CN101890944A - 汽车节能减排液力缓速器 - Google Patents
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Abstract
本发明汽车节能减排液力缓速器，是安装在大、中型汽车变速箱输出轴上与之并联的油泵和液压系统，它不仅具备汽车液力缓速器的功能，而且能回收汽车制动时的动能并在起动(或加力)时再利用，也减少了起动时的废气排放，从而实现节能减排。其特点是：与汽车变速箱输出轴并联，结合或脱开方便，系统有故障时可脱开，车辆仍可正常行驶；其蓄能、放能的能量传递不经过原变速箱的机械系统，而是借助离合器直接将变速箱输出轴与汽车后桥相连，减轻了变速箱的负荷；有明显的节能效果；在车辆起动时放能加力，改善了发动机的工况，减少了有害气体的排放；可加大起动速度，提高运营效率；变机械刚性制动为柔性液力缓速，在改善乘坐舒适性的同时，延长了车辆传动和制动系统的使用寿命。
Description
技术领域：
本发明汽车节能减排液力缓速器，是安装在大、中型汽车变速箱输出轴上与之相并联的油泵和液压系统，它不仅具备汽车液力缓速器的功能，而且能回收汽车制动时的动能并在起动(或加力)时再利用，也减少了起动时的废气排放，从而实现节能减排的目的。属机械技术领域。
背景技术：
汽车制动系统是汽车安全行驶中最重要的系统之一。随着发动机技术的发展和道路条件的改善，汽车的行驶速度(即行驶动能)有了大幅度的提高，传统的摩擦式制动装置越来越不能满足汽车行驶的要求，城市公交客车和丘陵、山区运营的各类汽车，由于频繁或长时间使用行车制动系统，会出现因摩擦片过热而引起的制动效能热衰退现象，严重时导致制动失效，威胁行车安全。车辆也因为频繁更换制动蹄片和轮胎而提高了运营成本。为了解决这一问题，各种车辆辅助制动系统获得了迅速发展，其中液力缓速器已在欧、美并将在国内成为主导方案。其工作原理是用油泵或压缩空气将储油箱中的油液压入液力变矩器中，使安装在传动轴上的转子带动油液绕轴线旋转，油液沿转子叶片方向运动甩向固定在车底盘上的定子，定子叶片对油液的反作用力，改变液流方向，再转回来冲击转子，形成了对转子的阻力矩，作用在传动轴上，从而实现了无刚性摩擦副作用的制动(减速)功能，此过程中车辆动能大部转化为油液的热能，使油温升高或被热交换器的介质带走。因液力缓速器所具有的良好的辅助制动效果，当今液力缓速器越来越多地被运用到重型载货汽车和大、中型客车上。应需而生，出现了很多生产液力缓速器的公司，如德国的VOITH、法国的TELMA、美国的通用和日本的TBK等公司，目前在欧、美等国家，液力缓速器已成为绝对主流。我国在缓速器的研发和应用上虽已有一定的发展，但与先进的国家相比仍有较大差距。
目前国内外实际运用的各类缓速器(电涡流、液力等)都是以不同方式将汽车动能(或势能)转化为热能散发到空气中，汽车的动能是靠耗费各种宝贵的能源而获得的，这种能量的白白损失是十分可惜的。
应指出的是，能回收汽车制动时的动能并再利用的液压混合动力汽车已在需要频繁制动、起动的各类城市公交车、垃圾车和快递车中得到初步应用，获得了显著的节能减排效果，并出现不少技术方案，如专利号为87100344、ZL88214287.9、ZL200420059673.6、ZL200620040083.8、ZL200620044935.0、ZL200620044934.6、ZL200720073344.0、申请号为200910045677.6等等，虽然它们在一定程度上表现出具有节能减排功能的液力缓速器的作用，但尚不能完美地替代当前可用于更广场合的比较先进的液力缓速器。
发明内容：
本发明汽车节能减排液力缓速器的任务，就是提供一种简单实用、能回收汽车制动动能并在起动(或加力)时再将动能加以利用、且能较好实现兼具节能减排和缓速功能的液力缓速器，其蓄能、放能的能量传递不经过原变速箱的机械系统，而是借助离合器直接将变速箱输出轴与汽车后桥相连。
