??????? 3.6.2. 液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向器
??????? 1．傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的組成
??????? ⑴轉(zhuǎn)向液壓泵--轉(zhuǎn)向液壓泵是液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動(dòng)力源,它的作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸工作的液壓能,再由轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向車(chē)輪。 除液壓泵本體外,通常還包括限制液壓泵輸出油壓的安全閥和調(diào)節(jié)輸出油量的溢流閥等。
??????? ⑵轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸--是將轉(zhuǎn)向液壓泵提供的液壓能,轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向車(chē)輪偏轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向助力執(zhí)行元件。
??????? ⑶轉(zhuǎn)向控制閥--是在駕駛員的操縱下,控制轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸輸出動(dòng)力大小、方向和增力快慢的控制閥。轉(zhuǎn)向控制閥通常還包含一個(gè)止回閥它的作用是當(dāng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的液壓部分出現(xiàn)故障時(shí),止回閥能保證駕駛員通過(guò)轉(zhuǎn)向盤(pán)也可以直接操縱機(jī)械式轉(zhuǎn)向器工作,使汽車(chē)能繼續(xù)控制方向,但此時(shí)所需要的轉(zhuǎn)向力比正常時(shí)要大很多。
??????? 2．傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式
??????? 分開(kāi)式--轉(zhuǎn)向器、 轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥三者分開(kāi)布置
??????? 半分開(kāi)式--是將轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和轉(zhuǎn)向控制閥組合制成整體
??????? 整體式--將轉(zhuǎn)向控制閥、 轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸和機(jī)械轉(zhuǎn)向器三者組合成一個(gè)整體
??????? 3．傳統(tǒng)液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理：
??????? 直線(xiàn)行駛：汽車(chē)直線(xiàn)行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)處于中間位置不動(dòng)。 轉(zhuǎn)向蝸桿軸在反作用彈簧的作用下,轉(zhuǎn)向位置相對(duì)于外殼是固定不動(dòng)的,轉(zhuǎn)向控制閥的滑閥柱塞相對(duì)于閥體處于中間位置。 由轉(zhuǎn)向液壓泵輸給轉(zhuǎn)向控制閥的高壓油液直接流回到儲(chǔ)油箱中,轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸左、 右油室中的油壓相等,因此動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)處于不工作狀態(tài)。
??????? 右轉(zhuǎn)向時(shí)：汽車(chē)右轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)轉(zhuǎn)向盤(pán)向右轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)向蝸桿軸驅(qū)動(dòng)活塞 2 向右移動(dòng),與活塞制成一體的齒條通過(guò)扇形齒輪和轉(zhuǎn)向搖臂驅(qū)動(dòng)前輪向右偏轉(zhuǎn)。
??????? 左轉(zhuǎn)向時(shí)： 汽車(chē)向左轉(zhuǎn)彎時(shí),轉(zhuǎn)向盤(pán)向左轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)向控制閥進(jìn)行類(lèi)似向右轉(zhuǎn)向的動(dòng)作,只是各動(dòng)作方向相反。
??????? 轉(zhuǎn)向“路感”的產(chǎn)生：整體滑閥式液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)向“路感”。 這是由于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)時(shí),轉(zhuǎn)向控制閥的滑閥柱塞能隨轉(zhuǎn)向蝸桿軸同時(shí)產(chǎn)生軸向移動(dòng)。當(dāng)反作用彈簧被壓縮時(shí),由轉(zhuǎn)向液壓泵輸向轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸的高壓油液會(huì)同時(shí)輸向反作用油腔中,這樣反作用彈簧的彈力和反作用油道中的高壓油液施加給反作用柱塞的壓力就共同作用到轉(zhuǎn)向蝸桿軸上,產(chǎn)生一個(gè)與轉(zhuǎn)向阻力大小成正比的作用力,這個(gè)力反映在轉(zhuǎn)向盤(pán)上就是駕駛員對(duì)轉(zhuǎn)向狀況產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向“路感”
??????? 3.7汽車(chē)電子穩(wěn)定控制(EPS)液壓系統(tǒng)?
