液力减速器充液制动过程制动扭矩的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于液力减速器技术领域，具体设及用于液力减速器充液制动过程制动扭 矩特性的控制方法。
【背景技术】
[0002] 1液力减速器的应用及发展
[0003] 液力减速器是液力偶合器Itb= 0的特殊形式，其循环圆由两种叶轮组成，旋转的 叶轮称为动轮，固定不动的叶轮称为定轮。其工作原理是：工作时动轮随驱动轴转动，在充 入液体时动轮将输入的机械能转变为液压能，使液流W高速冲向定轮叶片；定轮不转动，形 成流体流动的阻力，W此产生制动转矩并将液压能全部转化成热能。液力减速器的制动力 矩可由W下公式表示：Mk= 丫k*A?n2 *Da5,其中丫k为由减速器的结构、充液率决定的 力矩系数、A为油液的重度、n为减速器动轮的转速、化为减速器循环圆的直径。
[0004] 液力减速器主要用于车辆辅助制动，是目前应用最广的车辆辅助制动器，通常装 配于城市公交车、载重货车、高档汽车上，用于车辆长期、持续下长坡制动。上个世纪八十年 代，国外先进国家在高档车辆上开发了W高速、大功率液力减速器作为辅助制动器与机械 制动器联合实现恒制动力矩的技术，液力减速器在高速区（即>l/2Vmax)部分充液保持恒 扭矩减速，承担车辆整个制动过程50%-75%的制动能量，达到提高车辆高速行驶的安全 性及降低机械制动器损耗的目的。近年来，国内外相继开发具有更广泛适用性AT自动变速 器，在高档轮式车辆上将自动变速技术与液力减速器部分充液技术相结合，实现了车辆自 动巡航，进一步推动了轮式车辆的广泛应用和发展。液力减速器制动过程控制技术是W上 两种先进技术应用的核屯、环节，近十几年我国一直开展相关技术仿研，但尚未形成自主化 技术和产品。
[0005] 2高速、大功率液力减速器制动过程控制技术的发展
[0006] 我国从八十年代末开展高速、大扭矩液力减速器制动控制技术研究，国内针对液 力减速器制动过程控制技术的研究文献初见于2001年《工程机械》第6期发表的论文"车 辆传动中液力减速器的技术发展"，该文章引用的ZF公司LSG3000液力减速器与机械制动 器组成的联合制动系统的液压原理图和制动力矩特性图，提出了 "根据制动力矩控制减速 器循环流量的大小"的问题，但未设及控制的具体方法。此后，国内很多学者对液力减速器 部分充液条件下的制动扭矩和流场特性进行了研究，通过仿真计算和试验方法研究说明了 充液量与制动扭矩相关、工作腔压力与制动扭矩相关、流场的构成与制动扭矩相关，但始终 未给出针对液力减速器部分充液制动过程控制的规律和方法。
[0007] 2012年在国际期刊《Advanced Materials Research》上发表的论文"Research on ConstantTorque Control System Design for Hydraulic Retarder of Heavy Vehicle"， 针对液力减速器部分充液制动过程中循环圆内部流动特性进行了分析，给出了同转速下制 动扭矩与充液率的理论关系曲线、同一控制扭矩下转速与充液率关系曲线、制动扭矩与循 环圆最高压力的理论关系曲线，提出了W循环圆最高压力替代充液率系数作为表征液力减 速器扭矩特性控制参数的研究结论，并设计了液力减速器恒扭矩控制系统对该技术方法进 行了台架试验验证。但该论文未没有给出液力减速器动扭矩与循环圆最高压力的具体和完 整的关系，也并未公开液力减速器的制动扭矩动态控制方法所采用的液力减速器具体结构 特征，因此对于具体的某一种液力减速器对制动扭矩的精确控制和完整控制，需要进一步 研究确定。
