CN103486160A - 双作用液力缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双作用液力缓速器，包括壳体、控制系统以及与壳体连通的热交换器和油箱，壳体内腔设置有叶轮和用于高速制动时向叶轮喷油的高压喷油装置，高压喷油装置将壳体内腔分隔成用于叶轮工作的真空工作腔和用于储备高压喷射油液的储油腔，壳体上设有连通所述真空工作腔和储油腔的油道，壳体上还设有与储油腔连通的低速制动出油口和与真空工作腔连通的高速制动出油口，低速制动出油口和高速制动出油口均启闭式连通于热交换器；还包括设置于壳体外并用于高速制动时控制高压喷油装置工作的控制阀；本发明利用泵的工作原理实现车体行驶高速和低速时分别制动，可实现在低速时相对的提高制动力，在高速时保持较大的制动力，制动效能更高。

Description

双作用液力缓速器

技术领域

本发明涉及缓速器领域，特别涉及一种可在汽车高速和低速行驶时分别进行制动的双作用液力缓速器。

背景技术

汽车制动系是汽车安全行驶中最重要的系统之一。随着发动机技术发展和道路条件的改善，汽车的行驶速度和单次运行间隔都有了很大的发展，行驶动能大幅度的进步，从而使得传统的摩擦片式制动装置越来越不能适应长时间、高强度的工作需要。由于频繁或长时间地使用行车制动器，出现摩擦片过热的制动效能热衰退现象，严重时导致制动失效，威胁到行车安全。车辆也由于频繁更换制动蹄片和轮胎导致运输本钱的增加。为了解决这一题目，应运而生的各种车辆辅助制动系统迅速发展，液力缓速器就是其中一种。

现有的液力缓速器通常采用单一的制动控制方式，即通过转子带动叶片旋转，叶片将油液甩向定子，定子产生阻力矩对叶片形成反作用力达到制动的目的，此种制动控制方式对车体的行驶速度无区分，高速和低速行驶时，均通过该制动方式实现制动，制动反应不够灵敏，并且容易使得油液在低高速混合式情况下产生大功率输油现象，大大增加了油液循环量；并且，现有的液力缓速器通过设置压缩空气比例调节阀实现将油液压入传统缓速器转子内的过程，该过程需要较长的响应时间，控制油液过程较为复杂，响应速度也不够理想，从而造成缓速器执行时间较长，影响了缓速器的制动效率；另外，现有的液力缓速器多与变速器并联传动连接，不但传动效果不好，而且在缓速器空转时容易存在泵气损失，造成传动功率较低，并且并联传动往往使得变速器传动轴与缓速器的传动不能同步进行，缓速器需要较长的响应时间，从而不能够及时对车速进行制动，严重时甚至会发生事故。

因此，需要对进行现有的液力缓速器进行改进，对车体高速和低速行驶状态下的制动方式进行区分，提高低速状态下的相对制动力，并保持高速状态下的较大制动力，同时提高制动响应速度，省略控制油液量的复杂过程，缩短执行时间，提高制动效率，并且使得缓速器与变速器同步连接，减少缓速器空转时的泵气损失。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种双作用液力缓速器，对车体高速和低速行驶状态下的制动方式进行区分，提高低速状态下的相对制动力，并保持高速状态下的较大制动力，同时提高制动响应速度，省略控制油液量的复杂过程，缩短执行时间，提高制动效率，并且使得缓速器与变速器同步连接，减少缓速器空转时的泵气损失。

本发明的双作用液力缓速器，包括壳体、控制系统以及与所述壳体连通的热交换器和油箱，所述壳体内腔设置有叶轮和用于高速制动时向所述叶轮喷油的高压喷油装置，所述高压喷油装置将所述壳体内腔分隔成用于所述叶轮工作的真空工作腔和用于储备高压喷射油液的储油腔，所述壳体上设有连通所述真空工作腔和储油腔的油道，所述壳体上还设有与所述储油腔连通的低速制动出油口和与所述真空工作腔连通的高速制动出油口，所述低速制动出油口和所述高速制动出油口均启闭式连通于所述热交换器；还包括设置于壳体外并用于高速制动时控制所述高压喷油装置工作的控制阀。

进一步，所述高压喷油装置包括与壳体内壁密封固定连接的固定盘和与所述固定盘同轴紧靠设置的旋转盘，所述旋转盘和所述固定盘上沿圆周径向对应设置若干个可相通的矩形槽，所述旋转盘由所述控制阀控制旋转实现矩形槽的连通。

进一步，所述矩形槽倾斜设置，其倾斜方向和倾斜角度与所述叶轮的叶片的布置结构相适应。

进一步，所述叶轮与变速器的输出轴同步串联分离连接。

进一步，所述叶轮通过一分离连接装置实现与变速器输出轴的同步串联分离连接，所述分离连接装置包括与变速器输出轴花键连接的接合齿圈Ⅰ、与所述接合齿圈Ⅰ同轴设置并与所述叶轮固定连接的接合齿圈Ⅱ和同步串联分离连接所述接合齿圈Ⅰ和接合齿圈Ⅱ的离合器式同步器。

