新能源轻卡EHPS管路接头密封方式浅析

牛营凯，刘俊荣，雷春志，李红艳

新能源轻卡EHPS管路接头密封方式浅析

牛营凯，刘俊荣，雷春志，李红艳

（浙江吉利新能源商用车发展有限公司，浙江 杭州 311228）

新能源轻卡转向系统多采用EHPS，动转管路是EHPS重要组成部分，而动转管路连接处漏油是EHPS顽疾。常见的动转管路连接密封方式有扩口式管接头螺母、扩口式管接头螺栓、带O形橡胶圈扩口式管接头螺栓、卡套式管接头、卡套式铰接六角螺栓和普通螺栓紧固密封等。文章主要对动转管路几种连接密封方式进行分析，在设计过程规避漏油风险。

新能源轻卡；动转管路；连接接头；密封

前言

前轴载荷（1.5～2.5）吨的新能源轻卡转向系统多采用EHPS， EHPS是一种由电机驱动转油泵的液压助力转向系统[1]，其转向器为循环球液压转向器。市场上EHPS经常出现的问题为动转管路漏油，影响整车美观和安全。动转管路漏油主要体现在动转管路与液压转向器进出油口和动转油泵高压油口之间连接处漏油。

本文重点对新能源轻卡EHPS动转管路几种连接密封方式进行结构和装配分析，在设计过程提高动转管路接头密封性，提前规避管路漏油点，解决动转管路漏油顽疾。

1 扩口式管接头螺母

扩口式接头螺母用于动转管路与液压转向器进出油口之间连接。该连接方式密封原理为按照（45～50）N·m扭紧力矩对扩口式管接头螺母进行定扭时，动转钢管喇叭扩口内锥面与连接接头的球面挤压形成线密封，扩口式管接头螺母内锥面与动转钢管喇叭扩口外弧面挤压形成线密封。如图1所示。

为了保证很好的密封性，动转钢管喇叭扩口与扩口式管接头螺母和连接接头密封接触面粗糙度要满足1.6。液压转向器进出油口、连接接头、扩口式管接头螺母及动转钢管要同中心线，利于装配和密封。动转钢管喇叭扩口边沿厚度均匀，无缺陷和毛刺。密封接触处要选择锥面和球面之间线密封，不要选择锥面与锥面之间面密封，面密封需要较高的工艺、加工精度和装配精度才能保证密封处不漏油。

图1 扩口式管接头螺母连接密封原理

2 扩口式管接头螺栓

扩口管接头螺栓用于动转钢管与液压转向器进出油口和动转油泵高压油口之间连接，较1连接方式减少了连接接头，有利于动转管路轻量化，该连接是动转管路中最常用的连接密封方式。

扩口管接头螺栓连接方式密封原理为在（45～50）N·m扭紧力矩作用下，动转钢管喇叭扩口内锥面与转向器进出油口球面铜衬套挤压形成线密封，扩口式管接头螺栓内锥面与动转钢管喇叭扩口外弧面挤压成线密封，如图2所示。

图2 扩口式管接头螺栓连接密封原理

为了保证密封性，动转钢管喇叭扩口、扩口管接头螺栓和转向器进出油口铜衬套外锥面密封接触面粗糙度要满足1.6。转向器进出油口铜衬套、转向器进出油口、扩口式管接头螺栓及动转钢管要同中心线。动转钢管喇叭扩口加工精度要求较高，倒角为（1.3±0.3）mm，大小均匀。若无倒角或者倒角过小容易导致应力集中，受力时容易裂开导致漏油。

3 带O形橡胶圈扩口式管接头螺栓

该连接方式用于动转钢管与液压转向器进出油口和动转油泵高压油口之间连接。在要求的扭紧力矩下，接头中O形橡胶圈变形填满动转钢管与过渡接头之间的空隙，实现对动转管路中油液密封。如图3所示。

图3 带O形橡胶圈扩口式管接头螺栓连接密封原理

为了保证密封性，在装配过程要严格控制扭紧力矩在（40～42）N·m之间，扭紧力矩不足，O形橡胶圈变形不足出现漏油；扭紧力矩过大，O形橡胶圈密封失效现漏油，常见失效模式为挤压破裂和挤压切边[2]。

选择该接头在设计阶段首先要关注O型橡胶圈尺寸大小，挤压变形后是否与过渡接头内腔孔相匹配。其次关注转向器进出油口、过渡接头和带O形橡胶圈扩口式管接头螺栓是否同中心线。若不同中心线，定扭时O形橡胶圈受力不均匀容易出现剪切破损。最后关注O形橡胶圈的材质是否满足要求。

