CN204716820U - 一种具有恒速制动功能的液力缓速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种具有恒速制动功能的液力缓速器，包括缓速器本体、传动系统、控制系统、散热系统。其中，传动系统的输出端与缓速器本体的动轮轴连接，传动系统的输入端与变速器或发动机输出端连接。本实用新型所述的具有恒速制动功能的液力缓速器的工作液密封在工作腔内部，不需要工作液进行循环流动，有助于节约大量的汽车能源；在工作液密封在工作腔的情况下，液力缓速器能够实现恒速制动功能，减小了液力缓速器的制造难度；传动系统具有增速减扭的功能，增加了液力缓速器的制动能力，有助于减小了工作腔的尺寸。

Description

一种具有恒速制动功能的液力缓速器

技术领域

本实用新型涉及汽车节能与安全领域，特别指一种具有恒速制动功能的液力缓速器。

背景技术

目前世界上较为成熟的液力缓速器产品以福伊特(Voith)R133-2型为代表。福伊特(Voith)R133-2型液力缓速器是由动轮、定轮、工作腔、输入轴、热交换器、储油箱和壳体组成。对于装有带液力变矩器的自动变速器车辆来说，原变速器系统已配备了储油罐、油泵和散热器等部件，因此，在配有自动变速器的客车和载货汽车上安装液力缓速器成本较低。

缓速器工作时，压缩空气经电磁阀进入储油箱，将储油箱内的机油经油路压进缓速器内，缓速器开始工作。动轮带动工作液绕轴线旋转；同时，工作液沿叶片方向运动，甩向定轮。定轮叶片对工作液产生反作用，工作液流出定轮再转回来冲击动轮，这样就形成对动轮的阻力矩，阻碍动轮的转动，从而实现对车辆的减速作用。工作液在运动过程中使进出口形成压力差，工作液循环流动，通过热交换器时，热量被来自发动机冷却系统的冷却水带走。

目前，传统液力缓速器的工作液需要通过压缩空气将其压入工作腔中，而且其输出扭矩的调节主要是依靠控制工作腔中工作液体积的大小，随着制动的进行工作腔内工作液的温度不断升高，因此需要不断压入液体使其循环流动，造成了汽车燃料的额外消耗。同时，由于传统液力缓速器工作腔需要进行工作液循环流动以及较高的密封需要，所以传统液力缓速器制造较为困难。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决传统液力缓速器的能量消耗大、体积大和制造困难等问题，提出一种具有恒速制动功能的液力缓速器，降低了液力缓速器的能量消耗，减小了液力缓速器的体积和制造难度。

本实用新型涉及的具有恒速制动功能的液力缓速器采用的技术方案是：

具有恒速制动功能的液力缓速器包括缓速器本体、传动系统、控制系统、散热系统四个部分。缓速器本体由动轮14、定轮13、工作腔壳24、动轮轴12组成。传动系统包括驱动齿轮副大齿轮2、太阳轮制动器4、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、行星轮7、齿圈制动器8、太阳轮9、齿圈10、齿圈离合器11、太阳轮 离合器26。控制系统由转速传感器3、工作液温度传感器15、水温传感器23、控制手柄27、整车控制器28、信号线29以及电子控制单元30组成。散热系统包括冷却水管路16、电动液压泵17、散热器18、散热风扇19、电动机20以及冷却水套25组成。

动轮14与定轮13对置安装，定轮13固定在工作腔壳24上，而工作腔壳24与汽车车架22固定连接，动轮14固定在动轮轴12上，且动轮14随着动轮轴12一起旋转。

太阳轮9一端通过太阳轮离合器26与动轮轴12接触连接，另一端与太阳轮制动器4接触连接。太阳轮9的轮齿与行星轮7的轮齿啮合，齿圈10的轮齿与行星轮7的轮齿相啮合。齿圈10与齿圈制动器8接触连接。齿圈10通过齿圈离合器11与动轮轴12接触连接。行星架6一端与驱动齿轮副小齿轮5同轴固定连接，另一端与行星轮7固定连接。太阳轮制动器4、齿圈制动器8的与汽车车架22固定连接。驱动齿轮副包括一对大小齿轮用于增速减扭，驱动齿轮副大齿轮2与变速器输出轴21同轴固定连接，驱动齿轮副小齿轮5与行星架6同轴固定连接。

电子控制单元30通过信号线29与整车控制器28连接。控制手柄27通过信号线29与整车控制器28连接。控制手柄27有五个档位：0档，1档，2档，3档，S档，其中0档为空挡，S档为恒速制动档。驾驶员通过摇动控制手柄27发出制动需求指令给整车控制器28，整车控制器28同时接收来自转速传感器3、工作液温度传感器15、水温传感器23发出的信息，并根据内置的控制程序发送制动控制信号给电子控制单元30。

