CN103481871B - 车用冷却液介质式液力缓速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用冷却液介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴和飞轮之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔，它还包括进口管道、出口管道、泵、回流管道和进口节流阀以及出口节流阀，回流管道的出液端、进口管道、缓速工作腔、出口管道和回流管道的进液端依次相连通形成一循环管路，泵连接在循环管路中，循环管路还与发动机冷却液腔相连通，进口节流阀连接在进口管道上，出口节流阀连接在出口管道上，并且进口节流阀和出口节流阀分别与控制单元相控制连接。本发明以发动机冷却液为工作介质，体积小，质量轻、成本低、结构紧凑、安装方便，能够有效提供缓速制动力矩。

Description

车用冷却液介质式液力缓速装置

技术领域

    本发明涉及一种车用冷却液介质式液力缓速装置，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，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，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，一般安装于变速器前面或后面，内部设有动轮与定轮，动轮与液力缓速器输入轴相连接，定轮与液力缓速器壳体相连接。变速器输入轴或输出轴带动液力缓速器输入轴转动，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，实现车辆缓速制动、提高抗热衰退性能的目的。目前，液力缓速器一般采用油液作为工作介质，设有一个专门的油-水热交换器，高温油液通过出口管道进入热交换器，在热交换器内将热量传递给发动机冷却液，再通过发动机冷却系统将热量散发到大气中，降温后的油液通过管道回到液力缓速器内。但是，这种液力缓速器需要一个体积较大的油-水热交换器及其与发动机冷却系统相连接的长冷却液管道，增加了液力缓速装置的体积、质量、成本及装配难度。

车用冷却液介质式液力缓速装置，可以取消传统的油-水热交换器，克服油液式液力缓速器结构原理上的不足。在已有可查询的车用冷却液介质式液力缓速装置相关信息中，与本发明最相关的技术是VOITH公司开发的安装于发动机曲轴前部的水介质式液力缓速器。但是，由于发动机前部的安装空间有限，上述液力缓速器的尺寸受到限制，其所能产生的制动力矩相对较小，且当液力缓速器不工作时，动轮仍随曲轴转动，会造成一定量的空损能耗。相对而言，发动机后部可用空间较大，且与发动机冷却系统相近，便于冷却液管道的布置，适合于安装液力缓速装置。但是，至目前为止，安装于发动机曲轴与飞轮之间的车用冷却液介质式液力缓速装置还鲜有提及。

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，提供一种车用冷却液介质式液力缓速装置，它以发动机冷却液为工作介质，体积小，质量轻、成本低、结构紧凑、安装方便，能够有效提供缓速制动力矩。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种车用冷却液介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴和飞轮之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔，它还包括进口管道、出口管道、泵、回流管道和控制进口管道内冷却液流通量的进口节流阀以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流阀，所述的回流管道的出液端、进口管道、缓速工作腔、出口管道和回流管道的进液端依次相连通形成一循环管路，泵连接在循环管路中，循环管路还与发动机冷却液腔相连通，所述的进口节流阀连接在进口管道上，所述的出口节流阀连接在出口管道上，并且所述的进口节流阀和出口节流阀分别与控制单元相控制连接。

进一步为了解决冷却液散热问题，本车用冷却液介质式液力缓速装置共用发动机散热装置，所述的出口管道和回流管道的进液端之间连通有可感应冷却液温度的节温器，该节温器还具有一出口端，并且该出口端与发动机散热装置连通后回流至进口管道。

进一步为了增强发动机散热装置的散热能力，所述的发动机散热装置上设置有冷却风扇。

进一步为了能够消除空损能耗，所述的液力缓速器包括定轮、动轮和壳体，所述的定轮和动轮均安装在缓速工作腔内，并且定轮与壳体固定连接，所述的动轮通过离合器与车辆发动机曲轴相连接，离合器与控制单元相控制连接。

