CN114754091B - 一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器。缓速器动力输入轴与变速箱传动轴采用增速降扭齿轮连接，在传动轴转矩的带动下，机械结构在缓速器腔体内产生回转运动，压力变化带动腔内的液体循环流动，由吸油腔吸入，经过密封带在输出腔被压缩，将车辆动能转化为介质的压力能，进而转化为介质的热能，最终产生车辆制动力，该制动力与单转泵量及进出油腔压力差成正比，实现车辆缓速功能。本发明是液压直接干预车辆传动转矩，反应速度较快、机械机构紧凑简单，整体体积及重量小。

Description

一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器

技术领域

本发明涉及液压缓速器技术领域，尤其涉及一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器。

背景技术

城市道路路口多、公交站点密、客流量大，公交车经常要进行频繁制动；山区道路陡、急弯多，长期行驶在山区路段的中大型货车客车也经常需要制动。制动器在长时间频繁工作情况下，会引起制动蹄片快速磨损、制动器摩擦片使用寿命短，以及由于制动器热衰退导致制动力丧失或制动性能大幅下降，这也成为交通事故的主要原因。因此，配备辅助制动系统十分必要。

缓速器作为车辆的辅助制动部件，通过作用于原车的传动系统而减轻原车制动系统的负荷，使车辆均匀减速，以提高车辆制动系统的可靠性，延长制动系统的使用寿命，并能因此大幅降低车辆使用成本。

目前有电涡流缓速器和液力缓速器。电涡流缓速器尺寸庞大、机体沉重、消耗电能大且受周围环境温度影响较大。液力缓速器体积较大、反应速度相对较慢，低速制动力不足，空载损失大。

发明内容

本发明缓速器输入轴与车辆传动系统动力相连；以动力系统的能量实现自身旋转，为合理调整输入轴上的转速以达到符合实际要求的缓速器转动速度，可采用增速降扭齿轮等机构将动力系统变速箱输出转速经过转化传递到缓速器输入轴端；

缓速器结构包括输入轴、轴承、油封、壳体组件、转子组件和间隙控制组件；其中壳体组件上设置有用于输入、输出油液的进油口和出油口，还包括从前至后依次组装、可拆卸连接的前壳体、中壳体和后壳体；转子组件包括齿圈、行星轮和太阳轮；间隙控制组件包括配油盘和配油盘密封圈。

配油盘和配油盘密封圈至少包括一个前配油盘和前配油盘密封圈，它们密封连接并设置在前壳体和转子组件之间，前浮动配油盘可轴向滑动，当制动时前浮动配油盘在高压介质的作用下可先后移动，消除配油盘与转子端面的间隙；前壳体、中壳体和后壳体拼接形成整个壳体，并在壳体内部形成一定形状的空腔，转子组件通过齿轮啮合和轮系配合在空腔内运转并使高粘度油介质吸入进油腔，压入出油腔。

缓速器还包括用于传动配合的轴承和用于密封的油封；轴承和油封设置在前壳体的左侧，输入轴从前壳体的左侧穿过轴承孔和前壳体，伸入到中壳体中；在中壳体与输入轴1之间形成有环形的腔体，在该环形腔体内设置有齿圈、行星轮和太阳轮； 齿圈形状为内齿轮，太阳轮的形状为外齿轮；输入轴带动太阳轮运转，太阳轮带动行星轮公转，行星轮带动齿圈旋转，在转动过程中各组齿轮均处于啮合状态，伴随着行星轮与太阳轮、齿圈等齿间的挤压配合形成腔体内容积的大小变化，进而形成进油腔和出油腔并产生压力，将高粘度油从进油口吸入，提高油压后又由出油口输出产生高压油。

当缓速器运动过程中，油液从前壳体上的进油口进入时，首先作用于配油盘，配油盘的结构如图所示，进油口油液作用于配油盘后使配油盘向转子方向运动，进而缩小了转子和壳体之间的端间隙，该端间隙的减小能够进一步控制油压，起到提高机械效率的作用。

当车辆需要缓速时，输入轴带动太阳轮运转，太阳轮带动行星轮公转，行星轮带动齿圈旋转，在转动过程中各组齿轮均处于啮合状态，伴随着行星轮与太阳轮、齿圈等齿间的挤压配合形成腔体内容积的大小变化，进而形成进油腔和出油腔并产生压力，将高粘度油从进油口吸入，提高油压后又由出油口输出产生高压油，腔体内产生较大的阻力，并通过油道在回路中运动，从而产生制动力矩。

在此过程中，还可以通过调整腔内油道的限流孔面积来实现腔内压力的调节，进而进一步实现制动力矩的大小调节。

当车辆不需要缓速时，采用卸荷泵将系统卸载，并将工作腔内的高粘度油抽空；此处的抽空是指仅保留少部分油液在工作腔内，这样既保证了不需要缓速时系统内没有很大的油液流动产生阻力矩，使车辆动力系统能够稳定运行，同时少量油液的润滑、散热也进一步确保了缓速器的使用寿命。

