CN105939909A - 液力减速装置及其使用方法和车辆 - Google Patents

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Abstract

一种液力减速装置(4)，用于安装在车辆(1)中的动力传动系统(3)中，其中减速装置包括：配备锹形件的定子(7)，其与配备锹形件的转子(8)一起形成具有工作空间(6)的叶轮系统，所述工作空间用于接收气态的工作介质，减速装置还包括减速回路(14)，其连接至工作空间(6)以控制工作介质向工作空间(6)的流入，其中减速回路(14)安装为连接至车辆常规冷却水回路(9)。减速回路(14)包括阀构件和负压发生器(19)，所述阀构件用于切断工作介质朝向工作空间的流动，所述负压发生器连接在减速回路(14)中，所述负压发生器安装为将工作空间(6)中的压力降低至或低于工作介质的蒸发压力，以使得工作空间从而将液态工作介质排出。本发明还涉及一种方法和一种车辆。

Description

液力减速装置及其使用方法和车辆
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的液力减速装置，包括至少一个配备锹形件的定子，以便与至少一个配备锹形件的转子一起形成具有工作空间的叶轮系统，所述工作空间用于接收流体工作介质；所述液力减速装置还包括制动器回路，其连接至工作空间，以控制工作介质向工作空间的供给。本发明还涉及一种用于操作液力制动器的方法，以及一种配备有液力制动器的车辆。
背景技术
为提高驾驶效率和安全性，以及减少车轮制动器的磨损，根据现有技术，在大多数的重型货车上配备有减速器。减速器是液力辅助制动器，其通过叶轮系统在工作空间内操作一定量的液体所产生的阻力作用下制动车辆的动力传动系统。在实施中，减速器吸收的制动能量转变成液体中的热能，接着通过车辆的冷却系统被冷却下来。
制动转矩通过工作空间内叶片之间主要的压力控制被控制，该叶片部分属于减速装置定子，部分属于其转子。当不使用减速装置时，工作空间基本减压。然而，在减速装置中产生一定的阻力损失，因为减速装置还依然随着动力传动系统旋转。从节省燃料的角度而言，重要的是将该阻力损失保持为尽可能少。
避免阻力损失的一种方法是在不使用减速装置时将其从动力传动系统机械地断开。这在连接器的作用下是可能的，例如同步离合器或多片离合器。接着当连接减速器以用作制动器时，减速装置的转子需要快速加速，并与动力传动系统的发动机速度同步。这必须在一秒时间内发生，并且产生的加速转矩还必须最小化，以避免车辆产生不舒服的颠簸。
在使用油作为工作介质的减速装置中，由于其低加速阻力，这是完全可能的，它的实现得益于在加速期间叶轮系统靠空气而不是油来填充。
为将车辆的部件和系统数量减到最少，优选的是车辆的普通冷却剂，通常包含水、乙二醇的混合物，用作工作介质。采用该原理的减速装置称为水力减速装置。
然而，对于水力减速装置，在加速期间将叶轮系统暴露于空气中是个问题，因为与冷却剂接触的空气将部分跟随冷却剂，对冷却剂接触的车辆其他部件造成不利影响。为此，水力减速装置即使在断开时也处于部分充水状态，承受相对高地加速转矩。
技术背景的示例涉及US 2287130、US 2006090971、WO 2010034493、US 2007102251和DE 10054078。
发明内容
本发明的目的是提供上述液力减速装置的进一步改良，以及一种方法，其解决并至少缓解背景技术里的问题。这根据本发明如下的布置得以实现，减速装置回路包括排泄阀装置和负压发生器，所述排泄阀装置用于将工作介质从工作空间强制排出，所述负压发生器连接在减速装置回路中，布置为在排泄阀装置启动时降低工作空间的压力，用于接收从工作空间排出的液体工作介质。
通常，应注意的是，在根据本发明的减速装置中，负压发生器安装为将工作空间的压力降低至或低于工作介质的蒸发压力，从而工作空间通过形成的蒸馏水将液体工作介质排出。从而，减速装置在连接处的加速转矩被降低，以便与油减速装置的相应加速转矩等同。蒸馏的实现是因为封闭的工作空间内的由定子和转子定义的压力几乎瞬时降低到蒸发压力或低于蒸发压力的压力。从而，叶片空间快速且高效地分别排出液态水和冷却剂，在保持舒适的情况下并且利用包括不复杂离合器部件的离合装置使减速装置的机械连接/断开变为可能。这是极大的优点，因为减速装置变为可连接和可断开的，却没有空气与冷却剂接触从而对于车辆的与冷却剂接触的其他部件造成不利影响的风险。
