CN108730380A - 用于水减速器的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

用于水减速器(6)的冷却系统。该冷却系统包括：控制阀(12)，该控制阀被配置成引导冷却剂经由减速器线路(13)到达水减速器(6)或经由减速器旁通管线(14)绕过水减速器(6)；供应管线(11)，该供应管线引导冷却剂到达设置在供应管线(11)的下游端部(11b)处的控制阀(12)；以及返回管线(17)，该返回管线被配置成在上游端部(17a)处从减速器管线(13)和减速器旁通管线(14)接收冷却剂。该冷却系统包括第二减速器旁通管线(19)，其被配置成从供应管线(11)的定位在距其下游端部(11b)一段距离处的位置(11c)接收冷却剂并且将冷却剂输送至返回管线(17)的定位在距其上游端部(17a)一段距离处的位置(17c)。

Description

用于水减速器的冷却系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于水减速器的冷却系统。
背景技术
重型车辆通常配备一个或多个辅助制动器，以减少车辆的普通车轮制动器上的磨损。这种辅助制动器可以是液压减速器。主液压减速器连接到定位在齿轮箱上游的动力传动系中的部件，辅助液压减速器连接到定位在齿轮箱下游的传动系中的部件。一种通常被称为水减速器的液压减速器使用冷却剂作为冷却介质以及工作介质。
辅助水减速器通常设置在齿轮箱后侧的一个位置中。由于齿轮箱周围区域空间不足，因此引导冷却剂流入和流出水减速器的冷却剂管线必须经常弯曲和受限。通常，冷却剂流在该区域获得相对较大的压力下降，这对冷却剂泵提出了高要求。因此，冷却剂泵必须为冷却剂通过包括辅助水减速器的冷却系统的循环提供高泵送功。由于这个事实，必须使用泵流量相对较高的冷却剂泵。这种泵的运行影响燃式发动机的燃料消耗。存在通向水减速器的长冷却剂管线导致大量冷却剂必须通过冷却系统循环。在冷启动之后，将如此大量的冷却剂加热到工作温度花费相对较长时间。
DE19603184示出了用于燃式发动机和水减速器的冷却系统。水减速器通过离合器的方式被接合，通过该离合器，减速器的转子可释放地连接到齿轮箱的输出轴。冷却系统包括减速器旁通管线和止回阀。当减速器没有被接合时，冷却系统中靠近减速器的区域获得增加的压力，该压力打开止回阀并允许冷却剂流过减速器旁通管线。
US4538553示出了用于燃式发动机和水减速器的冷却系统。冷却系统包括2/2路(2/2way)阀，其在打开位置允许冷却剂流动至水减速器并且在关闭位置防止冷却剂流动至水减速器。冷却系统包括被设置在距2/2路阀一段距离处的减速器旁通管线。当2/2路阀设定在关闭位置时，引导冷却剂流通过减速器旁通管线。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于冷却水减速器的冷却系统，该冷却系统具有在减速器没有被启动时的操作条件期间确保流量损失相对较低的设计。
通过权利要求1的特征部分中限定的特征来实现该目的。当控制阀从减速器开启位置切换到减速器关闭位置时，其停止到减速器的冷却剂流并且冷却剂流被引导至第一减速器旁通管线。重要的是，控制阀被设置成非常靠近减速器，使得当控制阀设定在减速器关闭位置时到减速器的冷却剂供应立即停止。同样重要的是，第一减速器旁通管线被设置成靠近控制阀，以便最小化控制阀在所述两个位置之间切换时可能发生的压力冲击和驻波的产生。在减速器被设置在距散热器相对较远的距离处的情况下，存在引导冷却剂至水减速器的供应管线和引导冷却剂从减速器返回的返回管线获得高流动阻力的风险。
根据本发明，当控制阀设定在减速器关闭位置时，第二减速器旁通管线的存在实现了部分冷却剂流体采用比经由第一旁通管线的普通流动路径更短的可选流动路径。通过两个旁路管线的冷却剂流的分配与两个可选流动路径中的流动阻力相关。通常没有问题的是，将第二减速器旁通管线设置在一个位置，其在该位置形成流动阻力比由第一减速器旁通管线限定的普通流动路径低得多的可选流动路径。这种第二旁通管线的应用导致当控制阀处于减速器关闭位置时，冷却剂流的主要部分将被引导通过第二旁通管线。因此，第二旁通管线的存在可以显著减少冷却系统在减速器没有被启动时的操作条件期间的流量损失。
