专利名称：汽车制动动能再生液力缓速器的制作方法
技术领域：
本发明汽车制动动能再生液力缓速器，是安装在大、中型汽车变速箱取力窗口上
的油泵和液压系统，它不仅具备汽车液力缓速器的功能，而且能回收汽车制动时即将废弃 的动能并再利用。属机械技术领域。
背景技术：
汽车制动系统是汽车安全行驶中最重要的系统之一。随着发动机技术的发展和道 路条件的改善，汽车的行驶速度(即行驶动能)有了大幅度的提高，传统的摩擦片式制动 装置越来越不能满足汽车行驶的要求，城市公交客车和丘陵、山区运营的各类汽车，由于频 繁或长时间使用行车制动系统，会出现因摩擦片过热而引起的制动效能热衰退现象，严重 时导致制动失效，威胁到行车安全。车辆也因为频繁更换制动蹄片和轮胎而提高了运营成 本。为了解决这一问题，各种车辆辅助制动系统应需而获得迅速发展，其中液力缓速器已在 欧、美并将在国内成为主导方案。它的工作原理是用油泵或压縮空气将储油箱中的油液压 入液力变矩器中，使安装在传动轴上的转子带动油液绕轴线旋转，油液沿转子叶片方向运 动甩向固定在车底盘上的定子，定子叶片对油液的反作用力，改变液流方向，再转回来冲击 转子，形成了对转子的阻力矩，作用在传动轴上，从而实现了无刚性摩擦副作用的制动(减 速)功能，此过程中车辆动能大部转化为油液的热能，使油温升高或被热交换器的介质带 走。因液力缓速器的良好的辅助制动效果，当今液力缓速器越来越多地被运用到重型载货 汽车和大、中型客车上。应需而生，出现了很多生产液力缓速器的公司，如德国的VOITH、法 国的TELMA、美国的通用和日本的TBK等公司，目前在欧、美等国家，液力缓速器已成为绝对 主流。我国在缓速器的研发和应用上虽已有一定的发展，但与先进的国家相比仍有较大差 距。 目前国内外实际运用的各类缓速器(电涡流、液力等)都是以不同方式将汽车动 能(或势能)转化为热能散发到空气中，汽车的动能是靠耗费各种宝贵的能源而获得的，这 种能量的白白损失是十分可惜的。 应指出的是，能回收汽车制动时的动能并再利用的液压混合动力汽车已在需 要频繁制动、起动的城市公交车、垃圾车和快递车中得到初步应用，并出现不少技术 方案，如专利号为87100344、 ZL88214287. 9、 ZL200620044935. 0、 ZL200620044934. 6、 ZL200720073344. 0等等，虽然它们在一定程度上表现出液力缓速器的作用，尚不能完美地 替代当前可用于更广场合的比较先进的液力缓速器。
发明内容
本发明汽车制动动能再生液力缓速器的任务，就是提供一种简单实用、能回收汽 车制动动能并再利用、且能较好实现缓速功能的液力缓速器。 本发明的技术方案是油泵/油马达12与汽车变速箱14的取力器相连，油泵/油 马达12的进口一路通过单向阀6及截止阀4到膜板活塞闭式油箱5 ;另一路经一个大两位
3二通电磁球阀7到蓄能器10，与其并联的是经一个小两位二通电磁球阀8和节流阀9也通 到蓄能器10 ;压力变送器11控制并输出系统压力信号，油泵/油马达12的出口一路通过 单向阀13到蓄能器10 ;另一路经先导式比例溢流阀15及两位二通电磁阀1控制的插装阀 16构成的可控溢流单元K，并经冷却装置2和过滤器3回到膜板活塞闭式油箱5。
它们的工作过程和状态如下 (1)车辆正常行驶两位二通电磁阀1在失电状态下，油泵12将油箱5中的油液 经开启的截止阀4和单向阀6抽出，经插装阀16 (溢流单元K处于卸荷状态)及冷却装置 2、过滤器3和另一开启的载止阀4回到膜板活塞闭式油箱5，汽车制动动能再生液力缓速器 处于待工作的空循环状态。较大通径的插装阀16减少油路阻力，减少功耗和油液发热。
(2)系统蓄能车辆缓速制动直至仃止(如城市公交车靠站)当司机轻踩刹车踏 板，在未接通汽车原有的制动系统前，使两位二通电磁阀l通电，切断了插装阀16控制腔 的回油，溢流单元K处在先导比例溢流阀15的控制下，按系统设定的最大溢流压力工作， 油泵12将压力油通过单向阀13进入蓄能器IO，油泵出口迅速升高的油压形成了迅速增大 的阻力矩，使车辆减速，将车辆动能转化为蓄能器10内的压力能。当蓄能器10内的压力到 达最大溢流压力时，若车辆尚未停止，蓄能过程结束，泵出的油液在高压状态下顶开插装阀 16(溢流单元在最大压力下溢流)及冷却装置2、过滤器3和开启的截止阀4回油箱，系统保 持在高阻力矩的状态下，继续发挥制动作用直至停车。若要在更短距离内停车或需紧急停 车，司机只需继续下踩刹车踏板，启用汽车原有机械制动系统进行较快的制动或紧急刹车， 此时两个系统同时作用，实现更加有力的制动，但回收汽车动能将减少。