本发明的技术方案是：在汽车变速箱18的输出端安装有副箱15(或将它们组合设计为一体的新型变速箱)，油泵/油马达12借助可动态接合的电磁(或气动、液压)离合器14，安装在副箱15上，通过一组齿轮16，与汽车变速箱18的输出轴17相连。油泵/油马达12的进口一路通过单向阀6及截止阀4到膜板活塞闭式油箱5；另一路经一个大两位二通电磁球阀7到蓄能器10，与其并联的是经一个小两位二通电磁球阀8和节流阀9也通到蓄能器10；压力变送器11检测并输出系统压力信号，油泵/油马达12的出口一路通过单向阀13到蓄能器10；另一路经先导式比例溢流阀19及两位二通电磁阀1控制的插装阀20构成的可控溢流单元K，并经冷却装置2和过滤器3回到膜板活塞闭式油箱5。
它们的工作过程和状态如下：
(1)车辆正常行驶：当蓄能器内压力处于设定的下限时(即不能放能时)，电磁离合器14断电脱开，本系统与汽车变速箱脱开，油泵/油马达不转，本系统处于非工作状态。
(2)系统蓄能车辆缓速制动直至仃止(如城市公交车靠站)：在空档(或非空档)状态下，当司机轻踩刹车踏板，在未接通汽车原有的制动系统前，先使电磁离合器14接合，车辆惯性反过来通过输出轴17带动油泵12转动，短暂延时后使两位二通电磁阀1通电，切断了插装阀20控制腔的回油，溢流单元K处在先导比例溢流阀19的控制下，按系统设定的最大溢流压力工作，油泵12将压力油通过单向阀13进入蓄能器10，油泵出口迅速升高的油压形成了迅速增大的阻力矩，使车辆减速，将车辆动能转化为蓄能器10内的压力能。当蓄能器10内的压力到达设定的最大溢流压力时，若车辆尚未停止，蓄能过程结束，泵输出的油液在高压状态下顶开插装阀20(溢流单元在最大压力下溢流)并经过冷却装置2、过滤器3和开启的截止阀4回油箱，系统保持在高阻力矩的状态下，继续发挥制动作用直至停车。若要在更短距离内停车或需紧急停车，司机只需继续下踩刹车踏板，启用汽车原有机械制动系统进行较快的制动或紧急刹车，此时两个系统同时作用，实现更加有力的制动，但回收汽车动能将减少。
(3)系统放能车辆起动(加速)：车辆在怠速或熄火状态下(空档或非空档)，当司机轻踩油门踏板，先使电磁离合器14接合，小两位二通电磁球阀8带电导通，蓄能器内压力油经过节流阀9进到大两位二通电磁球阀7的出口和油马达12的进口，使该处油路压力升高，短暂延时后再打开大电磁球阀7，因此时大电磁球阀7的进出口压差较小，消除或减少了放能过程的液压冲击。油马达12的出口油液经卸荷状态的溢流单元K及冷却器2、过滤器3和开启的截止阀4回到油箱，从蓄能器10出来压力油作用在油泵(此时为油马达工况)12上，使油马达12转动(与蓄能过程时的油泵转向相同)，反过来通过副箱15中的齿轮组16带动输出轴17形成推动车辆前进的力矩，使车辆起动和加速，制动时消失的车辆动能再生，部分恢复为车辆的动能，该放能过程可使熄火状态下的车辆获得能压燃发动机的初速。车辆起动时的助力将使发动机工况大为改善，消除了起动时的黑烟，减少了有害气体的排放。
(4)系统先蓄能再维持缓速：当车辆在丘陵或山路的长大下坡段行驶时，将系统控制电路切换到先导比例溢流阀的随动状态，当司机脚轻踩制车踏板时，在未接通汽车原有的制动系统前，使两位二通电磁阀1通电，切断了插装阀20控制腔的回油，溢流单元K处在先导比例溢流阀19的随动控制下，在蓄能的同时，泵输出的油液在先导比例阀19的随动压力状态控制下，顶开插装阀20及冷却装置2、过滤器3和开启的截止阀4回油箱。下坡时，车速传感器的输出作为反馈信号可对先导比例溢流阀19的电信号进行补偿，当下坡车速超过设定值时，反馈到先导比例电磁阀19使溢流单元K的溢流压力升高，加大作用在油泵上的阻力矩，使车速降低；反之，当下坡车速低于设定值时，反馈到先导比例电磁阀19使溢流单元溢流压力降低，减小作用在油泵上的阻力矩，使车速提高，从而使下坡车速基本稳定在设定的范围内，使车辆在下坡时具有恒速特性。在长大坡道上连续下坡，车辆的势能消耗在进出口有相应大小压差的溢流上，转化为液体的热量是相当大的，回油经过冷却装置是必要的。本系统提供的缓速阻力矩(车轮上的)可达数千N-m，基本能满足车辆在山区运营时对缓速器的要求，且蓄能器中的能量在车辆转为上坡或需加速时还可节油助力。
(5)系统脱开；当不需要该系统工作或系统发生故障时，司机可关断电磁离合器的电源，使油泵/油马达12与变速箱18的输出轴完全脱开。此时，与车辆主传动并联设置的液力缓速器处于非工作的静止状态，司机可操控车辆原有系统进行常规行驶。
