CN114688188A - 一种具有回液机构的液力缓速器及人工智能控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有回液机构的液力缓速器及人工智能控制系统，涉及人工智能技术领域。所述的液力缓速器的控制系统，包括人工智能模块，其包括判定单元和控制单元，所述判定单元被配置为使用LSTM从数据处理单元获取的时间序列数据中判定当前时间点的无杆腔内的储液量，所述LSTM使用活塞位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据和无杆腔的储液量数据进行学习；所述控制单元被配置为根据当前时间点的无杆腔内的储液量控制润滑泵的工作状态。本发明提供的液力缓冲器由于采用了回液机构，可以解决由于长时间使用液力缓速器，活塞在无杆腔渗透入较多的工作液，活塞回退不顺畅的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有回液机构的液力缓速器及其控制系统，属于人工智能技术领域。
背景技术
液力缓速器在工作状态时，工作腔内的空气，会在定转子之间相互流动，从而产生空载工况下的转矩，该转矩会导致液力缓速器对汽车产生阻碍力矩，这种情况称之为空载损失。
为了降低空载损失，可以在定转子之间添加扰流挡片，当缓速器工作时，工作液输入到缓速器的工作腔，经过转子旋转增压，可以推动与扰流挡片连接的活塞移动。此时扰流挡片也会随之移动，扰流挡片不会阻挡定转子之间的工作液流动，从而使液力缓速器恢复到正常工作状态。
当缓速器处于空载状态时，空气进入缓速器的工作腔，工作液很少，此时推动活塞的压力减小，从而弹簧推动活塞复位，扰流挡片在定转子之间阻碍空气流动，从而降低空载损耗。
专利CN112815023A将活塞无杆腔与大气相通，防止扰流挡片缩入收容槽的过程中导致固定孔内体积被压缩而产生气体高压。但是缓速器工作液，会通过活塞间隙，慢慢渗透到活塞后部无杆腔，无杆腔存有工作液，导致活塞后退距离受阻，从而使扰流挡片不能回退，使缓速器的工作状态的工作液受到阻碍，整体工作扭矩下降。另外该部分工作液直接排出到空气，污染环境，加快工作液日常损耗。
有鉴于此，亟待针对上述技术问题，需要改善扰流装置的结构以解决以上问题。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种具有回液机构的液力缓速器及其控制系统，可以解决由于长时间使用液力缓速器，活塞的无杆腔渗透入较多的工作液，活塞回退不顺畅的问题。
为实现所述发明目的，本发明一方面提供一种具有回液机构的液力缓速器，包括扰流装置，所述扰流装置包括无杆腔，其特征在于，还包括回液机构，所述回液机构连通所述无杆腔和所述液力缓速器工作状态下的低压区域，用于将所述无杆腔中的工作液导入到所述低压区域。
优选地，回液机构包括回液管路。
优选地，回液管路包括浮子开关阀，浮子开关阀的进液口连通无杆腔，出液口连通液力缓速器工作状态下的低压区域，浮子开关阀中的浮子用于对出液口的流量进行控制。
优选地，回液管路包括润滑泵，无杆腔连接润滑泵的进液口，润滑泵的出液口连通液力缓速器工作状态下的低压区域，润滑泵在控制系统的控制下从无杆腔中抽出工作液。
优选地，液力缓速器还包括供液装置，所述供液装置包括第一循环管、热交换器、储液罐、第二循环管和控制管，所述第一循环管的第一端连通液力缓速器定子和转子之间形成的间隙，第二端连通热交换器的排液口；所述第二循环管的第一端连通液力缓速器定子和转子之间形成的间隙，第二端连通热交换器的进液口，控制管的一端连通第一循环管，第二端延伸到储液罐的底部。
优选地，所述低压区域为所述定子中心部位、所述第一循环管、所述控制管路、所述润滑泵、浮子开关阀的阀腔、储液罐的工作液内、所述储液罐工作液之上的空气腔中的至少一个。
优选地，在所述回液管路中设有单向阀，以阻止工作液回流入无杆腔。
优选地，扰流装置还包括扰流挡片、活塞和弹性组件，其中，活塞的一端通过弹性组件连接在无杆腔内，另一端固定扰流挡片；所述弹性组件带动活塞在无杆腔内往复运动运动，进一步带动所述扰流挡片在所述间隙内沿所述定子的径向往复运动。
优选地，液力缓速器还包括位移传感器，其用于测量活塞在无杆腔内的位移。