为了进一步能够收集循环管路内的水蒸气，同时满足液力缓速器工作时对冷却液量的要求，本车用冷却液介质式液力缓速装置还包括冷却液补偿箱，该冷却液补偿箱的一端与出口管道相连通，另一端与进口管道相连通。

为了进一步限制进口管道内冷却液的压力，对液力缓速器及其管道起到保护作用，所述的冷却液补偿箱上连接有溢流阀，该溢流阀的另一端连接在进口管道上。

进一步，所述的离合器优先为多片式离合器或电磁离合器。

进一步，所述的离合器优先为磁粉式电磁离合器，该离合器包括导磁盘、磁粉、磁粉室和可外接电源的激励线圈，导磁盘固套在车辆发动机曲轴上，激励线圈安装在动轮上与导磁盘相对应的部位上，磁粉分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈和导磁盘之间。

进一步，所述激励线圈通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷和继电器，激励线圈、滑环、碳刷和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。

更进一步，所述的进口节流阀和/或出口节流阀包括电机、阀芯和丝杆机构以及开有流通通道的阀体，电机通过丝杆机构与阀芯活动连接，电机与控制单元相控制连接，阀芯位于流通通道内并通过驱动电机带动阀芯在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明采用发动机冷却液作为液力缓速器的工作介质，取消了长的冷却液管道，不需要定期的换油服务，具有体积小、质量轻、成本低、结构紧凑及装配方便等优点；

2、本发明车用冷却液介质式液力缓速装置安装于车辆发动机曲轴与飞轮之间，具有较大的布置空间，可以满足液力缓速器的尺寸要求；

3、本发明与发动机共用一个发动机散热装置和冷却风扇，取消了传统液力缓速器的油-水热交换器，结构简单；

4、本发明通过控制出口节流阀和进口节流阀，从而分别控制出口管道和进口管道的流通量，从而提供有效地车辆缓速制动力矩；

5、本发明能够通过控制离合器的接入和分开，从而有效地消除液力缓速器的空损能耗；

6、本发明还有助于发动机的快速暖机或温度提高。

附图说明

图1为本发明的车用冷却液介质式液力缓速装置的结构示意图；

图2为本发明的磁粉式电磁离合器的安装示意图；

图3为本发明的出口节流阀和进口节流阀的结构示意图。

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1~3所示，一种车用冷却液介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴5和飞轮10之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔23，它还包括进口管道24、出口管道25、泵3、回流管道26和控制进口管道24内冷却液流通量的进口节流阀4以及控制出口管道25内冷却液流通量的出口节流阀11，回流管道26的出液端、进口管道24、缓速工作腔23、出口管道25和回流管道26的进液端依次相连通形成一循环管路，泵3连接在循环管路中，循环管路还与发动机冷却液腔相连通，进口节流阀4连接在进口管道24上，出口节流阀11连接在出口管道25上，并且进口节流阀4和出口节流阀11分别与控制单元相控制连接。进口节流阀4和出口节流阀11用于调节液力缓速器的充液量，进而控制液力缓速器的缓速制动转矩。

如图1所示，车用冷却液介质式液力缓速装置还包括发动机散热装置1，出口管道25和回流管道26的进液端之间连通有可感应冷却液温度的节温器14，该节温器14还具有一出口端，并且该出口端与发动机散热装置1连通后回流至进口管道24。

如图1所示，发动机散热装置1上设置有冷却风扇2。

如图1所示，液力缓速器包括定轮9、动轮7和壳体，定轮9和动轮7均安装在缓速工作腔23内，并且定轮9与壳体固定连接，动轮7通过离合器6与车辆发动机曲轴5相连接，离合器6与控制单元相控制连接，壳体与发动机12机体通过螺栓固定连接。

如图1所示，车用冷却液介质式液力缓速装置还包括冷却液补偿箱13，该冷却液补偿箱13的一端与出口管道25相连通，另一端与进口管道24相连通。冷却液补偿箱13用于收集循环管路内的水蒸汽，同时满足液力缓速器工作时对冷却液量的要求。

