車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，它包括固定支架、液壓油路、至少一個緩速子裝置、控制系統(tǒng)，緩速子裝置包括伺服電機、液壓伺服閥、阻風葉片和旋轉軸，旋轉軸通過固定組件可旋轉地支承在固定支架上，阻風葉片固定連接在旋轉軸上，液壓伺服閥的輸入軸與伺服電機相連接，液壓伺服閥的輸出軸與旋轉軸相連接；控制系統(tǒng)包括車速傳感器、開關旋鈕、葉片位置傳感器以及控制伺服電機和液壓油路工作的控制器，葉片位置傳感器安裝在旋轉軸上。本實用新型不僅可以通過自動調節(jié)角度或者直接調節(jié)角度來增加車輛迎風面積，利用空氣阻力實現(xiàn)車輛緩速制動，而且能將很小的控制信號轉換成很大的液壓功率來進行調節(jié)，靈敏度高，快速性好。
【專利說明】車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，屬于車輛輔助制動領域。
【背景技術】
[0002]制動系統(tǒng)是車輛的重要組成部分之一，直接關系到生命財產安全，包括行車制動器、駐車制動器和輔助制動器。行車制動器為車輛主制動器，一般采用鼓式或盤式摩擦制動方式，將車輛的動能、勢能通過摩擦轉化為熱能，實現(xiàn)車輛減速或制動的目的。
[0003]隨著車輛技術的進步和道路條件的改善，客車與其他商用車輛一樣向著高速度、大載荷的運營效率最優(yōu)化方向發(fā)展，由于車輛行駛時的動能與車輛速度的平方成正比，動能、勢能與車輛載荷成正比，這就意味著在同樣的制動條件下，現(xiàn)在客車的行車制動器需要轉化更多的制動能量，承載更大的熱負荷。特別是在一些特殊路段，如坡長、坡陡、彎道多的山區(qū)道路，駕駛員需要通過頻繁制動或持續(xù)制動來控制車速，而使制動器產生大量的摩擦熱量。由于行車制動器一般采用風冷方式，且受到空間尺寸的限制，其散熱能力未能得到本質提高，無法及時將大量的熱量散發(fā)掉，制動器溫度會大幅度升高，使得其摩擦因數(shù)下降、磨損程度加重，出現(xiàn)制動效能部分甚至全部損失的危險熱衰退現(xiàn)象。雖然制動防抱死系統(tǒng)、電子制動力分配系統(tǒng)等的應用提高了客車制動的穩(wěn)定性和可靠性，但是它們對制動器的過熱現(xiàn)象作用甚微，熱衰退現(xiàn)象仍然是困擾客車制動安全的瓶頸問題之一。
[0004]目前，一些客車采用外加水箱給過熱制動器淋水的冷卻方式，這種方式不僅浪費水源、損傷路面，而且在冬天容易造成路面結冰，影響其他車輛的行車安全；一些客車采用電渦流緩速器、液力緩速器等輔助制動裝置，能有效分流行車制動器的熱負荷，但這種方式使用、維護成本較高，未能達到綠色節(jié)能的目的。
[0005]空氣阻力是車輛的主要行駛阻力之一，其值與車輛的迎風面積、車速的平方成正t匕。在客車緩速行駛時，通過增加其迎風面積可以有效增加客車的行駛阻力，降低摩擦式制動器的負擔，而且車速越高，緩速的作用越明顯。在已有可查詢的車輛空氣阻力緩速裝置相關信息中，中國專利CN 102126486 A公開了一種機動車輔助減速的方法和裝置。上述實用新型專利利用機動車車身鋼板作為輔助減速板，在制動強度滿足條件時，同時打開減速板，通過增加機動車風阻系數(shù)，利用空氣阻力輔助機動車減速，從而減少機動車制動距離，提高制動性能。但是，該實用新型專利主要針對于機動車制動情況，在制動踏板行程過半或急速踩踏制動踏板時，減速板才參與工作，這不符合客車緩速時輔助制動器工作的要求；其次，利用車身鋼板作為減速板、液壓伸縮支桿安裝在車架“C柱”斜梁處及其傳動系統(tǒng)等也不適合于在客車上安裝、使用。