CN110682739B - 一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，包括支撑桥部分、液力缓速器部分、增速机构部分、散热循环***和控制模块，支撑桥部分包括支撑桥壳、轮毂和端盖，液力缓速器部分包括左定子叶轮、右定子叶轮和转子叶轮，增速机构部分包括太阳轮、行星轮和齿圈组成。该一体式车桥将原有制动机构的位置设计成液力缓速器，缓速器的转子叶轮与增速机构的太阳轮、右定子叶轮与齿圈和轮毂与行星架集成设计，为缓速器提供动力。整桥去除了摩擦制动机构及制动鼓，整体大幅度减少了整桥的重量，通过气压控制缓速器制动和缓速两种模式，实现力矩的调整和分级，增加车辆操作的灵敏性和行驶安全性。

Description

一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥
技术领域
本发明属于汽车辅助制动技术领域，尤其是涉及一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥。
背景技术
随着公路运输行业的快速发展，公路交通运输成为我国主要的陆地运输方式，因而重型货车、半挂牵引车成为公路货物运输的主力军，但是随着车辆载重量的增大和车速的提高，并且由于我国公路的基本状况——多坡路、弯道，导致重型车辆的制动***的负荷越来越大，制动器的摩擦片磨损严重，制动鼓高温甚至炸裂，持续制动制动力不足。半挂牵引车由拖车和挂车组成，传动***分布于拖车上，而挂车主要用于承载运输的货物，这就造成挂车部位的惯性大，对摩擦制动造成巨大负荷，缓速器作为一种汽车辅助制动装置已经开始大量安装到重型车上，并取得了不错的效果，能有效消耗车辆行驶的动能，保护车辆行驶的安全性。液力缓速器由于其质量轻，制动扭矩大、持续制动时的制动效果优良等优点，成为重型车辆安装辅助制动装置的首选。但是对于半挂牵引车来说，缓速器的安装位置是个难题。目前普遍做法有两种，一种是将缓速器安装到拖车传动系，这种方案制动效果明显，但是挂车部位没有制动力，巨大惯性导致整车发生更严重的失稳现象。另一种是将缓速装置安装于挂车部位，由于没有动力传动***，采用一根动力桥取代挂车的一根支撑桥，在动力桥差速包上安装缓速器，这种方法制动效果和行驶安全虽然可以保证，但是整体重量大幅度增加，缓速器作为车辆的一个模块，需要和车辆***重新进行匹配，与车辆***融合程度低，并额外增加整车的质量，导致车辆的成本增加，竞争力不强。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供了一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，将支撑桥的制动器去掉，在原有制动器的空间内设计成液力缓速器，对支撑桥轮边结构进行改造，将液力缓速器和行星齿轮增速机构融合设计，液力缓速器的转子叶片和太阳轮一体式设计，右定子叶轮上设计有齿圈结构，行星架与轮毂融合设计。轮胎的动力通过增速机构为液力缓速器的转子叶轮提供动力，原有轮毂上设计成叶片结构，促进齿轮箱内油液循环，整个车桥在轮端高度集成。本发明将替换车辆上一根原有车桥，降低整车的质量，增强整车的制动效果并保护其余摩擦制动器。在高速时，通过液力缓速器的大扭矩实现制动效果，将车辆的动能迅速消耗，然后在低速时通过其他车桥的摩擦制动器停车制动，大大减轻整桥重量，增加竞争优势，促进轻量化车桥的进一步发展。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，包括支撑桥部分、液力缓速器部分、增速机构部分、散热循环***和控制模块；液力缓速器部分、增速机构部分、散热循环***和控制模块均安装在支撑桥壳部分上，液力缓速器部分、增速机构部分均与散热循环***和控制模块连接。
所述支撑桥部分包括支撑桥壳、轮毂和端盖；轮毂通过轴承安装于支撑桥壳上，端盖与轮毂相连接。
所述液力缓速器部分包括左定子叶轮、右定子叶轮和转子叶轮，左定子叶轮、右定子叶轮和转子叶轮均为叶片构造，左定子叶轮上存在工作液的进口，右定子叶轮上存在工作液的出口，转子叶轮通过传动机构增速随车轮旋转；
所述增速机构部分包括太阳轮、行星轮和齿圈，太阳轮与转子叶轮一体式设计，齿圈与右定子叶轮融合设计，行星轮安装于轮毂上的行星齿轮轴上，将动力传递到太阳轮上进行增速；