为实现所述发明目的，本发明还提供一种液力缓速器的控制系统，其特征在于，包括人工智能模块，其包括：接收单元、数据处理单元、判定单元和控制单元，数据处理单元用于接收位移传感器获取的时间序列数据；数据处理单元根据接收单元获取的时间序列数据获取活塞的位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据； 所述判定单元被配置为使用LSTM从数据处理单元获取的时间序列数据中判定当前时间点的无杆腔内的储液量，所述LSTM使用活塞位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据和无杆腔的储液量数据进行学习；所述控制单元被配置为根据当前时间点的无杆腔内的储液量控制润滑泵的工作状态。
本发明实施例的技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供的液力缓速器，具有回液机构，连通活塞中的无杆腔和液力缓速器工作状态下的低压区域，相比于没有回液机构的装置，可以避免由于长时间使用液力缓速器，活塞无杆腔渗透入较多的工作液，导致活塞回退不顺畅；同时回液机构与液力缓速器自身的管路连通，可以避免工作液排入空气中造成环境污染和浪费。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例提供的液力缓速器组成示意图；
图2为本发明第一实施例中扰流装置的组成示意图；
图3为本发明第二实施例提供的液力缓速器速器示意图；
图4为本发明第三实施例提供的液力缓速器速器组成示意图；
图5为本发明第四实施例提供的液力缓速器速器组成示意图；
图6为本发明第五实施例提供的液力缓速器组成示意；
图7为本发明第六实施例提供的液力缓速器组成示意;
图8为本发明第七实施例提供的液力缓速器组成示意;
附图标记：
1-定子，2-转子，4-扰流挡片，5-弹性组件，51-活塞，52-弹簧，53-无杆腔，6-回液管路，9-增速齿轮，10-进油口，101-第一循环管路，102-储液罐，103-控制管路，104-第二循环管路路，11-换热器，12-浮子，121-通道，15-润滑泵，16-三通阀、17-位移传感器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，本文所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文中所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”等意图也包括复数形式。使用“包括”和/或“包含”等术语时，是意图说明存在该特征、整数、步骤、操作、元素和/或组件，而不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其他组合的存在或增加。术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明，不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
第一实施例
图1为本发明第一实施例提供的液力缓速器组成示意图，图2为本发明第一实施例中扰流装置的组成示意图，如图1-2所示，液力缓速器包括壳体，所述壳体内设有工作腔；所述工作腔内相对设置有定子1和转子2，所述定子1和所述转子2之间形成间隙；液力缓速器还包括扰流装置，扰流装置包括一端具有开口的筒体、扰流挡片4、活塞51和弹性组件5，其中，筒体内形成无杆腔53，活塞5的一端通过弹性组件抵接在无杆腔内，另一端固定扰流挡片4；所述弹性组件5带动所述扰流挡片4在所述间隙内沿所述定子1的径向往复运动，以遮挡所述定子1和所述转子2之间的重合面积。液力缓速器还包括回液机构，所述回液机构连通所述无杆腔53和所述液力缓速器工作状态下的低压区域，并在两者之间形成回液管路6，用于将所述无杆腔53中的工作液回流到所述低压区域，第一实施例中，所述低压区域为定子1中心部位。
第一实施例中，液力缓速器还包括供液装置，所述供液装置包括第一循环管101、热交换器11、储液罐102、第二循环管104和控制管103，所述第一循环管101的第一端连通液力缓速器定子1和转子2之间形成的间隙，第二端连通热交换器11的排液口；所述第二循环管104的第一端连通液力缓速器定子1和转子2之间形成的间隙，第二端连通热交换器11的进液口，控制管103的一端连通第一循环管101，第二端延伸到储液罐102的底部。
第一实施例中，回液机构6为设置在无杆腔53和低压区域之间的连接管路，连接管路通过接头连通无杆腔53和低压区域，连接管路在使用过程中可以方便的更换。
