本发明属于车辆缓速制动系统，具体涉及一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统。
背景技术：
以较高速度行驶的车辆需要减速或停车时，主要是通过行车制动器对车轮提供一定强度的制动转矩来实现的，载客量较大和载货量较多的公路客货运输车辆在遇到长距离下坡时，也需要对车辆进行一定强度的制动以保证行车安全。但是，现有行车制动器主要是各种结构的机械摩擦式制动器，此类制动器进行长时间摩擦制动时，会引起摩擦制动副温度升高、性能衰减、制动性能下降，严重时会导致制动失效，因此，在车辆上搭载辅助制动系统与机械制动系统协同工作，可以有效提高制动效果，减少或避免机械制动系统失效，有利于提高车辆的安全性能。目前，液力缓速器是大型客车、重型货车搭载应用最多的一种辅助制动系统。
液力缓速器的基本结构及工作原理类似液力耦合器，是一个以油液或非腐蚀性流体为工作介质、由带有叶轮的定子、带有叶轮的转子和缓速器壳体组成的封闭系统，在其壳体上设有流体工作介质进口和出口，其定子固设于缓速器壳体上，缓速器壳体固定在车身上，其转子通过车辆变速器输出轴或是通过传动轴与车轮传动连接。当需对车辆进行制动时，使车轮带动液力缓速器转子叶轮高速旋转、同时使流体工作介质由缓速器壳体上的工作介质进口进入缓速器。工作介质在进入缓速器后，即刻在缓速器转子叶轮作用下在转子叶轮与定子叶轮之间循环流动。工作介质每次流过转子叶轮时都被加速，但在流过随同缓速器壳体一起固定在车身上的定子叶轮时，高速流动的工作介质会对定子叶轮产生强烈冲击，并且因定子叶轮的阻流作用而使其流速降低并产生热量，工作介质循环流动过程中频繁的加速和减速，大量消耗了车轮传递到转子叶轮上的能量从而对车轮产生制动作用，与此同时，伴随工作介质循环流动产生的热量会使工作介质温度升高而影响缓速器的制动效果，因此，升温后的工作介质必须由冷却系统冷却后才能再次进入缓速器重新参与工作。
液力缓速器对车轮所能形成的缓速制动转矩的大小，主要与缓速器内工作介质的充液量及工作介质的压力有关。在缓速器转子叶轮转速不变时，其内部充液量越大（即工作介质越多），所形成的缓速制动转矩越大，因此，通过调节缓速器内工作介质的充液量可以实现在一定范围内对控制缓速制动转矩进行主动控制。在液力缓速器充液量一定的情况下，所能形成的缓速制动转矩还随其内部工作介质的压力升高而加大。目前车辆上搭载使用的液力缓速器产品，主要是以油液为工作介质，工作过程中对缓速制动转矩的控制，也主要是通过气压式充液装置调节缓速器内部充液量来实现的，但是当缓速器内部充液量一定时，其内部工作介质的压力只能被动地由缓速器转子叶轮的转速确定，在此情况下，无法通过对工作介质压力进行主动调节以进一步对控制缓速制动转矩加以控制。实际上，改变工作介质流出缓速器时的流动阻力，可以在一定的转子叶轮转速范围内调节缓速器内部工作介质压力的大小以实现对缓速制动转矩的调节，可在更大范围内实现对缓速制动转矩的主动调节。
技术实现要素：
本发明提供了一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统，其目的是通过对缓速器工作介质进口供液量的精准控制和对缓速器工作介质出口通道上液力流动阻力的主动调节，解决现有液力缓速制动系统普遍存在内部充液量一定时，无法通过对工作介质压力进行主动调节从而进一步对缓速制动转矩加以控制的缺陷，有利于扩大液力缓速器缓速制动转矩调节范围，更好地适应车辆在不同载质量、不同行驶工况下对缓速制动转矩的需求。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统，包括液力缓速器和储液箱。
所述液力缓速器是一个液力缓速制动装置，其具有缓速器进液口、缓速器排液口和缓速器转子叶轮轴。
其创新在于：包括一个供液泵、一个三通分流阀、一个节流阀和一个转矩控制器。
所述供液泵是一个用于输送工作介质的泵，其具有供液泵吸液口、供液泵排液口和供液泵输入轴。