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，它不僅可以通過自動調節(jié)角度或者直接調節(jié)角度來增加車輛迎風面積，利用空氣阻力實現(xiàn)車輛緩速，有效分流車輛持續(xù)制動、連續(xù)下坡時摩擦式制動器的熱負荷，防止熱衰退現(xiàn)象發(fā)生，提高車輛的行車安全性能，降低摩擦式制動器的磨損，而且能將很小的控制信號轉換成很大的液壓功率來進行調節(jié)，靈敏度高，快速性好。
[0007]本實用新型解決上述技術問題采取的技術方案是:一種車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，它包括:
[0008]一固定支架，其安裝在車頂上；
[0009]至少一個緩速子裝置，緩速子裝置包括伺服電機、液壓伺服閥、阻風葉片和旋轉軸，旋轉軸通過固定組件可旋轉地支承在固定支架上，阻風葉片固定連接在旋轉軸上，液壓伺服閥的輸入軸與伺服電機相連接，液壓伺服閥的輸出軸與旋轉軸相連接；
[0010]一給所述液壓伺服閥通入高、低壓油液并使其工作的液壓油路；
[0011]一控制系統(tǒng)，其包括車速傳感器、開關旋鈕、葉片位置傳感器以及控制伺服電機和液壓油路工作的控制器，葉片位置傳感器安裝在旋轉軸上，所述葉片位置傳感器、車速傳感器和開關旋鈕的信號控制輸出端與控制器連接，其中，
[0012]所述開關旋鈕，其根據操作者的選擇發(fā)送目標旋轉角度開關信號或主動調節(jié)開關信號至控制器；
[0013]所述車速傳感器，用于采集車輛的車輛速度信號并將其傳遞至控制器；
[0014]所述葉片位置傳感器，用于采集旋轉軸的旋轉角度信號并將其反饋至控制器；
[0015]所述控制器，當接收到開關按鈕傳遞的相應目標旋轉角度開關信號時，則發(fā)送相應的目標旋轉角度信號至伺服電機，并同時發(fā)送油路導通信號至液壓油路使液壓伺服閥工作；當接收到開關按鈕傳遞的主動調節(jié)開關信號時，則將接收到的車輛速度信號與設定的車速參考信號進行比較，根據比較結果，發(fā)送相應的旋轉角度調節(jié)信號至伺服電機，并同時發(fā)送相應的油路導通信號至液壓油路使液壓伺服閥工作。
[0016]進一步為了能夠顯示本緩速裝置的工作情況，當本緩速裝置的輸入信號、執(zhí)行機構工作不正常時，提醒駕駛員注意，所述的控制系統(tǒng)還包括故障指示燈，該故障指示燈的信號輸入端與控制器相連接。
[0017]進一步，所述的液壓伺服閥包括閥芯、閥套、閥缸、旋轉塊和固定塊、閥芯與閥套同軸線，并且閥套設置在閥芯的外圍，閥體設置在閥套的外圍，旋轉塊和固定塊設置在閥體和閥套之間，并且旋轉塊和固定塊將閥套與閥體之間的腔體分隔成第一工作腔和第二工作腔，旋轉塊的一端與閥套固定連接，另一端與閥體動配合，固定塊的一端與閥體固定連接，另一端與閥套動配合，閥芯上開有高壓油道和回油道，閥套開有與第一工作腔相連通的第一油道和與第二工作腔相連通的第二油道，所述的伺服電機與閥芯固定連接，所述的液壓伺服閥的輸出軸與閥套相連接，當伺服電機帶動閥芯轉動時，高壓油道和第一油道之間以及高壓油道和第二油道之間呈間歇式逐漸接通或間歇式逐漸閉塞狀態(tài)，回油道和第二油道以及回油道和第一油道之間也隨之呈間歇式逐漸接通或間歇式逐漸閉塞狀態(tài)。
