一種液壓系統(tǒng)行程補償裝置

鄭　勝，翟克嬌

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

一種液壓系統(tǒng)行程補償裝置

鄭勝，翟克嬌

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州545007）

說明了設計液壓系統(tǒng)行程補償裝置的目的和要求，提出了一種可實現(xiàn)行程補償?shù)难b置及工作原理。通過工作原理及對應的數(shù)學模型，驗證該裝置的可行性，為該裝置的進一步研究及應用提供了理論依據(jù)。

行程補償；壓力差；液壓系統(tǒng)；彈簧

汽車液壓式離合器操縱機構(gòu)一般是由離合器踏板、離合器主缸、工作缸、分離叉、分離軸承和管路系統(tǒng)組成。某車型汽車在進行驗證時發(fā)現(xiàn)，試驗人員把離合器踏板踩到底時會感覺到踏板顫動。經(jīng)分析是離合器分離指未完全屈服，處于臨界點而產(chǎn)生的抖動，從而分離指反向推動工作缸，再經(jīng)由液壓系統(tǒng)傳遞至離合踏板，連續(xù)快速的沖擊，使離合器踏板產(chǎn)生顫動。產(chǎn)品設計階段已考慮液壓系統(tǒng)總流量，但由于液壓管路受壓膨脹同時產(chǎn)生一定的耗液量，使液壓系統(tǒng)總流量不滿足離合系統(tǒng)徹底分離要求。此時主缸工作時輸出油量等于工作缸所耗油量與耗液量之和。經(jīng)臺架試驗驗證，更換離合器液壓軟管為硬管后，離合器踏板顫動現(xiàn)象消失離合器徹底分離。離合器液壓系統(tǒng)介于車身與發(fā)動機之間，要有柔性連接，更換為硬管不符合實際使用需求。

為了使離合器分離徹底，必須要求離合器主缸有足夠的壓強和流量。壓強決定了離合器分離所需要的力，流量決定了工作缸使離合器徹底分離所需要的行程。主要有以下幾個方向的措施：（1）加大離合器主缸的缸徑，即使踏板行程不變也可以增大流量，但為了滿足系統(tǒng)壓強要求，必須增加施加到離合器踏板的力。而如果踏板力過大，則不符合人機工程要求，會降低客戶滿意度；（2）保持踏板力不變，加大主缸的有效行程，則需要增大離合器踏板要相應的程。該踏板行程如果過長，同樣影響操作舒適性。

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，設計了一種在不增加踏板力的條件下，補償離合器液壓分離系統(tǒng)耗液量的裝置，使離合器徹底分離時的踏板行程減小。

1　液壓系統(tǒng)行程補償裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

液壓系統(tǒng)行程補償裝置如圖1所示，此裝置包括閥體（13）、第一油管接頭（A）、帶排氣孔（7）的第一排氣螺釘（1）等部件，第一油管接頭、第一排氣螺釘、第二油管接頭、第二排氣螺釘分別通過螺紋連接連接到閥體的上腔C、左腔E、下腔D、右腔F；左腔的頂端徑向地插入上腔的前部，下腔的頂端徑向地插入左腔的前部，右腔的頂端徑向地插入下腔的前部，上腔的頂端徑向地插入右腔的前部；行程補償閥通過第一油管接頭連接到離合器主缸（15），并通過第二油管接頭連接到離合器工作缸（16）；第一彈簧的一端固定到第一排氣螺釘且另一端連接第一鋼珠座，第一鋼珠固定在第一鋼珠座上并封閉左腔的頂端，第二彈簧的一端固定到第二排氣螺釘且另一端連接第二鋼珠座，第二鋼珠固定在第二鋼珠座上并封閉右腔的頂端。

圖1　閥體結(jié)構(gòu)示意圖

通過第一彈簧壓緊第一鋼珠和第二彈簧壓緊第二鋼珠來堵塞閥體內(nèi)的油路，使離合器工作缸中存有一定的液壓油，所以當給踏板施加力時，殘余的液壓油起到了流量補償?shù)男Ч瑥亩诓辉黾犹ぐ辶Φ臈l件下使離合器徹底分離時的踏板行程減小。

2　工作原理

裝配后的行程補償閥，如圖2所示。初次安裝該裝置至油路時，液壓系統(tǒng)中中會殘留有空氣。由于空氣有較高的壓縮比，應排除油閥內(nèi)的空氣。旋轉(zhuǎn)松開排氣螺釘1、6，使螺釘上的排氣孔7與大氣相通。推動主缸15時固定工作缸16，讓液壓油充滿閥體，排出液壓系統(tǒng)中殘留的空氣。空氣全部排出后，擰緊排氣螺釘1、6.

