CN104235235B - 车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，它包括液力缓速器、制动钳体、摩擦块组和制动盘，液力缓速器具有动轮、定轮和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体安装在车辆后桥上，定轮和动轮均设置在缓速工作腔内，并且定轮与壳体固定连接，动轮与用于连接车辆驱动轮的车辆半轴活动连接，制动钳体与壳体固定连接，制动盘固定连接在车辆半轴上，摩擦块组安装在制动钳体上，并且其与制动盘相配合以便当车辆制动使制动钳体动作时，制动钳体将摩擦块组压向制动盘产生摩擦制动力阻碍驱动轮转动。本发明实现了对驱动轮的液力缓速和摩擦制动功能，结构紧凑，控制灵活。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，属于车辆制动技术领域。
背景技术
目前，中重型车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，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，一般安装于变速器前面或后面，内部设有动轮与定轮，动轮与液力缓速器输入轴相连接，定轮与液力缓速器壳体相连接。变速器输入轴或输出轴带动液力缓速器输入轴转动，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，实现车辆缓速制动、提高抗热衰退性能的目的。但是，这种液力缓速器作用于各个车轮的缓速制动力矩不可独立调节，且需要油-水热交换器及其与发动机冷却***的连接管道，体积较大、成本偏高、装配相对困难，不适于与摩擦制动器的高质量集成控制。
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，提供一种车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，它实现了对驱动轮的液力缓速和摩擦制动功能，结构紧凑，控制灵活。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，它包括液力缓速器、制动钳体、摩擦块组和制动盘，液力缓速器具有动轮、定轮和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体安装在车辆后桥上，定轮和动轮均设置在缓速工作腔内，并且定轮与壳体固定连接，动轮与用于连接车辆驱动轮的车辆半轴活动连接，制动钳体与壳体固定连接，制动盘固定连接在车辆半轴上，摩擦块组安装在制动钳体上，并且其与制动盘相配合以便当车辆制动使制动钳体动作时，制动钳体将摩擦块组压向制动盘产生摩擦制动力阻碍驱动轮转动。
进一步为了能够消除对液力缓速器的空损能耗，所述的液力缓速器还具有消除液力缓速器空损能耗装置，该消除液力缓速器空损能耗装置包括行星齿轮系、电磁离合器和联接套筒，行星齿轮系包括行星架、太阳轮、齿圈和多个行星齿轮，行星齿轮设置在太阳轮和齿圈之间，并且分别与太阳轮和齿圈相啮合，齿圈与所述的壳体固定连接，行星齿轮还安装在行星架上，该行星架通过电磁离合器与车辆半轴连接，太阳轮固定连接在联接套筒上，所述的动轮也固定连接在联接套筒上，联接套筒可旋转地支承在车辆半轴上，电磁离合器设置在行星架与车辆半轴之间以便通过电磁离合器的接合或分离驱使行星架和车辆半轴的同步转动或相对转动。
进一步为了实现对液力缓速器内冷却介质的冷却和散热，所述的液力缓速器还具有冷却散热***，该冷却散热***包括泵、进口管道、出口管道和散热器，缓速工作腔的出口、出口管道、散热器、进口管道和缓速工作腔的进口依次相连通形成一冷却介质循环回路，所述的泵的旋转轴与联接套筒固定连接，并且泵的压力部连接在冷却介质循环回路中以便当电磁离合器接合时泵工作带动冷却介质循环回路内的冷却介质流动。
进一步为了能够收集冷却介质循环回路内的水蒸气，同时满足液力缓速器工作时对冷却介质液量的要求，冷却介质循环回路上连接有补偿介质箱。
进一步为了能够调节液力缓速器的充液量，进而控制液力缓速器的缓速制动转矩，冷却散热***还包括控制进口管道内冷却液流通量的进口节流控制阀以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流控制阀，所述的进口节流控制阀连接在进口管道上，所述的出口节流控制阀连接在出口管道上。
进一步提供了一种进口节流控制阀和/或出口节流控制阀的具体结构，进口节流控制阀和/或出口节流控制阀包括电机、阀芯和丝杆机构以及开有流通通道的阀体，电机通过丝杆机构与阀芯活动连接，阀芯位于流通通道内并通过驱动电机带动阀芯在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。
