一种独立装配式前置缓速器系统及控制方法与流程

1.本发明涉及辅助制动系统领域，具体为一种独立装配式前置缓速器系统及控制方法。


背景技术：

2.液力缓速器是一种辅助制动系统，对于常行驶于山区、丘陵和市区内需要频繁使用制动的车辆，辅助制动系统能够极大地提高汽车的行驶性能，同时还能够明显改善驾驶舒适性，延长汽车传动和制动系统的使用寿命。液力缓速器相较于电涡流缓速器的优势在于：液力缓速器相较于电涡流缓速器的工作温度更低，对整车的电磁干扰小，相对于整车行驶更为安全,制动力矩更为强劲。
3.根据在整车中的布置位置的不同，液力缓速器可分为后置式缓速器(布置在变速器的后端)和前置式缓速器(布置在变速器的前端)两种。两种布置各有优劣，前置式缓速器的最大优势为在低发动机转速下，依然能够输出较为强劲的扭矩。
4.目前国内市场上所使用的液力缓速器多为后置式，而布置在变速器前端的缓速器则通常与液力变矩器整合在一起，整体作为前置模块布置在整车传动系统中。整体作为前置模块时对于非重载商用车或非工程车辆来说，液力变矩器所提供的功能所发挥的功效有限。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种独立装配式前置缓速器系统及控制方法，使得用户不需要较高的起步能力，就可以降低整车传递系统的复杂性，为用户提供更加经济性的选择。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：一种独立装配式前置缓速器系统，包括气源、比例控制气阀、缓速器控制阀、缓速器腔体、散热模块和动力模块；所述气源、比例控制气阀、缓速器控制阀、缓速器腔体、散热模块和动力模块依次连接，所述缓速器控制阀的一端和比例控制气阀连接，所述缓速器控制阀的另一端与缓速器腔体和散热模块连接，所述缓速器控制阀和缓速器腔体之间构成回路；所述缓速器控制阀、缓速器腔体和散热模块之间构成回路。
7.进一步的，所述动力模块包括调压阀、精滤器、油泵、粗滤器、油池；所述调压阀、精滤器、油泵、粗滤器和油池依次连接，所述油泵与发动机的输出轴连接，所述调压阀和缓速器腔体的油道连接。
8.进一步的，所述比例控制气阀内设置有多个档位。
9.进一步的，所述缓速器控制阀设置有三个阀芯位置。
10.进一步的，所述缓速器控制阀设置有与缓速器腔体相连的油道。
11.进一步的，所述缓速器控制阀的阀芯由两部分组成，与比例控制气阀直接接触的阀芯为先导阀芯；另一阀芯为主控阀芯。
12.进一步的，所述主控阀芯上开有油道与缓速器控制阀3的输出口相连。
13.一种基于独立装配式前置缓速器系统的控制方法，气源取自高压气，比例控制气阀通过电信号的占空比控制输出压力；通过比例控制气阀的输出压来调节缓速器控制阀的阀芯所处位置；通过动力模块驱动以及气源、比例控制气阀和缓速器控制阀的调节，缓速器系统装配在变速器和发动机之间。
14.进一步的，阀芯可在开度最大的位置和完全关闭的位置之间移动。
15.进一步的，通过调节进入缓速器腔体的油液量的多少实现液力缓速器输出扭矩大小的调节。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
17.本发明通过气源、比例控制气阀、缓速器控制阀构成控制模块，通过调整输出的气压来控制缓速器的开闭及输出扭矩的大小；所述动力模块为缓速器提供高压油液作为缓速器产生制动扭矩的根本动力来源；在动力模块的驱动以及气源、比例控制气阀和缓速器控制阀的调节下，在缓速器控制阀、缓速器腔体和散热模块中形成循环油路，缓速器腔体内通过定子、转子的对高压油液的作用与反作用，产生用户所需的制动扭矩。散热模块将液压油的热量传递给整车的散热系统。
18.进一步的，通过调压阀将油泵输出的油液压力进行稳定和调整，确保进入缓速器腔体的压力满足使用需求，同时保证缓速器输出扭矩的一致性；再通过精滤器进一步过滤油泵输出的高压油液后，能够有效的防止杂质进入缓速器液压系统；通过油泵与发动机输出轴相连，将油池中的常压油液进过增压后输出，以供缓速器腔体内部产生扭矩，是整个前置缓速器液压油循环的动力来源，粗滤器初步过滤油池中的液压油，防止杂质进入损坏油泵；油池容纳足够的缓速器产生扭矩所需的液压油。
