專利名稱：汽車制動動能再生液力緩速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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(tǒng)，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 的動能并再利用。屬機械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汽車制動系統(tǒng)是汽車安全行駛中最重要的系統(tǒng)之一。隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)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(tǒng)的摩擦片式制動 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(qū)運營的各類汽車，由于頻 繁或長時間使用行車制動系統(tǒng)，會出現(xiàn)因摩擦片過熱而引起的制動效能熱衰退現(xiàn)象，嚴重 時導(dǎo)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(tǒng)應(yīng)需而獲得迅速發(fā)展，其中液力緩速器已在 歐、美并將在國內(nèi)成為主導(dǎo)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(zhuǎn)子帶動油液繞軸線旋轉(zhuǎn)，油液沿轉(zhuǎn)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(zhuǎn)回來沖擊 轉(zhuǎn)子，形成了對轉(zhuǎn)子的阻力矩，作用在傳動軸上，從而實現(xiàn)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(zhuǎn)化為油液的熱能，使油溫升高或被熱交換器的介質(zhì)帶 走。因液力緩速器的良好的輔助制動效果，當(dāng)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(yīng)需而生，出現(xiàn)了很多生產(chǎn)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(fā)和應(yīng)用上雖已有一定的發(fā)展，但與先進的國家相比仍有較大差 距。 目前國內(nèi)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(zhuǎn)化為熱能散發(fā)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(yīng)指出的是，能回收汽車制動時的動能并再利用的液壓混合動力汽車已在需 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(yīng)用，并出現(xiàn)不少技術(shù) 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(xiàn)出液力緩速器的作用，尚不能完美地 替代當(dāng)前可用于更廣場合的比較先進的液力緩速器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明汽車制動動能再生液力緩速器的任務(wù)，就是提供一種簡單實用、能回收汽 車制動動能并再利用、且能較好實現(xiàn)緩速功能的液力緩速器。 本發(fā)明的技術(shù)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(jīng)一個大兩位
3二通電磁球閥7到蓄能器10，與其并聯(lián)的是經(jīng)一個小兩位二通電磁球閥8和節(jié)流閥9也通 到蓄能器10 ;壓力變送器11控制并輸出系統(tǒng)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(jīng)先導(dǎo)式比例溢流閥15及兩位二通電磁閥1控制的插裝閥 16構(gòu)成的可控溢流單元K，并經(jīng)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(tài)如下 (1)車輛正常行駛兩位二通電磁閥1在失電狀態(tài)下，油泵12將油箱5中的油液 經(jīng)開啟的截止閥4和單向閥6抽出，經(jīng)插裝閥16 (溢流單元K處于卸荷狀態(tài))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 處于待工作的空循環(huán)狀態(tài)。較大通徑的插裝閥16減少油路阻力，減少功耗和油液發(fā)熱。
(2)系統(tǒng)蓄能車輛緩速制動直至仃止(如城市公交車靠站)當(dāng)司機輕踩剎車踏 板，在未接通汽車原有的制動系統(tǒng)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(dǎo)比例溢流閥15的控制下，按系統(tǒng)設(shè)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IO，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(zhuǎn)化為蓄能器10內(nèi)的壓力能。當(dāng)蓄能器10內(nèi)的壓力到 達最大溢流壓力時，若車輛尚未停止，蓄能過程結(jié)束，泵出的油液在高壓狀態(tài)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(tǒng)保 持在高阻力矩的狀態(tài)下，繼續(xù)發(fā)揮制動作用直至停車。若要在更短距離內(nèi)停車或需緊急停 車，司機只需繼續(xù)下踩剎車踏板，啟用汽車原有機械制動系統(tǒng)進行較快的制動或緊急剎車， 此時兩個系統(tǒng)同時作用，實現(xiàn)更加有力的制動，但回收汽車動能將減少。
(3)系統(tǒng)放能車輛起動(加速)車輛在怠速或熄火狀態(tài)下，當(dāng)司機輕踩油門踏板， 小兩位二通電磁球閥8帶電導(dǎo)通，蓄能器內(nèi)壓力油經(jīng)過節(jié)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，短暫延時后再打開大電磁球閥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沖擊(水錘現(xiàn)象)。油馬 達12的出口油液經(jīng)卸荷狀態(tài)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(fù)為車輛的動能，該放能過程 可使熄火狀態(tài)下的車輛獲得能壓燃發(fā)動機的初速。車輛起動時的助力將使發(fā)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(tǒng)先蓄能再維持緩速當(dāng)車輛在丘陵或山路的長大下坡段行駛時，將系統(tǒng) 控制電路切換到先導(dǎo)比例溢流閥隨動狀態(tài)，當(dāng)司機腳輕踩制車踏板時，在未接通汽車原有 的制動系統(tǒng)前，使兩位二通電磁閥1通電，切斷了插裝閥16控制腔的回油，溢流單元K處在 先導(dǎo)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(dǎo)比例閥15的隨動壓力 狀態(tài)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(zhuǎn)為對先導(dǎo)比例溢流閥15的壓力控制的電信號，當(dāng)下坡車速超過設(shè)定值時， 反饋到先導(dǎo)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(dāng)下坡車速低于設(shè)定值時，反饋到先導(dǎo)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(wěn)定在設(shè)定的范圍 內(nèi)，使車輛具有巡航速度特性。在長大坡道上連續(xù)下坡，車輛的勢能消耗在進出口有相應(yīng)大
