液壓傳動技術在汽車上的應用

豐會萍

（西安汽車科技學院 陜西 西安 710038）

0 引言

液壓傳動相對于機械傳動而言，是一門新學科，從17 世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理開始， 已有二三百年的歷史。 隨著科學技術的不斷發(fā)展，液壓傳動技術在機床、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車等行業(yè)中逐步推廣，并且慢慢滲透到各個工業(yè)領域中。

就汽車而言，現(xiàn)在汽車都在向著駕駛方便、運行平穩(wěn)、乘坐舒適、安全可靠、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，而液壓技術的一大好處就是有緩沖性但是不具備壓縮功能，從而可以提高汽車的舒適性和安全性。 基于液壓傳動的眾多優(yōu)點，使得它能夠根據(jù)汽車的運行狀況進行控制，從而大大提高了汽車的各項性能。

1 汽車液壓助力轉(zhuǎn)向裝置

轉(zhuǎn)向系的功用是保證汽車按照駕駛員的需要改變行駛方向， 而且還能克服路面?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產(chǎn)生轉(zhuǎn)向，從而恢復汽車原來的行駛方向。 轉(zhuǎn)向系按轉(zhuǎn)向能源的不同分為機械轉(zhuǎn)向系和動力轉(zhuǎn)向系兩大類。 機械轉(zhuǎn)向系很難滿足高速轎車轉(zhuǎn)向時既要靈敏又要操縱省力的要求，并且對于重型貨車及越野車來說，它也滿足不了操縱輕便和行車安全的要求。 因此，為了減輕駕駛員的疲勞強度，增加駕駛舒適性，保證行車安全，在一些車型中加裝了轉(zhuǎn)向加力裝置。

由于液壓系統(tǒng)工作壓力高，其部件尺寸小，并且工作時無噪音，工作滯后時間短，還能吸收來自不平路面的沖擊，所以在各類車上液壓助力轉(zhuǎn)向加力裝置廣泛使用。

汽車上配置的液壓助力轉(zhuǎn)向裝置根據(jù)油液的工作情況分為常壓式和常流式兩種。

常壓式液壓助力轉(zhuǎn)向系的優(yōu)點是系統(tǒng)中儲能器能夠積蓄液壓能，可以使用流量較小的轉(zhuǎn)向油泵，而且在油泵不運轉(zhuǎn)的情況下能保持一定的動力轉(zhuǎn)向的能力。 缺點是系統(tǒng)壓力高，易泄露，發(fā)動機功率消耗較大，因此目前只在少數(shù)重型汽車上采用。 它的工作原理是當轉(zhuǎn)向控制閥處于關閉狀態(tài)，汽車直線行駛。 轉(zhuǎn)向油泵輸出的壓力油進入儲能器，儲能器壓力達到規(guī)定值，油泵自動卸荷空轉(zhuǎn)。 當汽車轉(zhuǎn)向時，機械轉(zhuǎn)向器帶動轉(zhuǎn)向控制閥轉(zhuǎn)入開啟位置，儲能器中的壓力油流入轉(zhuǎn)向動力缸，從而產(chǎn)生推力以助轉(zhuǎn)向。

常流式液壓助力轉(zhuǎn)向系的特點是無論汽車是否處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)，液壓系統(tǒng)管路中的油液總是在流動，壓力較低，只有在轉(zhuǎn)向時才產(chǎn)生瞬時高壓，因此廣泛應用于各種汽車。 當汽車直線行駛時，轉(zhuǎn)向控制閥處于中立位置，使得轉(zhuǎn)向動力缸的活塞兩側(cè)都和低壓油路及轉(zhuǎn)向油罐相通，壓力相等，轉(zhuǎn)向動力缸不動，油泵空轉(zhuǎn)，油液處于低壓流動狀態(tài)。 當駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤， 通過機械轉(zhuǎn)向器使轉(zhuǎn)向控制閥處于某一工作位置，轉(zhuǎn)向動力缸的活塞一側(cè)與回油管隔絕，和油泵相通，壓力升高；另一側(cè)仍然與回油管路相通，壓力較低，轉(zhuǎn)向動力缸活塞移動，產(chǎn)生推力。 轉(zhuǎn)向盤停止轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)向控制閥回到圖示中立位置動力缸停止工作。

2 汽車液壓制動系統(tǒng)

液壓制動系在轎車、輕型貨車的行車制動系上已經(jīng)有了廣泛的應用，它主要由制動踏板、制動主缸、輪缸、連接管路及制動力分配閥等組成。 在制動系中制動主缸是動力元件，向系統(tǒng)輸送壓力油。 而制動輪缸是執(zhí)行元件，推動制動蹄或制動塊執(zhí)行制動任務。

