一种后支撑桥提升的电动液压控制系统的设计.pdf

一 种后支撑桥提升的电动液压控制系统的设计 韩庆福 ，景年强 ，孟国龙 ，张文斌 1 ．中国重汽集 团技 术发展 中心 ，山东 济 南 2 5 0 0 0 2 ； 2 ．山东省章丘鼓风机股份有限公司，山东 济南 2 5 0 2 0 0 摘要 随着汽车 电子控制技术和液压控制技术 的迅 猛发展 ，一种后支撑桥提升的 电动 液压控制装置应运 而生 ， 此方法操纵控 制简便 ， 自动化程度高。 关键词 后支撑桥 ；车身控制器 ；电动液压控制 ；提升机构 ；组合仪表 中图分类号U 4 6 3 ．3 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 3 8 6 3 9 2 0 1 4 0 9 0 0 3 7 0 3 De s i g n o f An El e c t r O hy dr a ul i c Co nt r o l Sy s t e m t h Re ar S upp or t Br i d ge Li f t i ng H A N Q i n g f u ，J I N G N i a n - q i a n g ，ME N G G u o l o n g ，Z H A N G We n b i n 1 ．Te c h n i c a l C e n t e r o f Ch i n a Na t i o n a l He a v y Du t y T r u c k G r o u p C o ． ，L t d ． ，J i n a n 2 5 0 0 0 2，Ch i n a ； 2 ．S h a n d o n g Z h a n g q i u Bl o we r C o ． ，L t d ． ，J i n a n 2 5 0 2 0 0，Ch i n a Ab s t r a c t Al o n g wi t h t h e r a p i d d e v e l o p me n t o f a u t o e l e c t r o n i c c o n t r o l a n d h y d r a u l i c c o n t r o l t e c h n o l o g i e s ， a n e l e c t r o h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m w i t h r e a r s u p p o r t b r i d g e l i ft i n g e me r g e s ． I t i s c o n v e n i e n t t o c o n t r o l a n d h a s h i g h d e g r e e o f a u t o ma t i o n ． Ke y wo r d s r e a r s u p p o rt b r i d g e； b o d y c o n t r o l u n i t ； e l e c t r o h y d r a u l i c c o n t r o l ； l i ft i n g me c h a n i s m ； c o mb i n a t i o n i ns t r umen t 目前 ．重 型 汽车 后支 撑桥 的 提升 控制 系 统 已经 得 到了广泛的应 用 重型汽 车后 提升桥不是 驱动 桥 ．在6 2 驱动形式中 ，安装在驱动桥 的后面 ，它 可 根据实际工况的需要 ，升起 或落下 。当车辆空 载 、轻载行驶 ，后提升桥 升起 时 ，可减少 地面阻 力 、降低油耗 、节省轮胎等优势 ；当车辆重载行驶 时，后提升桥落下 ，增大了整车 的承载力 。但现有 的后 支撑 桥 提升 的液 压 控制 装置 大 多为手 动 液 压控 制 ，且操作手柄大多安装在驾驶室外车架侧面 ．因 此操作不方便 。工作 效率低 ，系统 不可靠等 。同 时 ，随着电子技术 、计算机技术和信息技术在汽车 行业中的应用 ．汽车电子控制技术得到了迅猛 的发 展 。汽车电子化程度被看作是衡量现代汽车水平的 重要标志 ．是用来开发新车型 、改进汽车性能最重 要的技术措施。一种后支撑桥提升的电动液压控制 装置应运而生 ．此方法具有操纵控制简便 、自动化 程度高等优点。 1 实现 过程 一 种后 支 撑桥 提升 的 电动 液压 控 制系 统 由双 点 动提升桥升降开关 、车身控制器 、组合仪表 、液压 控制装置和提升机构等组成 。