[0018]進一步，所述的液壓油路包括高壓蓄能器、儲油箱、進油控制閥和出油控制閥，高壓蓄能器的高壓出油口通過進油控制閥與高壓油道相連通，所述的回油道通過出油控制閥與儲油箱相連通，所述的進油控制閥與出油控制閥的信號控制端均連接在控制器的信號控制輸出端。
[0019]進一步為了減少本緩速裝置不工作時的空氣阻力，降低其無效能耗，所述的固定支架上安裝有導流板，并且該導流板位于第一個緩速子裝置的前方。
[0020]進一步為了增加阻風葉片的硬度，提高其在迎風狀態(tài)下的承受能力，所述的阻風葉片由合金材料制成。
[0021]進一步為了能夠采集進油管道內的油液壓力并將其反饋給控制系統(tǒng)以保證更好的控制，高壓蓄能器的出油管路上設置有油壓傳感器，油壓傳感器與控制系統(tǒng)相連接。
[0022]采用了上述技術方案后，本實用新型通過車頂?shù)亩嗥栾L葉片，可以通過自動調節(jié)角度或者直接調節(jié)角度來增加車輛迎風面積，利用空氣阻力實現(xiàn)客車緩速目的，有效分流客車持續(xù)制動、連續(xù)下坡時摩擦式制動器的熱負荷，能有效提高客車的抗熱衰退性能；相對于電渦流緩速器、液力緩速器等輔助制動裝置，具有綠色節(jié)能、費用低廉等優(yōu)點；相對于制動器淋水方式，具有不會浪費水源，對道路沒有負作用，對其他車輛影響小等優(yōu)點；若與發(fā)動機排氣制動配合使用，在車速較高時，由該空氣阻力緩速裝置提供輔助制動力，在車速較低時，由發(fā)動機排氣制動提供輔助制動力，則其效果會更加理想；另外，本實用新型采用了液壓伺服閥，它的使用使本實用新型能將控制器很小的控制信號轉換成很大的液壓功率來進行調節(jié)，提高了本裝置的靈敏度，而且快速性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置的安裝示意圖；
[0024]圖2為本實用新型的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置的結構示意圖；
[0025]圖3為本實用新型的液壓伺服閥的結構示意圖；
[0026]圖4為本實用新型的開關按鈕的結構示意圖；
[0027]圖5為本實用新型的液壓油路的連接示意圖；
[0028]圖6為本實用新型的控制系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0030]如圖1飛所示，所示，一種車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，它包括:
[0031 ] 一固定支架2，其通過固定螺栓7安裝在車頂I上；固定支架2可由合金材料制成。
[0032]至少一個緩速子裝置，緩速子裝置包括伺服電機9、液壓伺服閥8、阻風葉片3和旋轉軸5，旋轉軸5通過固定組件4可旋轉地支承在固定支架2上，阻風葉片3固定連接在旋轉軸5上,液壓伺服閥8的輸入軸與伺服電機9相連接,液壓伺服閥8的輸出軸與旋轉軸5相連接；
[0033]一給液壓伺服閥8通入高、低壓油液并使其工作的液壓油路；
[0034]一控制系統(tǒng)，其包括車速傳感器、開關旋鈕16、葉片位置傳感器6以及控制伺服電機9和液壓油路工作的控制器，葉片位置傳感器6安裝在旋轉軸5上，葉片位置傳感器6、車速傳感器和開關旋鈕16的信號控制輸出端與控制器連接，其中，
[0035]開關旋鈕16，其根據操作者的選擇發(fā)送目標旋轉角度開關信號或主動調節(jié)開關信號至控制器；
[0036]車速傳感器，用于采集車輛的車輛速度信號并將其傳遞至控制器；[0037]葉片位置傳感器6，用于采集旋轉軸5的旋轉角度信號并將其反饋至控制器；