本发明汽车节能减排液力缓速器的离合器14，它安装在副箱输出轴和油泵/油马达之间，可在动态随时接合(或脱开)，它是多摩擦片式离合器(气压或电动或液力均可)。在车辆行驶过程中，按司机的减、加速意向，自动使该系统参与蓄能制动、缓速或放能加力。避免该系统作无用的空循环，不仅可延长系统寿命而且在某种程度上也减少了汽车燃料的无效损耗。
与申请号为200910045677.6的发明相比，它们的液压系统原理是相同的，但安装在变速箱的位置是不同的。前发明是安装在变速箱现有的侧面(或后端)的取力窗口上，利用安装在变速箱中间轴的现有的取力器或专用的可动态结合的离合器与本系统相连，其缺点是蓄能和放能过程必需在档位上，通过同步器传递扭矩，增加了变速箱的额外负荷，尤其加剧了同步器的磨损；本发明是将系统通过副箱直接与输出轴相连，蓄能和放能过程可不通过变速箱的其它齿轮和同步器，因此在档或空档均可，不仅有利于变速箱的使用寿命，而且提高了传动的机械效率。
本发明汽车节能减排液力缓速器的特点是：在制动缓速过程中回收部分动能并用于起动和加力。其好处是：与汽车变速箱输出轴并联，结合或脱开方便，系统有故障时可脱开，车辆仍可正常行驶；其蓄能、放能的能量传递不经过原变速箱的机械系统，而是借助离合器直接将变速箱输出轴与汽车后桥相连，减轻了变速箱的负荷；有明显的节能效果；在车辆起动时放能加力，改善了发动机的工况，减少了有害气体的排放；可加大起动速度，提高运营效率；变机械刚性制动为柔性液力缓速，在改善乘坐舒适性的同时，延长了车辆传动和制动系统的使用寿命，提高了车辆的安全性能；采用现今已成熟的液压技术和大量生产的液压元件，系统简单可靠、制造成本低，易于推广应用。
附图说明：
图1：汽车节能减排液力缓速器工作原理图。
实施方案：
现结合附图对本发明汽车节能减排液力缓速器作进一步说明。
见图1，在汽车变速箱18的输出端安装有副箱15(或将它们组合设计为一体的新型变速箱)，油泵/油马达12借助电磁(或气动、液压)离合器14，安装在副箱15上，通过一组齿轮16，与汽车变速箱18的输出轴17相连，油泵/油马达12的进口一路通过单向阀6及截止阀4到膜板活塞闭式油箱5；另一路经一个大两位二通电磁球阀7到蓄能器10，与其并联的是经一个小两位二通电磁球阀8和节流阀9也通到蓄能器10；压力变送器11控制并输出系统压力信号，油泵/油马达12的出口一路通过单向阀13到蓄能器10；另一路经先导式比例溢流阀19及两位二通电磁阀1控制的插装阀20构成的可控溢流单元K(图中双点划线框中所示)，并经冷却装置2和过滤器3回到膜板活塞闭式油箱5。膜板活塞闭式油箱(专利号：ZL200720068995.0)提供了一个结构简单的常压闭式液压回路，使汽车在恶劣的外部环境中运行时，保证系统不受尘埃污染，从而提高了系统的可靠性。
可控溢流单元K可有多种构成方案，例如用较大通径的先导比例溢流阀配以卸荷用小电磁方向阀等。它们都具备汽车制动动能再生液力缓速器的基本功能，在制动缓速过程中回收部分动能并用于起动和加力。本发明的特点是：与汽车变速箱输出轴并联，结合或脱开方便，系统有故障时可脱开，车辆仍可正常行驶；其蓄能、放能的能量传递不经过原变速箱的机械系统，而是借助离合器直接将变速箱输出轴与汽车后桥相连，减轻了变速箱的负荷；有明显的节能效果；在车辆起动时放能加力，改善了发动机的工况，减少了有害气体的排放；可加大起动速度，提高运营效率；变机械刚性制动为柔性液力缓速，在改善乘坐舒适性的同时，延长了车辆传动和制动系统的使用寿命，提高了车辆的安全性能；采用现今已成熟的液压技术和大量生产的液压元件，系统简单可靠、制造成本低，易于推广应用。它若和车辆的ABS、ASR等的计算机系统协同控制，可实现更安全、更人性化、更舒适的行驶。
Claims (1)
1.本发明汽车节能减排液力缓速器，是安装在大、中型汽车变速箱输出轴上与之并联的油泵和液压系统，它不仅具备汽车液力缓速器的功能，而且能回收汽车制动时的动能并在起动(或加力)时再利用，也减少了起动时的废气排放，从而实现节能减排的目的，其特征是：在汽车变速箱(18)的输出端安装有副箱(15)(或将它们组合设计为一体的新型变速箱)，油泵/油马达(12)借助可动态接合的电磁(或气动、液压)离合器(14)，安装在副箱(15)上，通过一组齿轮(16)，与汽车变速箱(18)的输出轴(17)相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20101124 |