其 中液压控制装置 由 电机泵组 、液压集成阀块组 、油缸 、油箱组成 ；电 机 泵组 由电机 、液 压泵 和 继 电器 组 成 液 压集 成 阀 块组由换向电磁阀、压力继电器 、液控单向阀、溢 流 阀 、普通单 向阀等组成 。车身控制器为具有 采 集 、运算和输 出控制作用 的微处理器 ，可采用P L C 微 控制 器程 序来 实现 。 后支撑桥提升的电动液压控制系统的具体实现 过程 车身控制器根据采集到的提升桥上升或下降 开关信号和压力继电器微 动开关的信号 ．通过继 电 器 控 制 电 机 得 电 。驱 动 液 压 泵 以提 供 液 压 油 到 油 缸 ．油缸与支撑桥提升机构连接 车身控制器通过 检测输入端 口的状态 ，可有效检测 出双点动提升桥 升降开关是处于上升档还是处于下降档。当支撑桥 进行上升动作时，向上按动一下双点动提升桥升降 开关 ，车身控制器检测到升降开关处于上升档 ，且 检测 到 压力 继 电器 微动 开 关接 通 ．此 时会 通 过 继 电 器驱动液压泵站上的电机得电旋转 ，带动油泵输出 液压油到油缸 ，驱动提升机构中的活塞杆伸 出，实 现 支撑 桥 的提 升 。提 升到 位 后 系统压 力 会 升至 压 力 继 电器预定 的压力值 1 4M P a ，使压力继电器微 收 稿 日期 2 0 1 4 0 1 2 0修 回 E t 期 2 0 1 4 0 2 1 2 作者简 介 韩庆福 1 9 8 2 一 ，男 ，工程师 ，主要从事汽 车电器的设计 、开发 、调试和应用工作 ；景年强 1 9 8 2 一 ，男 ， 本科 ，主要从事罗茨鼓风机的相关设计 、调试和应用工作 ；孟国龙 1 9 8 1 一 ，男 ，工程 师 ，主要从事汽车 电器 的设计 、开发 、 调试和应用工作 ；张文斌 1 9 7 0 一 ，男 ，高级工程师 ，主要从事汽车电器的设计 、开发 、调试 和应用工作 。 汽车电器 2 o 1 4 年第 9 期 动开关断开 ，此时车身控制器会控制断开电机 ，动 作停止 ，锁止靠油路中的两个液压单向阀组成的双 向液压锁来实现。当支撑桥进行下降动作时 ，向下 按动一下双点动提升桥升降开关 。车身控制器检测 到开关处于下降档 ，此时根据下降开关信号控制换 向电磁 阀得 电．从而使液压油油流换向 ，此时车身 控制器通过继 电器驱动电机得 电旋转滞后于换向电 磁阀得 电2 s ，带动油泵输出液压油到油缸 ，使活塞 杆缩回．实现支撑桥的下降。下降到位后压力升至 压力继 电器的预定压力值 1 4 MP a ，使压力继 电 器微动开关断开 。车身控制器控制断开电机 ，同时 换 向电磁阀也断电，动作停止 。在支撑桥上升或下 降过程中，能够根据升降开关 的信号任意启停。具 体可分为液压系统、电控系统和机械系统3 部分。 2液压 系统 本设计中液压系统是独立 的液压传动装置 ，它 按主机要求提供液压油 ，并控制油流的方 向、压力 和流量。我们 只要将液压系统与主机上的执行机构 油缸与油管相连 ，液压机械即可实现各种规定的动 作 ，进行工作循环 。液压系统是 由泵 装置 、集成 块 、阀组合 、油箱 、电器件等组合而成。液压控制 系统原理如图1 所示 。 l 油缸 l I I 液 鞠阀 压 _ 亓 锏 集 成 阀 普 通 单 阀 ／ 山 审 ‰ 块 ■ 组 卜 卜_ 一 溢流阀 l 液 压 泵 电 机 l电 机 泵 组 l ＼ ／ ＼ V 油箱 ’ 图 1 液压控制系统原理 1 泵装 置上装 有 电机 、油泵 和一 个 继 电器 ， 是 液 压 站 的动 力 源 ，将 机 械 能 转 化 为 液 压 油 的压 力 能 。 2 集成块是 由液压 阀及通 道体组装而成 ． 对液压油实行方向、压力、流量调节。 3 阀组合板式 阀装在立板上 ，板后管连接 ， 与集成块功用相同。 4 油箱 板焊的半封 闭容器 。上装 有滤油网 空气滤清器等 ．用于储油、油 的冷却及过滤。 汽车电器 2 o 1 4年第9期 5 电器件 配置相关的控制 电器 ，如压力继 电器 、换 向电磁 阀和 电机 。 液压站 的工作原理 电机带动油泵旋转 ，油泵 从油箱 中吸油后打油 ．将机械能转化为液压油的压 力能 ，液压油通过集成块 或阀组合 被液压阀实 现 了方 向、压力、流量调节后 ，经外接管路传输到 液压机械的油缸中 。从而控制机械传动系统方向的 变换 、力量的大小及速度的快慢。 3电控 系统 一 种后支撑桥提升的电动液压控制系统 。其电 控系统包括双点动提升桥升降开关 、继电器 、压力 继电器 、换向电磁阀、电机 、车身控制器和组合仪 表，其 电控原理如图2 所示。电控过程有4 个步骤 。 电 机 泵 组 图 2电控原理 步骤 l ，车身控制器检测双点动提升桥升降开 关上升档和下降档接线端 的状态 ，还有压力继 电器 微动 开关 的状态 。 