本发明实施例中，当缓速器处于工作状态时，缓速器控制单元会控制相应的阀体，从而调节进入储液罐102的压缩空气，高压空气会将储液罐102的工作液压入到工作腔内。转子2由增速齿轮9驱动，转子2带动工作液旋转，并把工作液送向定子1，在工作液的流动方向改变后，会流回来重新作用于转子2，在这时就会产生一个反作用力，于是转子2会施加阻力，通过齿轮啮合后，将制动力传递给整车，从而让车辆减速；在利用缓速器制动的过程中，车辆的动能会被转化成热能，携带热量的工作液会通过换热器11把热量散发出去并循环流动。
液力缓速器处于空载状态时，定子1和转子2之间的工作液被空气替代，由于定子1和转子2之间存在的残余工作液和空气流动会产生的空载阻碍力矩，这种阻碍力矩对车辆功率的损失称为空载损失。为了减少空载损失，可以增设扰流装置，来抑制空载时的残余工作液和空气的往复循环流动，其中扰流装置可以为多组，如图2所示的一组扰流装置，扰流挡片4与活塞51一端固定连接，活塞51另一端设通过弹性体设置于无杆腔53内，本实施例中的弹性体为弹簧52，弹簧52利用其回弹功能带动活塞51往复运动，从而带动扰流挡片4在定子1和转子2的间隙中，沿着定子1的径向往复运动。当液力缓速器处于空载状态时，工作腔的残存工作液和空气的混合物的静压接近常压，对活塞51的作用力很小，且其作用力小于弹性体对活塞51施加的弹力，这样活塞51沿定子1的径向靠近圆心的方向运动，并将扰流挡片4推入间隙中，阻碍了工作液从转子2外缘处流向定子1，在活塞51沿径向靠近圆心的方向运动过程中，无杆腔53体积变大，压强变小，工作腔中的工作液会通过活塞51间隙，慢慢渗透到活塞51后部无杆腔53， 这样当液力缓速器切换到工作状态时，就导致活塞51后退受阻，从而使扰流挡片4不能回退，使缓速器的工作状态的工作液流动受到阻碍，整体工作扭矩下降。
为了解决上述问题，本发明设置有回液机构，一组扰流装置可以与回液机构相连接，也可以多组扰流装置汇总后和回液机构相连接，也可以每组扰流装置单独连接回液机构。
第一实施例中，回液机构为管路，所述管路与无杆腔53连通，另一端与在液力缓速器工作状态下的低压区域连通，将活塞51运动过程中的泄漏到无杆腔的工作液，返回到液力缓速器的低压区域，相比于没有回液机构的装置，可以避免由于长时间使用液力缓速器，无杆腔53渗透入较多的工作液，导致活塞回退不顺畅；同时回流机构与液力缓速器自身的管路连通，可以避免工作液排入空气中造成环境污染和浪费。
第一实施例中，低压区域为定子1中心部位，此处在是液力缓速器工作状态时压力最小的地方，可以增加管路或者通路，将其连通到活塞51结构上的无杆腔53，将活塞51运动过程中的泄漏工作液，返回到定子1中心部位。
第二实施例
图3为本发明第二实施例提供的液力缓速器组成示意图，图3所示的液力缓速器与第一实施例描述的液力缓速器不同的仅是回液机构的组成不同，第二实施例所示回液机构的回液管路包括浮子开关阀，浮子开关阀的进液口连通无杆腔53，出液口连通液力缓速器工作状态下的低压区域，浮子开关阀中浮子12用于对出液口的流量进行控制。第二实施例中，低压区域优选为定子1中心部位。
第二实施例中，无杆腔53中的工作液通过管路流入到浮子开关阀的阀体中，当液体达到一定深度时，浮子12浮起，阀体中的工作液经出液口流入到液力缓速器工作状态时的低压区域。
第二实施例中，浮子室12下部有通道121连接到定子1中心部位，两处压力接近，浮子室12下部或与之相连的通道121的压力也小于无杆腔53中的压力，回液管路6从无杆腔53开始，返回浮子室12下部或与之相连的通道121，将活塞51运动过程中的泄漏入到无杆腔的工作液，通过浮子室12的下部通道121返回定子中心。
第三实施例
图4为本发明第三实施例提供的液力缓速器组成示意图，图4所示的液力缓速器与第一实施例描述的液力缓速器不同的仅是回液机构的组成不同，第三实施例所示的回液机构的回液管路包括润滑泵15，无杆腔53连接空载润滑泵15的进液口，润滑泵15的出液口连通液力缓速器工作状态下的低压区域，润滑泵15在控制系统的控制下从无杆腔53中抽出工作液。
第三施例中，润滑泵15一方面用来给缓速器旋转部件输送润滑油，保证旋转部件能够得到足够的润滑，避免因润滑不足导致的损坏，空载润滑泵15从无杆腔53吸取工作液，空载润滑泵15进口的压力小于无杆腔53中的压力，回液管路6从无杆腔53开始，返回空载润滑泵15，将活塞51运动过程中的泄漏工作液，返回到空载润滑泵15中。
第四实施例
图5为本发明第四实施例提供的液力缓速器组成示意图，图5所示的液力缓速器与第三实施例描述的液力缓速器不同的仅是回液机构的组成不同，第四实施例所示的回液机构的回液管路，