所述三通分流阀是一个具有三个外部液体通道接口的电控比例阀，三通分流阀的三个外部液体通道接口为一个进口和两个出口，具体是：三通分流阀进液口、三通分流阀供液口和三通分流阀分流口，三通分流阀具有一个分流控制端，通过该分流控制端能够对三通分流阀进液口与三通分流阀供液口和三通分流阀分流口之间的连通程度进行电控并实现比例调节。
所述节流阀是一个具有两个外部液体通道接口的电控可调降压阀，节流阀的两个外部液体通道接口一个是节流阀进液口，另一个是节流阀出液口，节流阀具有一个节流控制端，通过该节流控制端能够电控调节节流阀的节流效果，即能够改变流体由节流阀进液口向节流阀出液口流动时的流程阻力，从而改变节流阀进口压力与节流阀出口压力之间的压力差。
所述转矩控制器是一个用来控制液力缓速器缓速制动转矩的电子控制器，该转矩控制器包括信号采集模块、中央处理模块、功率驱动模块、两个控制信号输入端口和两个控制信号输出端口，其中，信号采集模块、中央处理模块和功率驱动模块之间通过内部电路连接，两个控制信号输入端口与信号采集模块连接，两个控制信号输出端口与功率驱动模块连接，两个控制信号输入端口中一个是目标车速采集端口，用来接收目标车速控制信号，另一个是实时车速采集端口，用来接收实时车速信号；两个控制信号输出端口中一个是节流阀控制输出端口，另一个是三通分流阀控制输出端口。
所述液力缓速器、储液箱、供液泵、三通分流阀、节流阀和转矩控制器相互间的连接关系如下：
所述供液泵的供液泵吸液口连通储液箱，供液泵的供液泵排液口连通三通分流阀的三通分流阀进液口。
所述三通分流阀的三通分流阀供液口连通液力缓速器的缓速器进液口，三通分流阀的三通分流阀分流口连通储液箱。
所述节流阀的节流阀进液口连通液力缓速器的缓速器排液口，节流阀的节流阀出液口连通储液箱。
所述转矩控制器的节流阀控制输出端口与所述节流阀的节流控制端连接，从而对节流阀的节流效果进行调节，转矩控制器的三通分流阀控制输出端口与所述三通分流阀的分流控制端连接，从而对三通分流阀进液口与三通分流阀供液口和三通分流阀分流口之间的连通程度进行比例调节，最终使得矩控制器根据接收到的车速控制信号和实时车速信号对三通分流阀和节流阀进行控制，从而有效控制液力缓速制动系统的缓速制动转矩。
上述技术方案的有关内容说明如下：
1. 上述方案中，所述液力缓速器可以采用现有技术的液力缓速器，比如，中国专利CN105003570A公开的名称为《涡旋反冲式液力缓速器》的发明专利申请以及中国专利CN106989120A公开的名称为《一种轴向进液和切向排液的液力缓速器》的发明专利申请等。液力缓速器通常是以油液为工作介质，或是以无腐蚀性的非油流体为工作介质。
2. 上述方案中，所述供液泵采用离心泵为佳，但并不局限于此，也可以采用其形式的泵。
3. 上述方案中，由于经过液力缓速器的工作介质温度都会升高，为了降低工作介质的温度，通常使用冷却器，因此所述节流阀的节流阀出液口可以经过冷却器散热后连通至储液箱。这个冷却器可以利用车辆自身发动机空气冷却系统AC中的散热冷却器，也可以另外设置散热冷却器，但是利用车辆自身发动机空气冷却系统AC中的散热冷却器为佳。
本发明的工作原理是：
参见图1所示，当本发明液力缓速制动系统搭载安装于车辆上时，供液泵1的壳体和液力缓速器3的壳体直接或通过其它零部件固设于车辆的车身上，供液泵叶轮轴Zb和缓速器转子叶轮轴Z同时通过专设的离合器（附图中未画出）与车辆的传动轴传动连接，车辆传动轴与车轮传动连接，液力缓速器3工作时，工作介质直接利用发动机空气冷却系统AC进行冷却。
