汽車節能減排液力緩速器的製作方法

2023-07-27 04:10:21

專利名稱：汽車節能減排液力緩速器的製作方法
技術領域：
本實用新型汽車節能減排液力緩速器，是安裝在大、中型汽車變速箱輸出軸上與
之相併聯的油泵和液壓系統，它不僅具備汽車液力緩速器的功能，而且能回收汽車制動時 的動能並在起動(或加力)時再利用，也減少了起動時的廢氣排放，從而實現節能減排的目 的。屬機械技術領域。
技術背景 汽車制動系統是汽車安全行駛中最重要的系統之一。隨著發動機技術的發展和道 路條件的改善，汽車的行駛速度(即行駛動能)有了大幅度的提高，傳統的摩擦式制動裝置 越來越不能滿足汽車行駛的要求，城市公交客車和丘陵、山區運營的各類汽車，由於頻繁或 長時間使用行車制動系統，會出現因摩擦片過熱而引起的制動效能熱衰退現象，嚴重時導 致制動失效，威脅行車安全。車輛也因為頻繁更換制動蹄片和輪胎而提高了運營成本。為 了解決這一問題，各種車輛輔助制動系統獲得了迅速發展，其中液力緩速器已在歐、美並將 在國內成為主導方案。其工作原理是用油泵或壓縮空氣將儲油箱中的油液壓入液力變矩 器中，使安裝在傳動軸上的轉子帶動油液繞軸線旋轉，油液沿轉子葉片方向運動甩向固定 在車底盤上的定子，定子葉片對油液的反作用力，改變液流方向，再轉回來衝擊轉子，形成 了對轉子的阻力矩，作用在傳動軸上，從而實現了無剛性摩擦副作用的制動(減速)功能， 此過程中車輛動能大部轉化為油液的熱能，使油溫升高或被熱交換器的介質帶走。因液力 緩速器所具有的良好的輔助制動效果，當今液力緩速器越來越多地被運用到重型載貨汽車 和大、中型客車上。應需而生，出現了很多生產液力緩速器的公司，如德國的VOITH、法國 的TELMA、美國的通用和日本的TBK等公司，目前在歐、美等國家，液力緩速器已成為絕對主 流。我國在緩速器的研發和應用上雖已有一定的發展，但與先進的國家相比仍有較大差距。 目前國內外實際運用的各類緩速器(電渦流、液力等)都是以不同方式將汽車動 能(或勢能)轉化為熱能散發到空氣中，汽車的動能是靠耗費各種寶貴的能源而獲得的，這 種能量的白白損失是十分可惜的。 應指出的是，能回收汽車制動時的動能並再利用的液壓混合動力汽車已在需要頻 繁制動、起動的各類城市公交車、垃圾車和快遞車中得到初步應用，獲得了顯著的節能減 排效果，並出現不少技術方案，如專利號為87100344、 ZL88214287. 9、 ZL200420059673. 6、 ZL200620040083. 8、 ZL200620044935. 0、 ZL200620044934. 6、 ZL200720073344. 0、申請號為 200910045677. 6等等，雖然它們在一定程度上表現出具有節能減排功能的液力緩速器的作 用，但尚不能完美地替代當前可用於更廣場合的比較先進的液力緩速器
實用新型內容