进一步，所述控制阀为旋转电磁阀，所述控制阀通过一外套于变速器输出轴的管套实现与所述旋转盘的固定连接。

进一步，所述控制系统包括制动踏板、传感器和电子处理器，所述传感器设置于所述制动踏板上并用于检测制动踏板位移，所述传感器与所述电子处理器相连接并将对所述制动踏板位移分析做出的电子信号传向所述电子处理器，所述电子处理器与所述离合器式同步器和所述控制阀连接。

本发明的有益效果：本发明的双作用液力缓速器，采用两种制动控制方式，当汽车行驶低速制动时，由叶轮与缓速器壳体构成泵体结构实现单一制动，当汽车行驶高速制动时，由叶轮和高压油液喷射对叶轮形成反作用力共同制动，这种结构对于低速行驶时的制动效果明显，提高了油液制动效率，避免油液在低高速混合式情况下大功率输出油，可以减少油液循环量，延长油液升温的时间，同时，在高速时还可保持较大的制动力；其中，叶轮与缓速器壳体构成泵体结构，将变速器输出轴的动能高效的转化为油液的水能（势能、动能或压能）和热能，使制动效能提高，降低其它能耗，并根据泵的真空腔吸油原理，无需采用传统的设置压缩空气调节比例阀将邮箱内油液送入缓速器壳体内的方式，即可吸入油液，吸油过程更加自动化，可以提高制动响应速度，省略了控制油液量的复杂过程，大大缩短了执行时间，提高了制动的效率，实现了制动响应迅速、对油液自动化控制的高精密操作，；另外，本发明还采用离合器式同步器将缓速器与变速器同步串联传动连接，可以避免传统缓速器空转时存在的泵气损失，提高传动效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为旋转盘旋转后与固定盘相对位置结构示意图；

图3为旋转盘静止时与固定盘相对位置结构示意图。

具体实施方式

图1为本发明结构示意图，图2为旋转盘旋转后与固定盘相对位置结构示意图，图3为旋转盘静止时与固定盘相对位置结构示意图，如图所示：本实施例的双作用液力缓速器，包括壳体1、控制系统以及与所述壳体1连通的热交换器2和油箱3，所述壳体1内腔设置有叶轮14和用于高速制动时向所述叶轮喷油的高压喷油装置，所述高压喷油装置将所述壳体内腔分隔成用于所述叶轮工作的真空工作腔4和用于储备高压喷射油液的储油腔5，所述壳体1上设有连通所述真空工作腔4和储油腔5的油道6，所述壳体1上还设有与所述储油腔5连通的低速制动出油口7和与所述真空工作腔4连通的高速制动出油口8，所述低速制动出油口7和所述高速制动出油口8均启闭式连通于所述热交换器2；还包括设置于壳体1外并用于高速制动时控制所述高压喷油装置工作的控制阀9；所述壳体1由两部分组成，其中对应转动叶轮设置的一部分可称为转子1a，而另一部分可称为定子1b，转子1a和定子1b固定连接或可拆卸连接构成缓速器壳体1，如图1所示，转子上对应转动的叶轮设置有转子进油口和转子出油口，其中转子进油口与油箱3连通，而转子出油口为油道6在壳体转子1a部分上的开口，对应叶轮泵出油端设置；

安装于真空工作腔内的叶轮与壳体共同构成泵体结构，在泵的工作原理的基础上，能够将变速器输出轴的动能转化为油液的水能（势能、动能、压能）和热能，实现制动的高效化；如图所示，壳体上设置有两个出油口，一个为低速制动出油口7，另一个为高速制动出油口8，两个出油口均启闭式与热交换器连通，其中低速制动出油口的出油管路处设置开关阀Ⅰ10，高速制动出油口的出油管路处设置开关阀Ⅱ11，汽车行驶在低速（5-15m/s）时，控制系统打开开关阀Ⅰ10，关闭开关阀Ⅱ11和控制阀9，油液会被叶轮泵入油道进入储油腔5，然后直接从低速制动出油口流出，进入热交换器，利用泵的原理实现低速制动；当汽车行驶在高速（15km/h以上）时，控制系统打开开关阀Ⅱ和控制阀，关闭开关阀Ⅰ，此时，由于低速制动出油口关闭，高压喷油装置打开，储油腔内的油液会通过高压喷油装置喷射到叶轮的叶片上，阻碍叶片旋转，最终起到缓速制动的作用，叶轮的叶片旋转的越快，泵起的油液量越多，高压喷油装置喷射出的油压越高，形成的阻力也就越大；通过低速和高速分别制动的结构，对于低速行驶时的制动效果明显，提高可油液制动效率，避免油液在低高速混合式情况下大功率运输油，可以减少油液循环量，延长油液升温的时间，高速制动时，由于通过泵结构的叶轮和油液的反作用力共同制动，可保持较大的制动力；另外利用泵的真空腔吸油工作原理，可以提高制动响应速度，省略了控制油液量的复杂过程，大大缩短了执行时间，提高了制动的效率。

