液压传动技术在汽车上的应用

丰会萍

（西安汽车科技学院 陕西 西安 710038）

0 引言

液压传动相对于机械传动而言，是一门新学科，从17 世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理开始， 已有二三百年的历史。 随着科学技术的不断发展，液压传动技术在机床、工程机械、农业机械、汽车等行业中逐步推广，并且慢慢渗透到各个工业领域中。

就汽车而言，现在汽车都在向着驾驶方便、运行平稳、乘坐舒适、安全可靠、节能环保的方向发展，而液压技术的一大好处就是有缓冲性但是不具备压缩功能，从而可以提高汽车的舒适性和安全性。 基于液压传动的众多优点，使得它能够根据汽车的运行状况进行控制，从而大大提高了汽车的各项性能。

1 汽车液压助力转向装置

转向系的功用是保证汽车按照驾驶员的需要改变行驶方向， 而且还能克服路面侧向干扰力使车轮自行产生转向，从而恢复汽车原来的行驶方向。 转向系按转向能源的不同分为机械转向系和动力转向系两大类。 机械转向系很难满足高速轿车转向时既要灵敏又要操纵省力的要求，并且对于重型货车及越野车来说，它也满足不了操纵轻便和行车安全的要求。 因此，为了减轻驾驶员的疲劳强度，增加驾驶舒适性，保证行车安全，在一些车型中加装了转向加力装置。

由于液压系统工作压力高，其部件尺寸小，并且工作时无噪音，工作滞后时间短，还能吸收来自不平路面的冲击，所以在各类车上液压助力转向加力装置广泛使用。

汽车上配置的液压助力转向装置根据油液的工作情况分为常压式和常流式两种。

常压式液压助力转向系的优点是系统中储能器能够积蓄液压能，可以使用流量较小的转向油泵，而且在油泵不运转的情况下能保持一定的动力转向的能力。 缺点是系统压力高，易泄露，发动机功率消耗较大，因此目前只在少数重型汽车上采用。 它的工作原理是当转向控制阀处于关闭状态，汽车直线行驶。 转向油泵输出的压力油进入储能器，储能器压力达到规定值，油泵自动卸荷空转。 当汽车转向时，机械转向器带动转向控制阀转入开启位置，储能器中的压力油流入转向动力缸，从而产生推力以助转向。

常流式液压助力转向系的特点是无论汽车是否处于转向状态，液压系统管路中的油液总是在流动，压力较低，只有在转向时才产生瞬时高压，因此广泛应用于各种汽车。 当汽车直线行驶时，转向控制阀处于中立位置，使得转向动力缸的活塞两侧都和低压油路及转向油罐相通，压力相等，转向动力缸不动，油泵空转，油液处于低压流动状态。 当驾驶员转动方向盘， 通过机械转向器使转向控制阀处于某一工作位置，转向动力缸的活塞一侧与回油管隔绝，和油泵相通，压力升高；另一侧仍然与回油管路相通，压力较低，转向动力缸活塞移动，产生推力。 转向盘停止转动后，转向控制阀回到图示中立位置动力缸停止工作。

2 汽车液压制动系统

液压制动系在轿车、轻型货车的行车制动系上已经有了广泛的应用，它主要由制动踏板、制动主缸、轮缸、连接管路及制动力分配阀等组成。 在制动系中制动主缸是动力元件，向系统输送压力油。 而制动轮缸是执行元件，推动制动蹄或制动块执行制动任务。

液压制动系的工作原理如下： 当驾驶员施加控制力时，通过制动踏板传动制动主缸，制动主缸再将制动液经油管分别送到前、后轮制动器中的制动轮缸，将制动蹄推向制动盘，消除制动间隙，产生制动力矩。 随着踏板力的增大，制动力矩也相应成比例的增加，直到完全制动。 放松制动踏板，制动蹄和制动轮缸的活塞在各自回位弹簧的作用下回位，制动液被压回到制动主缸，制动作用随之解除。

3 汽车液压悬架系统

在汽车行驶过程中，由于路面的不平整或者汽车自身运动状态的改变，会使汽车表现出各种运动形态，包括车身的垂直振动、俯仰运动和侧倾运动等，很难保证汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性同时达到最佳。 针对这一问题产生了根据工况要求保证汽车的性能达到最佳的电控液压悬架系统。

电控主动液压悬架利用液压系统主动控制汽车的振动，该系统它主要由液压泵、压力控制阀、执行机构等组成。 为了保证汽车的性能，它在汽车中心附近有纵、横向加速度和横摆陀螺仪传感器，用以把车身振动、车身高度、倾斜状态等信号传递给ECU。ECU 根据输入信号和预先设定的程序发出指令， 控制伺服电动机操纵前后执行油缸工作。

4 自动变速器液压控制系统

汽车传动系中的变速器控制自动化是汽车发展的较高级阶段，自动变速器能根据车速与发动机负荷的变化情况及时、自动地进行传动比变换，从而使操作简单省力，减轻驾车者的疲劳强度。

自动变速器的自动控制是靠液压控制系统来完成的，主要控制换挡执行机构的工作。 它是由动力源、执行机构和控制机构三部分组成的。动力元件是液压泵，它除了向控制机构、执行机构供给压力油以实现换挡外，还给液力变矩器提供冷却补偿油，向行星齿轮变速器供应润滑油；执行机构包括各离合器、制动器的液压缸；控制机构包括主油路调压阀、手动阀、换挡阀及锁止离合器控制阀等，安装在自动变速器上。

主油路调压阀的主要作用是根据车速和发动机负荷率的变化，将液压泵的压力精确调节至规定值，形成稳定的工作油压再输入主油路。 1）当发动机节气门开度较小时，主油路压力可以适当降低；而当发动机节气门开度较大时，主油路压力要升高才能满足要求。 2）汽车以中、低速行驶时，所传递的转矩较大，主油路需有较高的压力（1.05MPa）；而在高速挡行驶时，主油路油压可降低。 3）倒挡时，需提高操纵油压（主油路油压升高到1.75MPa）来避免出现打滑。

主油路副调压阀的作用是根据汽车行驶速度和节气门开度的变化，自动调节液力变矩器的液压，并保证各摩擦副润滑的油压和流向液压油冷却装置的油压，实际上是一个限压滑阀。

换挡阀组通过改变液压操纵油路的方向来控制执行机构的工作，使自动变速器完成换挡动作。

锁止控制系统的作用是控制液力变矩器的油压以及锁止离合器的工作，主要元件为锁止离合器控制阀。

为了提高自动变速器换挡品质和汽车的乘坐舒适性，在液压系统中还设置了缓冲安全系统，即装有许多起缓冲和安全作用的缓冲阀、蓄压减振器，以保证换挡的可靠性和平顺性。

5 结束语

近年来，随着液压技术迅速发展，液压元件日臻完善，使得液压传动技术在汽车上的应用也大大增加。 可以相信，随着液压技术与微电子技术、计算机控制技术以及传感技术的紧密结合，液压传动技术必将发挥出越来越重要的作用。

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