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展，液壓傳動技術在機床、工程機械、農業機械、汽車等行業中逐步推廣，并且慢慢滲透到各個工業領域中。

就汽車而言，現在汽車都在向著駕駛方便、運行平穩、乘坐舒適、安全可靠、節能環保的方向發展，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點，使得它能夠根據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 汽車液壓助力轉向裝置

轉向系的功用是保證汽車按照駕駛員的需要改變行駛方向， 而且還能克服路面側向干擾力使車輪自行產生轉向，從而恢復汽車原來的行駛方向。 轉向系按轉向能源的不同分為機械轉向系和動力轉向系兩大類。 機械轉向系很難滿足高速轎車轉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向加力裝置。

由于液壓系統工作壓力高，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向加力裝置廣泛使用。

汽車上配置的液壓助力轉向裝置根據油液的工作情況分為常壓式和常流式兩種。

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

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

液壓制動系在轎車、輕型貨車的行車制動系上已經有了廣泛的應用，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，向系統輸送壓力油。 而制動輪缸是執行元件，推動制動蹄或制動塊執行制動任務。

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

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的改變，會使汽車表現出各種運動形態，包括車身的垂直振動、俯仰運動和側傾運動等，很難保證汽車的乘坐舒適性和操縱穩定性同時達到最佳。 針對這一問題產生了根據工況要求保證汽車的性能達到最佳的電控液壓懸架系統。

電控主動液壓懸架利用液壓系統主動控制汽車的振動，該系統它主要由液壓泵、壓力控制閥、執行機構等組成。 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、傾斜狀態等信號傳遞給ECU。ECU 根據輸入信號和預先設定的程序發出指令， 控制伺服電動機操縱前后執行油缸工作。

4 自動變速器液壓控制系統

汽車傳動系中的變速器控制自動化是汽車發展的較高級階段，自動變速器能根據車速與發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來完成的，主要控制換擋執行機構的工作。 它是由動力源、執行機構和控制機構三部分組成的。動力元件是液壓泵，它除了向控制機構、執行機構供給壓力油以實現換擋外，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；執行機構包括各離合器、制動器的液壓缸；控制機構包括主油路調壓閥、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。

主油路調壓閥的主要作用是根據車速和發動機負荷率的變化，將液壓泵的壓力精確調節至規定值，形成穩定的工作油壓再輸入主油路。 1）當發動機節氣門開度較小時，主油路壓力可以適當降低；而當發動機節氣門開度較大時，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）來避免出現打滑。

主油路副調壓閥的作用是根據汽車行駛速度和節氣門開度的變化，自動調節液力變矩器的液壓，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行機構的工作，使自動變速器完成換擋動作。

鎖止控制系統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和汽車的乘坐舒適性，在液壓系統中還設置了緩沖安全系統，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 結束語

近年來，隨著液壓技術迅速發展，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合，液壓傳動技術必將發揮出越來越重要的作用。

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