通过涉及排泄阀装置和负压发生器的创新型特征获得数个优点，所述排泄阀装置启动以将工作介质从工作空间强制排出，所述负压发生器设置为接收从而强制排出的工作介质。减速装置应用的制动转矩快速降低为最小值。从而，启动减速装置从动力传动系统的快速断开，以进一步降低减速装置应用的制动转矩。然而，为处理故障或者车辆的紧急状态，没有必要使减速装置从动力传动系统机械断开。根据本发明，通过强制排出，转矩被有效降低使得车辆系统至少在启动状态足以处理出现的故障和/或紧急状态。
排泄阀装置有利地设计为安全阀，所述安全阀制造为在发生故障或者需要快速降低制动转矩(例如防止车辆打滑的趋势)的情况下非常快速地打开。
故障会或多或少地暂时将阀粘滞，并且延迟和惯性会在控制系统以及机械部件中产生。出于安全考虑，需要与包括在减速装置制动转矩控制中的元件有关的高标准。这些阀必须不能粘滞或被粘滞，因为这会带来干扰在正常操作期间在减速和非减速状态之间的过渡处的制动的问题。
此外，当车辆的防滑系统(ABS或类似系统)注意到车辆的打滑趋势时，减速装置必须能够处理被启动的快速进程。这些进程至少在非常快速地减速方面对减速装置制动有很大的需求，以使得防滑系统能够在滑动方向上操作，不需要涉及制动减速装置。
根据本发明的排泄阀装置有利的设计为优化安全阀的功能，使其具有大的流通面积和简短的打开时间，从而工作介质快速流出工作空间。因此，减速装置的其他部件不需要为这个功能而重建或调整，而仅需为它们各自的功能进行构造和优化，涉及减速装置在正常操作期间发出的制动转矩控制。
它们因此不需要变得很大、冗余或快速操作。这降低部件的成本。此外，对于出现的其他后续严重故障，减速装置的整体稳定性得到改善。
通过插入负压发生器，从工作空间快速排出的工作介质被有效保护，从而在冷却系统的液体中不会出现大的压力尖峰。不然，这样的压力尖峰会极度不合需求，甚至对冷却系统的部件是有害的。
由于减速回路包括定向阀，布置为在排泄阀装置启动时启动，以关闭工作介质流向工作空间，以有利的方式防止工作介质的倒流。
负压发生器有利地布置为降低工作空间内的压力至或者低于工作介质的蒸发压力，从而工作介质从而在减速装置常规操作时也蒸馏为液体工作介质，以减少连接至动力传动系统或从其断开时不舒服的颠簸。对于负压发生器在常规操作期间的功能，在连接通道内典型地具有大的通过区域，以及本质上，足够大的容量，其整体上在本发明中是有利且有用的。
通常，在连接和断开之间的常规操作时，工作介质流入工作空间的通道被关闭，工作空间内的压力被降低至或低于工作介质的蒸发压力，从而工作空间充满液体工作介质。换句话说，工作空间从而被所述负压隔离且受限，这意外地带来所要的工作介质从工作空间快速，接近即时地腾出的结果。
优选地，控制阀布置在工作空间下游的控制回路中，提供控制由减速装置施加的制动转矩的可能性。优选的是，在减速回路内侧布置单向阀，与控制阀连接，以确保倒流保护。该单向阀可以与控制阀分开或者集成。
负压发生器适于与工作空间下游或者上游的减速回路连接，或者直接与工作空间连接。
在一些实施例中，负压发生器经由进给阀连接至减速回路并且经由排出管连接至所述冷却回路。进给导管和/或排出导管从而需要配备单向阀。
优选地，排泄阀装置和负压发生器构成一个组件单元，因为这样，部件的成本、空间和数量能最小化。
优选地，负压发生器包括气缸，所述气缸包括可在第一位置和第二位置之间移动的密封活塞，在所述第一位置，与活塞相关的部分相对于在工作空间和气缸之间引导的通道的布置在气缸中的喷嘴部分密封，在第二位置，所述喷嘴部分打开，并且活塞操作以产生负压。
适当地，活塞在朝向其第二位置的方向上由弹簧偏压，并且额外地设置为在朝向其第一位置的方向上生效的液体压力。
在优选的替代实施例中，负压发生器是可以利用负压预充的负压容器或者旋转泵。