根据本发明的实施方式，第二减速器旁通管线包括允许从供应管线至返回管线的冷却剂流但阻止沿相反方向的冷却剂流的流动构件。在任何情况下，都需要阻止沿错误方向通过第二减速器旁通管线的冷却剂流。例如，止回阀形式的流动构件可以用在第二减速器旁通管线中。这种流动构件是需要设置在第二减速器旁通管线中的唯一部件。因此，第二减速器旁通管线可以具有非常简单的设计。
根据本发明的实施方式，第二减速器旁通管线在定位在距其上游端部的流动距离比距其下游端部的流动距离更小的位置中从供应管线接收冷却剂。为了最小化由第二减速器旁通管线限定的流动路径的长度，同样适当的是将第二减速器旁通管线的入口相对靠近第二减速器旁通管线的上游端部设置。
根据本发明的实施方式，冷却系统包括控制单元，该控制单元被配置成通过来自制动器启动构件的信息对控制阀进行控制。制动器启动构件可以是制动器踏板或另一种制动器启动构件，驾驶员或车辆控制系统通过该制动器启动构件指示出减速器的启动。
根据本发明的实施方式，控制阀是可切换到减速器开启位置和减速器关闭位置的电磁阀，在该减速器开启位置中，该控制阀将冷却剂流引导至减速器，在该减速器关闭位置中，该控制阀将冷却剂流引导至第一减速器旁通管线。当然可以使用控制减速器启动的其他种类的阀。
根据本发明的实施方式，减速器管线包括设置在减速器下游位置中的流动构件，该流动构件被配置以阻止在减速器管线中的朝向减速器的逆向冷却剂流。这种流动构件可以是止回阀。此外，减速器管线可以包括压力控制阀。
根据本发明的实施方式，冷却系统还被配置以冷却燃式发动机，并且供应管线是接收已经冷却过燃式发动机的冷却剂的供应管线。燃式发动机和水减速器使用共用的冷却系统是惯例。第二旁通管线的存在减少了当水减速器关断时必须流过冷却系统的所需冷却剂量。这造成在冷启动后更快地加热冷却剂达到燃式发动机的期望操作温度。
根据本发明的实施方式，供应管线在设置于燃式发动机的距散热器最远距离处的一侧上的上游端部处接收冷却剂。通常，冷却剂经由相对靠近散热器设置的入口管线进入燃式发动机，并且其经由设置在燃式发动机的相反侧的出口管线离开燃式发动机。
根据本发明的实施方式，燃式发动机连接到齿轮箱，并且控制阀和水减速器设置于定位在距散热器比距齿轮箱更远距离的位置中。冷却系统可以设置在车辆中，并且水减速器的转子单元经由运动传递机构连接到车辆的动力传动系的一部分。在水减速器是辅助减速器的情况下，水减速器的转子单元经由运动传递机构连接到定位在齿轮箱下游的车辆动力传动系的部件。动力传动系的部件可以是齿轮箱的输出轴。在这种情况下，供应管线和返回管线将很长。此外，由于齿轮箱周围区域空间不足，所述冷却剂管线必须通常是弯曲和受限的。在这种情况下，使用第二减速器旁通管线将是非常有利的，以便减少冷却系统在减速器没有被启动时的操作条件期间的流量损失。
本发明还涉及包括根据上文所述的冷却系统的水减速器。本发明还涉及包括根据上文所述的水减速器的车辆。
附图说明
下文是参考附图描述的作为示例的本发明优选实施方式，其中：
图1示出了根据本发明实施方式的冷却系统。
具体实施方式
图1示出了被示意性指示出的车辆1，其可以是重型车辆。车辆1由燃式发动机2驱动。燃式发动机2可以是奥托发动机或柴油发动机。车辆1包括动力传动系，该动力传动系除了燃式发动机2之外还包括离合器机构3、齿轮箱4和齿轮箱输出轴5。燃式发动机2包括发动机前侧2a和定位在比发动机前侧2a距散热器23更远距离处的发动机后侧2b。齿轮箱4包括齿轮箱前侧4a和定位在比齿轮箱前侧4a距散热器23更远距离处的齿轮箱后侧4b。车辆1配备有包括转子单元6a和定子单元6b的水减速器6。转子单元6a和定子单元6b限定用于接收冷却剂的环形空间。转子单元6a和定子单元6b各自具有位于环形空间中的多个叶片。定子单元6b静止地设置在车辆中。转子单元6a经由运动传递机构7，经由齿轮箱输出轴5连接到车辆1的动力传动系。因此，转子单元6a以由齿轮箱输出轴5的速度和运动传递机构7中的齿轮传动比所限定的速度旋转。控制单元8适于通过来自制动器启动构件8a(其可以是制动器踏板)的信息启动减速器6。
具有循环冷却剂的冷却系统被配置以冷却燃式发动机2和水减速器6。冷却系统包括使冷却剂在冷却系统中循环的冷却剂泵9。冷却剂泵9设置在发动机前侧2a处的发动机入口管线10中。离开发动机入口管线10的冷却剂通过燃式发动机中的冷却通道循环。冷却剂离开燃式发动机1并进入将冷却剂引导至减速器6的供应管线11。供应管线11将冷却剂从连接到燃式发动机的后侧2b的下游端部11a引导至连接到控制阀12的上游端部11b。流控制阀12可切换到减速器开启位置和减速器关闭位置，在该减速器开启位置中，该流控制阀引导冷却剂经由减速器管线13至减速器6，在该减速器关闭位置中，该流控制阀引导冷却剂经由第一减速器旁通管线14绕过减速器6。