(3)系统放能车辆起动(加速)车辆在怠速或熄火状态下，当司机轻踩油门踏板， 小两位二通电磁球阀8带电导通，蓄能器内压力油经过节流阀9进到大两位二通电磁球阀 7的出口和油马达12的进口，使该处油路压力升高，短暂延时后再打开大电磁球阀7，因此 时大电磁球阀7的进出口压差较小，消除或减少了放能过程的液压冲击(水锤现象)。油马 达12的出口油液经卸荷状态的溢流单元K及冷却器2、过滤器3和开启的截止阀4回到油 箱，从蓄能器10出来压力油作用在油马达12上，反过来通过变速箱形成推动车辆运动的力 矩，使车辆起动和加速，制动时消失的车辆动能再生，部分恢复为车辆的动能，该放能过程 可使熄火状态下的车辆获得能压燃发动机的初速。车辆起动时的助力将使发动机工况大为 改善，消除了起动时的黑烟，减少了有害气体的排放。 (4)系统先蓄能再维持缓速当车辆在丘陵或山路的长大下坡段行驶时，将系统 控制电路切换到先导比例溢流阀随动状态，当司机脚轻踩制车踏板时，在未接通汽车原有 的制动系统前，使两位二通电磁阀1通电，切断了插装阀16控制腔的回油，溢流单元K处在 先导比例溢流阀15的随动控制下，在蓄能的同时，泵出的油液在先导比例阀15的随动压力 状态控制下，顶开插装阀16及冷却装置2、过滤器3和开启的截止阀4回油箱。下坡时，车速 传感器的输出转为对先导比例溢流阀15的压力控制的电信号，当下坡车速超过设定值时， 反馈到先导比例电磁阀15使溢流单元K的溢流压力升高，加大作用在油泵上的阻力矩，使 车速降低；反之，当下坡车速低于设定值时，反馈到先导比例电磁阀15使溢流单元溢流压 力降低，减小作用在油泵上的阻力矩，使车速提高，从而使下坡车速基本稳定在设定的范围 内，使车辆具有巡航速度特性。在长大坡道上连续下坡，车辆的势能消耗在进出口有相应大
小压差的溢流上，转化为液体的热量是相当大的，回油经过冷却装置是必要的。本系统提供的缓速阻力矩(车轮上的)可达数千N-m，基本能满足车辆在山区运营时对缓速器的要求， 且蓄能器中的能量在车辆转为上坡或需加速时还可节油助力。 (5)系统脱开；当不需要该系统工作或系统发生故障时，司机可操控车上已有的 变速箱取力器的电动气阀开关，使油泵/油马达12与变速箱14完全脱开(脱开和接合的 操作应在车辆仃驶时进行，以免损坏结合齿轮)。此时，与车辆主传动并联设置的液力缓速 器处于非工作的静止状态，司机可操控车辆原有系统进行常规行驶。 本发明汽车制动动能再生液力缓速器的另一技术方案是带离合器的制动动能再 生液力缓速器，它在变速箱14与油泵/油马达12间增加设置一个可在动态随时接合(或 脱开)的与之相匹配的多摩擦片式离合器17(气压或电动或液力均可)。在车辆行驶过程 中，需要该系统参与蓄能制动、缓速或放能加力时，(以气动为例)司机操控一个两位三通 电磁气阀18使它们即时接合或脱开，避免该系统作无用的空循环，不仅可延长系统寿命而 且在某种程度上也减少了汽车燃料的无效损耗。 本发明汽车制动动能再生液力缓速器的特点是在制动缓速过程中回收部分动能 并用于起动和加力。其好处是与汽车主传动并联，结合或脱开方便；有明显的节能效果； 在车辆起动时放能加力，改善了发动机的工况，减少了有害气体的排放；可加大起动速度， 提高运营效率；变机械刚性制动为柔性液力缓速，在改善乘坐舒适性的同时，延长了车辆传 动和制动系统的使用寿命，提高了车辆的安全性能；采用现今已成熟的液压技术和大量生 产的液压元件，系统简单可靠、制造成本低，易于推广应用。
图1 :汽车制动动能再生液力缓速器液压系统原理图。
图2 :带离合器的汽车制动动能再生液力缓速器液压系统原理图。 实施方案 现结合附图对本发明汽车制动动能再生液力缓速器作进一步说明。