步骤2 ，当双点动提升桥升降开关位于上升档 ， 且压力继电器微动开关处于接通的状态 ，则车身控 制器通过升降电机总成 中的继电器控制 电机工作 ， 带动油泵输出液压油到油缸 ，使活塞杆伸出 ，实现 支撑桥的提升。提升过程中，支撑桥能够任意启停。 步骤3 ，支撑桥 的提升到位后 ，判断压力 继电 器微动开关是否 断开 ．当压力继 电器微动开关 断 开 。则电机会停止工作。 步骤4 ，当压力继 电器微动开关没有 断开 ．判 断双点动提升桥升降开关是否回到零档 ．当双点动 提升桥升降开关没有 回到零档 ．则电机会一直工作 4 0 s 后停止 ，当执行下一次升降操作 ．则先返回零 档后 再进 行升 降操作 。 所述步骤l 中，当双点动提升桥升降开关位于 下降档 ，且压力继 电器微动开关 处于接通 的状态 。 此时车身控制器根据开关下降信号控制换向电磁阀 得电，从而使液压油油流换 向，车身控制器通过继 电器驱动 电机得 电旋转滞后 于换 向电磁 阀得电2 s ． 带动油泵输出液压油到油缸 。使活塞杆缩 回，实现 支撑桥 的下 降 ，下降过程 中 ．支 撑桥能够任 意启 停。下降到位后 ，判断压力继电器微动开关是否断 开 ，当压力继电器微动开关断开 ，则 电机会停止工 作 当压力继电器微动开关没有断开 。判断双点动 提升桥升降开关是否 回到零档 ．没有 回到零档 ，则 电机会一直工作4 0 s 后停止 ，当执行下一次升降操 作时，则先返回零档后再进行升降操作 。其 电动液 压控制方法软件操作流程如图3 所示。 开始 I l 提 升 桥 升 降 l I动 开 关 一 真 接 通 则 电 机 继 绣 王 I I 矮 盈 旅 操 I N l N I Y A Y一 ， 裣测压力继哇 ＼ 控制继电器工作， 电机得电以驱动液 压泵， 实现支撑桥提升或下降 关处 于 零 藉 二 支撑桥停止提升或下降， 停在当前位置 电， 支撑 桥继续提升或 卞降I 支撑桥提升或下降到位， 过程结束 图 3 电动液压控制方法软件操作流 程 4机械 传动 系统 4 ． 1 提升过 程 如 图4 所示 ，当提升桥开关 打到提升位置时 ， 液压系统 中油泵将压力油通过高压油管进入油缸下 腔，此时活塞杆伸出，推动转轴上的液压缸推力臂 使之旋转 ，从而带动转轴和推力臂旋转 ，当达到一 定的车速 限制起作用 时 。发动机 断油装置也会 工 作 ，故此时即使踩踏加速踏板 ，发动机也不会继续 喷油 。达到行程后 ，推力臂上的滚轮即压到平衡摆 臂一端 ，油缸继续伸 出，推力臂和滚轮压到平衡摆 臂上的力逐渐增加 ，同时支撑轴的负荷逐渐减小 ， 汽车后悬架钢板 弹簧变形 ；当支撑轴上 的负荷减小 图 4支撑桥提升 到零时 ，钢板弹簧不再变形 ；液压缸继续伸出，平 衡摆臂开始绕平衡轴旋转 ，支撑轴提升 。由于钢板 弹簧不再变形 ，此时使得车架也开始升高。 4 _ 2下降 过程 如 图5 所示 ，当提升桥 开关 打到下 降位 置时 ， 液压系统 中油泵将压力油通过油管进入油缸上腔 ． 活塞杆 回收。带动转轴和推力臂旋转 ．桥 由自重下 降 ，当桥完全降到地面后 。活塞杆继续 回收至极限 位置 ，带动推力臂 、滚轮继续上升至最高点 ，距到 平衡摆臂约6 0 mm左右的间隙。 图 5支撑桥下降 5 总结 由于双点动提升桥升降开关安装于驾驶室内部 仪表板操作面板处 ，驾驶员可 以更方便地操作控制 后支撑桥的升降。进行支撑桥上升或下降动作过程 中 ．车身控制器会通过C A N 总线控制组合仪表进行 相应 的上 升或下降 的工作 指示 。上升或 下降到位 后 ，若此时驾驶员未复位开关到零档 ，电机也不继 续动作 ．直至下一次上升或下降操作 ，因此时车身 控制器检测到压力继 电器微动开关断开 ，电机已停 止工作 。如果 系统 中 的压 力继 电器有 意外 故 障 ， 油路和 电路 中都设 有保护系统 ，油路 中的溢流 阀 可保证 系统压 力小于设 置的 1 6 MP a ，电路 中的车 身控 制 器可 保 证 电机 单 次最 长 工作 时 间不 超过 4 0 s ，以保护 电机 。在支撑桥 上升或下降过程 中 ， 能够根据升降开关的信号任意启停。此设计无论从 设计理念还是现场应用 ，都是属于全新 的开发 ，兼 顾了实用性与智能化的需求。本系统已于2 0 1 3 年8 月 上市的HO WO和A 7 相关车型上正式装车 ，且市场反 映很 好 。 参考文献 [ 1 ]李培禄 ．液压传动技术 [ M] ．北京 冶金 工业 出版社 ， 2 00 4． [ 2 ]邱 国庆．液压技术与应用 [ M] ．北京 人 民邮电出版社 ， 2 o 0 6 ． 编辑 习 习 汽车电器 2 0 1 4年第 9 期