需要对车辆进行缓速制动时，接合供液泵叶轮轴Zb、缓速器转子叶轮轴Z与车辆传动轴的传动连接，由车轮经传动轴传递到供液泵叶轮轴Zb的动力Pb和传递到缓速器转子叶轮轴Z的动力Phr分别驱动供液泵叶轮和液力缓速器转子叶轮旋转。供液泵叶轮旋转时，经供液泵吸液管8和供液泵吸液口k11从储液箱7中吸入工作介质，并由供液泵排液口k12排出。而供液泵1排出的工作介质经三通分流阀进液口k21进入三通分流阀2后，一路通过三通分流阀供液口k22对液力缓速器3供液，另一路通过三通分流阀分流口k23对储液箱7回液。对三通分流阀2进行比例调节，可以改变三通分流阀进液口k21与三通分流阀供液口k22和三通分流阀分流口k23的连通程度。三通分流阀进液口k21与三通分流阀供液口k22连通程度越大，对液力缓速器3提供的缓速器过流量Q越大，同时回流到储液箱7的分流回流量Qr就越小，反之，则对液力缓速器3提供的缓速器过流量Q越小，同时对储液箱7的分流回流量Qr就越大，因此，通过对三通分流阀2进行比例调节，可以实现对缓速器过流量Q的精准控制。工作介质进入液力缓速器3后，在缓速器转子叶轮带动下高速循环流动于缓速器转子叶轮与定子叶轮之间，这一高速循环流动过程大量消耗了由车轮传递到转子叶轮上的能量并对车轮产生制动作用。缓速制动转矩的形成过程，实质上是将输入液力缓速器3的机械能转换为热能的过程，所产生的热能使工作介质温度升高，当工作介质温度达到其汽化温度时便开始汽化并使液力缓速器3的缓速制动性能急剧下降，因此，必须将液力缓速器3内工作介质温度控制在其汽化温度以下。为此，将液力缓速器3内一部分升温后的工作介质经缓速器排液口k32输送至发动机空气冷却系统AC进行冷却降温，同时将等量冷却后的工作介质送入液力缓速器3即可确保缓速器正常工作。但是，在一定范围内，液力缓速器3所能形成的缓速制动转矩MR与缓速器过流量Q成反比，在缓速器过流量Q不变时，工作介质流动时的阻力越大，液力缓速器3内部工作介质压力就越高，所能形成的缓速器制动转矩MR也越大，因此，在缓速器排液口k32连接冷却器进液口k51的通道上设置节流阀4，通过调节节流阀4的节流效果来改变节流阀进口压力pi与节流阀出口压力po之间的压差△p（△p＝pi－po）可以调节排出液力缓速器3的工作介质流动阻力，从而对液力缓速器3内部工作介质压力进行控制，实现对缓速制动转矩MR的调节。此外，节流阀进口压力pi与节流阀出口压力po之间的压差超过一定值时，会使排出液力缓速器3的工作介质流量减小，因此，可以通过调节节流阀4控制△p，同时调节三通分流阀2控制缓速器过流量Q的方式实现对液力缓速器3内部充液量的快速调节，进而实现对缓速制动转矩MR大小的有效控制。当缓速器转子叶轮转速一定时，液力缓速器3排出的工作介质流量与缓速器排液口k32到冷却器5的流动通道上对工作介质的流动阻力大小成反比。
需要解除对车辆的缓速制动时，断开供液泵叶轮轴Zb、缓速器转子轴Z与车辆传动轴的传动连接即可。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益技术效果体现在以下几方面：
1.本发明涉及一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统，由于采用了一个供液泵1、一个三通分流阀2和一个节流阀4，可以通过对缓速器过流量Q和节流阀进口压力pi与节流阀出口压力po之间的压差△p的调节来控制缓速器充液量，从而实现对缓速制动转矩MR的准确控制。
2.本发明涉及一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统，由于采用了一个节流阀4，可以在一定的缓速器过流量Q下，通过节流阀进口压力pi与节流阀出口压力po之间的压差△p方式来控制缓速器内部的工作介质压力，从而在一定范围内对缓速制动转矩进行调节，进一步扩大了缓速制动转矩的主动调节范围，使液力缓速器能够更好地适应车辆在不同载质量、不同车速下的缓速制动需求。
附图说明
附图1为本发明一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统组成与布置原理示意图；
附图2为本发明实施例液力缓速器立体图。