散热器18与散热风扇19均固定在汽车车架22上，而冷却水套25固定在定轮13的背面。电动机20与散热风扇19同轴固定安装，用于驱动散热风扇19工作。散热风扇19布置在散热器18的正面，散热风扇19旋转产生的气流对散热器18进行散热。电动液压泵17通过冷却水管路16分别连接散热器18出水口和冷却水套25进水口，散热器18入水口通过冷却水管路16与冷却水套25出水口。电动液压泵17将散热器18中已经冷却水的泵入冷却水套25中，使冷却水在冷却水管路16、散热器18和冷却水套25中循环流动，达到对中的液力缓速器工作腔散热的目的。

上述具有恒速制动功能的液力缓速器的控制方法采用的技术方案是包括如下步骤：

汽车正常行驶时，控制手柄27处在空挡，齿圈离合器11和太阳轮离合器26分开，变速器输出轴21的动力不能传递到动轮轴12上。

当驾驶员摇动控制手柄27到指定档位，整车控制器28向电子控制单元30发 出制动控制信号后。电子控制单元30根据驾驶员需求档位控制行星齿轮传动系统动作。1)驾驶员选择一档时，电子控制单元30控制齿圈离合器11和太阳轮离合器26接合。变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、齿圈10与太阳轮9传递到动轮轴12上。2)驾驶员选择二档时，电子控制单元30控制太阳轮离合器26接合，齿圈制动器8作用。变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、太阳轮9传递到动轮轴12上。3)驾驶员选择三档时，电子控制单元30控制齿圈离合器11接合，太阳轮制动器4作用。变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、齿圈10传递到动轮轴12上。4)驾驶员选择S档时，表明驾驶员希望以该速度恒速行驶。电子控制单元30从信号线29中接收到来自整车控制器28的车辆信息，如汽车行驶速度、驾驶员需要的制动强度、汽车前后轴载荷分布等等；电子控制单元30根据上述信息计算驾驶员需要稳定的行驶速度。电子控制单元30控制行星齿轮传动系统在一、二和三档之间切换，维持汽车行驶速度的稳定。

随着液力缓速器制动过程的持续，当工作腔温度传感器15检测到工作液的温度过高时，电子控制单元30控制电动液压泵27工作，使冷却水在冷却水管路16、散热器18、冷却水套25之间循环流动，带走液力缓速器工作腔中工作液的热量。电子控制单元30控制电动机20转动，带动散热风扇19旋转，使工作液的温度降下来。

本实用新型采用上述技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1)液力缓速器的工作液密封在工作腔内部不需要工作液进行循环流动，有助于节约大量的汽车能源；2)在工作液密封在工作腔的情况下，液力缓速器能够实现恒速制动功能，减小了液力缓速器的制造难度；3)传动系统具有增速减扭的功能，增加了液力缓速器的制动能力，有助于减小了工作腔的尺寸。

附图说明

图1是具有恒速制动功能的液力缓速器的结构示意图

图2是冷却水套布置示意图

图中：1—变速器；2—驱动齿轮副大齿轮，3—转速传感器，4—太阳轮制动器，5—驱动齿轮副小齿轮，6—行星架，7—行星齿轮，8—齿圈制动器，9—太阳轮，10—齿圈，11—齿圈离合器，12—动轮轴，13—定轮，14—动轮，15—工作腔温度传感器，16—冷却水管路，17—电动液压泵，18—散热器，19—散热风扇，20—电动机，21—变速器输出轴，22—汽车车架，23—水温传感器，24—工作腔壳，25—冷却水套，26—太阳轮离合器，27—控制手柄，28—整车控 制器，29—信号线，30—电子控制单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所述的具有恒速制动功能的液力缓速器的结构和工作原理作进一步说明。

如图1所示，具有恒速制动功能的液力缓速器包括缓速器本体、传动系统、控制系统、散热系统四个部分。

缓速器本体由动轮14、定轮13、工作腔壳24、动轮轴12组成。动轮14与定轮13对置安装，定轮13固定在工作腔壳24上，而工作腔壳24与汽车车架22固定连接，动轮14固定在动轮轴12上，且动轮14随着动轮轴12一起旋转。

传动系统包括驱动齿轮副大齿轮2、太阳轮制动器4、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、行星轮7、齿圈制动器8、太阳轮9、齿圈10、齿圈离合器11、太阳轮离合器26。太阳轮9一端通过太阳轮离合器26与动轮轴12接触连接，另一端与太阳轮制动器4接触连接。太阳轮9的轮齿与行星轮7的轮齿啮合，齿圈10的轮齿与行星轮7的轮齿相啮合。齿圈10与齿圈制动器8接触连接。齿圈10通过齿圈离合器11与动轮轴12接触连接。行星架6一端与驱动齿轮副小齿轮5同轴固定连接，另一端与行星轮7固定连接。太阳轮制动器4、齿圈制动器8的与汽车车架22固定连接。驱动齿轮副包括一对大小齿轮用于增速减扭，驱动齿轮副大齿轮2与变速器输出轴21同轴固定连接，驱动齿轮副小齿轮5与行星架6同轴固定连接。