进一步为了增强散热器的散热能力，冷却散热***还包括温度传感器和冷却风扇，温度传感器设置在缓速工作腔的出口处以便用于感应冷却介质的温度，冷却风扇的出风口正对散热器，并且冷却风扇和温度传感器相配合以便当冷却介质温度超过阈值时则开启冷却风扇工作和当冷却介质温度低于阈值时关闭冷却风扇。
进一步提供了一种电磁离合器的具体结构，所述的电磁离合器包括导磁盘、磁粉、磁粉室和可外接电源的激励线圈，导磁盘固套在车辆半轴上，激励线圈安装在行星架上与导磁盘相对应的部位上，磁粉分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈和导磁盘之间。
进一步，所述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，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。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：
1、本发明集成了液力缓速器与摩擦制动器功能，结构紧凑，且每个驱动轮上均安装一个本装置，使各个驱动轮的缓速制动力矩可以独立调节，适用于两者高质量的集成控制策略；
2、本发明采用独立散热***，利用散热器散热，散热器可以安装于车辆底部，通过车辆底部空气流散热，取消了油-水热交换器，不需改动原有发动机散热***，具有结构简单、布置方便、散热效果好等优点；
3、本发明能够通过控制电磁离合器的接入和分开，从而有效地消除液力缓速器的空损能耗，提供有效缓速制动功能；
4、本发明的泵由车辆半轴带动，可以利用车辆制动能量。
5、本发明通过控制出口节流控制阀和进口节流控制阀，从而分别控制出口管道和进口管道的流通量，从而提供有效地车辆缓速制动力矩。
附图说明
图1是本发明的中重型车辆驱动桥的结构示意图；
图2是本发明的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置的结构示意图；
图3是本发明的电磁离合器的结构示意图；
图4是本发明的液力缓速器的冷却散热***的结构示意图；
图5是本发明的进口节流控制阀和出口节流控制阀的结构示意图；
图6是本发明的散热器的俯视示意图。
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1～6所示，一种车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，它包括液力缓速器、制动钳体2-6、摩擦块组2-5和制动盘2-7，液力缓速器具有动轮2-1、定轮2-2和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体安装在车辆后桥4上，定轮2-2和动轮2-1均设置在缓速工作腔内，并且定轮2-2与壳体固定连接，动轮2-1与用于连接车辆驱动轮1的车辆半轴3活动连接，制动钳体2-6与壳体固定连接，制动盘2-7固定连接在车辆半轴3上，摩擦块组2-5安装在制动钳体2-6上，并且其与制动盘2-7相配合以便当车辆制动使制动钳体2-6动作时，制动钳体2-6将摩擦块组2-5压向制动盘2-7产生摩擦制动力阻碍驱动轮1转动。如图1所示，本发明的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置2、主减速器5和传动轴6，传动轴6连接主减速器5后与车辆半轴3连接，从而带动车辆半轴3旋转。
如图2所示，液力缓速器还具有消除液力缓速器空损能耗装置，该消除液力缓速器空损能耗装置包括行星齿轮系、电磁离合器2-8和联接套筒2-12，行星齿轮系包括行星架2-4、太阳轮2-11、齿圈2-9和多个行星齿轮2-10，行星齿轮2-10设置在太阳轮2-11和齿圈2-9之间，并且分别与太阳轮2-11和齿圈2-9相啮合，齿圈2-9与壳体固定连接，行星齿轮2-10还安装在行星架2-4上，该行星架2-4通过电磁离合器2-8与车辆半轴3连接，太阳轮2-11固定连接在联接套筒2-12上，动轮2-1也固定连接在联接套筒2-12上，联接套筒2-12可旋转地支承在车辆半轴3上，电磁离合器2-8设置在行星架2-4与车辆半轴3之间以便通过电磁离合器2-8的接合或分离驱使行星架2-4和车辆半轴3的同步转动或相对转动。当需要液力缓速器工作时，电磁离合器2-8接合，车辆半轴3通过电磁离合器2-8、行星架2-4、行星齿轮2-10、太阳轮2-11、联接套筒2-12带动动轮2-1转动，实现缓速制动功能；当不需要液力缓速器工作时，电磁离合器2-8分离，中断车辆半轴3与行星架2-4的动力连接，可以有效消除液力缓速器的空损能耗。行星轮系工作时，齿圈2-9固定，由行星架2-4带动太阳轮2-11转动，可以提高动轮2-1转速，扩展液力缓速器工作范围。