见图1，油泵/油马达12与汽车变速箱14的取力器相连，油泵/油马达12的进口 一路通过单向阀6及截止阀4到活塞膜板闭式油箱5 ;另一路经一个大两位二通电磁球阀 7到蓄能器10，与其并联的是经一个小两位二通电磁球阀8和节流阀9也通到蓄能器10 ; 压力变送器11控制并输出系统压力信号，油泵/油马达12的出口一路通过单向阀13到蓄 能器10 ;另一路经先导式比例溢流阀15及两位二通电磁阀1控制的插装阀16构成的可控 溢流单元K(图中双点划线框中所示)，并经冷却装置2和过滤器3回到膜板活塞闭式油箱 5。膜板活塞闭式油箱(专利号ZL200720068995. 0)提供了一个结构简单的常压闭式液压 回路，使汽车在恶劣的外部环境中运行时，保证系统不受尘埃污染，从而提高了系统的可靠 性。 见图2，汽车制动动能再生液力缓速器的另一实施方案是带离合器的制动动能再 生液力缓速器，与前方案不同的是，在变速箱14与油泵/油马达12间增加设置一个可在动 态随时接合(或脱开)的与之相匹配的多摩擦片式离合器17(气压或电动或液力均可)。 在车辆行驶过程中，需要该系统参与蓄能制动、缓速或放能加力时，(以气动为例)司机操 控一个两位三通电磁气阀18使它们即时接合或脱开，避免该系统作无用的空循环，不仅可 延长系统寿命而且在某种程度上也减少了汽车燃料的无效损耗。当需要制动缓速或放能加力(蓄能器中有压力)时，司机轻踩刹车踏板或油门踏板，其上的电动开关首先接通两位三 通电磁气阀18，使离合器17结合，将系统置于工作状态，发挥系统的节能缓冲功能。
两个实施方案的可控溢流单元K可有多种构成方案，例如用较大通径的先导比例 溢流阀配以卸荷用小电磁方向阀等。它们都具备汽车制动动能再生液力缓速器的基本功 能，在制动缓速过程中回收部分动能并用于起动和加力。其特点是与汽车主传动并联，结 合或脱开方便；有明显的节能效果；在车辆起动时放能加力，改善了发动机的工况，减少了 有害气体的排放；可加大起动速度，提高运营效率；变机械刚性制动为柔性液力缓速，在改 善乘坐舒适性的同时，延长了车辆传动和制动系统的使用寿命，提高了车辆的安全性能；采 用现今已成熟的液压技术和大量生产的液压元件，系统简单可靠、制造成本低，易于推广应 用。它若和车辆的ABS、 ASR等的计算机系统协同控制，可实现更安全、更人性化、更舒适的 行驶。
权利要求
本发明汽车制动动能再生液力缓速器，是安装在大、中型汽车变速箱取力窗口上的油泵和液压系统，它不仅具备汽车液力缓速器的功能，而且能回收汽车制动时即将废弃的动能并再利用，其特征是油泵/油马达(12)与汽车变速箱(14)的取力器相连，油泵/油马达(12)的进口一路通过单向阀(6)及截止阀(4)到活塞膜板闭式油箱(5)；另一路经一个大两位二通电磁球阀(7)到蓄能器(10)，与其并联的是经一个小两位二通电磁球阀(8)和节流阀(9)也通到蓄能器(10)；压力变送器(11)控制并输出系统压力信号，油泵/油马达(12)的出口一路通过单向阀(13)到蓄能器(10)；另一路经先导式比例溢流阀(15)及两位二通电磁阀(1)控制的插装阀(16)构成的可控溢流单元(K)，并经冷却装置(2)和过滤器(3)回到膜板活塞闭式油箱(5)。
全文摘要
汽车制动动能再生液力缓速器，是安装在大、中型汽车变速箱取力窗口上的油泵和液压系统，它不仅具备汽车液力缓速器的功能，而且能回收汽车制动时即将废弃的动能并再利用。其特点是与汽车主传动并联，结合或脱开方便；有明显的节能效果；在车辆起动时放能加力，改善了发动机的工况，减少了有害气体的排放；可加大起动速度，提高运营效率；变机械刚性制动为柔性液力缓速，在改善乘坐舒适性的同时，延长了车辆传动和制动系统的使用寿命，提高了车辆的安全性能；采用现今已成熟的液压技术和大量生产的液压元件，系统简单可靠、制造成本低，易于推广应用。
文档编号B60T1/10GK101786447SQ20091004567
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者张顺祥, 戴再农, 江绍成, 邢科礼 申请人:江绍成;邢科礼;戴再农;张顺祥