控制系统由转速传感器3、工作液温度传感器15、水温传感器23、控制手柄27、整车控制器28、信号线29以及电子控制单元30组成。电子控制单元30通过信号线29与整车控制器28连接。控制手柄27通过信号线29与整车控制器28连接。控制手柄27有五个档位：0档，1档，2档，3档，S档，其中0档为空挡，S档为恒速制动档。驾驶员通过摇动控制手柄27发出制动需求指令给整车控制器28，整车控制器28同时接收来自转速传感器3、工作液温度传感器15、水温传感器23发出的信息，并根据内置的控制程序发送制动控制信号给电子控制单元30。

联合图1和图2所示，散热系统包括冷却水管路16、电动液压泵17、散热器18、散热风扇19、电动机20以及冷却水套25组成。散热器18与散热风扇19均固定在汽车车架22上，而冷却水套25固定在定轮13的背面。电动机20与散热风扇19同轴固定安装，用于驱动散热风扇19工作。散热风扇19布置在散热器18的正面，散热风扇19旋转产生的气流对散热器18进行散热。 电动液压泵17通过冷却水管路16分别连接散热器18出水口和冷却水套25进水口，散热器18入水口通过冷却水管路16与冷却水套25出水口。电动液压泵17将散热器18中已经冷却水的泵入冷却水套25中，使冷却水在冷却水管路16、散热器18和冷却水套25中循环流动，达到对中的液力缓速器工作腔散热的目的。

具有恒速制动功能的液力缓速器可以根据安装位置不同而改变其结构。1)当液力缓速器安装在发动机的输出轴上，驱动齿轮副大齿轮2与发动机输出轴同轴固定安装，液力缓速器与发动机共用一个散热系统；2)当液力缓速器安装在变速器的输出轴上，驱动齿轮副大齿轮2与变速器输出轴同轴固定安装，液力缓速器可以与发动机共用一个散热系统也可以加装本实用新型所述的散热系统；3)当液力缓速器安装在后桥的输入轴时，驱动齿轮副大齿轮2与后桥主动锥齿轮轴同轴固定安装，液力缓速器须安装本实用新型所述的散热系统；4)当液力缓速器安装在传动轴上时，驱动齿轮副大齿轮2与传动轴同轴固定安装，液力缓速器须安装本实用新型所述的散热系统。所谓与发动机共用一个散热系统，即省去本实用新型所述的散热器18、散热风扇19和电动机20，电动液压泵17一端直接连接发动机散热器的出水口。

假设太阳轮9的齿数为z₁，齿圈10的齿数为z₂，太阳轮9的转速为n₁，齿圈10的转数为n₂，行星架6的转速为n₃。

1)当液力缓速器处于空挡时，齿圈离合器11和太阳轮离合器26分开，动轮轴12不与太阳轮9或齿圈10接合，行星架6与动轮轴12的传动比为零，即i＝0，变速器输出轴21的动力不能传递到动轮轴12上。

2)当液力缓速器处于一挡时，齿圈离合器11和太阳轮离合器26接合，齿圈10与太阳轮9都与动轮轴12接合。齿圈10的转速n₂与太阳轮9的转速n₁相同，则行星架6的转速为n₃＝n₁＝n₂。行星架6与动轮轴12的传动比i＝1，变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、齿圈10与太阳轮9传递到动轮轴12上。

3)当液力缓速器处于二档时，太阳轮离合器26接合，太阳轮9的转速n₁与动轮轴12转速相同。齿圈制动器8作用，将齿圈10固定，齿圈10的转速n₂ 12上。

4)当液力缓速器处于三档时，齿圈离合器11接合，齿圈10的转速n₂与动轮轴12转速相同。太阳轮制动器4作用，将太阳轮9固定，太阳轮9的转 动轮轴12上。

下面我们接合附图叙述具有恒速制动功能的液力缓速器及其控制方法。

汽车正常行驶时，控制手柄27处在空挡，齿圈离合器11和太阳轮离合器26分开，变速器输出轴21的动力不能传递到动轮轴12上。

当驾驶员摇动控制手柄27到指定档位，整车控制器28向电子控制单元30发出制动控制信号后。电子控制单元30根据驾驶员需求档位控制行星齿轮传动系统动作。

驾驶员选择一档时，电子控制单元30控制齿圈离合器11和太阳轮离合器26接合。变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、齿圈10与太阳轮9传递到动轮轴12上。

驾驶员选择二档时，电子控制单元30控制太阳轮离合器26接合，齿圈制动器8作用。变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、太阳轮9传递到动轮轴12上。