小壓差的溢流上，轉(zhuǎn)化為液體的熱量是相當(dāng)大的，回油經(jīng)過冷卻裝置是必要的。本系統(tǒng)提供的緩速阻力矩(車輪上的)可達數(shù)千N-m，基本能滿足車輛在山區(qū)運營時對緩速器的要求， 且蓄能器中的能量在車輛轉(zhuǎn)為上坡或需加速時還可節(jié)油助力。 (5)系統(tǒng)脫開；當(dāng)不需要該系統(tǒng)工作或系統(tǒng)發(fā)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(guān)，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(yīng)在車輛仃駛時進行，以免損壞結(jié)合齒輪)。此時，與車輛主傳動并聯(lián)設(shè)置的液力緩速 器處于非工作的靜止?fàn)顟B(tài)，司機可操控車輛原有系統(tǒng)進行常規(guī)行駛。 本發(fā)明汽車制動動能再生液力緩速器的另一技術(shù)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(shè)置一個可在動態(tài)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(tǒng)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(tǒng)作無用的空循環(huán)，不僅可延長系統(tǒng)壽命而 且在某種程度上也減少了汽車燃料的無效損耗。 本發(fā)明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 并用于起動和加力。其好處是與汽車主傳動并聯(lián)，結(jié)合或脫開方便；有明顯的節(jié)能效果； 在車輛起動時放能加力，改善了發(fā)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(tǒng)的使用壽命，提高了車輛的安全性能；采用現(xiàn)今已成熟的液壓技術(shù)和大量生 產(chǎn)的液壓元件，系統(tǒng)簡單可靠、制造成本低，易于推廣應(yīng)用。


圖1 :汽車制動動能再生液力緩速器液壓系統(tǒng)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(tǒng)原理圖。 實施方案 現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明汽車制動動能再生液力緩速器作進一步說明。
見圖1，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(jīng)一個大兩位二通電磁球閥 7到蓄能器10，與其并聯(lián)的是經(jīng)一個小兩位二通電磁球閥8和節(jié)流閥9也通到蓄能器10 ; 壓力變送器11控制并輸出系統(tǒng)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(jīng)先導(dǎo)式比例溢流閥15及兩位二通電磁閥1控制的插裝閥16構(gòu)成的可控 溢流單元K(圖中雙點劃線框中所示)，并經(jīng)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(jié)構(gòu)簡單的常壓閉式液壓 回路，使汽車在惡劣的外部環(huán)境中運行時，保證系統(tǒng)不受塵埃污染，從而提高了系統(tǒng)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(shè)置一個可在動 態(tài)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(tǒng)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(tǒng)作無用的空循環(huán)，不僅可 延長系統(tǒng)壽命而且在某種程度上也減少了汽車燃料的無效損耗。當(dāng)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(guān)首先接通兩位三 通電磁氣閥18，使離合器17結(jié)合，將系統(tǒng)置于工作狀態(tài)，發(fā)揮系統(tǒng)的節(jié)能緩沖功能。
兩個實施方案的可控溢流單元K可有多種構(gòu)成方案，例如用較大通徑的先導(dǎo)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并用于起動和加力。其特點是與汽車主傳動并聯(lián)，結(jié) 合或脫開方便；有明顯的節(jié)能效果；在車輛起動時放能加力，改善了發(fā)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(tǒng)的使用壽命，提高了車輛的安全性能；采 用現(xiàn)今已成熟的液壓技術(shù)和大量生產(chǎn)的液壓元件，系統(tǒng)簡單可靠、制造成本低，易于推廣應(yīng) 用。它若和車輛的ABS、 ASR等的計算機系統(tǒng)協(xié)同控制，可實現(xiàn)更安全、更人性化、更舒適的 行駛。
權(quán)利要求
本發(fā)明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(tǒng)，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并再利用，其特征是油泵/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(jīng)一個大兩位二通電磁球閥(7)到蓄能器(10)，與其并聯(lián)的是經(jīng)一個小兩位二通電磁球閥(8)和節(jié)流閥(9)也通到蓄能器(10)；壓力變送器(11)控制并輸出系統(tǒng)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(jīng)先導(dǎo)式比例溢流閥(15)及兩位二通電磁閥(1)控制的插裝閥(16)構(gòu)成的可控溢流單元(K)，并經(jīng)冷卻裝置(2)和過濾器(3)回到膜板活塞閉式油箱(5)。
全文摘要
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(tǒng)，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并再利用。其特點是與汽車主傳動并聯(lián)，結(jié)合或脫開方便；有明顯的節(jié)能效果；在車輛起動時放能加力，改善了發(fā)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(tǒng)的使用壽命，提高了車輛的安全性能；采用現(xiàn)今已成熟的液壓技術(shù)和大量生產(chǎn)的液壓元件，系統(tǒng)簡單可靠、制造成本低，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號B60T1/10GK101786447SQ20091004567
公開日2010年7月28日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者張順祥, 戴再農(nóng), 江紹成, 邢科禮 申請人:江紹成;邢科禮;戴再農(nóng);張順祥