汽車制動動能再生液力緩速器的製作方法

2023-07-20 14:42:56 3

專利名稱：汽車制動動能再生液力緩速器的製作方法
技術領域：
本實用新型汽車制動動能再生液力緩速器，是安裝在大、中型汽車變速箱取 力窗口上的油泵和液壓系統，它不僅具備汽車液力緩速器的功能，而且能回收汽 車制動時即將廢棄的動能並再利用。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 ^aJtff 條TT 口、J f乂吾 ， 7飛幹的1J雙還/叉、即1J欲"J苜巨乂 fl J入l晚/夂tfj促同，T^坑tf、J 摩擦片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，威脅到行車安全。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 助制動系統應需而獲得迅速發展，其中液力緩速器己在歐、美並將在國內成為主 導方案。它的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(電力、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己在需 要頻繁制動、起動的城市公交車、垃圾車和快遞車中得到初步應用，並出現不少 技術方案，如專利號為87100344、 ZL88214287.9 、 ZL200620044935.0 、 ZL200620044934.6、 ZL200720073344.0等等，雖然它們在一定程度上表現出液 力緩速器的作用，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
本實用新型汽車制動動能再生液力緩速器的任務，就是提供一種簡單實用、 能回收汽車制動動能並再利用、且能較好實現緩速功能的液力緩速器。
本實用新型的技術方案是油泵/油馬達12與汽車變速箱14的取力器相連， 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15及兩位二通電磁閥1控制的插裝閥16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) 車輛正常行駛兩位二通電磁閥1在失電狀態下，油泵12將油箱5 中的油液經開啟的截止閥4和單向閥6抽出，經插裝閥16 (溢流單元K處於卸 荷狀態)及冷卻裝置2、過濾器3和另一開啟的載止閥4回到膜板活塞閉式油箱 5，汽車制動動能再生液力緩速器處於待工作的空循環狀態。較大通徑的插裝閥 16減少油路阻力，減少功耗和油液發熱。
(2) 系統蓄能車輛緩速制動直至仃止(如城市公交車靠站)當司機輕踩剎 車踏板，在未接通汽車原有的制動系統前，使兩位二通電磁閥i通電，切斷了插 裝閥16控制腔的回油，溢流單元K處在先導比例溢流閥15的控制下，按系統 設定的最大溢流壓力工作，油泵12將壓力油通過單向闊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10內的壓力能。當蓄能器10內的壓力到達最大溢流壓力時，若車輛尚 未停止，蓄能過程結束，泵出的油液在高壓狀態下頂開插裝閥16 (溢流單元在 最大壓力下溢流)及冷卻裝置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，當司機輕踩油 門踏板，小兩位二通電磁球岡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(水錘現象)。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 油作用在油馬達12上，反過來通過變速箱形成推動車輛運動的力矩，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16控 制腔的回油，溢流單元K處在先導比例溢流閥15的隨動控制下，在蓄能的同時， 泵出的油液在先導比例閥15的隨動壓力狀態控制下，頂開插裝閥16及冷卻裝置 2、過濾器3和開啟的截止閥4回油箱。下坡時，車速傳感器的輸出轉為對先導 比例溢流閥15的壓力控制的電信號，當下坡車速超過設定值時，反饋到先導比 例電磁閥15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15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。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，司機可操控車上
已有的變速箱取力器的電動氣閥開關，使油泵/油馬達12與變速箱14完全脫開
(脫開和接合的操作應在車輛仃駛時進行，以免損壞結合齒輪)。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。
本實用新型汽車制動動能再生液力緩速器的另一技術方案是帶離合器的制 動動能再生液力緩速器，它在變速箱14與油泵/油馬達12間增加設置一個可在 動態隨時接合(或脫開)的與之相匹配的多摩擦片式離合器17 (氣壓或電動或 液力均可)。在車輛行駛過程中，需要該系統參與蓄能制動、緩速或放能加力時， (以氣動為例)司機操控一個兩位三通電磁氣閥18使它們即時接合或脫開，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。
本實用新型汽車制動動能再生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。其好處是與汽車主傳動並聯，結合或脫開方便； 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l:汽車制動動能再生液力緩速器液壓系統原理圖。
圖2:帶離合器的汽車制動動能再生液力緩速器液壓系統原理圖。
實施方案
現結合附圖對本實用新型汽車制動動能再生液力緩速器作進一步說明。
見圖l，油泵/油馬達12與汽車變速箱14的取力器相連，油泵/油馬達12的 進口一路通過單向閥6及截止閥4到活塞膜板閉式油箱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15及兩 位二通電磁閥1控制的插裝閥16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。
見圖2，汽車制動動能再生液力緩速器的另一實施方案是帶離合器的制動動 能再生液力緩速器，與前方案不同的是，在變速箱14與油泵/油馬達12間增加 設置一個可在動態隨時接合(或脫開)的與之相匹配的多摩擦片式離合器17 (氣 壓或電動或液力均可)。在車輛行駛過程中，需要該系統參與蓄能制動、緩速或放能加力時，(以氣動為例)司機操控一個兩位三通電磁氣閥18使它們即時接合 或脫幵，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。當需要制動緩速或放能加力(蓄能器中有壓力)時， 司機輕踩剎車踏板或油門踏板，其上的電動開關首先接通兩位三通電磁氣閥18, 使離合器17結合，將系統置於工作狀態，發揮系統的節能緩衝功能。
兩個實施方案的可控溢流單元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。其特點是: 與汽車主傳動並聯，結合或脫開方便；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1，本實用新型汽車制動動能再生液力緩速器，是安裝在大、中型汽車變速箱取力窗口上的油泵和液壓系統，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即將廢棄的動能並再利用，其特徵是油泵/油馬達(12)與汽車變速箱(14)的取力器相連，油泵/油馬達(12)的進口一路通過單向閥(6)及截止閥(4)到活塞膜板閉式油箱(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(15)及兩位二通電磁閥(1)控制的插裝閥(16)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)。
專利摘要汽車制動動能再生液力緩速器，是安裝在大、中型汽車變速箱取力窗口上的油泵和液壓系統，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即將廢棄的動能並再利用。其特點是與汽車主傳動並聯，結合或脫開方便；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。
文檔編號B60T1/10GK201334000SQ200920067258
公開日2009年10月28日 申請日期2009年1月22日 優先權日2009年1月22日
發明者張順祥, 戴再農, 江紹成, 邢科禮 申請人:江紹成;邢科禮;戴再農;張順祥