??????? 汽車(chē)ESP（Electronic Stability Program）系統(tǒng)，中文名稱(chēng)是汽車(chē)電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)，是目前世界上最尖端的高科技汽車(chē)主動(dòng)安全系統(tǒng)電子設(shè)備。ESP系統(tǒng)除了具有制動(dòng)防抱死系統(tǒng)ABS和牽引力控制系統(tǒng)TCS的功能之外，更是一種智能的主動(dòng)安全系統(tǒng)。在汽車(chē)行駛過(guò)程中，ESP始終監(jiān)測(cè)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，尤其是與轉(zhuǎn)向相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定的預(yù)兆，ESP系統(tǒng)便實(shí)時(shí)予以更正，從而使行車(chē)安全性大大提高，駕車(chē)人員感覺(jué)更靈活、更快捷、更安全。ESP是汽車(chē)在各種惡劣狀況下，都能非常可靠的按照駕駛?cè)藛T的意圖進(jìn)行控制，而不會(huì)出現(xiàn)擺尾和方向失控等危險(xiǎn)狀況。
??????? 汽車(chē)ESP系統(tǒng)主要由電子控制單元、傳感器和液壓系統(tǒng)三部分組成，其控制品質(zhì)的好壞和工作性能的可靠性不僅與ECU的控制邏輯、傳感器的作用有關(guān)，還與液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性密切相關(guān)。汽車(chē)ESP液壓系統(tǒng)是由多個(gè)液壓元件組成，各液壓元件在ECU的驅(qū)動(dòng)下協(xié)同工作，根據(jù)汽車(chē)的不同行駛工況對(duì)車(chē)輪施加相應(yīng)的液壓制動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的主動(dòng)干預(yù)。作為汽車(chē)ESP系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)是一個(gè)高速響應(yīng)系統(tǒng)，各液壓控制閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)均在短時(shí)間完成。因此，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性研究，了解和掌握液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，保證運(yùn)動(dòng)和ECU控制精度以及工作可靠性，是非常必要的。
??????? 由于能大大提升汽車(chē)的主動(dòng)安全水平，ESP從最初只是頂級(jí)豪華轎車(chē)的選裝配置逐漸演變?yōu)橹屑?jí)轎車(chē)標(biāo)準(zhǔn)配置。在ESP逐漸普及的過(guò)程中，ESP自身也在不斷升級(jí)換代；從早期的5.0、5.3、5.7再到目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的ESP8.0以及最新的ESPPlus，Bosch ESP的體積和重量在不斷下降，性能和擴(kuò)展功能卻在大大地提升，同時(shí)其制造成本也在逐漸降低，因而ESP得裝車(chē)率逐漸提高。目前盡管ESP在各國(guó)NCAP以及汽車(chē)安全研究機(jī)構(gòu)的測(cè)試評(píng)分體系中都不屬于評(píng)分項(xiàng)目，但這些機(jī)構(gòu)都無(wú)一不例外在鼓勵(lì)使用ESP。而美國(guó)交通部和NHTSA更是在2006年末發(fā)布了一項(xiàng)硬性的規(guī)定：規(guī)定所有車(chē)重不超過(guò)10000磅的2009款新車(chē)，都要將ESP系統(tǒng)列為標(biāo)準(zhǔn)配置；而到2011年9月，所有在美國(guó)本土銷(xiāo)售的新車(chē)，都必須將ESP列為標(biāo)準(zhǔn)配置。據(jù)NHTSA的研究數(shù)據(jù)表明，這項(xiàng)措施的實(shí)行，每年將會(huì)拯救5300到10300人的生命，IIHS對(duì)此的預(yù)測(cè)數(shù)字更是不低于10000人，ESP的主要性可見(jiàn)一斑。