19.进一步的，通过比例控制气阀内的档位设置的输出气压，调节阀芯所处位置。根据阀芯未知的不同，缓速器的状态可以分为无输出扭矩、最大输出扭矩工作以及将输入的油液分为两部分三种状态。
20.进一步的，油道为缓速器工作时的安全油道；当缓速器腔体内出现故障导致压力异常升高时，阀芯将会在工作腔压力作用下移动至强行关闭缓速器。
21.进一步的，所述先导阀芯用于分隔高压气和液压油；所述主控阀芯用于调整油液的走向。
22.进一步的，主控阀芯上的油道为缓速器不工作时提供安全油道，当未请求缓速器工作时，若主控阀芯因异常时，该控制油道内的油液将推动主控阀芯强行关闭缓速器。
23.进一步的，占空比越大输出气压越大；比例控制阀的多个档位，可根据用户使用需要设定各档位气压值。当比例控制阀输出气压达到最大时，液力缓速器以最大功率输出制动扭矩；当比例控制阀低于最大气压时，液力缓速器根据设定的压力输出用户所需的制动扭矩；当比例控制阀输出气压低于液力缓速器开启所需的最低压力时，缓速器退出工作，不输出扭矩。当阀芯可以处于三种状态，分别为缓速器无输出扭矩、以最大输出扭矩工作以及可以将输入的油液分为两部分的状态。
24.进一步的，阀芯的位置的变动可以调节进入缓速器腔体的油液量，进而调节缓速器的输出扭矩。
25.进一步的，当高压油液进入缓速器腔体后，缓速器转子搅动高压油液作用到缓速
器定子上，油液随着缓速器定子叶片及循环圆腔的引导反作用到缓速器转子上，从而在转子上产生制动力矩，转子将制动力矩通过传动轴传递给整车，从而起到降低车速的效果。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的一种独立装配式前置缓速器系统图；
28.图中：气源1、比例控制气阀2、缓速器控制阀3、缓速器腔体4、调压阀5、精滤器6、油泵7、粗滤器8、油池9和热交换器10。
具体实施方式
29.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
35.油泵7与整车发动机连接，在发动机运行的条件下，油池9中的液压油经过粗滤器8初步过滤后，被油泵7吸入并增压，经过精滤器6进一步过滤，抵达调压阀5处。经过调压阀5
对油压的调整，高压油液形成较为稳定的固定压力，送往由热交换器10、缓速器腔体4及其油路通道所组成的缓速器机械部分内部。
36.此时，缓速器可分为以下几种状态：
37.当缓速器不工作时，比例控制气阀2关闭，缓速器控制阀3处于右位，调压阀5输出的高压油液不会到达缓速器腔体4，高压油液通过热交换器10冷却后，通过缓速器控制阀3返回油池9，形成缓速器不工作时的油液循环。所述热交换器仅作为本实施例提供的一种散热装置，液力缓速器将整车的动能转化为液压油的热能；因此在缓速器工作中油液温度会不断升高，需要散热模块将液压油的热量传递给整车的散热系统。热交换器的散热能力要满足缓速器制动功率需求，能够使液压油液尽可能的长时间的保持较低的温度，且要与整车散热功率相匹配。热交换器的具体散热方式可以依据整车的散热方式决定，风冷散热、水冷散热等方式均可。但考虑到液力缓速器产生的热量很大，优选使用散热功率更高的水冷散热方式，以使液力缓速器达到最佳的使用效果。
38.当缓速器进入工作接收到电信号而打开，气源内的高压气通过比例控制气阀2，推动缓速器控制阀3，阀芯位置将变更为中间位。所述缓速器腔体4是缓速器产生扭矩的关键部分，内部由缓速器定子和转子组成。此时，调压阀5输出的高压油液经过热交换器10冷却后，将会有一部分到达缓速器腔体4内，一部分仍旧返回油池9。
39.进入缓速器腔体4的油液在腔体内部通过定子、转子的相互作用产生制动扭矩，进入热交换器10冷却，冷却完成后，经过缓速器控制阀3重新返回缓速器腔体4产生扭矩，形成缓速器工作时的油液循环。可以通过调节比例控制气阀2的输出压力大小，调节缓速器控制阀3的进入缓速器腔体4油液量的比例，进而调节缓速器的输出扭矩，实现无级调整缓速器输出扭矩。
40.当缓速器以最大输出扭矩运转时，比例控制气阀2接收到电信号而达到最大开度，气源1内的高压气通过比例控制气阀2，推动缓速器控制阀3，阀芯位置将变更为左位。
41.此时，调压阀5输出的高压油液经过热交换器10冷却后，将全部到达缓速器腔体4内，油液在腔体内部通过定子、转子的相互作用产生制动扭矩，再次进入热交换器10冷却，冷却完成后经过缓速器控制阀3重新返回缓速器腔体4产生扭矩，形成缓速器工作时的油液循环。