为将缓速器工作时机械能转化成的热能散发到空气中，优选采用单独的板式换热器与发动机冷却水进行热量交换。

工作介质为低温有足够流动性、高温粘度可密封0.08mm以上端间隙及啮合间隙、耐高温、有适当的流阻便于散热的高粘度油。

优选的，本发明的配油盘可以设置为两组，包括前配油盘和后配油盘，二者工作原理一致，利用流道设计将压力油液作用于配油盘上进而调整配油盘与转子组件间的位置，实现对端间隙的调整进而实现对于制动压力的准确控制。

该机构可安装在变速箱后采用串联或并联布置。

与现有技术相比，本发明提供了一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器，具备以下有益效果：

1.采用行星轮式布局方式建立油液压力，整体结构紧凑，利用太阳轮、行星轮的组合设置实现工作腔体的容积变化，进而建立其油液压力输送至出油口。

2.工作过程中，通过配油盘、密封结构等的设置，使从进油口进入的油液作用于配油盘结构，配油盘在油液作用下向转子方向运动，进而缩小了转子与壳体之间的端间隙，端间隙的缩小实现了油压的进一步精准控制，进一步控制了缓速器效率的提升，从而产可产生更高的压力差，实现更大的制动扭矩。

3. 通过调整腔内油道的限流孔面积来实现腔内压力的调节，进而实现制动力矩的大小调节。配合端间隙调整，腔内油道限流孔面积的调节和配油盘端间隙的调节实现了油液压力的多级、准确调整。

4.不需要缓速器工作时，通过设置卸荷泵，将工作腔体内的大部分介质抽空，能够保证一定润滑作用的同时屏蔽掉缓速制动功能，技术方案具有开创性，有效解决了缓速器不工作时必须要设计独立的切换机构使缓速器输入轴与车辆动力系统脱离的问题，提高了缓速器的工作效率并有效降低了控制成本。

附图说明

图1为本发明一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器爆炸图；

图2为本发明提出的行星轮式高粘度油介质缓速器主视图；

图3为图2中B-B方向剖视图；

图4为图2中A-A方向剖视图；

图5为转子机构内部剖视图；

图6为缓速器内部剖视图；

图7为配油盘机构结构图；

图8为液压系统原理图。

图中：1、轴，2、圆锥滚子轴承，3、油封，4、前配油盘密封圈，5、前配油盘，6、前壳体，7、齿圈，8、密封块，9、中壳体，10、后壳体，11、换热器，12、滚针轴承，13、后配油盘，14、行星轮，15、太阳轮、16、行星轮机构，17、出口压力传感器，18、出口温度传感器，19、溢流阀，20、细滤网，21、滤网保护阀，22、溢流口，23、先导溢流阀，24、进油口滤网，25、进油口单向阀，26、卸荷阀，27、补油通气阀，28、储油膨胀箱，29，供油泵安全阀，30、供油泵，31、供油泵控制阀，32、供油泵压力传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“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。

实施例1：

参照图1-8所示，输入轴1与车辆传动系统动力相连；以动力系统的能量实现自身旋转，为合理调整输入轴1上的转速以达到符合实际要求的缓速器转动速度，可采用增速降扭齿轮等机构将动力系统变速箱输出转速经过转化传递到缓速器输入轴1端。

缓速器结构包括输入轴1、轴承2、油封3、壳体组件、转子组件和间隙控制组件；其中壳体组件上设置有用于输入、输出油液的进油口和出油口，还包括从前至后依次组装、可拆卸连接的前壳体6、中壳体9和后壳体10；转子组件包括齿圈7、行星轮14和太阳轮15；间隙控制组件包括配油盘和配油盘密封圈。

配油盘和配油盘密封圈至少包括一个前配油盘5和前配油盘密封圈4，它们密封连接并设置在前壳体6和转子组件之间；前壳体6、中壳体9和后壳体10拼接形成整个壳体，并在壳体内部形成一定形状的空腔，转子组件通过齿轮啮合和轮系配合在空腔内运转并使高粘度油介质吸入进油腔，压入出油腔。

缓速器还包括用于传动配合的轴承2和用于密封的油封3；轴承2和油封3设置在前壳体6的左侧，输入轴1从前壳体6的左侧穿过轴承孔和前壳体6，伸入到中壳体9中；在中壳体9与输入轴1之间形成有环形的腔体，在该环形腔体内设置有齿圈7、行星轮14和太阳轮15； 齿圈7形状为内齿轮，太阳轮15的形状为外齿轮；输入轴1带动太阳轮15运转，太阳轮15带动行星轮14公转，行星轮14带动齿圈7旋转，在转动过程中各组齿轮均处于啮合状态，伴随着行星轮14与太阳轮15、齿圈7等齿间的挤压配合形成腔体内容积的大小变化，进而形成进油腔和出油腔并产生压力，将高粘度油从进油口吸入，提高油压后又由出油口输出产生高压油。

当缓速器运动过程中，油液从前壳体4上的进油口进入时，首先作用于配油盘5，配油盘5的结构如图所示，配油盘5外径与壳体内腔小间隙密封并可轴向滑动，与转子端面接触形成转子端间隙，进油口油液作用于配油盘5后使配油盘5向转子方向运动，进而缩小了转子和配流盘之间的端间隙，该端间隙的减小能够进一步控制油压，起到提高机械效率的作用。