在活塞气缸装置的情况下，这些装置安装为在所需的速度下操作，从而特别的，负压容器的插入能够预充，其通过一个阀是常备且直接可转换的，以不复杂的方式带来高速。使用可以预充的负压容器作为负压发生器，进给导管不需要配备单向阀。不需要布置排出导管，但是具有这样的排出导管具有一个优点，因为在这种情况下不会产生不需要的体积限制。
根据本发明用于操作根据上述的液力减速装置的方法，用于车辆中的动力传动系统的连接和断开，其特征在于，工作介质向工作空间的流动通过与工作空间连接的减速回路控制，其中，减速回路连接至车辆的常规冷却回路，减速装置连接至动力传动系统和从其断开。如果以及在需要时，工作空间通过布置在减速回路上的排泄阀装置将工作介质强制排出，从工作空间排出的液体工作介质由连接在减速回路中的负压发生器接收，在排泄阀装置启动时，工作空间中的压力通过所述负压发生器降低。通过该创新的方法，实现与上述类似的优点。
离合装置接着可选地被启动，以使减速装置从动力传动系统断开。
适当地，布置在减速回路中的定向阀启动，以在排泄阀装置启动时，使工作介质向工作空间的流动断开。
优选地，工作空间中的压力降低至或低于工作介质的蒸发压力，以排出工作空间的液体工作介质。
优选地，负压发生器包括气缸，所述气缸包括可在第一位置和第二位置之间移动的密封活塞，在第一位置，与活塞相关的部分相对于在工作空间和气缸之间引导的通道的布置在气缸中的喷嘴部分密封，在第二位置，所述喷嘴部分打开，并且活塞操作以产生负压。
活塞适当地通过偏压的弹簧在朝向其第二活塞的方向上以及通过压力液体影响在朝向其第一状态的方向上操作。
本发明还涉及一种车辆，包括根据上述的减速装置。
附图说明
基于实施例并结合附图，现在将更加详细地描述本发明，其中：
图1示例性地示出配备有根据本发明的减速装置的商用车辆；
图2和3示出根据本发明第一实施例的减速装置的原理图；
图4示出根据本发明第二实施例的减速装置的原理图；
图5以简图的方式示例性地示出根据本发明的方法顺序。
具体实施方式
图1示出的商用车辆1是这种类型，其包括发动机2、动力传动系统3以及可被连接和断开的减速装置4。
减速装置4的基本结构通过图2和3示出，其中，离合装置5布置为用于使减速装置4连接至车辆动力传动系统3和从其断开。减速装置4具有定子7以及绕着轴杆R旋转的转子8。
定子7和转子8一起形成具有工作空间6的叶轮系统，其中更多或更少的流体被设计为搅动，以作为减速装置操作时的工作介质，从而减速装置吸收的能量被转换为热量。该热量通过车辆的常规冷却系统被冷却，所述常规冷却系统包括冷却回路9，水泵10，前冷却器11，膨胀箱21和恒温器12。
插入在冷却回路9中的定向阀13安装为分别引导冷却液作为叶轮系统工作空间6的工作介质，并切断向工作空间6的流动。减速回路14从定向阀13引导至工作空间6中的区域，在所述区域中，更低的压力在操作期间占据主导，并且冷却液可作为工作介质添加。为了工作介质从工作空间的流出，减速回路14还连接至工作空间6的外围区域，在所述外围区域中，在操作期间期待有更高的压力，并且可发生工作介质的流出。
在工作空间6的下游，减速回路穿过控制阀15，有这些的帮助，工作空间的压力，以及从而带来的工作空间内工作介质的量，是可调节的。
此外，在控制阀15的下游，布置有单向阀16，允许工作介质从工作空间6的流动，但是防止相反方向的流动。
在减速回路14中的工作空间的下游，以及在控制阀15的上游，连接有负压回路，包括负压发生器19，所述负压发生器在此显示为活塞气缸装置的形式。在气缸中，布置有在第一位置(图2)和第二位置(图3)之间移动的密封活塞31，在所述第一位置，与活塞相关的部分32相对于在工作空间和气缸之间引导的通道34的布置在气缸中的喷嘴部分33密封，在所述第二位置，所述喷嘴部分打开，并且活塞操作以产生负压。所述活塞相关的部分32、喷嘴部分33形成减速装置的排泄阀装置22。
此外，活塞31在弹簧35的帮助下，在朝向其第二状态的方向上由弹簧偏压。
活塞31还布置为在气缸腔室37内的与喷嘴部分33相反的第一位置方向上被压力液体影响。为此，布置有用于气体介质的压力源36，通过阀23与所述气缸腔室37连通。阀23可在压力传送位置(图2)和排出位置(图3)之间转换，在压力传送位置，气缸腔室37受压，在排出位置，气缸腔室与大气环境或类似的相连。