本实施例中，所述高压喷油装置包括与壳体内壁密封固定连接的固定盘12和与所述固定盘12同轴紧靠设置的旋转盘13，所述旋转盘13和所述固定盘12上沿圆周径向对应设置若干个可相通的矩形槽（图中为旋转盘矩形槽15和固定盘矩形槽16），所述旋转盘由所述控制阀控制旋转实现矩形槽的连通；如图1所示，旋转盘和固定盘均位于壳体内外套于变速器输出轴，其中固定盘与壳体的定子部分内壁密封固定连接并与定子内壁形成储油腔，旋转盘紧靠固定盘设置并可通过控制阀的控制旋转，如图2所示，旋转盘设置有矩形槽15，固定盘上设置有矩形槽16，旋转盘位于如图2所示位置时，储油腔的油液能够通过两个盘上的矩形槽喷射出形成高压油柱冲击叶轮的叶片，阻碍叶片旋转，最终起到缓速作用，叶轮的叶片旋转得越快，泵起的油液量越多，矩形槽喷射出的油压越高，形成的阻力也就越大，当旋转盘位于如图3所示位置时，储油腔的油液不能通过矩形槽喷射出，起着关闭油液喷射的作用；通过控制旋转盘的旋转，实现旋转盘与固定盘上的矩形槽的连通与否，使得高速制动和低速制动易于控制区分，高速制动效果明显，高速制动时，汽车行驶速度快，变速器输出动力高，储油腔内油液会形成高压状态，通过矩形槽喷射，达到限定喷射油量的目的，形成高压喷射油液，喷射到叶轮叶片上会提供相当大的反作用力，从而形成较高的制动力。

本实施例中，所述矩形槽（图中为旋转盘矩形槽15和固定盘矩形槽16）倾斜设置，其倾斜方向和倾斜角度与所述叶轮14的叶片的布置结构相适应；矩形槽的矩形的宽度根据叶轮形成的泵结构能提供的压力大小来设计，矩形槽倾斜设置相比垂直两盘底部平面设置，更能提供高压高速喷射油柱，从而提高喷射油液对叶片的反作用力，实现更高的制动力；矩形槽倾斜设置是指矩形槽与两盘的底部平面之间存在夹角，其倾斜角度和倾斜方向与叶轮上的叶片布置结构形式相同可保证喷射油柱精确打到叶片的工作面上，减少喷射油液对叶片工作面的做功损失，提高反作用的做功效率，从而达到提高制动力的目的。

本实施例中，所述叶轮14与变速器17的输出轴18同步串联分离连接；同步串联分离连接，可保证叶轮与变速器输出轴同一速比传动连接，避免缓速器空转时存在的泵气损失，并将缓速器产生的制动力同速比状态下传动于变速器输出轴，减少缓速器制动做功的损失，减少油耗的同时提高制动效果。

本实施例中，所述叶轮通过一分离连接装置实现与变速器输出轴的同步串联分离连接，所述分离连接装置包括与变速器输出轴18花键连接的接合齿圈Ⅰ 19、与所述接合齿圈Ⅰ 19同轴设置并与所述叶轮固定连接的接合齿圈Ⅱ 20和同步串联分离连接所述接合齿圈Ⅰ 19和接合齿圈Ⅱ 20的离合器式同步器21；离合器式同步器是指同步器同步工作的控制方式以离合器的分离或结合形式实现，当该同步器接收结合（或分离）命令，同步锁环与接合齿圈接合（或分离），能够实现不同转速的两轴的非刚性同步连接（或中断）；采用离合器式同步器可以避免传统缓速器空转时存在的泵气损失，提高传动效率，并结合控制系统相应的电子控制，可以实现汽车制动时缓速器快速响应的要求，减少附加油耗。

