CN103407435A - 液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，它包括行星齿轮系、多片式制动器、多片式离合器、壳体、控制多片式离合器与多片式制动器接合或分离的液压控制系统，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮均布在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，行星齿轮还安装在行星架上，该行星架固定连接在变速器的从动齿轮输出轴上，太阳轮固定连接在液力缓速器输入轴上，多片式制动器设置在齿圈与壳体之间，多片式离合器设置在齿圈与液力缓速器输入轴之间。本发明既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能，对现有液力缓速器装置改动较少，结构简单、使用方便、工作可靠。

Description

液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置

技术领域

本发明涉及一种液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，属于车辆辅助制动技术领域。

背景技术

车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对制动器的热衰退现象作用甚微。目前，包括我国在内的许多国家已明确规定一定规格以上的客车、载重车必须安装辅助制动装置，有效分流制动器的负荷，提高车辆制动安全性能。缓速器是车辆辅助制动装置之一，主要有液力缓速器和电涡流缓速器两种。在国外，液力缓速器由于制动力矩大、能耗低、可靠性好等优点，基本取代了电涡流缓速器；在国内，由于技术和成本的原因，电涡流缓速器仍是主导产品，但大力发展液力缓速器已成为必然趋势。

液力缓速器，也称为液力减速器，其内部设有动轮与定轮，动轮与液力缓速器输入轴相连接，变速器输出动力给液力缓速器，带动液力缓速器输入轴旋转，工作时工作腔内根据要求充入一定量油液，动轮带动油液转动冲击定轮，将一部分车辆制动能量转变为油液的热能，通过冷却散热系统散发掉，实现车辆制动缓速、提高抗热衰退性能的目的。当装有液力缓速器的车辆正常行驶，不需要液力缓速器工作时，工作腔内的油液回到储油箱，此时工作腔内含有空气。由于传统液力缓速器动轮轴通过齿轮啮合与变速器输出轴相连接，在车辆行驶过程中，动轮由变速器输出轴带动始终处于旋转状态，工作腔内的空气在动轮作用下形成空气环流，产生一定的制动力矩，从而造成车辆能量损失。该能量损失称为空损能耗，也称为泵气损失，大约占车辆传递功率的4％，降低了车辆的燃油经济性。改善空损能耗的方法主要有两种，一种是通过在工作腔内加装阀片等装置或向工作腔内注入空气，破坏工作腔内的空气环流，从而降低空损能耗；一种是在动轮轴前加设离合器装置，液力缓速器不工作时，离合器分离，动轮停止转动，达到消除空损能耗的目的。液力缓速器的制动力矩与动轮转速的平方成正比（M_R＝λ_Mγn²D⁵）。当车辆行驶速度降低时，液力缓速器所能提供的制动力矩会快速下降。因此，当车辆行驶速度较低时，液力缓速器的辅助制动性能较差，不能有效起到车辆缓速制动的作用，一般需要与其他辅助制动装置配合使用。空损能耗高与低速性能差是影响液力缓速器综合使用性能的两个主要问题。但是，至目前为止，还鲜有提及既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能的装置。

在已有可查询的消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置相关信息中，与本发明最相关的技术是公开号为CN101239616A的中国发明专利公开了一种能消除泵气损失的液力缓速器结构和授权公告号为CN202326833U的中国实用新型专利公开了—种齿轮啮合调节速比的并联式液力缓速器。前者在动轮轴前加装一个离合器，实现消除液力缓速器空损能耗的目的，但是其不具有提高低速性能的作用；后者通过机械式同步器控制齿轮啮合调节动轮转速，可以提高液力缓速器的低速性能，但是其不具有消除空损能耗的作用，且结构复杂、操作不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，它既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能，结构简单、使用方便、成本低廉、工作可靠、性能优越。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，它包括行星齿轮系、多片式制动器、多片式离合器、壳体、控制多片式离合器与多片式制动器接合或分离的液压控制系统，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮均布在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，行星齿轮还安装在行星架上，该行星架固定连接在变速器的从动齿轮输出轴上，太阳轮固定连接在液力缓速器输入轴上，所述多片式制动器设置在齿圈与壳体之间以便通过多片式制动器的接合或分离驱使齿圈的停转，所述多片式离合器设置在齿圈与液力缓速器输入轴之间以便通过多片式离合器的接合或分离驱使齿圈和液力缓速器输入轴的同步转动或相对转动。