在阀23的排出位置，弹簧35向下压制活塞31，参见图3，一方面以打开排泄阀装置22，另一方面在导管34中产生负压，并从而如上所述在工作空间内产生负压。
阀23可由属于车辆的系统控制，从而如果减速回路出现故障，或者例如属于车辆的防滑系统必须启动时，能快速地从图2的位置转换为图3的位置。与之相关的，定向阀13转换为切断工作介质至工作空间的供应，转换为图3所示的位置。
在常规减速制动时，所有可用的冷却水/冷却剂允许通过定向阀13进入作为减速装置的工作空间6中的工作介质。在该操作模式，液体量在叶轮系统中是激活的，并且该液体量将在操作期间加入旋转运动，根据工作空间6内侧的箭头。
在该操作中，通过改变工作空间内的压力来控制制动转矩是可能的，并且从而通过调整控制阀15控制液体量。
以此，在叶轮系统内撞击的液体量从而改变，从而内部空间变得更大或更小。
整体上，可以认为在该操作模式下，可以获得减速装置最大的制动动作。
在减速装置连接至车辆动力传动系统机械或从其断开的操作模式下，减速装置需要低的拖曳转矩，以防止不舒服的颠簸。
这样的低的拖曳转矩得到实现，一方面通过减速回路14从冷却水回路断开，另一方面通过确保工作空间6基本上瞬时受限于形成水蒸气的负压，以将水从工作空间6快速排出。
两个单向阀标记为24，一方面部分允许从工作空间流向负压发生器并防止相反方向的流动，另一方面允许负压发生器流向冷却回路并防止相反方向的流动。
图4示出本发明的替代实施例，其中负压发生器25是能够预充的负压容器，所述负压发生器可通过排泄阀装置26连接至减速回路。
排泄阀装置26可以与图2和3所示的阀23相似的方式被控制。在这种情况下，单向阀24是可选的，但是包含单向阀24是有利的。
根据本发明的一种方法顺序通过图5的简图被示意性地示出。
位置40涉及顺序的开始。
位置41涉及车辆的常规操作，减速装置连接至减速回路，用于减速制动，通过定向阀13的设定。
位置42涉及车辆紧急状态的监测，此时减速制动转矩必须立即至少是减少。
位置43涉及排泄阀装置的转换，用于基本上瞬时的排出工作空间的液体工作介质。
位置44涉及减速装置工作空间与冷却水回路的分离，以及减速装置可选择地从车辆动力传动系统断开。
位置45涉及顺序的完成。
对于本发明，车辆仅需要一个带有需要冷却液体的系统。配备有根据本发明的减速装置的车辆从而变得，例如更轻、生产成本更低并且与现有技术相比也改善环境。由于减速装置可额外地从车辆动力传动系统断开，而没有任何问题，车辆的驾驶经济性也得到改善。否则，共旋转的减速装置的阻力损失将负面影响车辆的燃油消耗。
作为图中显示的负压发生器的替换，其他类型的“吸入装置”也可使用，例如快动泵装置。
负压发生器产生的所需负压处于低于大气气压的0.5bar的范围或之下，因为常规工作温度下的蒸发压力大致是这个值。应用更大的负压可要求更低的温度，因为蒸发压力与温度的相关性。
根据本发明的减速装置可包括叶片的定子，从而与叶片的转子一起形成其工作空间的叶轮系统。根据本发明，减速装置还包括多于一个叶片的镜子，与相应的多于一个的配备锹形件的转子配合，形成其工作空间的叶轮系统。

Claims (17)

1.液力的减速装置(4)，用于连接至车辆(1)中的动力传动系统(3)和从其断开，其中减速装置包括：
-至少一个配备锹形件的定子(7)，其与配备锹形件的转子(8)一起形成具有工作空间(6)的叶轮系统，所述工作空间用于接收气态的工作介质，
-减速回路(14)，其连接至工作空间(6)，以便控制工作介质到工作空间(6)的流入，其中减速回路(14)布置为连接至车辆的常规冷却回路(9)，以及
-离合装置，其用于所述减速装置(4)至所述动力传动系统(3)的连接/从其断开，
其特征在于，
-减速回路(14)包括用于将工作介质从工作空间(6)强制排出的排泄阀装置(22，26)，以及
-负压发生器(19)连接在减速回路(14)中，布置为在排泄阀装置(22，26)启动时降低工作空间(6)的压力以接收从工作空间排出的液态工作介质。