如图4所示，液力缓速器还具有冷却散热***，该冷却散热***包括泵2-3、进口管道、出口管道和散热器9，缓速工作腔的出口、出口管道、散热器9、进口管道和缓速工作腔的进口依次相连通形成一冷却介质循环回路，泵2-3的旋转轴与联接套筒2-12固定连接，并且泵2-3的压力部连接在冷却介质循环回路中以便当电磁离合器2-8接合时泵2-3工作带动冷却介质循环回路内的冷却介质流动；如图4所示，冷却介质循环回路上连接有补偿介质箱7；如图4所示，冷却散热***还包括温度传感器12和冷却风扇8，温度传感器12设置在缓速工作腔的出口处以便用于感应冷却介质的温度，冷却风扇8的出风口正对散热器9，并且冷却风扇8和温度传感器12相配合以便当冷却介质温度超过阈值时则开启冷却风扇8工作和当冷却介质温度低于阈值时关闭冷却风扇8；若油液温度达到允许的上限值，则控制单元限制液力缓速器工作，并通过警告指示灯或声响提醒驾驶员注意。补偿介质箱7安装于车辆尾部的下方，位置较散热器9等稍高。冷却风扇8、散热器9及百叶窗10连接为一体，安装于车辆后侧的下方，基本平行于地面。液力缓速器不工作时，百叶窗10关闭，减小空气阻力；液力缓速器工作时，百叶窗10打开，车辆底部空气流经过散热器9带走油液热量，若油液温度仍然偏高，则可启动冷却风扇8进行强制散热。泵2-3的壳体与液力缓速器的壳体固定连接，旋转轴与联接套筒2-12固定连接，电磁离合器2-8接合时，泵2-3旋转轴随联接套筒2-12一起转动，将油液压入缓速工作腔内。
如图4所示，冷却散热***还包括控制进口管道内冷却液流通量的进口节流控制阀13以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流控制阀11，进口节流控制阀13连接在进口管道上，出口节流控制阀11连接在出口管道上。进口节流控制阀13和出口节流控制阀11，用于调节液力缓速器的充液量，进而控制液力缓速器的缓速制动转矩。进口节流控制阀13与散热器9出口相连接，冷却介质通过其进入缓速工作腔；出口节流控制阀11与散热器9入口相连接，吸能升温后的冷却介质由其进入散热器9。若进口节流控制阀13流通截面大、出口节流控制阀11流通截面小，则液力缓速器的充液率高，制动力矩大；若进口节流控制阀13流通截面小、出口节流控制阀11流通截面大，则液力缓速器的充液率低，制动力矩小。
如图5所示，进口节流控制阀13和/或出口节流控制阀11包括电机13-2、阀芯13-3和丝杆机构以及开有流通通道的阀体13-1，电机13-2通过丝杆机构与阀芯13-3活动连接，阀芯13-3位于流通通道内并通过驱动电机13-2带动阀芯13-3在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。控制单元根据需要控制电机13-2转动，通过丝杆机构将电机13-2的旋转运动转变为阀芯13-3的直线移动，使进口节流控制阀13的流通截面发生变化。
如图3所示，电磁离合器2-8包括导磁盘2-8-5、磁粉2-8-3、磁粉室和可外接电源的激励线圈2-8-2，导磁盘2-8-5固套在车辆半轴3上，激励线圈2-8-2安装在行星架2-4上与导磁盘2-8-5相对应的部位上，磁粉2-8-3分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈2-8-2和导磁盘2-8-5之间。电磁离合器2-8通过激磁线圈2-8-2的通电或断电，实现车辆半轴3与行星架2-4的接合或分离。激磁线圈2-8-2安装于行星架壳体2-8-1内，通过碳刷2-8-4、滑环、继电器与电源相连接，获得供电后周围产生磁场，行星架2-4通过滚动轴承2-8-6与车辆半轴3相连接，两者在激磁线圈2-8-2没有电流通过时可以自由转动。磁粉2-8-3为可以磁化的30～50μm钢微粒粉末，在激磁线圈2-8-2没有电流通过时，磁粉没有受到磁场作用，松散地分布于磁粉室内，电磁离合器2-8为分离状态，此时行星架2-4与车辆半轴3可以自由转动；在激磁线圈2-8-2有电流通过时，磁粉2-8-3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”，电磁离合器2-8为接合状态，将行星架2-4与车辆半轴3连接为一体。导磁盘2-8-5通过花键与车辆半轴3相连接，随着车辆半轴3一起转动。液力缓速器不工作时，电磁离合器2-8分离，车辆半轴3不能带动动轮2-1转动，可以消除液力缓速器的空损能耗；液力缓速器工作时，电磁离合器2-8接合，车辆半轴3带动动轮2-1旋转，实现车辆缓速制动功能。
激励线圈2-8-2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2-8-4和继电器，激励线圈2-8-2、滑环、碳刷2-8-4和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。
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 (7)