附图标记：1.供液泵；2.三通分流阀；3.液力缓速器；4.节流阀；5.冷却器；6.冷却风扇；7.储液箱；8.供液泵吸液管；9.分流回液管；10.缓速器回液管；a.节流阀控制输出端口；b.三通分流阀控制输出端口；k11.供液泵吸液口；k12.供液泵排液口；k21.三通分流阀进液口；k22.三通分流阀供液口；k23.三通分流阀分流口；k31.缓速器进液口；k32.缓速器排液口；k41.节流阀进液口；k42.节流阀出液口；k51. 冷却器进液口；k52. 冷却器出液口；n.缓速器轴转速；pi.节流阀进口压力；po.节流阀出口压力；AC.发动机空气冷却系统；CA.冷却气流；MR.制动转矩；MRU.转矩控制器；Pb.输入供液泵的动力；Phr.输入缓速器的动力；Q.缓速器过流量；Qp.三通分流阀进液流量；Qr.分流回流量；VC.车速控制信号；VS.实时车速信号；Zb.供液泵输入轴；Z.缓速器转子叶轮轴。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统
参见图1所示，该液力缓速制动系统包括一个液力缓速器3、一个储液箱7、一个供液泵1、一个三通分流阀2、一个节流阀4、一个转矩控制器MRU和一个冷却器5。
所述液力缓速器3（见图2）是一个液力缓速制动装置，其具有缓速器进液口k31、缓速器排液口k32和缓速器转子叶轮轴Z。
所述供液泵1（见图1）是一个用于输送工作介质的离心泵，其具有供液泵吸液口k11、供液泵排液口k12和供液泵叶轮轴Zb。
所述三通分流阀2（见图1）是一个具有三个外部液体通道接口的电控比例阀，三通分流阀2的三个外部液体通道接口为一个进口和两个出口，具体是：三通分流阀进液口k21、三通分流阀供液口k22和三通分流阀分流口k23，三通分流阀2具有一个分流控制端，通过该分流控制端能够对三通分流阀进液口k21与三通分流阀供液口k22和三通分流阀分流口k23之间的连通程度进行电控并实现比例调节（见图1）。
所述节流阀4（见图1）是一个具有两个外部液体通道接口的电控可调降压阀，节流阀4的两个外部液体通道接口一个是节流阀进液口k41，另一个是节流阀出液口k42，节流阀4具有一个节流控制端，通过该节流控制端能够电控调节节流阀4的节流效果，即能够改变流体由节流阀进液口k41向节流阀出液口k42流动时的流程阻力，从而改变节流阀进口压力pi与节流阀出口压力po之间的压力差。
所述转矩控制器MRU（见图1）是一个用来控制液力缓速器缓速制动转矩的电子控制器，该转矩控制器MRU包括信号采集模块、中央处理模块、功率驱动模块、两个控制信号输入端口和两个控制信号输出端口，其中，信号采集模块、中央处理模块和功率驱动模块之间通过内部电路连接，两个控制信号输入端口与信号采集模块连接，两个控制信号输出端口与功率驱动模块连接，两个控制信号输入端口中一个是目标车速采集端口，用来接收目标车速控制信号VC，另一个是实时车速采集端口，用来接收实时车速信号VS；两个控制信号输出端口中一个是节流阀控制输出端口a，另一个是三通分流阀控制输出端口b。所述信号采集模块是一个专门用于电信号采集的芯片，用于接收目标车速控制信号VC和车辆的实时车速信号VS、并将接收到的信号输传送给中央处理模块。所述中央处理模块是一个具有信号运算处理功能和存储功能的微电子芯片，其内部存储有处理程序软件，中央处理模块的作用是利用其内部存储的处理程序软件对由信号采集模块传送来的车辆的实时车速信号VS与目标车速控制信号VC进行比对与计算（比对与计算的方式可以采用现有技术），根据计算结果对功率驱动模块发送控制指令。所述功率驱动模块是一个电子功率驱动器，功率驱动模块具有节流阀控制输出端口a和三通分流阀控制输出端口b两个输出端口，功率驱动模按照中央处理模块发送来的控制指令，通过节流阀控制输出端口a对节流阀4进行控制，通过三通分流阀控制输出端口b对三通分流阀2进行控制。
所述液力缓速器3、储液箱7、供液泵1、三通分流阀2、节流阀4、转矩控制器MRU和冷却器5相互间的连接关系如下：
所述供液泵1的供液泵吸液口k11通过供液泵吸液管8连通储液箱7，供液泵1的供液泵排液口k12通过管道连通三通分流阀2的三通分流阀进液口k21。