2.根据权利要求1所述的减速装置，其特征在于，减速回路(14)包括定向阀(13)，所述定向阀布置为在排泄阀装置(22，26)启动时启动以切断工作介质向工作空间(6)的流动。
3.根据权利要求1或2所述的减速装置，其特征在于，负压发生器(19)布置为将工作空间(6)的压力降低至或低于工作介质的蒸发压力，以使得工作空间从而将液体工作介质排出。
4.根据前述权利要求中任一项所述的减速装置，其特征在于，控制阀(15)布置在工作空间下游的控制回路中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的减速装置，其特征在于，负压发生器(19)利用进给导管连接至减速回路(14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的减速装置，其特征在于，负压发生器(19)利用排出导管连接至冷却水回路(9)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的减速装置，其特征在于，排泄阀装置(22)和负压发生器(19)构成一个组装单元。
8.根据权利要求7所述的减速装置，其特征在于，负压发生器(19)包括气缸，所述气缸包括能够在第一位置和第二位置之间移动的密封活塞，在所述第一位置，与活塞相关的部分相对于在工作空间和气缸之间引导的通道的布置在气缸中的喷嘴部分密封，在所述第二位置，所述喷嘴部分打开，并且活塞操作以产生负压。
9.根据权利要求8所述的减速装置，其特征在于，活塞在朝向其第二位置的方向上由弹簧偏压。
10.根据权利要求8或9所述的减速装置，其特征在于，活塞设置为在朝向其第一位置的方向上受到压力液体冲击。
11.根据权利要求7所述的减速装置，其特征在于，负压发生器(19)是下述组中的一个，所述组包括：能够利用负压预充的负压容器，以及旋转泵。
12.用于操作连接至车辆(1)的动力传动系统(3)和从其断开的液力减速装置(4)的方法，其中：
-至少一个配备锹形件的定子(7)与配备锹形件的转子(8)一起形成具有工作空间(6)的叶轮系统，所述工作空间用于接收气态的工作介质，
-通过连接到工作空间(6)的减速回路(14)控制工作介质向工作空间(6)的流入，其中减速回路(14)连接至车辆常规冷却水回路(9)，以及
-减速装置被连接至所述动力传动系统(3)/从其断开，
其特征在于，
-在需要的情况下，工作空间(6)通过布置在减速回路(14)中的排泄阀装置(22，26)将工作介质强制排出，以及
-从工作空间排出的液态的工作介质在排泄阀装置(22，26)启动时通过连接在减速回路(14)中的负压发生器(19)接收，工作空间(6)中的压力通过所述负压发生器降低。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，布置在减速回路(14)中的定向阀(13)在排泄阀装置(22，26)启动时启动以切断工作介质向工作空间(6)的流入。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，工作空间(6)中的压力降低至或低于工作介质的蒸发压力，以使得工作空间从而将液体工作介质排出。
15.根据权利要求12-14之一所述的方法，其中，负压发生器(19)包括气缸，所述气缸具有密封活塞，其特征在于，活塞在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，与活塞相关的部分相对于在工作空间和气缸之间引导的通道的布置在气缸中的喷嘴部分密封，在所述第二位置，所述喷嘴部分打开，并且活塞操作以产生负压。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，活塞在朝向其第二位置的方向上由弹簧偏压，和/或在朝向其第一位置的方向上通过压力液体冲击。
17.一种车辆，其包括根据权利要求1-11中任一项所述的减速装置。
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