[0038]控制器，當接收到開關按鈕16傳遞的相應目標旋轉角度開關信號時，則發(fā)送相應的目標旋轉角度信號至伺服電機9，并同時發(fā)送油路導通信號至液壓油路使液壓伺服閥8工作；當接收到開關按鈕16傳遞的主動調節(jié)開關信號時，則將接收到的車輛速度信號與設定的車速參考信號進行比較，根據比較結果，發(fā)送相應的旋轉角度調節(jié)信號至伺服電機9，并同時發(fā)送相應的油路導通信號至液壓油路使液壓伺服閥8工作。
[0039]控制系統(tǒng)還包括故障指示燈，該故障指示燈的信號輸入端與控制器相連接。
[0040]液壓伺服閥8采用類似中國專利CN 102562701 A公開的一種易控液壓轉角自伺服閥所提出的將液壓伺服技術和電機控制相結合的結構。
[0041]如圖2所示，液壓伺服閥包括閥芯17、閥套18、閥體19、旋轉塊20和固定塊21、閥芯17與閥套18同軸線，并且閥套18設置在閥芯17的外圍，閥體19設置在閥套18的外圍，旋轉塊20和固定塊21設置在閥體19和閥套18之間，并且旋轉塊20和固定塊21將閥套18與閥體19之間的腔體分隔成第一工作腔19-1和第二工作腔19-2，旋轉塊20的一端與閥套18固定連接，另一端與閥體19動配合，固定塊21的一端與閥體19固定連接，另一端與閥套18動配合，閥芯17上開有高壓油道17-1和回油道17-2，閥套18開有與第一工作腔19-1相連通的第一油道18-1和與第二工作腔19-2相連通的第二油道18-2，伺服電機9與閥芯17固定連接，所述的液壓伺服閥8的輸出軸與閥套18相連接，當伺服電機9帶動閥芯17轉動時，高壓油道17-1和第一油道18-1之間以及高壓油道17-1和第二油道18_2之間呈間歇式逐漸接通或間歇式逐漸閉塞狀態(tài)，回油道17-2和第二油道18-2以及回油道17-2和第一油道18-2之間也隨之呈間歇式逐漸接通或間歇式逐漸閉塞狀態(tài)。液壓伺服閥8根據伺服電機9轉動角度工作，使阻風葉片3打開或關閉一定角度，伺服電機9采用體積小、力矩大，由占空比信號控制轉角的舵機，初始時閥芯17與閥套18處于中位，閥芯17與閥套18關閉，油液不能進入閥體19和閥套18之間的腔體，閥體19中的油液被密閉起來，閥體19自鎖，使阻風葉片3固定為一定角度，當控制器給舵機發(fā)出一個轉角信號時，舵機轉過一個角度，閥芯17與閥套18之間的閥口被打開，若此時壓力油液流進閥體19的第一工作腔19-1，第二工作腔19-2與回油油路相通，第一工作腔19-1的高壓油在旋轉塊20上產生順時針的推力使旋轉塊轉動，從而使閥套18通過輸出軸帶動阻風葉片3轉動，反之亦然。隨著閥套18的轉動，其與閥芯17之間的開口逐漸變小，直至關閉，從而實現(xiàn)閥套18塊對閥芯17的位置跟蹤，即液壓伺服閥輸出軸的轉角隨舵機轉動角度而變化。
[0042]制動能量再生裝置將客車制動時的能量以液壓能的形式儲存起來，用于給液壓轉角伺服閥8提供動力，可以采用類似中國專利CN 202491793 U公開的一種線控制動系統(tǒng)能量再生裝置所提出的結構，當控制器通過制動踏板位置傳感器和輪速傳感器判斷汽車為制動或減速狀態(tài)，且符合制動能量回收條件時，則發(fā)出指令使電磁離合器接合，帶動液壓油泵/馬達工作，將制動能量存儲于低壓蓄能器和高壓蓄能器中。客車在緩速行駛時，制動能量再生裝置處于工作狀態(tài)，一方面可以提供一定的行駛阻力，起到輔助制動的作用；一方面可以有效地回收制動能量，為空氣阻力緩速裝置提供動力。這里采用壓力較大的高壓蓄能器給液壓轉角伺服閥提供液壓動力，以保證能在客車行駛過程調整阻風葉片3角度。