减速器管线13包括设置在减速器6的下游位置中的压力控制阀15和第二止回阀16。离开减速器管线13的冷却剂进入返回管线17的上游端部。返回管线17将冷却剂引导至设置在返回管线17的下游端部17b处的恒温器18。离开第一减速器旁通管线14的冷却剂也经由上游端部17a进入返回管线17。冷却系统还包括第二减速器旁通管线19，该第二减速器旁通管线引导冷却剂在距第一旁通管线14一段距离处绕过减速器6。第二减速器旁通管线19在供应管线11的定位在距其下游端部11b相对较远距离处的位置11c中接收冷却剂。第二减速器旁通管线19将冷却剂输送到返回管线17的定位在距其上游端部17a相对较远距离处的位置17c。第二减速器旁通管线19包括第一止回阀20，该第一止回阀允许从供应管线11至返回管线17的冷却剂流并阻止沿相反方向的冷却剂流。
因此，恒温器18从返回管线17接收冷却剂。当冷却剂具有比恒温器18的调节温度低的温度时，恒温器18将冷却剂引导至散热器旁通管线21。散热器旁通管线21将冷却剂引导至发动机入口管线10。当冷却剂具有比恒温器18的调节温度高的温度时，恒温器将冷却剂引导至包括散热器23的散热器管线22。通过由冲压空气和散热器风扇24强制通过散热器23的冷却空气流，冷却剂在散热器23中被冷却。已经在散热器23中冷却的冷却剂被引导至发动机入口管线10。
一旦燃式发动机2启动，冷却剂泵9就开始冷却剂通过冷却系统的循环。在操作条件期间，当控制单元8从制动器控制单元8a接收到指示出减速器6将不被启动的信息时，其将流控制阀12设定在减速器关闭位置。在该位置中，供应管线11中的冷却剂流体的第一部分被引导至第一减速器旁通管线14，并且冷却剂流体的第二部分被引导至第二减速器旁通管线19。冷却剂流体的所述部分之间的比率与由相应的减速器旁路管线14、19所限定的流动路径中的流动阻力相关。由第一减速器旁通管线14限定的流动路径比由第二减速器旁通管线19限定的流动路径更长。此外，齿轮箱4附近通常空间不足，这可以使管线布置复杂化并增加该区域中供应管线11和返回管线17中的流动阻力。鉴于这些事实，通过第二减速器旁通管线19的冷却剂流量将显著高于通过第一减速器旁通管线14的冷却剂流量。因此，第二减速器旁通管线19的存在可观地减少了在水减速器6没有运行时的操作条件期间冷却系统中的流量损失。此外，当水减速器6没有运行时，由第二减速器旁通管线19限定的较短流动路径造成较少量冷却剂在冷却系统中循环。鉴于该事实，当减速器没有运行时，冷却系统中的冷却剂在冷启动之后接收更快的加热达到期望操作温度。
在控制单元8从制动控制单元8a接收到指示出水减速器6必须被启动的信息的操作条件期间，其将流控制阀12切换到减速器开启位置。启动的减速器6像泵一样工作，并将冷却剂从供应管线11抽吸至减速器6。在这种情况下，到第二减速器旁通管线19的冷却剂流将基本消失。供应管线11中基本上全部的冷却剂流被引导至水减速器6，从而确保水减速器6经由运动传递机构7在齿轮箱输出轴5和车辆1的动力传动系上的有效制动作用。因此，当控制阀12处于减速器开启位置时，第二旁通管线19的存在完全不影响水减速器6的效率。
应该注意，控制阀12和第一减速器旁通管线14安装在靠近水减速器6的位置中。流控制阀12的这种安装定位使得能够在控制阀12已经从减速器开启位置切换到减速器关闭位置时随后立即关断给水减速器6的冷却剂供应，并且完成制动过程。在所述切换过程期间在减速器6中分离的冷却剂的量将相对较少，并且因此随后在减速器中形成的蒸汽的量将相对较少。重要的是最小化水减速器6中的蒸汽的量，以便在水减速器6没有运行时减少拖滞损失。同样适当的是由于其他原因最小化冷却系统中的蒸汽的量。即例如，设计适于接收大体积蒸汽的冷却系统是困难的。此外，重要的是将第一旁通管线14设置成靠近控制阀12，以便在控制阀12在所述两个位置之间切换时减少来自该控制阀的压力冲击。
因此，适当的是将控制阀12靠近减速器6设置，以便最小化水减速器6中蒸汽的形成。此外，适当的是将第一旁通管线14设置在靠近控制阀12的位置中，以便减少来自控制阀12的压力冲击。最后，适当的是将第二减速器旁通管线19设置在距第一减速器旁通管线一段距离处，以允许在水减速器6没有运行时冷却剂的流动路径具有低流量损失。