??????? 近年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)已成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，汽車(chē)在日常工作和生活中起著越來(lái)越重要的作用。汽車(chē)生產(chǎn)商為提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力及市場(chǎng)占有率，都把汽車(chē)安全技術(shù)和價(jià)格作為非常重要的競(jìng)爭(zhēng)手段。由于能大大提升汽車(chē)的主動(dòng)安全水平，可以預(yù)見(jiàn)，ESP汽車(chē)安全產(chǎn)品的普及率會(huì)逐年上升。掌握ESP技術(shù)，就掌握了競(jìng)爭(zhēng)未來(lái)汽車(chē)安全技術(shù)的主動(dòng)權(quán)。然而，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的汽車(chē)所配置的ESP還來(lái)源于進(jìn)口，其國(guó)產(chǎn)化研制工作正在起步。因此，開(kāi)展汽車(chē)ESP液壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究，為汽車(chē)設(shè)計(jì)人員提供相應(yīng)的理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對(duì)縮短ESP研究周期，避免過(guò)多的試制品試驗(yàn)，都有著重要的工程意義汽車(chē)ESP液壓系統(tǒng)是由多個(gè)液壓元件組成，各液壓元件在WCU的驅(qū)動(dòng)下協(xié)同工作，根據(jù)汽車(chē)的不同行駛工況對(duì)車(chē)輪施加相應(yīng)的液壓制動(dòng)力，實(shí)行車(chē)輛的主動(dòng)干預(yù)。作為汽車(chē)ESP系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)是一個(gè)高速響應(yīng)系統(tǒng)，各液壓控制閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)均在短時(shí)間內(nèi)完成，其動(dòng)態(tài)特性直接影響ESP系統(tǒng)控制品質(zhì)的好壞和工作性能的可靠性。
??????? 液壓?jiǎn)卧紼SP系統(tǒng)的核心部件，它用于接受電子控制單元的指令，通過(guò)各液壓控制閥的開(kāi)關(guān)動(dòng)作通斷控制回路，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)節(jié)各制動(dòng)輪缸的制動(dòng)壓力。液壓?jiǎn)卧饕梢簤嚎刂崎y、回油泵和蓄能器等組成，通過(guò)液壓控制閥和回油泵產(chǎn)生的液壓力控制制動(dòng)力。采用循環(huán)調(diào)壓方式進(jìn)行ESP系統(tǒng)制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)時(shí)，通過(guò)使制動(dòng)輪缸中的液壓介質(zhì)泵回制動(dòng)主缸或蓄能器，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力減?。煌ㄟ^(guò)制動(dòng)主缸或蓄能器中的液壓介質(zhì)進(jìn)入制動(dòng)輪缸，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)壓力的增大；通過(guò)增、減壓閥的關(guān)閉，截?cái)嗷芈?，使得制?dòng)輪缸壓力保持不變。
??????? 在液壓?jiǎn)卧?，還有一個(gè)很重要的元件--集成閥。集成閥是常通閥和限壓閥的集成，根據(jù)車(chē)輛運(yùn)行狀況，ECU發(fā)出命令，通過(guò)常通和限壓狀態(tài)的選擇，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)常規(guī)制動(dòng)、ABS模式、ASR模式、ESP模式的切換。在ESP模式下，集成閥切換到限壓狀態(tài)，防止系統(tǒng)的工作壓力過(guò)載，起限壓閥的作用?；赜捅玫某掷m(xù)工作，可能使得系統(tǒng)壓力超過(guò)限定壓力而引起系統(tǒng)過(guò)載，ECU發(fā)出指令，限壓狀態(tài)切換到常通狀態(tài)，對(duì)工作系統(tǒng)進(jìn)行泄壓：當(dāng)系統(tǒng)的壓力沒(méi)有達(dá)到限定值時(shí)，常通狀態(tài)切換到限壓狀態(tài)。在ESP液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥匯中的增壓閥、減壓閥、吸入閥以及常通閥都是典型的二位二通的電磁閥；回油泵一般為高壓柱塞泵；蓄能器為彈簧活塞式
??????? 4.汽車(chē)液壓技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)??