42.在本发明的某一实施例中，独立装配的液力缓速器装配在变速器和发动机之间，其结构由气源1、比例控制气阀2、缓速器控制阀3、缓速器腔体4、调压阀5、精滤器6、油泵7、粗滤器8、油池9、热交换器10组成。调压阀5、精滤器6、油泵7、粗滤器8、油池9构成动力模块，为缓速器提供高压油液作为缓速器产生制动扭矩的根本动力来源；气源1、比例控制气阀2、缓速器控制阀3构成控制模块，通过调整输出的气压来控制缓速器的开闭及输出扭矩的大小；缓速器控制阀3、缓速器腔体4、热交换器10构成缓速器机械模块。在动力模块的驱动和控制模块的调节下，在机械模块中形成循环油路，缓速器腔体内通过定子、转子的对高压油液的作用与反作用，产生用户所需的制动扭矩。
43.通过气源1取自整车高压气，气源的输出压力不可低于比例控制气阀2所能输出的最大压力；比例控制气阀2通过pwm电信号的占空比控制输出压力，占空比越大输出气压越大。比例控制阀可具备多个档位，可根据用户使用需要设定各档位气压值。当比例控制阀输出气压达到最大时，液力缓速器以最大功率输出制动扭矩；当比例控制阀低于最大气压时，
液力缓速器根据设定的压力输出用户所需的制动扭矩；当比例控制阀输出气压低于液力缓速器开启所需的最低压力时，缓速器退出工作，不输出扭矩。所述缓速器控制阀3具有三个阀芯位置，主要通过比例控制气阀2的输出的气压来调节阀芯所处位置。当阀芯处于右位时，缓速器无输出扭矩；当缓速器处于左位时，缓速器以最大输出扭矩工作；而该阀的中间位置可以将输入的油液分为两部分，一部分进入缓速器腔体4，一部分返回油池9。所述中间位置并非为一个固定位置，阀芯可在开度最大的位置和完全关闭的位置之间移动，而阀芯位置的变动可以调节进入缓速器腔体4的油液量，进而调节缓速器的输出扭矩。该阀右侧与缓速器腔体4相连的油道为缓速器工作时的安全油道，当缓速器腔体4内出现故障导致压力异常升高时，阀芯将会在工作腔压力作用下移动至右位，强行关闭缓速器；该阀阀芯由两部分组成，与比例控制气阀直接接触的阀芯为先导阀芯，用于分隔高压气和液压油；后面的阀芯称为主控阀芯，用于调整油液的走向。
44.本发明的系统在主控阀芯上开有小油道与缓速器控制阀中间的输出口相连，即图中的该阀上的虚线控制油道，作用是为缓速器不工作时提供安全油道：当未请求缓速器工作时，若主控阀芯因异常置于中位或左位时，该控制油道内的油液将推动主控阀芯回到右位，强行关闭缓速器；缓速器腔体4是缓速器产生扭矩的关键部分，内部由缓速器定子和转子组成，当高压油液进入缓速器腔体后，缓速器转子搅动高压油液作用到缓速器定子上，油液随着缓速器定子叶片及循环圆腔的引导反作用到缓速器转子上，从而在转子上产生制动力矩，转子将制动力矩通过传动轴传递给整车，从而起到降低车速的效果。通过调节进入缓速器腔体的油液量的多少(充液率)，可实现液力缓速器输出扭矩大小的调节。调压阀5将油泵输出的油液压力进行稳定和调整，确保进入缓速器腔体4的压力满足使用需求，且保证缓速器输出扭矩的一致性；精滤器6进一步过滤油泵7输出的高压油液，防止杂质进入缓速器液压系统；油泵7与发动机输出轴相连，将油池中的常压油液进过增压后输出，以供缓速器腔体4内部产生扭矩，是整个前置缓速器液压油循环的动力来源。粗滤器8初步过滤油池9中的液压油，防止杂质进入损坏油泵8；油池9容纳足够的缓速器产生扭矩所需的液压油；液力缓速器将整车的动能转化为液压油的热能，因此在缓速器工作中油液温度会不断升高，需要散热模块将液压油的热量传递给整车的散热系统。热交换器10的散热能力要满足缓速器制动功率需求，能够使液压油液尽可能的长时间的保持较低的温度，且要与整车散热功率相匹配。热交换器的具体散热方式可以依据整车的散热方式决定，风冷散热、水冷散热等方式均可。但考虑到液力缓速器产生的热量很大，一般推荐使用散热功率更高的水冷散热方式，以使液力缓速器达到最佳的使用效果。该系统使得用户不需要较高的起步能力，本独立装配式前置液力缓速器就可以降低整车传递系统的复杂性，为用户提供更加经济性的选择。
45.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
46.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。