1.一种车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：它包括液力缓速器、制动钳体(2-6)、摩擦块组(2-5)和制动盘(2-7)，液力缓速器具有动轮(2-1)、定轮(2-2)和壳体，壳体内设置有缓速工作腔，壳体安装在车辆后桥(4)上，定轮(2-2)和动轮(2-1)均设置在缓速工作腔内，并且定轮(2-2)与壳体固定连接，动轮(2-1)与用于连接车辆驱动轮(1)的车辆半轴(3)活动连接，制动钳体(2-6)与壳体固定连接，制动盘(2-7)固定连接在车辆半轴(3)上，摩擦块组(2-5)安装在制动钳体(2-6)上，并且其与制动盘(2-7)相配合以便当车辆制动使制动钳体(2-6)动作时，制动钳体(2-6)将摩擦块组(2-5)压向制动盘(2-7)产生摩擦制动力阻碍驱动轮(1)转动；所述的液力缓速器还具有消除液力缓速器空损能耗装置，该消除液力缓速器空损能耗装置包括行星齿轮系、电磁离合器(2-8)和联接套筒(2-12)，行星齿轮系包括行星架(2-4)、太阳轮(2-11)、齿圈(2-9)和多个行星齿轮(2-10)，行星齿轮(2-10)设置在太阳轮(2-11)和齿圈(2-9)之间，并且分别与太阳轮(2-11)和齿圈(2-9)相啮合，齿圈(2-9)与所述的壳体固定连接，行星齿轮(2-10)还安装在行星架(2-4)上，该行星架(2-4)通过电磁离合器(2-8)与车辆半轴(3)连接，太阳轮(2-11)固定连接在联接套筒(2-12)上，所述的动轮(2-1)也固定连接在联接套筒(2-12)上，联接套筒(2-12)可旋转地支承在车辆半轴(3)上，电磁离合器(2-8)设置在行星架(2-4)与车辆半轴(3)之间以便通过电磁离合器(2-8)的接合或分离驱使行星架(2-4)和车辆半轴(3)的同步转动或相对转动；所述的液力缓速器还具有冷却散热***，该冷却散热***包括泵(2-3)、进口管道、出口管道和散热器(9)，缓速工作腔的出口、出口管道、散热器(9)、进口管道和缓速工作腔的进口依次相连通形成一冷却介质循环回路，所述的泵(2-3)的旋转轴与联接套筒(2-12)固定连接，并且泵(2-3)的压力部连接在冷却介质循环回路中以便当电磁离合器(2-8)接合时泵(2-3)工作带动冷却介质循环回路内的冷却介质流动。
2.根据权利要求1所述的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：所述的冷却介质循环回路上连接有补偿介质箱(7)。
3.根据权利要求1或2所述的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：所述的冷却散热***还包括控制进口管道内冷却液流通量的进口节流控制阀(13)以及控制出口管道内冷却液流通量的出口节流控制阀(11)，所述的进口节流控制阀(13)连接在进口管道上，所述的出口节流控制阀(11)连接在出口管道上。
4.根据权利要求3所述的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：所述的进口节流控制阀(13)和/或出口节流控制阀(11)包括电机(13-2)、阀芯(13-3)和丝杆机构以及开有流通通道的阀体(13-1)，电机(13-2)通过丝杆机构与阀芯(13-3)活动连接，阀芯(13-3)位于流通通道内并通过驱动电机(13-2)带动阀芯(13-3)在流通通道内移动从而改变流通通道的流通截面大小。
5.根据权利要求1或2所述的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：所述的冷却散热***还包括温度传感器(12)和冷却风扇(8)，温度传感器(12)设置在缓速工作腔的出口处以便用于感应冷却介质的温度，冷却风扇(8)的出风口正对散热器(9)，并且冷却风扇(8)和温度传感器(12)相配合以便当冷却介质温度超过阈值时则开启冷却风扇(8)工作和当冷却介质温度低于阈值时关闭冷却风扇(8)。
6.根据权利要求1或2所述的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：所述的电磁离合器包括导磁盘(2-8-5)、磁粉(2-8-3)、磁粉室和可外接电源的激励线圈(2-8-2)，导磁盘(2-8-5)固套在车辆半轴(3)上，激励线圈(2-8-2)安装在行星架(2-4)上与导磁盘(2-8-5)相对应的部位上，磁粉(2-8-3)分布于磁粉室内，并且磁粉室位于激励线圈(2-8-2)和导磁盘(2-8-5)之间。
7.根据权利要求6所述的车辆轮边式集成液力缓速与摩擦制动装置，其特征在于：所述激励线圈(2-8-2)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(2-8-4)和继电器，激励线圈(2-8-2)、滑环、碳刷(2-8-4)和继电器依次相电性连接后与外部电源连接。
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