进一步，所述的多片式离合器和多片式制动器均包括多个钢片、多个摩擦片、外壳、活塞、回位弹簧和弹簧保持座，所述的钢片和摩擦片呈间隔排列状，所述摩擦片安装在齿圈的相应部位上并可相对齿圈移动，所述钢片安装在相应的外壳上并可相对外壳移动，外壳内设置有活塞腔，活塞腔通过油道与相应的液压控制系统相连通，所述活塞位于活塞腔一侧，并且当活塞腔进油时，推动活塞抵接钢片压紧摩擦片，所述的弹簧保持座固定安装在外壳上，所述的回位弹簧的一端抵接在活塞上，另一端抵接在弹簧保持座上，多片式离合器的外壳套装在液力缓速器输入轴上，多片式制动器的外壳固定连接在壳体上。

进一步，所述的外壳上均设置有花键槽，并且对应的钢片上设置有与花键槽配合的外缘键齿，所述的钢片通过外缘键齿与花键槽的配合可移动地安装在外壳上。

进一步，所述的摩擦片上设置有内缘键齿，所述的齿圈的相应部位上设置有花键毂，所述的摩擦片通过内缘键齿与花键毂的配合可移动地安装在齿圈的相应部位上。

进一步，所述的多片式离合器和多片式制动器的外壳上均安装有卡环，所述的卡环位于最外侧钢片的外侧。

进一步，所述的液压控制系统包括储油箱、电磁阀、单向阀、反向单向阀和提供工作油压的油泵，油泵的转子连接在从动齿轮输出轴上，油泵的进油口与相应的储油箱相连通，油泵的出油口分别通过单向阀和反向单向阀与相应的油道相连通，电磁阀的一端连接在储油箱和油泵的进油口之间，另一端连接在反向单向阀与油泵的出油口的连接处。

进一步，所述的油道和储油箱之间连通有卸压阀。

更进一步，所述的行星齿轮有四个。

采用了上述技术方案后，当车速较高且液力缓速器工作时，多片式离合器接合、多片式制动器分离，太阳轮与齿圈被连接在一起，行星齿轮系作为一个整体将行星架的动力传递给太阳轮，传动比为一，液力缓速器正常工作。此时，车辆动力由变速器输出轴经过主动齿轮与从动齿轮传递至从动齿轮输出轴及行星架，通过行星齿轮系统传递给液力缓速器输入轴，带动动轮转动，实现缓速制动作用；当液力缓速器不工作时，多片式离合器与多片式制动器都处于分离状态，行星齿轮系处于空转状态，行星架的动力不能传递给太阳轮，液力缓速器的动轮不会有效转动，可以消除液力缓速器的空损能耗；当车速较低且液力缓速器工作时，多片式离合器分离，多片式制动器接合，齿圈被壳体固定不能转动，此时由行星架带动太阳轮转动，行星架的齿数为太阳轮齿数与齿圈齿数之和，传动比小于一，动轮转速增加，提高了液力缓速器的低速性能，本发明采用液压控制方式，通过控制多片式离合器和多片式制动器的接合与分离，调节行星齿轮系的动力传递状态及传动比，既可消除液力缓速器的空损能耗，又能提高其低速性能；本发明对现有液力缓速器装置改动较少，结构简单、使用方便、成本低廉、工作可靠、性能优越。

附图说明

图1为本发明的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置的结构示意图；

图2为本发明的行星齿系的结构示意图；

图3为本发明的多片式离合器的结构示意图；

图4为本发明的液压控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，变速器具有变速器输出轴2、主动齿轮1、从动齿轮3和从动齿轮输出轴5，主动齿轮1套装在变速器输出轴2上，从动齿轮3套装在从动齿轮输出轴5上，主动齿轮1与从动齿轮3相啮合；液力缓速器具有动轮13与定轮14，动轮13与液力缓速器输入轴11相连接。