本實用新型汽車節能減排液力緩速器的任務，就是提供一種簡單實用、能回收汽 車制動動能並在起動(或加力)時再將動能加以利用、且能較好實現兼具節能減排和緩速 功能的液力緩速器，其蓄能、放能的能量傳遞不經過原變速箱的機械系統，而是藉助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車後橋相連。 本實用新型的技術方案是在汽車變速箱18的輸出端安裝有副箱15 (或將它們組 合設計為一體的新型變速箱)，油泵/油馬達12藉助可動態接合的電磁(或氣動、液壓)離 合器14，安裝在副箱15上，通過一組齒輪16，與汽車變速箱18的輸出軸17相連。油泵/ 油馬達12的進口一路通過單向閥6及截止閥4到膜板活塞閉式油箱5 ;另一路經一個大兩 位二通電磁球閥7到蓄能器10，與其並聯的是經一個小兩位二通電磁球閥8和節流閥9也 通到蓄能器10 ;壓力變送器11檢測並輸出系統壓力信號，油泵/油馬達12的出口一路通 過單向閥13到蓄能器10 ;另一路經先導式比例溢流閥19及兩位二通電磁閥1控制的插裝 閥20構成的可控溢流單元K，並經冷卻裝置2和過濾器3回到膜板活塞閉式油箱5。 它們的工作過程和狀態如下 (1)車輛正常行駛當蓄能器內壓力處於設定的下限時(即不能放能時)，電磁離 合器14斷電脫開，本系統與汽車變速箱脫開，油泵/油馬達不轉，本系統處於非工作狀態。 [ooog] (2)系統蓄能車輛緩速制動直至仃止(如城市公交車靠站)在空檔(或非空檔) 狀態下，當司機輕踩剎車踏板，在未接通汽車原有的制動系統前，先使電磁離合器14接合， 車輛慣性反過來通過輸出軸17帶動油泵12轉動，短暫延時後使兩位二通電磁閥1通電，切 斷了插裝閥20控制腔的回油，溢流單元K處在先導比例溢流閥19的控制下，按系統設定的 最大溢流壓力工作，油泵12將壓力油通過單向閥13進入蓄能器10，油泵出口迅速升高的 油壓形成了迅速增大的阻力矩，使車輛減速，將車輛動能轉化為蓄能器IO內的壓力能。當 蓄能器10內的壓力到達設定的最大溢流壓力時，若車輛尚未停止，蓄能過程結束，泵輸出 的油液在高壓狀態下頂開插裝閥20(溢流單元在最大壓力下溢流)並經過冷卻裝置2、過 濾器3和開啟的截止閥4回油箱，系統保持在高阻力矩的狀態下，繼續發揮制動作用直至停 車。若要在更短距離內停車或需緊急停車，司機只需繼續下踩剎車踏板，啟用汽車原有機械 制動系統進行較快的制動或緊急剎車，此時兩個系統同時作用，實現更加有力的制動，但回 收汽車動能將減少。 (3)系統放能車輛起動(加速)車輛在怠速或熄火狀態下(空檔或非空檔)，當 司機輕踩油門踏板，先使電磁離合器14接合，小兩位二通電磁球閥8帶電導通，蓄能器內壓 力油經過節流閥9進到大兩位二通電磁球閥7的出口和油馬達12的進口，使該處油路壓力 升高，短暫延時後再打開大電磁球閥7，因此時大電磁球閥7的進出口壓差較小，消除或減 少了放能過程的液壓衝擊。油馬達12的出口油液經卸荷狀態的溢流單元K及冷卻器2、過 濾器3和開啟的截止閥4回到油箱，從蓄能器10出來壓力油作用在油泵(此時為油馬達工 況)12上，使油馬達12轉動(與蓄能過程時的油泵轉向相同)，反過來通過副箱15中的齒 輪組16帶動輸出軸17形成推動車輛前進的力矩，使車輛起動和加速，制動時消失的車輛動 能再生，部分恢復為車輛的動能，該放能過程可使熄火狀態下的車輛獲得能壓燃發動機的 初速。車輛起動時的助力將使發動機工況大為改善，消除了起動時的黑煙，減少了有害氣體 的排放。 (4)系統先蓄能再維持緩速當車輛在丘陵或山路的長大下坡段行駛時，將系統 控制電路切換到先導比例溢流閥的隨動狀態，當司機腳輕踩制車踏板時，在未接通汽車原 有的制動系統前，使兩位二通電磁閥l通電，切斷了插裝閥20控制腔的回油，溢流單元K處 在先導比例溢流閥19的隨動控制下，在蓄能的同時，泵輸出的油液在先導比例閥19的隨動壓力狀態控制下，頂開插裝閥20及冷卻裝置2、過濾器3和開啟的截止閥4回油箱。