[0043]如圖4所示，液壓油路包括高壓蓄能器11、儲油箱14、進油控制閥12和出油控制閥15，高壓蓄能器11的高壓出油口通過進油控制閥12與高壓油道17-1相連通，回油道17-2通過出油控制閥15與儲油箱14相連通，進油控制閥12與出油控制閥15的信號控制端均連接在控制器的信號控制輸出端。
[0044]為了能夠采集進油管道內的油液壓力并將其反饋給控制系統(tǒng)以保證更好的控制，高壓蓄能器11的出油管路上設置有油壓傳感器13，油壓傳感器13與控制系統(tǒng)相連接
[0045]為了減少本緩速裝置不工作時的空氣阻力，降低其無效能耗，如圖2所示，固定支架2上安裝有導流板10，并且該導流板10位于第一個緩速子裝置的前方。導流板10呈流線結構，位于本裝置的最前端。
[0046]阻風葉片3由合金材料制成。
[0047]開關旋鈕16內置電位計，安裝于駕駛室內，設有五個位置，包括角度調節(jié)模式與主動調節(jié)模式，可分別為葉片關閉、開啟30度、開啟60度、開啟90度及主動調節(jié)模式，用于駕駛員選擇控制模式或葉片角度。葉片位置傳感器6采用電位計式傳感器，安裝于旋轉軸5 一端，其滑片隨旋轉軸5轉動，傳遞給控制器葉片開啟角度信號，控制器接收開關旋鈕信號，若為角度調節(jié)模式，則發(fā)出指令給伺服電機9使其轉動開關旋鈕所設定的角度，同時進油電磁閥12、出油電磁閥15得電導通，高壓蓄能器11中的高壓油液與液壓伺服閥8的進油口相通，液壓伺服閥8的出油口與油箱相通，通過液壓伺服閥8輸出軸帶動阻風葉片3開啟至所設定的角度；若為主動調節(jié)模式，則根據所設定的車速，通過伺服電機9，在客車行駛過程中主動調節(jié)阻風葉片3開啟的角度:如果實際車速大于設定車速，則增加阻風葉片3開啟角度；如果實際車速小于設定車速，則減小阻風葉片3開啟角度；如果阻風葉片3開啟角度已為最大值，則發(fā)動機排氣制動或行車制動器參與工作。
[0048]以上所述的具體實施例，對本實用新型解決的技術問題、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于，它包括: 一固定支架(2)，其安裝在車頂(I)上； 至少一個緩速子裝置，緩速子裝置包括伺服電機(9)、液壓伺服閥(8)、阻風葉片(3)和旋轉軸(5 )，旋轉軸(5 )通過固定組件(4 )可旋轉地支承在固定支架(2 )上，阻風葉片(3 )固定連接在旋轉軸(5)上，液壓伺服閥(8)的輸入軸與伺服電機(9)相連接，液壓伺服閥(8)的輸出軸與旋轉軸(5)相連接； 一給所述液壓伺服閥(8)通入高、低壓油液并使其工作的液壓油路； 一控制系統(tǒng)，其包括車速傳感器、開關旋鈕(16)、葉片位置傳感器(6)以及控制伺服電機(9)和液壓油路工作的控制器，葉片位置傳感器(6)安裝在旋轉軸(5)上，所述葉片位置傳感器(6)、車速傳感器和開關旋鈕(16)的信號控制輸出端與控制器連接，其中， 所述開關旋鈕(16)，其根據操作者的選擇發(fā)送目標旋轉角度開關信號或主動調節(jié)開關信號至控制器； 所述車速傳感器，用于采集車輛的車輛速度信號并將其傳遞至控制器； 所述葉片位置傳感器(6)，用于采集旋轉軸(5)的旋轉角度信號并將其反饋至控制器；所述控制器，當接收到開關按鈕(16)傳遞的相應目標旋轉角度開關信號時，則發(fā)送相應的目標旋轉角度信號至伺服電機(9)，并同時發(fā)送油路導通信號至液壓油路使液壓伺服閥(8)工作；當接收到開關按鈕(16)傳遞的主動調節(jié)開關信號時，則將接收到的車輛速度信號與設定的車速參考信號進行比較，根據比較結果，發(fā)送相應的旋轉角度調節(jié)信號至伺服電機(9)，并同時發(fā)送相應的油路導通信號至液壓油路使液壓伺服閥(8)工作。