所述三通分流阀2的三通分流阀供液口k22通过管道连通液力缓速器3的缓速器进液口k31，三通分流阀2的三通分流阀分流口k23通过分流回液管9连通储液箱7。
所述节流阀4的节流阀进液口k41通过管道连通液力缓速器3的缓速器排液口k32，节流阀4的节流阀出液口k42通过管道连通冷却器5的冷却器进液口k51，冷却器5的冷却器出液口k52通过缓速器回液管10连通储液箱7。所述冷却器5是车辆的发动机空气冷却系统AC中的散热冷却器，并通过冷却风扇6进行散热。
所述转矩控制器MRU的节流阀控制输出端口a与所述节流阀4的节流控制端连接，从而对节流阀4的节流效果进行调节，转矩控制器MRU的三通分流阀控制输出端口b与所述三通分流阀2的分流控制端连接，从而对三通分流阀进液口k21与三通分流阀供液口k22和三通分流阀分流口k23之间的连通程度进行比例调节，最终使得矩控制器MRU根据接收到的车速控制信号VC和实时车速信号VS对三通分流阀2和节流阀4进行控制，从而有效控制液力缓速制动系统的缓速制动转矩。
本实施例的工作原理如下：
本发明液力缓速制动系统搭载安装于车辆上，其中，供液泵1的壳体和液力缓速器3的壳体皆直接或通过其它零部件固设于车辆的车身上，供液泵叶轮轴Zb和缓速器转子叶轮轴Z同时通过专设的离合器（附图中未画出）与车辆的传动轴传动连接，车辆传动轴与车轮传动连接，液力缓速器3工作时，工作介质直接利用发动机空气冷却系统AC进行冷却。
需要对车辆进行缓速制动时，对转矩控制器MRU发出车速控制信号VC同时接合专设的离合器使供液泵叶轮轴Zb、缓速器转子叶轮轴Z与车辆传动轴传动接合。车轮通过传动轴驱动供液泵叶轮和液力缓速器转子叶轮同时旋转。供液泵叶轮旋转时，经供液泵吸液管8和供液泵吸液口k11从储液箱7中吸入工作介质，并通过供液泵排液口k12以三通分流阀进液流量Qp对三通分流阀进液口k21供液。进入三通分流阀2的工作介质一路通过三通分流阀供液口k22以缓速器过流量Q对缓速器进液口k31供液，另一路通过三通分流阀分流口k23经分流回液管9以分流回流量Qr对储液箱7回液。工作介质由缓速器进液口k31进入液力缓速器3后，即在缓速器转子叶轮带动下在缓速器转子叶轮与定子叶轮之间高速循环流动并在缓速器转子叶轮轴Z上形成与输入转速n反向的制动转矩MR。制动转矩MR通过传动轴的反向传动对车轮进行缓速制动。液力缓速器3工作过程中，其内部升温后的工作介质以缓速器过流量Q经节流阀4、冷却器5和缓速器回液管10流回到储液箱7，工作介质流经冷却器5时，受到冷却风扇6产生的冷却气流CA冷却而降温。
转矩控制器MRU接收到的车速控制信号VC是所需达到的目标车速信号，为控制车辆以目标车速行驶，需要通过比对转矩控制器MRU采集到的实时车速信号VS与车速控制信号VC来确定缓速制动系统所需提供的制动转矩MR的大小。当实时车速大于目标控制车速时，增大制动转矩MR，反之则减小制动转矩MR，利用本发明一种可有效控制缓速制动转矩的液力缓速制动系统，可以下列方式并在不同范围内对制动转矩MR进行调节：
1.在缓速器转子叶轮转速和节流阀4的节流效果一定时，通过调节三通分流阀2来改变缓速器过流量Q，实现对缓速制动转矩MR的主动调节控制；
2.在缓速器过流量Q一定时，通过调节节流阀4来改变缓速器内部工作介质压力，实现对缓速制动转矩MR的主动调节控制；
3.联合调节三通分流阀2和节流阀4来调整缓速器充液量，实现对缓速制动转矩MR的主动调节控制。
需要解除对车辆的缓速制动时，分离专设的离合器，中断供液泵叶轮轴Zb、缓速器转子轴Z与车辆传动轴的传动连接即可。
以上实施例，尽管没有给出实现转矩控制器MRU的具体控制电路或者集成芯片型号，也没有给出具体的控制程序，但本领域技术人员在详细阅读了本发明实施例后，结合现有技术以及普通技术人员应有的知识和水平，在不花费创造性劳动的前提下完全能够实施本发明并达到相似的技术效果，因此本发明已达到了充分公开的程度。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。