还包括三通阀16，三通阀16的第一进液口通过管路连通无杆腔，三通阀的第二进液口连通润滑油储液罐102，三通阀的排液口润滑泵15。
第四实施例中，液力缓速器还包括位移传感器17，其用于测量活塞在无杆腔内的位移。
第四实施例提供的液力缓速器还包括控制系统，控制系统包括人工智能模块，人工智能模块包括：接收单元、数据处理单元、判定单元和控制单元，数据处理单元用于接收位移传感器17获取的时间序列数据；数据处理单元根据接收单元获取的时间序列数据获取活塞的位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据；所述判定单元被配置为使用LSTM从数据处理单元获取的时间序列数据中判定当前时间点的无杆腔内的储液量，所述LSTM使用活塞位移量时间序列数据、运行速度时间序列数据及运行加速度时间序列数据和无杆腔的储液量数据进行学习；所述控制单元被配置为根据当前时间点的无杆腔内的储液量控制润滑泵的工作状态。
第四实施例中，学习的数据通常采用先期试验的数据，包括无杆腔润滑油容量的时间序列数据、容量变化时间序列数据、泵转速时间序列数据及泵加速度时间序列数据。也可以建立数字孪生模型，通过该模型获取学习数据。
第四实施例中，学习的数据通常采用同型号位移传感器17，或者不同的位移的传感器归一化后处理，最终得到的位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据。也可以建立实验模型，通过实验模型获取学习数据。
LSTM是为了对长期的数据进行模型化，将递归神经网络的中间层置换为LSTM块而得到的。LSTM具有输入层X、具有LSTM块的中间层h、以及输出层Y。LSTM块具有三个栅极：输入栅极、遗忘栅极和输出栅极以及存储器单元。存储单元表示内部状态，可以长时间保持数据。 输入门和输出门分别用于调节输入数据和输出数据。 遗忘栅极用于调节存储单元的状态转变。
在使多个LSTM块在时间方向上结合的多级LSTM中，进行长期的时间序列数据的识别。学习时的训练信号是针对最后的LSTM块的输出而设定的。
根据第四实施例，通过使用关于时间序列数据的时间变化的信息来确定当前时间点的无杆腔的工作液量进而控制润滑泵15和三通阀16的工作状态，从而可将无杆腔内由于渗透进来的工作液抽吸出来而不会导致过吸，即不会将工作腔中的工作液通过扰流装置而吸进来。
第四施例中，润滑泵15一方面用来给缓速器旋转部件输送润滑油，保证旋转部件能够得到足够的润滑，避免因润滑不足导致的损坏，另一方面控制三通阀16的开闭，使空载润滑泵15间断地从无杆腔53或储液罐102中吸取工作液，空载润滑泵15进口的压力小于无杆腔53中的压力，回液管路6从无杆腔53开始，返回空载润滑泵15，将活塞51运动过程中的泄漏工作液，返回到空载润滑泵15中。
第五实施例
图6为本发明第四实施例提供的液力缓速器组成示意图，图6所示的液力缓速器与第一实施例描述的液力缓速器不同的仅是回液机构的组成不同，第五实施例所示回液机构的一端连通无杆腔53，另一端连通供液装置的第一循环管101，即，低压区域为第一循环管。
第五实施例中，进液管路101与控制管路103相连接，在工作腔进油口10与换热器11之间，这两处管路的压力较定子1进油口10处大，但是比活塞51无杆腔53的压力小，所以可以通过回液管路，连通到活塞51结构上的无杆腔53中，回液管路6从活塞51中的无杆腔53开始，返回到进液管路101，或者控制管路103，从而将活塞51运动过程中的泄漏到无杆腔中的工作液，返回到进液管路101或控制管路103中。
第六实施例
图7为本发明第六实施例提供的液力缓速器组成示意图，图7所示的液力缓速器与第一实施例描述的液力缓速器不同的仅是回液机构的组成不同，第六实施例所示回液机构的一端连通无杆腔53，另一端连通供液装置的储液罐102中的工作液部分，即低压区域为储液罐102中的工作液部分。
本发明实施例中，当液力缓速器处于工作状态时，储液罐102的工作液部分的压力小于扰流装置无杆腔53中的压力，回液管路6从扰流装置无杆腔53开始，返回储液罐102的工作液部分，将活塞51运动过程中的泄漏到无杆腔中的工作液，返回到储液罐102中。
第七实施例
图8为本发明第七实施例提供的液力缓速器组成示意图，图8所示的液力缓速器与第一实施例描述的液力缓速器不同的仅是回液机构的组成不同，第七实施例所示回液机构的一端连通无杆腔53，另一端连通供液装置的储液罐102液面之上的空气腔，即，低压区域储液罐102液面之上的空气腔。
