淺析電液混合助力轉向系統在輕卡車上的應用與技術弊端

方濱

摘 要：文章通過對搭載在國內某款輕型卡車上使用的一種新型電液混合助力轉向系統進行技術研究，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向系統。該轉向系統能夠根據整車的不同車速為駕駛員提供不同大小的轉向輔助力矩;從而能夠實現車輛在低速時駕駛員轉向手力輕盈，在高速時駕駛員轉向手力沉穩。但該轉向系統應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弊端，這對于探究未來轉向技術的新發展具有深遠的意義。

關鍵詞：電液混合助力轉向系統;輕型商用卡車;車輛跑偏

中圖分類號：U468? 文獻標識碼：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，隨著我國經濟的迅猛發展和現代物流業的蓬勃發展，在終端物流配送和中短途運輸環節上，輕型卡車已經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向舒適性也相應的提出了更高要求。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向系統應運而生，但該轉向系統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弊端。

2 電液混合助力轉向系統的工作原理

根據不同的助力類型，轉向系統可分為液壓助力轉向系統（簡稱HPAS）和電動助力轉向系統（簡稱EPS）、電動液壓混合助力轉向系統（簡稱E-HPAS）[2]。近年來隨著EPS技術的不斷發展成熟，原先在乘用車領域普遍使用的HPAS已經逐步被EPS所取代。但是對于前軸載荷較大且使用循環球液壓轉向系統的商用車型而言，目前行業內均沒有開發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向系統。與此同時對于輕卡車型，由于自身是帶大梁的非承載式結構且前軸載荷較大也不適合單獨采用電動管柱式助力轉向系統（C-EPS）。在這種技術瓶頸下，一種新型的電液混合助力轉向技術應運而生。即在保留原液壓循環球轉向系統的前提下，同時在轉向管柱上部增加伺服電機輔助助力機構，以實現電液混合助力轉向的功能。原理如圖1所示。

電液混合助力轉向系統是在液壓循環球轉向器、轉向泵、油管、油壺的基礎上，在機械轉向管柱上部增加伺服電機輔助助力機構。通過增加該套伺服電機輔助助力機構，能夠輔助駕駛員輕松的打動方向盤進行車輛的舒適轉向。這種電液混合助力轉向系統主要是通過電機的ECU控制模塊采集整車的發動機轉速信號和車速信號來實時控制伺服電機及帶動減速機構作用到機械轉向管柱上，實現輔助駕駛員進行對車輛的轉向操控。這種轉向系統的最大優點是機械轉向管柱上的驅動電機可實現隨車速的變化而輸出不同大小的輔助轉向力矩，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向管柱輸入給液壓循環球轉向器的輸入軸，從而實現開啟液壓助力系統推動前轉向輪的轉向，最終可達到試駕員在不同車速下的隨速舒適轉向。結構如圖2所示。

3 電液混合助力轉向系統的技術弊端

將電液混合助力轉向系統安裝在非獨立懸掛的輕卡樣車上進行實車驗證，結果發現整車在空、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定為零度（即角度傳感器標定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）。而當車輛在滿載情況下且在駕駛員施加手力干預下，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向系統主動回正功能（將方向盤主動回到中心零點的位置）的干預下主動偏轉一定角度（例如：8°），從而最終導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向輪是通過前橋固定在板簧上，當整車處于空滿載等不同配重狀態下，板簧會存在不同的彎曲形變，這會導致前轉向輪與駕駛室、車架產生相對位移，這種相對位移會通過直拉桿、轉向搖臂、循環球轉向器、轉向管柱、方向盤的剛性連接進行傳遞，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向系統主動回正功能（將方向盤主動回到中心零點的位置）的干預下主動偏轉一定角度，再通過方向盤、轉向管柱、循環球轉向器、轉向搖臂、直拉桿、車輪的剛性連接進行傳遞，使得前轉向輪跟著偏轉一定角度，從而無法保持車輛直線行駛狀態即而導致整車的主動跑偏。如圖3、圖4所示。

4 結論

本文對一種應用于輕卡車上使用的電液混合助力轉向系統進行原理介紹，該轉向系統不僅可以有效地提升整車的轉向操控舒適性，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構，電液混合助力轉向系統在這種輕卡車型上存在使車輛主動跑偏的技術弊端，這也為探究轉向技術的新發展提出了更高要求。

參考文獻

[1] 陳慧，等.世界汽車技術發展跟蹤研究[M].北京：北京理工大學出版社，2008.

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