(jìn)行傳遞，使得前轉(zhuǎn)向輪跟著偏轉(zhuǎn)一定角度，從而無法保持車輛直線行駛狀態(tài)即而導(dǎo)致整車的主動跑偏。如圖3、圖4所示。

4 結(jié)論

本文對一種應(yīng)用于輕卡車上使用的電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行原理介紹，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅可以有效地提升整車的轉(zhuǎn)向操控舒適性，而且可以提高整車的回正性能。但受制于非獨立懸掛輕卡車型的特殊結(jié)構(gòu)，電液混合助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在這種輕卡車型上存在使車輛主動跑偏的技術(shù)弊端，這也為探究轉(zhuǎn)向技術(shù)的新發(fā)展提出了更高要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳慧，等.世界汽車技術(shù)發(fā)展跟蹤研究[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

[2] 左建令.汽車電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的分類及應(yīng)用特點[J].上海汽車， 2009，000（012）：25-27.