下坡 時，車速傳感器的輸出作為反饋信號可對先導比例溢流閥19的電信號進行補償，當下坡車 速超過設定值時，反饋到先導比例電磁閥19使溢流單元K的溢流壓力升高，加大作用在油 泵上的阻力矩，使車速降低；反之，當下坡車速低於設定值時，反饋到先導比例電磁閥19使 溢流單元溢流壓力降低，減小作用在油泵上的阻力矩，使車速提高，從而使下坡車速基本穩 定在設定的範圍內，使車輛在下坡時具有恆速特性。在長大坡道上連續下坡，車輛的勢能消 耗在進出口有相應大小壓差的溢流上，轉化為液體的熱量是相當大的，回油經過冷卻裝置 是必要的。本系統提供的緩速阻力矩(車輪上的)可達數千N-m，基本能滿足車輛在山區運 營時對緩速器的要求，且蓄能器中的能量在車輛轉為上坡或需加速時還可節油助力。 (5)系統脫開；當不需要該系統工作或系統發生故障時，司機可關斷電磁離合器 的電源，使油泵/油馬達12與變速箱18的輸出軸完全脫開。此時，與車輛主傳動並聯設置 的液力緩速器處於非工作的靜止狀態，司機可操控車輛原有系統進行常規行駛。 本實用新型汽車節能減排液力緩速器的離合器14，它安裝在副箱輸出軸和油泵/ 油馬達之間，可在動態隨時接合(或脫開)，它是多摩擦片式離合器(氣壓或電動或液力均 可)。在車輛行駛過程中，按司機的減、加速意向，自動使該系統參與蓄能制動、緩速或放能 加力。避免該系統作無用的空循環，不僅可延長系統壽命而且在某種程度上也減少了汽車 燃料的無效損耗。 與申請號為200920067258. 8的實用新型相比，它們的液壓系統原理是相同的，但 安裝在變速箱的位置是不同的。前發明是安裝在變速箱現有的側面(或後端)的取力窗 口上，利用安裝在變速箱中間軸的現有的取力器或專用的可動態結合的離合器與本系統相 連，其缺點是蓄能和放能過程必需在檔位上，通過同步器傳遞扭矩，增加了變速箱的額外負 荷，尤其加劇了同步器的磨損；本發明是將系統通過副箱直接與輸出軸相連，蓄能和放能過 程可不通過變速箱的其它齒輪和同步器，因此在檔或空檔均可，不僅有利於變速箱的使用 壽命，而且提高了傳動的機械效率。 本實用新型汽車節能減排液力緩速器的特點是在制動緩速過程中回收部分動能 並用於起動和加力。其好處是與汽車變速箱輸出軸並聯，結合或脫開方便，系統有故障時 可脫開，車輛仍可正常行駛；其蓄能、放能的能量傳遞不經過原變速箱的機械系統，而是借 助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車後橋相連，減輕了變速箱的負荷；有明顯的節能效果； 在車輛起動時放能加力，改善了發動機的工況，減少了有害氣體的排放；可加大起動速度， 提高運營效率；變機械剛性制動為柔性液力緩速，在改善乘坐舒適性的同時，延長了車輛傳 動和制動系統的使用壽命，提高了車輛的安全性能；採用現今已成熟的液壓技術和大量生 產的液壓元件，系統簡單可靠、製造成本低，易於推廣應用。

圖1 :汽車節能減排液力緩速器工作原理圖。
具體實施方式