???????? 提到汽車(chē) ，除了尺寸可取，、變速器、ABS之外，媒體或者專(zhuān)業(yè)人士談?wù)摳嗟耐菐w及其它的結(jié)構(gòu)，材料的性能與應(yīng)用，車(chē)橋的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)，懸掛系統(tǒng)的安全和平順等等，如何實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的功能，更好地體現(xiàn)出功能性、實(shí)用性、方便性等幾個(gè)方面的結(jié)合也是我們汽車(chē)專(zhuān)業(yè)人士所關(guān)注、所追求的。
??????? 　　關(guān)注汽車(chē)的功能性問(wèn)題，就會(huì)自然而然地將目光落到實(shí)現(xiàn)各種功能的液壓技術(shù)上。提到液壓技術(shù)，相信汽車(chē)行業(yè)從業(yè)人員并不陌生。在我們周?chē)?，從自卸?chē)到攪拌車(chē)，從垃圾車(chē)到掃地車(chē)，隨處可見(jiàn)液壓系統(tǒng)的影子。采用各種新功能、新技術(shù)的專(zhuān)用汽車(chē)琳瑯滿(mǎn)目，令人應(yīng)接不睱，流連忘返。作為汽車(chē)液壓技術(shù)人員，透過(guò)展會(huì)上車(chē)輛華麗的外表、精湛的工藝、精美的做工，體會(huì)更深的是液壓技術(shù)在其中所起到的功能化核心作用，以及液壓技術(shù)發(fā)展過(guò)程中鮮明的時(shí)代和行業(yè)特征。
??????? 　? 舉一個(gè)例子，在一輛半掛車(chē)系統(tǒng)上，我們看到了液壓驅(qū)動(dòng)的駕駛室翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)；具有液壓高度調(diào)整和角度調(diào)整功能的牽引座；有液壓伸縮車(chē)架、地板升降、尾梯收放以及液壓車(chē)橋提升系統(tǒng)等等。而功能化的箱體則可能是自裝卸移動(dòng)式垃圾壓縮站，也可能是專(zhuān)業(yè)運(yùn)輸散裝物料的液壓活動(dòng)地板，更可能是安全有液壓隨車(chē)吊和自調(diào)平液壓支撐，或者同時(shí)配備液壓翼開(kāi)系統(tǒng)和遙控操作功能的液壓升降尾板等。
??????? 　 透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。無(wú)論是汽車(chē)對(duì)于液壓技術(shù)的要求，還是液壓技術(shù)對(duì)汽車(chē)發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)，如果可以因此思考一下液壓技術(shù)與汽車(chē)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)之間的關(guān)系，將是非常有價(jià)值的。
??????? 1.發(fā)展輕型化、輕量化、集成化技術(shù)。在IAA展會(huì)上，我們可以看到，汽車(chē)已普遍使用插裝元件、鋁合金閥體、液壓回路的集成技術(shù)等。而在功能性的箱體結(jié)構(gòu)、最新的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及執(zhí)行元件技術(shù)方面，也大量地采用了抗拉強(qiáng)度750mpa高強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度鋁合金材料。甚至全鋁結(jié)構(gòu)的液壓油缸和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)也不乏其身影。在汽車(chē)上，任何降低重量的措施都可以直接提高能源的利用率，降低燃料的消耗。這就是為什么汽車(chē)行業(yè)追求輕量化，并樂(lè)此不疲的根本原因。
??????? 　 2.廣泛采用現(xiàn)代化的精密制造技術(shù)，提高元件的制造精度。尺寸精度的提高意味著更小的泄漏，而表面精度的提高則可以減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，從而減少功率損失。先進(jìn)制造技術(shù)還使集成化回路的廣泛應(yīng)用成為可能。集成化回路可以使元件之間的距離縮短，減小流道的長(zhǎng)度，從而降低管路的損失。
??????? 4、結(jié)束語(yǔ)
?????????? 自2O世紀(jì)9O年代以來(lái)，工程機(jī)械進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用使得新結(jié)構(gòu)和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。隨著微電子技術(shù)向工程機(jī)械的滲透，工程機(jī)械日益向智能化和機(jī)電一體化方向發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)裝置提出的要求也越來(lái)越苛刻。近年來(lái)，液壓技術(shù)迅速發(fā)展，液壓元件日臻完善，使得液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用突飛猛進(jìn)，液壓傳動(dòng)所具有的優(yōu)勢(shì)也日漸凸現(xiàn)?？梢韵嘈?，隨著液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)以及傳感技術(shù)的緊密結(jié)合，液壓傳動(dòng)技術(shù)必將在工程機(jī)械行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。
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