本发明不限于上述实施方式，而是可以在权利要求的范围内自由改变。例如，控制阀12可以设置在除供应管线11的下游位置以外的其他位置中。

Claims (13)

1.一种用于水减速器(6)的冷却系统，其中所述冷却系统包括：冷却剂泵(9)，所述冷却剂泵配置成使冷却剂通过所述冷却系统循环；散热器(23)，冷却剂在所述散热器中冷却；散热器旁通管线(21)，冷却剂在所述散热器旁通管线中流动绕过所述散热器(23)；供应管线(11)，所述供应管线配置成向所述水减速器(6)引导冷却剂；控制阀(12)，所述控制阀配置成将冷却剂引导至包括所述水减速器(6)的减速器管线(13)，或至引导冷却剂绕过上述水减速器(6)的减速器旁通管线(14)；以及返回管线(17)，所述返回管线配置成在上游端部(17a)处接收来自所述减速器管线(13)和所述减速器旁通管线(14)的冷却剂，并且向所述散热器(23)和所述散热器旁通管线(21)引导冷却剂，其特征在于，所述冷却系统包括第二减速器旁通管线(19)，所述第二减速器旁通管线配置成从所述供应管线(11)的定位在距其下游端部(11b)一段距离处的位置(11c)接收冷却剂，并且将冷却剂输送到所述返回管线(17)的定位在距其上游端部(17a)一段距离处的位置(17c)。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述第二减速器旁通管线(19)包括流动构件(20)，所述流动构件配置成允许冷却剂从所述供应管线(11)流动至所述返回管线(17)并且阻止冷却剂沿相反方向流动。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统，其特征在于，所述第二减速器旁通管线(19)从所述供应管线(11)的定位在距其下游端部(11b)比距其上游端部(11a)更长流动距离的位置(11c)中接收冷却剂。
4.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括控制单元(8)，所述控制单元配置为通过来自制动器启动构件(8a)的信息控制所述控制阀(12)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述控制阀(12)是能够切换到减速器开启位置和减速器关闭位置的电磁阀，在所述减速器开启位置中，所述控制阀将冷却剂流引导至所述水减速器(6)，在所述减速器关闭位置中，所述控制阀将冷却剂流引导至所述第一减速器旁通管线(14)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述减速器管线(13)包括设置在所述水减速器(6)下游的位置中的流动构件(16)，所述流动构件配置为阻止从所述返回线路(17)朝向所述减速器(6)的逆向冷却剂流。
7.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述减速器管线(13)包括压力控制阀(15)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统还配置成冷却燃式发动机(2)，并且所述供应管线是接收已经冷却过所述燃式发动机(2)的冷却剂的供应管线(11)。
9.根据权利要求8所述的冷却系统，其特征在于，所述供应管线(11)在设置于所述燃式发动机(2)的定位在距所述散热器(23)最远距离处的一侧(2b)上的上游端部(11a)处接收冷却剂。
10.根据权利要求8或9所述的冷却系统，其特征在于，所述燃式发动机(2)连接到齿轮箱(4)，并且所述控制阀(12)和所述水减速器(6)设置于定位在距所述散热器(23)比距所述齿轮箱(4)更远距离的位置处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统设置在车辆(1)中并且所述水减速器(6)的转子单元(6a)经由运动传递机构(7)连接到所述车辆(1)的动力传动系的一部分(5)。
12.一种水减速器，所述水减速器包括根据前述权利要求1-11中任一项所述的冷却系统。
13.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求12所述的水减速器。
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