現結合附圖對本實用新型汽車節能減排液力緩速器作進一步說明。 見圖l，在汽車變速箱18的輸出端安裝有副箱15(或將它們組合設計為一體的新型變速箱)，油泵/油馬達12藉助電磁(或氣動、液壓)離合器14，安裝在副箱15上，通過 一組齒輪16，與汽車變速箱18的輸出軸17相連，油泵/油馬達12的進口一路通過單向閥 6及截止閥4到膜板活塞閉式油箱5 ;另一路經一個大兩位二通電磁球閥7到蓄能器10，與 其並聯的是經一個小兩位二通電磁球閥8和節流閥9也通到蓄能器10 ;壓力變送器11控 制並輸出系統壓力信號，油泵/油馬達12的出口一路通過單向閥13到蓄能器10 ;另一路 經先導式比例溢流閥19及兩位二通電磁閥1控制的插裝閥20構成的可控溢流單元K(圖 中雙點劃線框中所示)，並經冷卻裝置2和過濾器3回到膜板活塞閉式油箱5。膜板活塞閉 式油箱(專利號ZL200720068995. 0)提供了一個結構簡單的常壓閉式液壓迴路，使汽車在 惡劣的外部環境中運行時，保證系統不受塵埃汙染，從而提高了系統的可靠性。 可控溢流單元K可有多種構成方案，例如用較大通徑的先導比例溢流閥配以卸荷 用小電磁方向閥等。它們都具備汽車制動動能再生液力緩速器的基本功能，在制動緩速過 程中回收部分動能並用於起動和加力。本發明的特點是與汽車變速箱輸出軸並聯，結合或 脫開方便，系統有故障時可脫開，車輛仍可正常行駛；其蓄能、放能的能量傳遞不經過原變 速箱的機械系統，而是藉助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車後橋相連，減輕了變速箱的 負荷；有明顯的節能效果；在車輛起動時放能加力，改善了發動機的工況，減少了有害氣體 的排放；可加大起動速度，提高運營效率；變機械剛性制動為柔性液力緩速，在改善乘坐舒 適性的同時，延長了車輛傳動和制動系統的使用壽命，提高了車輛的安全性能；採用現今已 成熟的液壓技術和大量生產的液壓元件，系統簡單可靠、製造成本低，易於推廣應用。它若 和車輛的ABS、ASR等的計算機系統協同控制，可實現更安全、更人性化、更舒適的行駛。
權利要求本實用新型汽車節能減排液力緩速器，是安裝在大、中型汽車變速箱輸出軸上與之並聯的油泵和液壓系統，其特徵是在汽車變速箱(18)的輸出端安裝有副箱(15)或將它們組合設計為一體的新型變速箱，油泵/油馬達(12)藉助可動態接合的電磁、氣動或液壓離合器(14)，安裝在副箱(15)上，通過一組齒輪(16)，與汽車變速箱(18)的輸出軸(17)相連。
專利摘要本汽車節能減排液力緩速器，是安裝在大、中型汽車變速箱輸出軸上與之並聯的油泵和液壓系統，它不僅具備汽車液力緩速器的功能，而且能回收汽車制動時的動能並在起動(或加力)時再利用，也減少了起動時的廢氣排放，從而實現節能減排。其特點是與汽車變速箱輸出軸並聯，結合或脫開方便，系統有故障時可脫開，車輛仍可正常行駛；其蓄能、放能的能量傳遞不經過原變速箱的機械系統，而是藉助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車後橋相連，減輕了變速箱的負荷；有明顯的節能效果；在車輛起動時放能加力，改善了發動機的工況，減少了有害氣體的排放；可加大起動速度，提高運營效率；變機械剛性制動為柔性液力緩速，在改善乘坐舒適性的同時，延長了車輛傳動和制動系統的使用壽命。
文檔編號B60T1/10GK201436222SQ20092007244
公開日2010年4月7日 申請日期2009年5月19日 優先權日2009年5月19日
發明者崔恒生, 張順祥, 戴再農, 江紹成, 邢科禮 申請人:無錫馳馬汽車動能科技發展有限公司