圖2　閥體裝配圖

閥體安裝至油路系統(tǒng)后，如圖3所示。給踏板8施加一定壓力F，活塞9推動油液流出主動缸15并經(jīng)油口接頭A進入閥體。壓力達到一定程度后，因為油液的運動方向與彈簧5壓緊鋼珠4的壓緊力方向一致，與彈簧2壓緊鋼珠3的壓緊力方向相反，所以油液推開被彈簧2壓緊在油道上的鋼珠3，如圖4（箭頭方向為油液流動方向）。此時油液填充滿閥體，并經(jīng)油口接頭B流入工作缸16，推動活塞10向左運動。

圖3　當給踏板施加力時汽車液壓式離合器操縱機構(gòu)的工作原理圖

圖4　當給踏板施加力時行程補償閥實質(zhì)工作部分的結(jié)構(gòu)示意圖

如圖5所示，去掉踏板力F，主動缸復位彈簧11與離合器分離叉的復位力同時作用，使活塞10向右運動，油液逆向流動。因為油液的運動方向與彈簧2壓緊鋼珠3的壓緊力方向一致，與彈簧5壓緊鋼珠4的壓緊力方向相反，所以油液推開被彈簧5壓緊在油道上的鋼珠4，如圖6（箭頭方向為油液流動方向）。最后大部分油液回到了離合器主缸。

圖5　當松開踏板時汽車液壓式離合器操縱機構(gòu)的工作原理圖

圖6　當松開踏板時行程補償閥實質(zhì)工作部分的結(jié)構(gòu)示意圖

3　理論分析

由于彈簧5能給鋼珠4提供一定的壓緊力，工作缸內(nèi)能存有一定的殘余壓力，即工作缸中有殘余液壓油，體積為V余.當工作缸油壓逐漸減小，提供給鋼珠4的壓力與彈簧5提供的壓緊力相等，系統(tǒng)達到平衡。假定由踏板施加至工作缸的杠桿比為n，踏板行程與工作缸行程轉(zhuǎn)換比值為n1.

（1）若液壓系統(tǒng)中沒有安裝此裝置，主缸截面積為。

給踏板施加壓力F，施加到主動缸的力為nF.工作缸行程為L1，則踏板行程S1=n1L1.假定此時離合器分離徹底，則從主動缸壓出的油壓體積V1、系統(tǒng)壓強P.則：

（2）若液壓系統(tǒng)中安裝此裝置，主動缸缸徑仍為S1.

給踏板施加壓力F，施加到主動缸的力為nF.工作缸行程為L2，則踏板行程S2=n1L2.假定此時離合器分離徹底，則從主動缸壓出的液壓油體積V2、系統(tǒng)壓強P.則：

假定徹底分離時V2=V1，系統(tǒng)壓強相等。則

故L2＜L1，則有S2＜S1，即在踏板力、主動缸缸徑不變的條件下，通過該裝置可以減小離合器徹底分離時的踏板行程。

（3）若液壓系統(tǒng)中安裝此裝置，同時減小主動缸缸徑為S3.

給踏板施加力F3，施加到主動缸的力為nF3.踏板行程為L3，則踏板行程S3=n1L3.假定此時離合器分離徹底則從主動缸壓出的油壓體積V3、系統(tǒng)壓強P.則：

假定徹底分離時V3=V1，系統(tǒng)壓強相等。則：

1）假設分離時，則

故F3＜F，即在主缸缸徑減小、踏板行程不變的條件下，通過該裝置可以減小在離合器徹底分離時的踏板力。

2）假設分離時L3＜L1，此時S3＜S1.在一定范圍內(nèi)，仍能滿足S3L3+V余=S1L1.

同時由于：

故F3＜F，即在主缸缸徑減小條件下，通過該裝置可以減小在離合器徹底分離時的踏板力，同時減小踏板行程。

4　結(jié)束語

通過液壓系統(tǒng)行程補償裝置體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，在離合器液壓系統(tǒng)中安裝該裝置可以減小離合器徹底分離時離合踏板行程，有效地解決了現(xiàn)有的技術(shù)缺陷。

A Kind of Hydraulic System TravelCom pensation Device

ZHENG Sheng，ZHAIKe-jiao
（SAICGM Wuling Automobile Limited by Share Ltd，Liuzhou Guangxi 545007，China）

This paper summarized the design of hydraulic system trip purpose and requirements of the compensation device，this paper proposes a trip can realize compensation devices and working principle.Through example analysis and the corresponding mathematical model，verify the feasibility of the device.For the further research and application of the device provides a theoretical basis.

travel compensation；pressure difference；hydraulic system；spring

TH 137

A

1672-545X（2016）06-0072-04

2016-03-18

鄭勝（1989-），男，廣西人，學士，助理工程師，主要研究方向為零部件臺架試驗；翟克嬌（1988-），女，山西人，學士，助理工程師，主要研究方向為汽車底盤性能及油耗。