【发明内容】
[0008] 本发明解决的技术问题是，提供了液力减速器充液制动过程制动扭矩的控制方 法，解决了控制输出某一特定扭矩的技术问题，W及液力减速器在充液制动过程中对制动 扭矩精确控制的问题，为包含液力减速器的联合制动系统控制策略和液力减速器的控制结 构设计提供支撑，本发明的控制方法，包括一种液力减速器的结构设计内容W及通过对该 特定的液力减速器充液制动过程循环圆最高压力区压力的控制，从而控制制动扭矩的内 容。其中包括，380液力减速器循环圆结构、380液力减速器制动扭矩控制曲线。
[0009] 本发明的技术方案是，液力减速器充液制动过程制动扭矩的控制方法，该方法包 括W下内容：
[0010]Si:按照下述参数设计液力减速器：
[0011] 液力减速器的有效直径设计为380mm，即从液力减速器动轮和液力减速器定轮的 外边缘到液力减速器旋转轴的距离为190mm;坐标Z轴是液力减速器旋转轴，坐标R轴在液 力减速器动轮和液力减速器定轮之间的对称面上且与坐标Z轴垂直；液力减速器动轮是径 向截面为半圆面的圆环体，液力减速器定轮也是径向截面为半圆面的圆环体，两个半圆面 的半径相等；液力减速器动轮和液力减速器定轮圆环体的端面各距R轴1mm，在液力减速器 动轮圆环体的端面和液力减速器定轮圆环体的端面之间形成了 2mm宽的空隙；液力减速器 动轮、液力减速器定轮和空隙共同组成循环圆内腔，循环圆其它参数如表1 :
[001引表1
[0013]
[0014]
[0015]S2 :确定液力减速器循环圆最高压力区油压与制动扭矩的关系曲线：
[0016] 步骤1中所述的液力减速器，循环圆最高压力区油压与制动扭矩对应的数据表2 为：
[0017]表 2
[0018]
[0019] 将上述数据表中的数据连接为圆滑的曲线，即得到液力减速器循环圆最高压力区 油压与制动扭矩的关系曲线；
[0020] S3 :液力减速器连接控制装置：
[0021] 控制装置主要包括液力减速器进油控制阀、出油控制阀；步骤Sl中所述的液力减 速器的进油端连接进油控制阀、出油端连接出油控制阀；在液力减速器充液制动过程中，进 油控制阀完全打开，出油控制阀为压力控制阀：能够根据出油控制阀的压力调节，使循环圆 最大压力区压力为确定的压力；
[0022] S4 :确定目标制动扭矩，选择该制动扭矩需要的目标转速；
[0023] S5:根据液力减速器循环圆最高压力区油压与制动扭矩的关系曲线，确定制动扭 矩下对应的各个循环圆最高压力区油压。
[0024] S6 :按照步骤S4中的目标制动扭矩对应的转速值作为液力减速器的转速值，按照 步骤S5中得到的目标制动扭对应的液力减速器循环圆最高压力区油压，分别调节液力减 速器的转速值、液力减速器循环圆最高压力区油压，得到需要的制动扭矩。
[00巧]本发明的有益效果在于：
[0026] 本发明W液力减速器的扭矩控制目标，提出了充液制动过程中循环圆最高压力区 压力与制动扭矩关系曲线，可实现液力减速器充液制动过程的扭矩控制，满足了液力减速 器充液制动过程制动扭矩动态控制验证的急需，为包含液力减速器的联合制动系统控制策 略和控制结构设计提供技术支撑。
[0027] 本发明的380液力减速器和上述数据结合的所产生的特有的技术效果是，可用于 指导380减速器基型充液制动过程，包括恒扭矩控制、恒转速控制、恒功率控制中对于某一 工况点的制动扭矩进行控制和调整。
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的一种液力减速器部分充液制动过程制动扭矩动态控制方法中的 380液力减速器循环圆结构图（轴侧图）；
[0029] 图2为本发明的一种液力