2.根據權利要求1所述的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)還包括故障指示燈，該故障指示燈的信號輸入端與控制器相連接。
3.根據權利要求1所述的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于:所述的液壓伺服閥包括閥芯(17)、閥套(18)、閥體(19)、旋轉塊(20)和固定塊(21)、閥芯(17)與閥套(18)同軸線，并且閥套(18)設置在閥芯(17)的外圍，閥體(19)設置在閥套(18)的外圍，旋轉塊(20)和固定塊(21)設置在閥體(19)和閥套(18)之間，并且旋轉塊(20)和固定塊(21)將閥套(18)與閥體(19)之間的腔體分隔成第一工作腔(19-1)和第二工作腔(19-2)，旋轉塊(20)的一端與閥套(18)固定連接，另一端與閥體(19)動配合，固定塊(21)的一端與閥體(19)固定連接，另一端與閥套(18)動配合，閥芯(17)上開有高壓油道(17-1)和回油道(17-2)，閥套(18)開有與第一工作腔(19-1)相連通的第一油道(18-1)和與第二工作腔(19-2)相連通的第二油道(18-2)，所述的伺服電機(9)與閥芯(17)固定連接，所述的液壓伺服閥(8)的輸出軸與閥套(18)相連接，當伺服電機(9)帶動閥芯(17)轉動時，高壓油道(17-1)和第一油道(18-1)之間以及高壓油道(17-1)和第二油道(18-2)之間呈間歇式逐漸接通或間歇式逐漸閉塞狀態(tài)，回油道(17-2)和第二油道(18-2)以及回油道(17-2)和第一油道(18-2)之間也隨之呈間歇式逐漸接通或間歇式逐漸閉塞狀態(tài)。
4.根據權利要求3所述的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于:所述的液壓油路包括高壓蓄能器(11)、儲油箱(14)、進油控制閥(12)和出油控制閥(15)，高壓蓄能器(11)的高壓出油口通過進油控制閥(12)與高壓油道(17-1)相連通，所述的回油道(17-2)通過出油控制閥(15)與儲油箱(14)相連通，所述的進油控制閥(12)與出油控制閥(15)的信號控制端均連接在控制器的信號控制輸出端。
5.根據權利要求1所述的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于:所述的固定支架(2)上安裝有導流板(10)，并且該導流板(10)位于第一個緩速子裝置的前方。
6.根據權利要求1所述的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于:所述的阻風葉片(3)由合金材料 制成。
7.根據權利要求4所述的車頂主動調節(jié)式空氣阻力緩速裝置，其特征在于:所述的高壓蓄能器(11)的出油管路上設置有油壓傳感器(13)，油壓傳感器(13)與控制系統(tǒng)相連接。
【文檔編號】B60T1/16GK203543922SQ201320673707
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權日:2013年10月30日
【發(fā)明者】唐金花, 王奎洋 申請人:江蘇理工學院