CN103407436A - 电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，它包括行星齿轮系、磁粉式电磁制动器、磁粉式电磁离合器和壳体，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮均布在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，行星齿轮还安装在行星架上，该行星架固定连接在变速器的从动齿轮输出轴上，太阳轮固定连接在液力缓速器输入轴上，磁粉式电磁制动器设置在齿圈与壳体之间，磁粉式电磁离合器设置在齿圈与液力缓速器输入轴之间。本发明既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能，结构简单、使用方便、成本低廉、工作可靠、性能优越。

Description

电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置

技术领域

本发明涉及一种电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，属于车辆辅助制动技术领域。

背景技术

目前，车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死***(ABS)、电子制动力分配***(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对制动器的热衰退现象作用甚微。目前，包括我国在内的许多国家已明确规定一定规格以上的客车、载重车必须安装辅助制动装置，有效分流制动器的负荷，提高车辆制动安全性能。缓速器是车辆辅助制动装置之一，主要有液力缓速器和电涡流缓速器两种。在国外，液力缓速器由于制动力矩大、能耗低、可靠性好等优点，基本取代了电涡流缓速器；在国内，由于技术和成本的原因，电涡流缓速器仍是主导产品，但大力发展液力缓速器已成为必然趋势。

液力缓速器，也称为液力减速器，其内部设有动轮与定轮，动轮与液力缓速器输入轴相连接，变速器输出动力给液力缓速器，带动液力缓速器输入轴旋转，工作时工作腔内根据要求充入一定量油液，动轮带动油液转动冲击定轮，将一部分车辆制动能量转变为油液的热能，通过冷却散热***散发掉，实现车辆制动缓速、提高抗热衰退性能的目的。当装有液力缓速器的车辆正常行驶，不需要液力缓速器工作时，工作腔内的油液回到储油箱，此时工作腔内含有空气。由于传统液力缓速器动轮轴通过齿轮啮合与变速器输出轴相连接，在车辆行驶过程中，动轮由变速器输出轴带动始终处于旋转状态，工作腔内的空气在动轮作用下形成空气环流，产生一定的制动力矩，从而造成车辆能量损失。该能量损失称为空损能耗，也称为泵气损失，大约占车辆传递功率的4％，降低了车辆的燃油经济性。改善空损能耗的方法主要有两种，一种是通过在工作腔内加装阀片等装置或向工作腔内注入空气，破坏工作腔内的空气环流，从而降低空损能耗；一种是在动轮轴前加设离合器装置，液力缓速器不工作时，离合器分离，动轮停止转动，达到消除空损能耗的目的。液力缓速器的制动力矩与动轮转速的平方成正比（M_R＝λ_Mγn²D⁵）。当车辆行驶速度降低时，液力缓速器所能提供的制动力矩会快速下降。因此，当车辆行驶速度较低时，液力缓速器的辅助制动性能较差，不能有效起到车辆缓速制动的作用，一般需要与其他辅助制动装置配合使用。空损能耗高与低速性能差是影响液力缓速器综合使用性能的两个主要问题。但是，至目前为止，还鲜有提及既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能的装置。

在已有可查询的消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置相关信息中，与本发明最相关的技术是公开号为CN101239616A的中国发明专利公开了一种能消除泵气损失的液力缓速器结构和授权公告号为CN202326833U的中国实用新型专利公开了一种齿轮啮合调节速比的并联式液力缓速器。前者在动轮轴前加装一个离合器，实现消除液力缓速器空损能耗的目的，但是其不具有提高低速性能的作用；后者通过机械式同步器控制齿轮啮合调节动轮转速，可以提高液力缓速器的低速性能，但是其不具有消除空损能耗的作用，且结构复杂、操作不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，它既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能，结构简单、使用方便、成本低廉、工作可靠、性能优越。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，它包括行星齿轮系、磁粉式电磁制动器、磁粉式电磁离合器和壳体，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮均布在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，行星齿轮还安装在行星架上，该行星架固定连接在变速器的从动齿轮输出轴上，太阳轮固定连接在液力缓速器输入轴上，所述磁粉式电磁制动器设置在齿圈与壳体之间以便通过磁粉式电磁制动器的接合或分离驱使齿圈的停转，所述磁粉式电磁离合器设置在齿圈与液力缓速器输入轴之间以便通过磁粉式电磁离合器的接合或分离驱使齿圈和液力缓速器输入轴的同步转动或相对转动。

进一步，所述的磁粉式电磁离合器包括离合器导磁盘、离合器磁粉、离合器磁粉室和可外接电源的离合器激励线圈，离合器导磁盘固套在液力缓速器输入轴上，离合器激励线圈安装在齿圈上与离合器导磁盘相对应的部位上，离合器磁粉分布于离合器磁粉室内，并且离合器磁粉室位于离合器激励线圈和离合器导磁盘之间。