如图1所示，冷却液补偿箱13上连接有溢流阀8，该溢流阀8的另一端连接在进口管道24上。该溢流阀用于限制进口管道24内冷却液的压力，对液力缓速器及其管道起到保护作用。

如图2所示，离合器6为多片式离合器或电磁离合器。多片式离合器通过机油压力压紧或松开钢片和摩擦片，实现动轮7与车辆发动机曲轴5的接合或分离；电磁离合器通过电磁线圈的通电或断电，实现动轮7与车辆发动机曲轴5的接合或分离。

如图2所示，离合器6为磁粉式电磁离合器，该离合器包括导磁盘18、磁粉16、磁粉室27和可外接电源的激励线圈15，导磁盘18固套在车辆发动机曲轴5上，激励线圈15安装在动轮7上与导磁盘18相对应的部位上，磁粉16分布于磁粉室27内，并且磁粉室27位于激励线圈15和导磁盘18之间。动轮7通过滚动轴承19支承在车辆发动机曲轴5上。激励线圈15通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷17和继电器，激励线圈、滑环、碳刷17和继电器依次相电性连接后与外部电源连接，激励线圈15获得供电后周围产生磁场。动轮7和车辆发动机曲轴5在激磁线圈15没有电流通过时可以自由转动，磁粉16为可以磁化的30～50μm钢微粒粉末，在激磁线圈15没有电流通过时，磁粉16没有受到磁场作用，松散地分布于磁粉室内，离合器6为分离状态，此时动轮7与车辆发动机曲轴5可以自由转动；在激磁线圈15有电流通过时，磁粉16在磁场作用下快速凝固，由“松散”状态竖起呈链状，在磁场中形成“固体磁链”，离合器6为接合状态，将动轮7与车辆发动机曲轴5连接为一体。导磁盘18可通过花键与车辆发动机曲轴5相连接，随着车辆发动机曲轴5一起转动，液力缓速器不工作时，离合器6分离，车辆发动机曲轴5不能带动动轮7转动，可以消除液力缓速器的空损能耗；液力缓速器工作时，离合器6接合，车辆发动机曲轴5带动动轮7旋转，实现车辆缓速制动功能。

如图3所示，进口节流阀4和/或出口节流阀11包括电机21、阀芯22和丝杆机构以及开有流通通道20-1的阀体20，电机21通过丝杆机构与阀芯22活动连接，电机21与控制单元相控制连接，阀芯22位于流通通道20-1内并通过驱动电机21带动阀芯22在流通通道20-1内移动从而改变流通通道20-1的流通截面大小。控制单元根据需要控制电机21转动，通过丝杆机构将电机的旋转运动转变为阀芯22的直线移动，使进口节流阀或出口节流阀的流通截面发生变化，进口节流阀4可与泵3出水口相连接，冷却液经泵3泵出后通过进口节流阀4进入缓速工作腔23；出口节流阀11可与发动机冷却液出口及节温器14相连接，缓速工作腔23的冷却液与发动机内的冷却液一起流向节温器14，若进口节流阀4流通截面大、出口控制阀11流通截面小，则液力缓速器的充液率高，缓速制动力矩大；若进口节流阀4流通截面小、出口节流阀11流通截面大，则液力缓速器的充液率低，缓速制动力矩小。