4 卡套式管接头

卡套式管接头用于动转油管与油管、液压转向器进出油口和液压油泵高压油口之间的连接。卡套式管接头密封原理为卡套螺母在（45～50）N·m的扭紧力矩作用下，卡套与过渡接头内锥面受力形成线密封，最终实现密封，如图4所示。

图4 卡套式管接头连接密封原理

为了保证密封性，卡套式管接头在装配时必须保证一致性，保证连接接头、卡套式管接头及动转钢管处于同中心线。为避免卡套式管螺母松动造成密封失效漏油，需要按照（90～110）N·m的扭紧力矩对卡套式管螺母进行定期紧固。为进一步提高密封性，可采用双卡套和多卡套进行接头密封。金属卡套厚度应均匀，无缺陷和毛刺。

5 卡套式铰接六角螺栓

卡套式铰接六角螺栓用于动转油管与液压转向器进出油口和动转油泵高压油口之间连接。密封原理为卡套式铰接六角螺栓在（90～110）N·m扭紧力矩作用下与橡胶组合垫圈金属垫圈接触，此时橡胶部分受力变形实现对接头密封，如图5所示。

图5 卡套式铰接六角螺栓连接密封原理

由于该连接方式拆装方便，是动转油泵高压油口最常用的连接方式。为保证密封性，螺栓与橡胶组合垫圈中金属垫圈接触面粗糙度要求为（1.6～3.2）。橡胶组合垫圈中的橡胶材料要满足以下性能要求：邵氏硬度70；撕裂强度≥24.5N/mm；扯断强度≥10Mpa。由于油泵在启动初期振动剧烈，该连接方式需要按期定扭，避免因振动接头出现松动。橡胶组合垫圈金属垫圈厚度应均匀，橡胶部分与金属圈粘结牢固、无缺陷。

6 普通螺母紧固密封

该密封方式集成4和5两种连接密封方式所具备的功能。其中连接接头带两个不同大小的O形橡胶圈。对螺栓进行拧紧，两O形橡胶圈受力变形充满间隙实现密封。如图6所示。该密封方式同样要严格控制扭紧力矩在（45～50）N·m之间。由于靠普通螺母紧固密封，该密封方式安装和拆卸方便。为保证密封性，要严格保证配合尺寸精度。动转油管穿孔接头和连接接头接触面粗糙度要满足1.6。同样要重点关注两种O型橡胶圈尺寸及挤压变形后是否与动转油管穿孔接头内腔孔相匹配。

图6 普通螺母紧固密封

7 结论

对于EHPS动转管路连接方式，需要综合考虑密封方式、配合精度、拆装方便、防松、装配工艺等因素，最终选择合适的连接密封方式，提高动转管路接口密封性，避免接头连接处漏油。

未来随着循环球电动助力转向器技术的进步，其输出扭矩的增大，所有新能源轻卡转向系统将采用EPS，EHPS会因重量和成本无优势被淘汰，最终从根本上决动转管路接头连接处漏油顽疾。

[1] 牛营凯等.新能源轻卡转向系统零部件轻量化浅析[J].汽车实用技术,2019,11-13.

[2] 李国真等.管接头O形圈密封故障分析及防范措施[J].液压气动与密封,2015,38-40.

[3] 李明昕.卡套式管接头应用探讨[J].机械与自动化,2014,138-139.

[4] 范贤峰.卡套式管接头在管路系统中的运用与分析.[J].仪器仪表用户,2015,69-70.

Analysis on Sealing Mode of EHPS Pipeline Joint of New Energy Light Truck

Niu Yingkai, Liu Junrong, Lei Chunzhi, Li Hongyan

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

New energy light truck steering system mostly uses EHPS, power steering pipeline is an important part of EHPS, and oil leakage at the connection of power steering pipeline is a persistent problem of EHPS. Common power steering pipeline connections are flared joint nuts, flared joint bolts, flared joint bolts with O-ring, jacketed joint, jacketed articulated hexagonal bolts and common bolt tightening seals. In this paper, the power steering pipeline connection sealing methods are analyzed to avoid the risk of oil leakage in the design process.

New energy light truck; Power steering pipeline; Joints; Seals

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1671-7988(2019)21-16-03

U463.4

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牛营凯，就职于浙江吉利新能源商用车发展有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.005

CLC NO.: U463.4