进一步，所述的离合器激励线圈通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷和继电器，所述的离合器激励线圈、滑环、碳刷和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。

进一步，所述的磁粉式电磁制动器包括制动器导磁盘、制动器磁粉、制动器磁粉室和可外接电源的制动器激励线圈，制动器导磁盘固装在齿圈上，制动器激励线圈安装在壳体上与制动器导磁盘相对应的部位上，制动器磁粉分布于制动器磁粉室内，并且制动器磁粉室位于制动器激励线圈和制动器导磁盘之间。

更进一步，所述的行星齿轮有四个。

采用了上述技术方案后，当车速较高且液力缓速器工作时，磁粉式电磁离合器接合、磁粉式电磁制动器分离，太阳轮与齿圈被连接在一起，行星齿轮***作为一个整体将行星架的动力传递给液力缓速器输入轴，传动比为一，液力缓速器正常工作。此时，车辆动力由变速器输出轴经过主动齿轮与从动齿轮传递至从动齿轮输出轴及行星架，通过行星齿轮***传递给液力缓速器输入轴，带动动轮转动，实现缓速制动作用。当液力缓速器不工作时，磁粉式电磁离合器与磁粉式电磁制动器都处于分离状态，行星齿轮***处于空转状态，行星架的动力不能传递给太阳轮，液力缓速器动轮不会有效转动，可以消除液力缓速器的空损能耗。当车速较低且液力缓速器工作时，磁粉式电磁离合器分离、磁粉式电磁制动器接合，齿圈被装置壳体固定不能转动，此时由行星架带动太阳轮转动，行星架的齿数为太阳轮齿数与齿圈齿数之和，传动比小于一，动轮转速增加，提高了液力缓速器的低速性能。本发明采用电磁控制方式，通过控制磁粉式电磁离合器、磁粉式电磁制动器的接合与分离，调节单排行星齿轮***的动力传递状态及传动比，既可消除液力缓速器空损能耗，又能提高其低速性能；本发明对现有液力缓速器装置改动较少，结构简单、使用方便、成本低廉、工作可靠、性能优越。

附图说明

图1为本发明的电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置的结构示意图；

图2为本发明的行星齿系的结构示意图；

图3为本发明的磁粉式电磁离合器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，变速器具有变速器输出轴2、主动齿轮1、从动齿轮3和从动齿轮输出轴4，主动齿轮1套装在变速器输出轴2上，从动齿轮3套装在从动齿轮输出轴4上，主动齿轮1与从动齿轮3相啮合；液力缓速器具有动轮12与定轮13，动轮13与液力缓速器输入轴10相连接。

如图1、2所示，一种电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，它包括行星齿轮系、磁粉式电磁制动器9、磁粉式电磁离合器11和壳体，行星齿轮系包括行星架5、太阳轮7、齿圈8和多个行星齿轮6，行星齿轮6均布在太阳轮7和齿圈8之间，并且分别与太阳轮7和齿圈8相啮合，行星齿轮6还安装在行星架5上，该行星架5固定连接在变速器的从动齿轮输出轴4上，太阳轮7固定连接在液力缓速器输入轴10上，所述磁粉式电磁制动器9设置在齿圈8与壳体之间以便通过磁粉式电磁制动器9的接合或分离驱使齿圈8的停转，所述磁粉式电磁离合器11设置在齿圈8与液力缓速器输入轴10之间以便通过磁粉式电磁离合器11的接合或分离驱使齿圈8和液力缓速器输入轴10的同步转动或相对转动。行星齿轮6有四个，但不限于此。通过控制磁粉式电磁离合器11、磁粉式电磁制动器9的接合与分离，可以改变行星齿轮***的动力传递状态及传动比；当车速较高且液力缓速器工作时，磁粉式电磁离合器11接合、磁粉式电磁制动器9分离，太阳轮7与齿圈8被连接在一起，行星齿轮系作为一个整体将行星架5的动力传递给液力缓速器输入轴10，传动比为一，液力缓速器正常工作。此时，车辆动力由变速器输出轴2经过主动齿轮1与从动齿轮3传递至从动齿轮输出轴4及行星架5，通过行星齿轮系传递给液力缓速器输入轴10，带动动轮12转动，实现缓速制动作用；当液力缓速器不工作时，磁粉式电磁离合器11与磁粉式电磁制动器9都处于分离状态，行星齿轮系处于空转状态，行星架5的动力不能传递给太阳轮7，液力缓速器的动轮12不会有效转动，从而消除液力缓速器的空损能耗；当车速较低且液力缓速器工作时，磁粉式电磁离合器11分离、磁粉式电磁制动器9接合，齿圈8被壳体固定不能转动，此时由行星架5带动太阳轮7转动，行星架5的齿数为太阳轮7的齿数与齿圈8的齿数之和，传动比小于一，动轮12转速增加，从而提高液力缓速器的低速性能。