驾驶员选择三档时，电子控制单元30控制齿圈离合器11接合，太阳轮制动器4作用。变速器输出轴21的动力经驱动齿轮副大齿轮2、驱动齿轮副小齿轮5、行星架6、齿圈10传递到动轮轴12上。

驾驶员选择S档时，表明驾驶员希望以该速度恒速行驶。电子控制单元30从信号线29中接收到来自整车控制器28的车辆信息，如汽车行驶速度、驾驶员需要的制动强度、汽车前后轴载荷分布等等；电子控制单元30根据上述信息计算驾驶员需要稳定的行驶速度。电子控制单元30控制行星齿轮传动系统在一、二和三档之间切换，维持汽车行驶速度的稳定。

随着液力缓速器制动过程的持续，当工作腔温度传感器15检测到工作液的温度过高时，电子控制单元30控制电动液压泵27工作，使冷却水在冷却水管路16、散热器18、冷却水套25之间循环流动，带走液力缓速器工作腔中工作液的热量。电子控制单元30控制电动机20转动，带动散热风扇19旋转，使工作液的温度降下来。

Claims (5)

1.一种具有恒速制动功能的液力缓速器，其特征是：具有恒速制动功能的液力缓速器包括缓速器本体、传动系统、控制系统、散热系统四个部分；缓速器本体由动轮（14）、定轮（13）、工作腔壳（24）、动轮轴（12）组成；传动系统包括驱动齿轮副大齿轮（2）、太阳轮制动器（4）、驱动齿轮副小齿轮（5）、行星架（6）、行星轮（7）、齿圈制动器（8）、太阳轮（9）、齿圈（10）、齿圈离合器（11）、太阳轮离合器（26）；控制系统由转速传感器（3）、工作液温度传感器（15）、水温传感器（23）、控制手柄（27）、整车控制器（28）、信号线（29）以及电子控制单元（30）组成；散热系统包括冷却水管路（16）、电动液压泵（17）、散热器（18）、散热风扇（19）、电动机（20）以及冷却水套（25）。

2.根据权利要求1所述的具有恒速制动功能的液力缓速器，其特征是：动轮（14）与定轮（13）对置安装，定轮（13）固定在工作腔壳（24）上，而工作腔壳（24）与汽车车架（22）固定连接，动轮（14）固定在动轮轴（12）上，且动轮（14）随着动轮轴（12）同步旋转。

3.根据权利要求1所述的具有恒速制动功能的液力缓速器，其特征是：太阳轮（9）一端通过太阳轮离合器（26）与动轮轴（12）接触连接，另一端与太阳轮制动器（4）接触连接；太阳轮（9）的轮齿与行星轮（7）的轮齿啮合，齿圈（10）的轮齿与行星轮（7）的轮齿相啮合；齿圈（10）与齿圈制动器（8）接触连接，齿圈（10）通过齿圈离合器（11）与动轮轴（12）接触连接；行星架（6）一端与驱动齿轮副小齿轮（5）同轴固定连接，另一端与行星轮（7）固定连接；太阳轮制动器（4）、齿圈制动器（8）的与汽车车架（22）固定连接；驱动齿轮副大齿轮（2）与变速器输出轴（21）同轴固定连接，驱动齿轮副小齿轮（5）与行星架（6）同轴固定连接。

4.根据权利要求1所述的具有恒速制动功能的液力缓速器，其特征是：电子控制单元（30）通过信号线（29）与整车控制器（28）连接，控制手柄（27）通过信号线（29）与整车控制器（28）连接；控制手柄（27）有五个档位：空档，一档，二档、三档，恒速档；驾驶员通过摇动控制手柄（27）发出制动需求指令给整车控制器（28），整车控制器（28）同时接收来自转速传感器（3）、工作液温度传感器（15）、水温传感器（23）发出的信息，并根据内置的控制程序发送制动控制信号给电子控制单元（30）。

5.根据权利要求1所述的具有恒速制动功能的液力缓速器，其特征是：散热器（18）与散热风扇（19）均固定在汽车车架（22）上，而冷却水套（25）固定在定轮（13）的背面；电动机（20）与散热风扇（19）同轴固定安装，用于驱动散热风扇（19）工作；散热风扇（19）布置在散热器（18）的正面，散热风扇（19）旋转产生的气流对散热器（18）进行散热；电动液压泵（17）通过冷却水管路（16）分别连接散热器（18）出水口和冷却水套（25）进水口，散热器（18）入水口通过冷却水管路（16）与冷却水套（25）出水口；电动液压泵（17）将散热器（18）中已经冷却水的泵入冷却水套（25）中，使冷却水在冷却水管路（16）、散热器（18）和冷却水套（25）中循环流动，达到对中的液力缓速器工作腔散热的目的。