本发明的工作原理如下：

当车辆在行驶过程中需要缓速制动时，控制单元发出指令使离合器6接合，驱动轮通过车辆传动系统带动车辆发动机曲轴5及动轮7转动，同时，控制单元根据驾驶员的操作指令及传感器信号调节进口节流阀4与出口节流阀11的流通截面，控制液力缓速器的充液量及缓速制动力矩，当冷却液温度较低时，发动机冷却系统处于小循环状态，冷却液由泵3提高压力，经过进口节流阀4进入缓速工作腔内，再由出口节流阀11通过节温器14回到进口管道24处，如此不断循环，冷却液温度快速升高；当冷却液温度较高时，发动机冷却系统处于大循环状态，冷却液由泵3提高压力，经过进口节流阀4进入缓速工作腔23内，再由出口节流阀11通过节温器14进入发动机散热装置1，经发动机散热装置1冷却后的冷却液回到进口管道24处，如此不断循环，将液力缓速器由缓速制动而产生的热量散发到大气中。

当发动机在冷机起动或温度较低时，控制单元可根据驾驶员操作指令使离合器6接合，液力缓速装置工作，将发动机或车辆的动能转变为冷却液的热能，冷却液温度迅速上升，便于发动机的快速暖机或温度提高。

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 (10)

1.一种车用冷却液介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴(5)和飞轮(10)之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔(23)，其特征在于：它还包括进口管道(24)、出口管道(25)、泵(3)、回流管道(26)和控制进口管道(24)内冷却液流通量的进口节流阀(4)以及控制出口管道(25)内冷却液流通量的出口节流阀(11)，所述的回流管道(26)的出液端、进口管道(24)、缓速工作腔(23)、出口管道(25)和回流管道(26)的进液端依次相连通形成一循环管路，泵(3)连接在循环管路中，循环管路还与发动机冷却液腔相连通，所述的进口节流阀(4)连接在进口管道(24)上，所述的出口节流阀(11)连接在出口管道(25)上，并且所述的进口节流阀(4)和出口节流阀(11)分别与控制单元相控制连接。

2.根据权利要求1所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：还包括发动机散热装置(1)，所述的出口管道(25)和回流管道(26)的进液端之间连通有可感应冷却液温度的节温器(14)，该节温器(14)还具有一出口端，并且该出口端与发动机散热装置(1)连通后回流至进口管道(24)。

3.根据权利要求2所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的发动机散热装置(1)上设置有冷却风扇(2)。

4.根据权利要求1所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的液力缓速器包括定轮(9)、动轮(7)和壳体，所述的定轮(9)和动轮(7)均安装在缓速工作腔(23)内，并且定轮(9)与壳体固定连接，所述的动轮(7)通过离合器(6)与车辆发动机曲轴(5)相连接，离合器(6)与控制单元相控制连接。

5.根据权利要求1所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：还包括冷却液补偿箱(13)，该冷却液补偿箱(13)的一端与出口管道(25)相连通，另一端与进口管道(24)相连通。

6.根据权利要求5所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的冷却液补偿箱(13)上连接有溢流阀(8)，该溢流阀(8)的另一端连接在进口管道(24)上。

7.根据权利要求4所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的离合器(6)为多片式离合器或电磁离合器。

8.根据权利要求7所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的离合器(6)为磁粉式电磁离合器，该离合器包括导磁盘(18)、磁粉(16)、磁粉室(27)和可外接电源的激励线圈(15)，导磁盘(18)固套在车辆发动机曲轴(5)上，激励线圈(15)安装在动轮(7)上与导磁盘(18)相对应的部位上，磁粉(16)分布于磁粉室(27)内，并且磁粉室(27)位于激励线圈(15)和导磁盘(18)之间。

9.根据权利要求8所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述激励线圈(15)通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷(17)和继电器，激励线圈、滑环、碳刷(17)和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。

10.根据权利要求1所述的车用冷却液介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的进口节流阀(4)和/或出口节流阀(11)包括电机(21)、阀芯(22)和丝杆机构以及开有流通通道(20-1)的阀体(20)，电机(21)通过丝杆机构与阀芯(22)活动连接，电机(21)与控制单元相控制连接，阀芯(22)位于流通通道(20-1)内并通过驱动电机(21)带动阀芯(22)在流通通道(20-1)内移动从而改变流通通道(20-1)的流通截面大小。