專利名稱：汽車節(jié)能減排液力緩速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明汽車節(jié)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 并聯(lián)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的動 能并在起動(或加力)時再利用，也減少了起動時的廢氣排放，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。 屬機(jī)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(jī)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(yùn)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(yán)重時導(dǎo) 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(yùn)營成本。為 了解決這一問題，各種車輛輔助制動系統(tǒng)獲得了迅速發(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。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(zhuǎn)子帶動油液繞軸線旋轉(zhuǎn)，油液沿轉(zhuǎn)子葉片方向運(yùn)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 緩速器所具有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(yùn)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V0ITH、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(jìn)的國家相比仍有較大差距。目前國內(nèi)外實際運(yùn)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(fèi)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、起動的各類城市公交車、垃圾車和快遞車中得到初步應(yīng)用，獲得了顯著的節(jié)能減 排效果，并出現(xiàn)不少技術(shù)方案，如專利號為87100344、ZL88214287. 9、ZL200420059673. 6、 ZL200620040083. 8、ZL200620044935. 0、ZL200620044934. 6、ZL200720073344. 0、申請?zhí)枮?200910045677. 6等等，雖然它們在一定程度上表現(xiàn)出具有節(jié)能減排功能的液力緩速器的作 用，但尚不能完美地替代當(dāng)前可用于更廣場合的比較先進(jìn)的液力緩速器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明汽車節(jié)能減排液力緩速器的任務(wù)，就是提供一種簡單實用、能回收汽車制 動動能并在起動(或加力)時再將動能加以利用、且能較好實現(xiàn)兼具節(jié)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(jīng)過原變速箱的機(jī)械系統(tǒng)，而是借助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車后橋相連。本發(fā)明的技術(shù)方案是在汽車變速箱18的輸出端安裝有副箱15 (或?qū)⑺鼈兘M合設(shè) 計為一體的新型變速箱)，油泵/油馬達(dá)12借助可動態(tài)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(dá)12的進(jìn)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 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檢測并輸出系統(tǒng)壓力信號，油泵/油馬達(dá)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19及兩位二通電磁閥1控制的插裝閥 20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)車輛正常行駛當(dāng)蓄能器內(nèi)壓力處于設(shè)定的下限時(即不能放能時)，電磁離 合器14斷電脫開，本系統(tǒng)與汽車變速箱脫開，油泵/油馬達(dá)不轉(zhuǎn)，本系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)。(2)系統(tǒng)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(tài)下，當(dāng)司機(jī)輕踩剎車踏板，在未接通汽車原有的制動系統(tǒng)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(zhuǎn)動，短暫延時后使兩位二通電磁閥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(dǎo)比例溢流閥19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(jìn)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(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(dá)設(shè)定的最大溢流壓力時，若車輛尚未停止，蓄能過程結(jié)束，泵輸出 的油液在高壓狀態(tài)下頂開插裝閥20 (溢流單元在最大壓力下溢流)并經(jīng)過冷卻裝置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(jī)只需繼續(xù)下踩剎車踏板，啟用汽車原有機(jī)械 制動系統(tǒng)進(jìn)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(空檔或非空檔)，當(dāng) 司機(jī)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(dǎo)通，蓄能器內(nèi)壓 力油經(jīng)過節(jié)流閥9進(jìn)到大兩位二通電磁球閥7的出口和油馬達(dá)12的進(jìn)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(jìn)出口壓差較小，消除或減 少了放能過程的液壓沖擊。油馬達(dá)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泵(此時為油馬達(dá)工 況)12上，使油馬達(dá)12轉(zhuǎn)動(與蓄能過程時的油泵轉(zhuǎn)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(jìn)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(jī)的 初速。車輛起動時的助力將使發(fā)動機(jī)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)比例溢流閥的隨動狀態(tài)，當(dāng)司機(jī)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20控制腔的回油，溢流單元K處 在先導(dǎo)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(dǎo)比例閥19的隨動