本实施例中，所述控制阀9为旋转电磁阀，所述控制阀9通过一外套于变速器输出轴的管套22实现与所述旋转盘的固定连接；如图1所示，管套外套于变速器输出轴，管套的一端与控制阀固定连接或可拆卸式连接，另一端密封穿过所述壳体和固定盘与旋转盘固定连接或可拆卸式连接；连接方式结构简单，且易于实现，使得控制阀可同步控制旋转盘，提高旋转盘的响应速度；另外，管套与壳体之间，以及管套与固定盘和旋转盘之间均加装有密封装置，密封装置可为与管套实际结构相适应的密封圈，如O型密封圈等，也可为其它现有密封装置，只要能实现管套与壳体、旋转盘和固定盘之间的密封连接即可；本实施例中的控制阀采用旋转电磁阀式怠速控制阀，该阀的转子是一个圆柱形永久磁铁，其定子是两个相对布置，极性相反的电磁线圈。当控制系统向控制阀发出信号，这种信号是以频率相同、相位相反的两个脉冲电信号同时控制这两个电磁线圈电流的大小，从而产生两个大小不同、方向相反的电磁场，旋转电磁阀的磁性转子在这两个大小不等、极性相反的磁场作用下偏转至某一角度并保持不动。在该阀转子的轴上固定着连接旋转盘的管套，当管套随旋转阀转动时，旋转盘将处于如图2所示位置或者如图3所示位置。

本实施例中，所述控制系统包括制动踏板、传感器和电子处理器，所述传感器设置于所述制动踏板上并用于检测制动踏板位移，所述传感器与所述电子处理器相连接并将对所述制动踏板位移分析做出的电子信号传向所述电子处理器，所述电子处理器与所述离合器式同步器和所述控制阀连接，同时，电子处理器还与上述的开关阀Ⅰ和开关阀Ⅱ相连接；电子处理器根据驾驶员踩下制动踏板的程度作出响应，当轻踩制动踏板时（此时制动踏板位移最小），踩下程度在激活电子处理器的范围之外，离合器式同步器不接收命令，缓速器不工作；当踩下制动踏板至一定程度时（此时制动踏板位移处于中等位置），电子处理器被激活，缓速器开始进行低速制动工作，即只有通过叶轮泵油进行单独制动；当踩下制动踏板更大程度时（此时制动踏板位移处于最大值），电子处理器被激活，缓速器开始进行高速制动工作，通过叶轮泵油和定子部分喷射高压油液对叶轮形成反作用力双重制动；本双作用液力缓速器在使用时配以传感器和电子处理器结合对离合式同步器和开关阀进行精确控制，并通过踩动制动踏板实现功能，方便驾驶员结合实际情况使用，操作简单并安全可靠性强，可使本双作用液力缓速器根据车辆行驶情况做出智能化响应，对油液的自动化控制具有更高精密的操作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种双作用液力缓速器，包括壳体、控制系统以及与所述壳体连通的热交换器和油箱，其特征在于：所述壳体内腔设置有叶轮和用于高速制动时向所述叶轮喷油的高压喷油装置，所述高压喷油装置将所述壳体内腔分隔成用于所述叶轮工作的真空工作腔和用于储备高压喷射油液的储油腔，所述壳体上设有连通所述真空工作腔和储油腔的油道，所述壳体上还设有与所述储油腔连通的低速制动出油口和与所述真空工作腔连通的高速制动出油口，所述低速制动出油口和所述高速制动出油口均启闭式连通于所述热交换器；还包括设置于壳体外并用于高速制动时控制所述高压喷油装置工作的控制阀。

2.根据权利要求1所述的双作用液力缓速器，其特征在于：所述高压喷油装置包括与壳体内壁密封固定连接的固定盘和与所述固定盘同轴紧靠设置的旋转盘，所述旋转盘和所述固定盘上沿圆周径向对应设置若干个可相通的矩形槽，所述旋转盘由所述控制阀控制旋转实现矩形槽的连通。

3.根据权利要求2所述的双作用液力缓速器，其特征在于：所述矩形槽倾斜设置，其倾斜方向和倾斜角度与所述叶轮的叶片的布置结构相适应。

4.根据权利要求3所述的双作用液力缓速器，其特征在于：所述叶轮与变速器的输出轴同步串联分离连接。

5.根据权利要求4所述的双作用液力缓速器，其特征在于：所述叶轮通过一分离连接装置实现与变速器输出轴的同步串联分离连接，所述分离连接装置包括与变速器输出轴花键连接的接合齿圈Ⅰ、与所述接合齿圈Ⅰ同轴设置并与所述叶轮固定连接的接合齿圈Ⅱ和同步串联分离连接所述接合齿圈Ⅰ和接合齿圈Ⅱ的离合器式同步器。

6.根据权利要求5所述的双作用液力缓速器，其特征在于：所述控制阀为旋转电磁阀，所述控制阀通过一外套于变速器输出轴的管套实现与所述旋转盘的固定连接。

7.根据权利要求6所述的双作用液力缓速器，其特征在于：所述控制系统包括制动踏板、传感器和电子处理器，所述传感器设置于所述制动踏板上并用于检测制动踏板位移，所述传感器与所述电子处理器相连接并将对所述制动踏板位移分析做出的电子信号传向所述电子处理器，所述电子处理器与所述离合器式同步器和所述控制阀连接。

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