如图1、2所示，一种液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，它包括行星齿轮系、多片式制动器10、多片式离合器12、壳体、控制多片式离合器12与多片式制动器10接合或分离的液压控制系统，行星齿轮系包括行星架6、太阳轮8、齿圈9和多个行星齿轮7，行星齿轮7均布在太阳轮8和齿圈9之间，并且分别与太阳轮8和齿圈9相啮合，行星齿轮7还安装在行星架6上，该行星架6固定连接在变速器的从动齿轮输出轴5上，太阳轮8固定连接在液力缓速器输入轴11上，多片式制动器10设置在齿圈9与壳体之间以便通过多片式制动器10的接合或分离驱使齿圈9的停转，多片式离合器12设置在齿圈9与液力缓速器输入轴11之间以便通过多片式离合器12的接合或分离驱使齿圈9和液力缓速器输入轴11的同步转动或相对转动。行星齿轮7有四个，但不限于此。通过控制多片式离合器12、多片式制动器10的接合与分离，改变行星齿轮系的动力传递状态及传动比；当车速较高且液力缓速器工作时，多片式离合器12接合、多片式制动器10分离，太阳轮8与齿圈9被连接在一起，行星齿轮系作为一个整体将行星架6的动力传递给液力缓速器输入轴11，传动比为一，液力缓速器正常工作。此时，车辆动力由变速器输出轴2经过主动齿轮1与从动齿轮3传递至从动齿轮输出轴5及行星架6，通过行星齿轮系传递给液力缓速器输入轴11，带动动轮13转动，实现缓速制动目的；当液力缓速器不工作时，多片式离合器12与多片式制动器10都处于分离状态，行星齿轮系统处于空转状态，行星架6的动力不能传递给太阳轮8，液力缓速器的动轮13不会有效转动，从而消除液力缓速器的空损能耗；当车速较低且液力缓速器工作时，多片式离合器12分离、多片式制动器10接合，齿圈9被装置壳体固定不能转动，此时由行星架6带动太阳轮8转动，行星架6的齿数为太阳轮8的齿数与齿圈9的齿数之和，传动比小于一，动轮13转速增加，从而提高了液力缓速器的低速性能。

如图3所示，多片式离合器12和多片式制动器10均包括多个钢片17、多个摩擦片18、外壳15、活塞19、回位弹簧23和弹簧保持座24，钢片17和摩擦片18呈间隔排列状，摩擦片18安装在齿圈9的相应部位上并可相对齿圈9移动，钢片17安装在相应的外壳15上并可相对外壳15移动，外壳15内设置有活塞腔15-1，活塞腔15-1通过油道21与相应的液压控制系统相连通，活塞19位于活塞腔15-1一侧，并且当活塞腔15-1进油时，推动活塞19抵接钢片17压紧摩擦片18，弹簧保持座24固定安装在外壳15上，回位弹簧23的一端抵接在活塞19上，另一端抵接在弹簧保持座24上，多片式离合器12的外壳15套装在液力缓速器输入轴11上，多片式制动器10的外壳15固定连接在壳体上。图3中，多片式离合器12的活塞腔15-1由第一密封圈20、第二密封圈22、活塞19、弹簧保持座24和外壳15围成。

如图3所示，当多片式离合器12需要接合时，液压油经过油道21进入活塞19的活塞腔15-1内，油液压力克服回位弹簧23的弹力作用使活塞19左移，依次压紧钢片17与摩擦片18，将齿圈9与液力缓速器输入轴11连接为一体，实现同步运动；当多片式离合器12需要分离时，活塞19的活塞腔15-1内的油液回流至储油箱26，活塞19在回位弹簧23的作用下向右移动，钢片17与摩擦片18之间存在一定间隙，齿圈9与液力缓速器输入轴11处于分开状态，实现相对运动。

多片式制动器10的结构原理与多片式离合器12相似，只是多片式制动器10连接的两个部件为齿圈9和壳体，当钢片17与摩擦片18被压紧时，齿圈9与壳体连接为一体，固定齿圈9，阻止其转动，实现其停止转动状态；当钢片17与摩擦片18分离时，齿圈9不受壳体影响，可以自由转动。

外壳15上均设置有花键槽，并且对应的钢片17上设置有与花键槽配合的外缘键齿，钢片17通过外缘键齿与花键槽的配合可移动地安装在外壳15上。

摩擦片18上设置有内缘键齿，齿圈9的相应部位上设置有花键毂25，摩擦片18通过内缘键齿与花键毂25的配合可移动地安装在齿圈9的相应部位上。

为了限制钢片17和摩擦片18的位移量，如图3所示，多片式离合器12和多片式制动器10的外壳15上均安装有卡环16，并且卡环16位于最外侧钢片17的外侧。

如图4所示，液压控制系统包括储油箱26、电磁阀27、单向阀29、反向单向阀28和提供工作油压的油泵4，油泵4的转子连接在从动齿轮输出轴5上，由从动齿轮输出轴5带动油泵4的转子旋转，为多片式离合器12和多片式制动器10提供工作油压，油泵4的进油口与相应的储油箱26相连通，油泵4的出油口分别通过单向阀29和反向单向阀28与相应的油道21相连通，电磁阀27的一端连接在储油箱26和油泵4的进油口之间，另一端连接在反向单向阀28与油泵4的出油口的连接处。电磁阀27可以采用二位二通电磁阀。油泵4可以采用半月型齿轮泵。