4壓力狀態(tài)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(dǎo)比例溢流閥19的電信號進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)下坡車 速超過設(shè)定值時，反饋到先導(dǎo)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(dāng)下坡車速低于設(shè)定值時，反饋到先導(dǎo)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(wěn) 定在設(shè)定的范圍內(nèi)，使車輛在下坡時具有恒速特性。在長大坡道上連續(xù)下坡，車輛的勢能消 耗在進(jìn)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(dá)數(shù)千N-m，基本能滿足車輛在山區(qū)運(yùn) 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(jī)可關(guān)斷電磁離合器 的電源，使油泵/油馬達(dá)12與變速箱18的輸出軸完全脫開。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(jī)可操控車輛原有系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)行駛。本發(fā)明汽車節(jié)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(dá)之間，可在動態(tài)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(jī)的減、加速意向，自動使該系統(tǒng)參與蓄能制動、緩速或放能加力。 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。與申請?zhí)枮?00910045677. 6的發(fā)明相比，它們的液壓系統(tǒng)原理是相同的，但安裝 在變速箱的位置是不同的。前發(fā)明是安裝在變速箱現(xiàn)有的側(cè)面(或后端)的取力窗口上， 利用安裝在變速箱中間軸的現(xiàn)有的取力器或?qū)Ｓ玫目蓜討B(tài)結(jié)合的離合器與本系統(tǒng)相連，其 缺點(diǎn)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(fù)荷，尤 其加劇了同步器的磨損；本發(fā)明是將系統(tǒng)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，不僅有利于變速箱的使用壽命， 而且提高了傳動的機(jī)械效率。本發(fā)明汽車節(jié)能減排液力緩速器的特點(diǎn)是在制動緩速過程中回收部分動能并用 于起動和加力。其好處是與汽車變速箱輸出軸并聯(lián)，結(jié)合或脫開方便，系統(tǒng)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(jīng)過原變速箱的機(jī)械系統(tǒng)，而是借助離 合器直接將變速箱輸出軸與汽車后橋相連，減輕了變速箱的負(fù)荷；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(jī)的工況，減少了有害氣體的排放；可加大起動速度，提 高運(yùn)營效率；變機(jī)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 汽車節(jié)能減排液力緩速器工作原理圖。實施方案現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明汽車節(jié)能減排液力緩速器作進(jìn)一步說明。見圖1，在汽車變速箱18的輸出端安裝有副箱15 (或?qū)⑺鼈兘M合設(shè)計為一體的新 型變速箱)，油泵/油馬達(dá)12借助電磁(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(dá)12的進(jìn)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(dá)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19及兩位二通電磁閥1控制的插裝閥20構(gòu)成的可控溢流單元K(圖 中雙點(diǎn)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(yùn)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。
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。本發(fā)明的特點(diǎn)是與汽車變速箱輸出軸并聯(lián)，結(jié)合或 脫開方便，系統(tǒng)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(jīng)過原變 速箱的機(jī)械系統(tǒng)，而是借助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車后橋相連，減輕了變速箱的 負(fù)荷；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(jī)的工況，減少了有害氣體 的排放；可加大起動速度，提高運(yùn)營效率；變機(jī)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(jī)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)明汽車節(jié)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并聯(lián)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的動能并在起動(或加力)時再利用，也減少了起動時的廢氣排放，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，其特征是在汽車變速箱(18)的輸出端安裝有副箱(15)(或?qū)⑺鼈兘M合設(shè)計為一體的新型變速箱)，油泵/油馬達(dá)(12)借助可動態(tài)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。
全文摘要
本發(fā)明汽車節(jié)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并聯(lián)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的動能并在起動(或加力)時再利用，也減少了起動時的廢氣排放，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。其特點(diǎn)是與汽車變速箱輸出軸并聯(lián)，結(jié)合或脫開方便，系統(tǒng)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(jīng)過原變速箱的機(jī)械系統(tǒng)，而是借助離合器直接將變速箱輸出軸與汽車后橋相連，減輕了變速箱的負(fù)荷；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(jī)的工況，減少了有害氣體的排放；可加大起動速度，提高運(yùn)營效率；變機(jī)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。
文檔編號B60T1/10GK101890944SQ200910051459
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者崔恒生, 張順祥, 戴再農(nóng), 江紹成, 邢科禮 申請人:無錫馳馬汽車動能科技發(fā)展有限公司