Шлицевые валы – движущая сила будущего: ключевые области применения в транспортных средствах на новых источниках энергии.

По мере ускорения глобального перехода к экологически чистой мобильности, новые энергетические транспортные средства (NEV), включая электромобили (EV), подключаемые гибриды и автомобили на водородных топливных элементах, выходят на первый план. Хотя в заголовках часто доминируют аккумуляторные технологии, электродвигатели и зарядная инфраструктура, важность основных механических компонентов, таких как шлицевые валы, часто упускается из виду. Тем не менее, эти, казалось бы, простые компоненты играют жизненно важную роль в производительности, эффективности и безопасности NEV.

Шлицевой вал — это механический приводной элемент, предназначенный для передачи крутящего момента при одновременном обеспечении осевого перемещения. Его точно обработанные выступы, или «шлицы», зацепляются с соответствующими канавками в сопряженном компоненте, таком как шестерня или муфта. Такая конструкция обеспечивает эффективную передачу мощности, высокую точность выравнивания и несущую способность.

Где используются шлицевые валы в электромобилях?

В электромобилях шлицевые валы широко используются в трех основных областях: в системе электропривода, системе рулевого управления и тормозной системе или системе рекуперативного торможения.

1. Системы электропривода
Одно из наиболее важных применений шлицевых валов — в электроприводе или электромачтовом двигателе, который объединяет электродвигатель, редуктор и дифференциал в единый компактный модуль. Шлицевые валы используются для соединения ротора двигателя с входным валом редуктора, обеспечивая плавную передачу крутящего момента на колеса. Это гарантирует высокую плотность крутящего момента, снижение вибрации и оптимальную передачу мощности.

Кроме того, в электромобилях с двумя электродвигателями или полным приводом шлицевые валы обеспечивают точную синхронизацию между передним и задним приводными агрегатами. В таких конфигурациях шлицевые валы играют решающую роль в управлении вектором крутящего момента и динамическом контроле устойчивости.

2. Системы рулевого управления
В электромобилях все чаще используются системы электроусилителя руля (EPS) вместо традиционных гидравлических. В таких системах для соединения рулевой колонки с промежуточными валами или карданными шарнирами используются шлицевые валы, обеспечивающие плавное и отзывчивое управление.

С развитием технологий автономного вождения точность зацепления шлицевых валов становится еще более важной. Современные системы рулевого управления с электронным управлением в значительной степени полагаются на высокоточную обратную связь по крутящему моменту, что требует использования шлицевых валов с минимальным люфтом и жесткими производственными допусками.

3. Системы рекуперативного торможения и трансмиссии
Еще одна важная область применения — системы рекуперативного торможения, где кинетическая энергия улавливается во время торможения и преобразуется обратно в электрическую энергию для подзарядки аккумулятора. Шлицевые валы помогают соединить мотор-генераторный агрегат с трансмиссией, обеспечивая плавные переходы между режимами привода и рекуперативного торможения.

Кроме того, в подключаемых гибридных системах или электромобилях с многоступенчатыми коробками передач шлицевые валы используются для включения и выключения планетарных передач или фрикционных муфт, что помогает оптимизировать производительность в различных условиях движения.

Расцвет проектирования шлицевых соединений на заказ
По мере того, как электромобили становятся все более компактными и программно-определяемыми, растет спрос на нестандартные конструкции шлицевых валов. Инженеры сейчас оптимизируют профили шлицов, такие как эвольвентные, прямобоковые или зубчатые, чтобы соответствовать меньшим габаритам, снижать шум и вибрацию (NVH) и продлевать срок службы компонентов.

«Точность и снижение веса являются ключевыми приоритетами для инженера, занимающегося силовыми агрегатами автомобилей. Усовершенствованные шлицевые валы не только передают мощность, но и способствуют повышению энергоэффективности и снижению затрат на техническое обслуживание в течение всего срока службы автомобиля».

Шлицевые валы, возможно, не привлекают столько внимания, как батареи или датчики автономного вождения, но они остаются тихим краеугольным камнем революции в мире электромобилей. От высокоскоростных приводов двигателей до точного управления рулевым управлением — их роль в обеспечении механической надежности и эффективности неоспорима.

Компания Shanghai Belon Machinery Co., Ltd. специализируется на производстве высокоточных OEM-шестерен, валов и решений для пользователей по всему миру в различных отраслях: сельское хозяйство, автомобилестроение, горнодобывающая промышленность, авиация, строительство, робототехника, автоматизация и управление движением и т. д. В ассортимент нашей OEM-продукции входят, помимо прочего, прямозубые конические шестерни, спирально-конические шестерни, цилиндрические шестерни, червячные передачи и шлицевые валы.

По мере дальнейшего развития отрасли интеграция интеллектуальных материалов, методов обработки поверхности и легких сплавов еще больше расширит возможности шлицевых валов, закрепив за ними место в следующем поколении транспортных средств.