基于TRIZ理论解决动力转向器总成高压状态下温度高的研究

赵 波

（湖北恒隆企业集团恒隆汽车零部件制造有限公司 湖北 荆州 ４３４０００）

摘 要：当转向系统长时维持在高压状态下工作时，极易造成液压油温度的积聚，若此温度不能及时散失，会使整个转向系统内部温度急剧上升，进而影响整个动力转向系统乃至动力转向器内部关联零部件的寿命及使用性能。针对此技术难题，通过采用ＴＲＩＺ创新方法理论及解决问题的流程，从解决问题的切入点开始，运用阿奇舒勒矛盾矩阵、ＴＲＩＺ创新原理、物场模型及７６个标准解等工具，设计出多种满足需求的解决方案，最终实现技术系统的创新。

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关键词 ：动力转向器总成；高压；温度；ＴＲＩＺ创新方法

中图分类号：TG156 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．10．０49

随着汽车行业的高速发展，整个商用车市场已明显向着节能型、轻量型、重载化等方向发展。同时，为了提高乘坐的舒适性而降低了轮胎的气压，更加意味着整车前桥负荷的增加，进一步使前轮的转向阻力增大。因此，在现有动力转向系统的前提下，对动力转向器的输出力矩提出了更高的要求，也就是在同条件的情况下，要求系统提供更高的液压力，来克服地面逐步增大的转向阻力矩。这就意味着：在系统中将会有更多的能量损失，转化为无用的热能而存在。而另一方面，整车在节能设计方面的创新，如电控硅油风扇的应用，也将间接影响到动力转向系统的散热性能，进而造成动力转向系统在高压状态下，系统温度过高的一系列问题。因此，如何通过设计创新来解决动力转向器总成持续高压状态下温度高的问题，同时，又不至于引起其它不可控的风险等对于我国汽车转向行业技术能力提升来说具有重要意义。

１ ＴＲＩＺ创新理论概述

ＴＲＩＺ理论是由前苏联发明家、教育家、ＴＲＩＺ理论之父——根里奇·阿其舒勒（Ｇｅｎｒｉｃｈ．Ｓ．Ａｌｔｓｈｕｌｌｅｒ）通过对数以万计的发明专利进行分析、归纳、整理后，总结出来的一套完整的创新理论体系及解决问题的流程，是俄文“Ｔｅｏｒｉｊｚ Ｒｅｚｈｅｎｉｊａ Ｉｚｏｂｒｅｔａｔｅｌｓｋｉｃｈ Ｚａｄａｃｈ”

的词头缩写，中文翻译为“发明问题解决理论”，简称“萃智”。它是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化的方法学，能够使人的思维模式从发散走向收敛，并利用最常用的方法和原理，使技术问题的解决走出了盲目的、高成本的试错法和拍脑袋式的偶然。同时，提供了一种省时省力的、高效的解决问题的创新方法。

应用ＴＲＩＺ理论解决问题也遵循着其固有的解题模式（如图１）和解决流程（如图２）：如将“待解决的问题”先转化为“问题模型”，再通过ＴＲＩＺ理论中的创新工具，将“问题模型”转化为“解决方案模型”，最终形成“解决方案”，实现技术问题的解决。这样就避免了传统技术问题解决过程中，直接将“待解决的问题”过渡到“技术方案”的局面，打破了技术人员在解决技术问题中的惯性思维模式，并学会运用全新的方面去看待问题、思考问题及解决问题提供了很大的帮助。

２ 基于ＴＲＩＺ理论的问题分析

２．１ 常规解决问题方案及其缺陷

解决方案一：将转向油泵上的限压装置，转移到动力转向器总成上面添加“安全阀”，使系统在高压状态下持续工作时，将转向油泵内部的内循环转化为转向系统外部的外循环，进而增加散热时间，以达到降低系统温度的目的。

存在缺陷：由于“安全阀”属于高压卸荷回路，当且仅当系统压力处于高压状态并达到其工作压力时才起作用。但系统仍处于高位压力运行，对温度的改善，意义不大。

解决方案二：在动力转向器工作到极限位置时，设计一个低压卸荷回路，防止转向器长期处于高压状态下工作，进而释放大量热能。

存在的缺陷：只有在极限位置才能起作用；不能与安全阀装置同时起作用；系统内部所有流量全部通过一个小孔卸荷，且受结构布置及系统流量大小影响。

２．２ 基于ＴＲＩＺ理论分析得到的解决方案

按ＴＲＩＺ解题模式，首先将“待解决的问题”转化为“问题模型”，最终明确了问题解决的思路和方法。因此，通过对系统组件模型进行分析（如图３），最终找出“导致动力转向器温度高的主要原因”可能有如下几类：发动机热量的传导；转向系统内部零部件散热性能不足，散热效率低；高压液压油在转向器内部长时间的维持，造成系统产生／散失热量不均衡，单位时间内产生的热量大于散失的热量所致。

因此，基于ＴＲＩＺ理论分析，针对“待解决的问题”可得出如下解决方案之一：为避免系统长时处于高压状态下工作，通过引入新的物场——电磁场，采用“事先防范原理”，事先防范长时高压下的能量过渡损失，或采用“反馈原理”，来反馈“作用时间”过长而导致系统压力能在高压状态下的过渡损失，达到改善压力能损失，降低系统温度的目的，进而引入低位“适时卸荷”回路和低位“延时卸荷”回路概念，即：在“转向器总成”进油口与“转向油泵”高压油出口间，添加一个一位两通电磁阀。该阀正常情况下，处于常开状态，即“转向油泵”来的高压油经过“电磁阀”所有流量直接进入到转向器内部，该阀仅仅起通流作用；当需要卸荷时，司机根据实际使用工况和需求，手动开启控制开关，控制开关控制“电磁阀”开通，“转向油泵”泵送出的高压油经过“电磁阀”大部分回到“转向油管”，小部分经过“电磁阀”节流作用，参与保压过程，进而起到低位“适时卸荷”回路的作用，降低压力能的损失程度；或通过反馈原理，当转向器长时间处于某一位置不动时，转角传感器将信号反馈给“控制器”，控制器根据事先程序控制“电磁阀”开通，进而起到低位“延时卸荷”回路的作用，最终达到改善系统温度的目的。

３ 结语

通过ＴＲＩＺ创新理论方法，从发现问题、分析问题、解决问题等几个阶段的创新流程，对于此技术难题进行了基础原因分析，并采用ＴＲＩＺ解题模式及一系列方法、工具的应用，从解决问题的切入点开始，一步一步引导技术人员从多角度方面打开思路，最终将待解决的技术问题转化为实际技术方案。

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参考文献

１ 石晓凌，许东双，范岩锋．ＴＲＩＺ简明教程［M］．北京；北京亿维讯科技有限公司，２０１１

（责任编辑 亢婷婷）