当车辆需要缓速时，输入轴1带动太阳轮15运转，太阳轮15带动行星轮14公转，行星轮14带动齿圈7旋转，在转动过程中各组齿轮均处于啮合状态，伴随着行星轮14与太阳轮15、齿圈7等齿间的挤压配合形成腔体内容积的大小变化，进而形成进油腔和出油腔并产生压力，将高粘度油从进油口吸入，提高油压后又由出油口输出产生高压油，腔体内产生较大的阻力，并通过油道在回路中运动，从而产生制动力矩。

在此过程中，还可以通过调整腔内油道的限流孔面积来实现输出腔内压力的调节，进而进一步实现制动力矩的大小调节。

当车辆不需要缓速时，采用卸荷泵26将系统卸载，并将工作腔内的高粘度油抽空；此处的抽空是指仅保留少部分油液在工作腔内，这样既保证了不需要缓速时系统内没有很大的油液流动产生阻力矩，使车辆动力系统能够稳定运行，同时少量油液的润滑、散热也进一步确保了缓速器的使用寿命。

为将缓速器工作时机械能转化成的热能散发到空气中，优选采用单独的板式换热器与发动机冷却水进行热量交换。

工作介质为低温有足够流动性、高温粘度可密封0.08mm以上端间隙及啮合间隙、耐高温、有适当的流阻便于散热的高粘度油。

实施例2：

在实施例1的基础上，本发明的配油盘可以设置为两组，包括前配油盘5和后配油盘13，二者工作原理一致，利用流道设计将压力油液作用于配油盘上进而调整配油盘与转子组件间的位置，实现对端间隙的调整进而实现对于制动压力的准确控制。

该机构可安装在变速箱后采用串联或并联布置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种行星轮式高粘度油介质高压缓速器，包括输入轴、壳体组件、转子组件和间隙控制组件；其特征在于：

壳体组件上设置有用于输入、输出油液的进油口和出油口，还包括从前至后依次组装、可拆卸连接的前壳体、中壳体和后壳体；转子组件包括齿圈、行星轮和太阳轮；间隙控制组件至少包括一个前配油盘和前配油盘密封圈，它们密封连接并设置在前壳体和转子组件之间；配油盘外径与壳体型腔以小间隙密封，并可轴向滑动；配油盘与壳体端面一侧有异型密封圈隔开两种区域，分别是与输出腔及高压腔相通的高压区、与进油道相通的低压区；高压区面积大于配油盘另一侧的高压区面积，保证转子制动时可产生一个作用在前配油盘推向转子端面的力；前壳体、中壳体和后壳体拼接形成整个壳体，并在壳体内部形成一定形状的空腔，转子组件通过齿轮啮合和轮系配合在空腔内运转并使高粘度油介质吸入进油腔，压入出油腔；该配油盘有前配油盘，后采用固定配油盘或者浮动配油盘；前配油盘为轴向浮动配油盘，后配油盘两侧高压区面积采用等面积，只是在转子在前配油盘推动转子时，再有转子推动后配油盘，后配油盘可微细摆动，从而减低了壳体端面跳动的精度；

缓速器还包括用于传动配合的轴承和用于密封的油封；

轴承和油封设置在前壳体的左侧，输入轴从前壳体的左侧穿过轴承孔和前壳体，伸入到中壳体中；在中壳体与输入轴之间形成有环形的腔体，在该环形腔体内设置有齿圈、行星轮和太阳轮；

齿圈形状为内齿轮，太阳轮的形状为外齿轮；输入轴带动太阳轮运转，太阳轮带动行星轮公转，行星轮带动齿圈旋转，在转动过程中各组齿轮均处于啮合状态；

所述间隙控制组件还包括后配油盘结构。

2.一种如权利要求1所述的行星轮式高粘度油介质高压缓速器，其特征在于：所述轴承为圆锥滚子轴承。

3.一种车辆，其特征在于，该车辆使用具有权利要求1-2任一项所述的行星轮式高粘度油介质高压缓速器。

4.一种如权利要求1所述的行星轮式高粘度油介质高压缓速器的控制方法，其特征在于：

当车辆需要缓速时，输入轴带动太阳轮运转，太阳轮带动行星轮公转，行星轮带动齿圈旋转，在转动过程中各组齿轮均处于啮合状态，伴随着行星轮与太阳轮、齿圈齿间的挤压配合形成腔体内容积的大小变化，进而形成进油腔和出油腔并产生压力，将高粘度油从进油口吸入，提高油压后又由出油口输出产生高压油，腔体内产生较大的阻力，并通过油道在回路中运动，从而产生制动力矩。

5.一种如权利要求4所述的缓速器的控制方法，其特征在于：缓速器作业过程中，通过调整腔内油道的限流孔面积来实现腔内压力的调节，进而进一步实现制动力矩的大小调节。

6.一种如权利要求4所述的缓速器的控制方法，其特征在于：当车辆不需要缓速时，采用卸荷泵将系统卸载。

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