如图3所示，磁粉式电磁离合器11包括离合器导磁盘17、离合器磁粉15、离合器磁粉室19和可外接电源的离合器激励线圈14，离合器导磁盘17固套在液力缓速器输入轴10上，离合器激励线圈14安装在齿圈8上与离合器导磁盘17相对应的部位上，离合器磁粉15分布于离合器磁粉室19内，并且离合器磁粉室19位于离合器激励线圈14和离合器导磁盘17之间。离合器激励线圈14通过获得供电后周围产生磁场。齿圈8可以通过滚动轴承18与液力缓速器输入轴10相连接，两者在离合器激磁线圈14没有电流通过时可以自由转动。离合器磁粉15为可以磁化的30～50μm钢微粒粉末，在离合器激磁线圈14没有电流通过时，离合器磁粉15没有受到磁场作用，松散地分布于离合器磁粉室内，磁粉式电磁离合器11为分离状态，此时齿圈8与液力缓速器输入轴10可以相对自由转动；在离合器激磁线圈14有电流通过时，离合器磁粉15在磁场作用下快速凝固，由“松散”状态竖起呈链状，在磁场中形成“固体磁链”，磁粉式电磁离合器11为接合状态，将齿圈8与液力缓速器输入轴10连接为一体，导磁盘17通过花键与液力缓速器输入轴10相连接，随着液力缓速器输入轴10一起转动。

离合器激励线圈14通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷16和继电器，离合器激励线圈14、滑环、碳刷16和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。

所述的磁粉式电磁制动器9包括制动器导磁盘、制动器磁粉、制动器磁粉室和可外接电源的制动器激励线圈，制动器导磁盘固装在齿圈8上，制动器激励线圈安装在壳体上与制动器导磁盘相对应的部位上，制动器磁粉分布于制动器磁粉室内，并且制动器磁粉室位于制动器激励线圈和制动器导磁盘之间。

磁粉式电磁制动器9的结构原理与磁粉式电磁离合器11相似，只是磁粉式电磁制动器9连接的两个部件为齿圈8和壳体，当制动器激磁线圈通电时，磁粉式电磁制动器9将齿圈8与壳体连接为一体，固定齿圈8，阻止其转动；当制动器激磁线圈断电时，齿圈8不受壳体影响，可以相对自由转动。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，用于连接在变速器和液力缓速器之间，它包括行星齿轮系、磁粉式电磁制动器（9）、磁粉式电磁离合器（11）和壳体，行星齿轮系包括行星架（5）、太阳轮（7）、齿圈（8）和多个行星齿轮（6），行星齿轮（6）均布在太阳轮（7）和齿圈（8）之间，并且分别与太阳轮（7）和齿圈（8）相啮合，行星齿轮（6）还安装在行星架（5）上，该行星架（5）固定连接在变速器的从动齿轮输出轴（4）上，太阳轮（7）固定连接在液力缓速器输入轴（10）上，所述磁粉式电磁制动器（9）设置在齿圈（8）与壳体之间以便通过磁粉式电磁制动器（9）的接合或分离驱使齿圈（8）的停转，所述磁粉式电磁离合器（11）设置在齿圈（8）与液力缓速器输入轴（10）之间以便通过磁粉式电磁离合器（11）的接合或分离驱使齿圈（8）和液力缓速器输入轴（10）的同步转动或相对转动。

2.根据权利要求1所述的电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：磁粉式电磁离合器（11）包括离合器导磁盘（17）、离合器磁粉（15）、离合器磁粉室（19）和可外接电源的离合器激励线圈（14），离合器导磁盘（17）固套在液力缓速器输入轴（10）上，离合器激励线圈（14）安装在齿圈（8）上与离合器导磁盘（17）相对应的部位上，离合器磁粉（15）分布于离合器磁粉室（19）内，并且离合器磁粉室（19）位于离合器激励线圈（14）和离合器导磁盘（17）之间。

3.根据权利要求2所述的电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述离合器激励线圈（14）通过电性组件与外部电源相连接，该电性组件包括滑环、碳刷（16）和继电器，离合器激励线圈（14）、滑环、碳刷（16）和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的磁粉式电磁制动器（9）包括制动器导磁盘、制动器磁粉、制动器磁粉室和可外接电源的制动器激励线圈，制动器导磁盘固装在齿圈（8）上，制动器激励线圈安装在壳体上与制动器导磁盘相对应的部位上，制动器磁粉分布于制动器磁粉室内，并且制动器磁粉室位于制动器激励线圈和制动器导磁盘之间。

5.根据权利要求1所述的电磁控制式消除液力缓速器空损能耗及提高低速性能装置，其特征在于：所述的行星齿轮（6）有四个。

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