第一到第七实施例中，可选地，回液管路6，一部分为在在壳体上铸造或者钻孔制成的管路。可选地，在回液管路6中设有单向阀，以阻止工作液回流到无杆腔。
本发明实施例中，若有多个活塞，活塞可以就近选择连通一个或多个低压区域，以增加泄漏工作液返回的效率。
本发明中，壳体、活塞51和管路均为铸造件，可以在其上相应位置通过铸造或者钻孔制成管路，以连通无杆腔53和低压区域。比如在定子1叶片上设有一个细长孔通到定子1中心，该长孔再通过管道与无杆腔53连接。这样可以减少连接用的管路，既可以提高装置的可靠性，也可以降低制造成本，减少安装。再比如，壳体上铸造时，可以在相应的位置提前铸造出管路通路，也可在后期进行钻孔制成管路通路。
本发明中，以上各种实施例可以任意任结何而形成新的技术方案仍然在本发明的保护范围中。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种具有回液机构的液力缓速器，包括扰流装置，所述扰流装置包括无杆腔，其特征在于，还包括回液机构，所述回液机构连通所述无杆腔和所述液力缓速器工作状态下的低压区域，用于将所述无杆腔中的工作液导入到所述低压区域。
2.根据权利要求1中所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，回液机构包括回液管路。
3.根据权利要求2所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，回液管路包括浮子开关阀，浮子开关阀的进液口连通无杆腔，出液口连通液力缓速器工作状态下的低压区域，浮子开关阀中的浮子用于对出液口的流量进行控制。
4.根据权利要求2所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，回液管路包括润滑泵，无杆腔连接润滑泵的进液口，润滑泵的出液口连通液力缓速器工作状态下的低压区域，润滑泵在控制系统的控制下从无杆腔中抽出工作液。
5.根据权利要求3或4所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，还包括供液装置，所述供液装置包括第一循环管、热交换器、储液罐、第二循环管和控制管，所述第一循环管的第一端连通液力缓速器定子和转子之间形成的间隙，第二端连通热交换器的排液口；所述第二循环管的第一端连通液力缓速器定子和转子之间形成的间隙，第二端连通热交换器的进液口，控制管的一端连通第一循环管，第二端延伸到储液罐的底部。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，所述低压区域为所述定子中心部位、所述第一循环管、所述控制管路、所述润滑泵、浮子开关阀的阀腔、储液罐的工作液内、所述储液罐工作液之上的空气腔中的至少一个。
7.根据权利要求6中所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，在所述回液管路中设有单向阀，以阻止工作液回流入无杆腔。
8.根据权利要求7中所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，扰流装置还包括扰流挡片、活塞和弹性组件，其中，活塞的一端通过弹性组件连接在无杆腔内，另一端固定扰流挡片；所述弹性组件带动活塞在无杆腔内往复运动运动，进一步带动所述扰流挡片在所述间隙内沿所述定子的径向往复运动。
9.根据权利要求8中所述的具有回液机构的液力缓速器，其特征在于，还包括位移传感器，其用于测量活塞在无杆腔内的位移。
10.一种权利要求9所述的液力缓速器的控制系统，其特征在于，包括人工智能模块，其包括：接收单元、数据处理单元、判定单元和控制单元，数据处理单元用于接收位移传感器获取的时间序列数据；数据处理单元根据接收单元获取的时间序列数据获取活塞的位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据；所述判定单元被配置为使用LSTM从数据处理单元获取的时间序列数据中判定当前时间点的无杆腔内的储液量，所述LSTM使用活塞位移量时间序列数据、速度时间序列数据及加速度时间序列数据和无杆腔的储液量数据进行学习；所述控制单元被配置为根据当前时间点的无杆腔内的储液量控制润滑泵的工作状态。
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