当多片式离合器12需要接合时，电磁阀27线圈有电流通过处于断开状态，反向单向阀28锁止，单向阀29导通，储油箱26内的油液由油泵4经过单向阀29被压入多片式离合器12工作腔内，依次压紧钢片17与摩擦片18，将齿圈9与液力缓速器输入轴11连接在一起；当多片式离合器12需要分离时，电磁阀27线圈没有电流通过处于导通状态，反向单向阀28导通，单向阀29锁止，油泵4产生的液压油和多片式离合器12活塞腔15-1内的液压油通过电磁阀27回到储油箱26，钢片17与摩擦片18分离，齿圈9与液力缓速器输入轴11分开。多片式制动器10的液压控制系统与多片式离合器12的液压控制系统工作原理相类似。

为了防止多片式离合器12或多片式制动器10的活塞腔15-1内的油压过高，对液压控制系统及多片式离合器12或多片式制动器10起到保护作用。如图4所示，油道21和储油箱26之间连通有卸压阀30。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，其特征在于：它包括行星齿轮系、多片式制动器（10）、多片式离合器（12）、壳体、控制多片式离合器（12）与多片式制动器（10）接合或分离的液压控制系统，行星齿轮系包括行星架（6）、太阳轮（8）、齿圈（9）和多个行星齿轮（7），行星齿轮（7）均布在太阳轮（8）和齿圈（9）之间，并且分别与太阳轮（8）和齿圈（9）相啮合，行星齿轮（7）还安装在行星架（6）上，该行星架（6）固定连接在变速器的从动齿轮输出轴（5）上，太阳轮（8）固定连接在液力缓速器输入轴（11）上，所述多片式制动器（10）设置在齿圈（9）与壳体之间以便通过多片式制动器（10）的接合或分离驱使齿圈（9）的停转，所述多片式离合器（12）设置在齿圈（9）与液力缓速器输入轴（11）之间以便通过多片式离合器（12）的接合或分离驱使齿圈（9）和液力缓速器输入轴（11）的同步转动或相对转动。

2.根据权利要求1所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的多片式离合器（12）和多片式制动器（10）均包括多个钢片（17）、多个摩擦片（18）、外壳（15）、活塞（19）、回位弹簧（23）和弹簧保持座（24），所述的钢片（17）和摩擦片（18）呈间隔排列状，所述摩擦片（18）安装在齿圈（9）的相应部位上并可相对齿圈（9）移动，所述钢片（17）安装在相应的外壳（15）上并可相对外壳（15）移动，外壳（15）内设置有活塞腔（15-1），活塞腔（15-1）通过油道（21）与相应的液压控制系统相连通，所述活塞（19）位于活塞腔（15-1）一侧，并且当活塞腔（15-1）进油时，推动活塞（19）抵接钢片（17）压紧摩擦片（18），所述的弹簧保持座（24）固定安装在外壳（15）上，所述的回位弹簧（23）的一端抵接在活塞（19）上，另一端抵接在弹簧保持座（24）上，多片式离合器（12）的外壳（15）套装在液力缓速器输入轴（11）上，多片式制动器（10）的外壳（15）固定连接在壳体上。

3.根据权利要求2所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的外壳（15）上均设置有花键槽，并且对应的钢片（17）上设置有与花键槽配合的外缘键齿，所述的钢片（17）通过外缘键齿与花键槽的配合可移动地安装在外壳（15）上。

4.根据权利要求2所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的摩擦片（18）上设置有内缘键齿，所述的齿圈（9）的相应部位上设置有花键毂（25），所述的摩擦片（18）通过内缘键齿与花键毂（25）的配合可移动地安装在齿圈（9）的相应部位上。

5.根据权利要求2或3或4所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的多片式离合器（12）和多片式制动器（10）的外壳（15）上均安装有卡环（16），所述的卡环（16）位于最外侧钢片（17）的外侧。

6.根据权利要求2或3或4所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的液压控制系统包括储油箱（26）、电磁阀（27）、单向阀（29）、反向单向阀（28）和提供工作油压的油泵（4），油泵（4）的转子连接在从动齿轮输出轴（5）上，油泵（4）的进油口与相应的储油箱（26）相连通，油泵（4）的出油口分别通过单向阀（29）和反向单向阀（28）与相应的油道（21）相连通，电磁阀（27）的一端连接在储油箱（26）和油泵（4）的进油口之间，另一端连接在反向单向阀（28）与油泵（4）的出油口的连接处。

7.根据权利要求6所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的油道（21）和储油箱（26）之间连通有卸压阀（30）。

8.根据权利要求1所述的液压控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的行星齿轮（7）有四个。

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