液壓制動系的工作原理如下： 當駕駛員施加控制力時，通過制動踏板傳動制動主缸，制動主缸再將制動液經(jīng)油管分別送到前、后輪制動器中的制動輪缸，將制動蹄推向制動盤，消除制動間隙，產(chǎn)生制動力矩。 隨著踏板力的增大，制動力矩也相應成比例的增加，直到完全制動。 放松制動踏板，制動蹄和制動輪缸的活塞在各自回位彈簧的作用下回位，制動液被壓回到制動主缸，制動作用隨之解除。

3 汽車液壓懸架系統(tǒng)

在汽車行駛過程中，由于路面的不平整或者汽車自身運動狀態(tài)的改變，會使汽車表現(xiàn)出各種運動形態(tài)，包括車身的垂直振動、俯仰運動和側(cè)傾運動等，很難保證汽車的乘坐舒適性和操縱穩(wěn)定性同時達到最佳。 針對這一問題產(chǎn)生了根據(jù)工況要求保證汽車的性能達到最佳的電控液壓懸架系統(tǒng)。

電控主動液壓懸架利用液壓系統(tǒng)主動控制汽車的振動，該系統(tǒng)它主要由液壓泵、壓力控制閥、執(zhí)行機構(gòu)等組成。 為了保證汽車的性能，它在汽車中心附近有縱、橫向加速度和橫擺陀螺儀傳感器，用以把車身振動、車身高度、傾斜狀態(tài)等信號傳遞給ECU。ECU 根據(jù)輸入信號和預先設定的程序發(fā)出指令， 控制伺服電動機操縱前后執(zhí)行油缸工作。

4 自動變速器液壓控制系統(tǒng)

汽車傳動系中的變速器控制自動化是汽車發(fā)展的較高級階段，自動變速器能根據(jù)車速與發(fā)動機負荷的變化情況及時、自動地進行傳動比變換，從而使操作簡單省力，減輕駕車者的疲勞強度。

自動變速器的自動控制是靠液壓控制系統(tǒng)來完成的，主要控制換擋執(zhí)行機構(gòu)的工作。 它是由動力源、執(zhí)行機構(gòu)和控制機構(gòu)三部分組成的。動力元件是液壓泵，它除了向控制機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)供給壓力油以實現(xiàn)換擋外，還給液力變矩器提供冷卻補償油，向行星齒輪變速器供應潤滑油；執(zhí)行機構(gòu)包括各離合器、制動器的液壓缸；控制機構(gòu)包括主油路調(diào)壓閥、手動閥、換擋閥及鎖止離合器控制閥等，安裝在自動變速器上。

主油路調(diào)壓閥的主要作用是根據(jù)車速和發(fā)動機負荷率的變化，將液壓泵的壓力精確調(diào)節(jié)至規(guī)定值，形成穩(wěn)定的工作油壓再輸入主油路。 1）當發(fā)動機節(jié)氣門開度較小時，主油路壓力可以適當降低；而當發(fā)動機節(jié)氣門開度較大時，主油路壓力要升高才能滿足要求。 2）汽車以中、低速行駛時，所傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，主油路需有較高的壓力（1.05MPa）；而在高速擋行駛時，主油路油壓可降低。 3）倒擋時，需提高操縱油壓（主油路油壓升高到1.75MPa）來避免出現(xiàn)打滑。

主油路副調(diào)壓閥的作用是根據(jù)汽車行駛速度和節(jié)氣門開度的變化，自動調(diào)節(jié)液力變矩器的液壓，并保證各摩擦副潤滑的油壓和流向液壓油冷卻裝置的油壓，實際上是一個限壓滑閥。

換擋閥組通過改變液壓操縱油路的方向來控制執(zhí)行機構(gòu)的工作，使自動變速器完成換擋動作。

鎖止控制系統(tǒng)的作用是控制液力變矩器的油壓以及鎖止離合器的工作，主要元件為鎖止離合器控制閥。

為了提高自動變速器換擋品質(zhì)和汽車的乘坐舒適性，在液壓系統(tǒng)中還設置了緩沖安全系統(tǒng)，即裝有許多起緩沖和安全作用的緩沖閥、蓄壓減振器，以保證換擋的可靠性和平順性。

5 結(jié)束語

近年來，隨著液壓技術迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動技術在汽車上的應用也大大增加。 可以相信，隨著液壓技術與微電子技術、計算機控制技術以及傳感技術的緊密結(jié)合，液壓傳動技術必將發(fā)揮出越來越重要的作用。

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