所述散热循环***和控制模块包括缓速器的进液管路、出液管路、散热器、单向阀、控制气路和控制单元；控制气路包括进气口、储气筒、气压调节阀、电磁阀和泄压阀；
进一步，整桥没有摩擦制动机构及制动鼓，液力缓速器为整桥提供制动力。
进一步，液力缓速器的定子叶轮与转子叶轮形成左右双工作腔室，左定子叶轮与转子叶轮保持一定的间隙，右定子叶轮与转子叶轮保持一定的间隙。
进一步，液力缓速器与行星齿轮增速机构集成设计，转子叶轮一侧设计成太阳轮，右定子叶轮与齿圈融合设计。
进一步，定子叶轮和转子叶轮的叶片是直叶片、斜叶片或弧形叶片。
进一步，轮毂上分布一定数量的行星齿轮轴和水泵叶片，行星齿轮轴用于固定行星轮，水泵叶片结构可以减少齿轮箱内压力并保证液体流动。
进一步，液力缓速器的制动力矩通过压缩空气控制制动力矩，实现缓速器的开启与关闭。
本发明提供一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的工作原理如下：
车辆在下坡时的巨大惯性驱使车轮加速转动，两侧车轮的动力通过轮毂，带动行星齿轮旋转，经由齿轮增速部分，将动力传递到太阳轮，太阳轮与液力缓速器的转子叶轮为一体式结构；当车辆进行制动时，工作液被压缩空气从桥体经过进液管路压进液力缓速器工作腔，缓速器转子叶轮带动工作液旋转，一部分工作液随着转子做环流，另一部分在转子叶轮加速后脱离，冲击定子叶轮进行消耗动能的涡流，工作腔内循环过后的工作液开始发热，由缓速器的出口进入增速齿轮箱，对齿轮进行润滑，轮毂部位带有搅水的叶片，带动工作液进入单向阀部位，进入散热器散去部分热量以后，再次进入缓速器形成循环***。当缓速器不工作时，压缩空气停止供给，桥体进行泄压，缓速器中的工作液被转子叶轮甩出，齿轮箱中的工作液排除一部分，当到达设定液面后停止排除，留下的工作液为齿轮箱中的齿轮浸油润滑。缓速器的制动力矩有压缩空气的压力大小控制，可以实现制动和缓速两个模式，控制单元根据制动和缓速两种模式选择对应的空气气压大小，当工作在制动模式时，气压调节阀将压力调节为高压，将工作液快速压进缓速器并使缓速器内部充液率达到最大，实现制动力矩的最大化，为车轮提供满足制动要求的力矩。当工作在缓速模式，气压调节阀将压力调节为中、低压，进入缓速中的工作液处于部分充液，制动力矩受气压大小的实时控制，使制动性能满足缓速模式的力矩要求。
相对于现有技术，本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥具有以下优势：
本发明作为汽车辅助制动装置，将液力缓速器高度集成在支撑桥的摩擦制动器的执行机构部位，对原有结构进行创新设计，去掉了摩擦制动机构和制动鼓，大幅度降低了整桥质量，整桥结构高度集成，且还兼有制动、缓速的功能。缓速器采用气压控制，实现两种模式的转换，并且内部工作液采用液压油，能保证缓速器、齿轮箱和轴承同时工作的基本需要，对轮边部位的创新设计能增强液力缓速器的效果，并实现散热***的正常循环和能量的转换，成为一个高度集成、轻量化和多功能的车桥。
附图说明
图1为本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的总成图。
图2为本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的轮边部位的结构及液体流向图。
图3为本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的右定子的三维剖视图。
图4为本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的转子三维剖视图。
图5为本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的轮毂的三维剖视图。
图6为本发明所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的控制及散热***的原理示意图。
图中：1支撑桥壳，2进液管路，3左定子叶轮，4右定子，4-1齿圈，4-2右定子叶轮，5转子，5-1太阳轮，5-2转子叶轮，6行星轮，7密封盖，8轮毂，8-1行星齿轮轴，8-2，水泵叶片，9端盖，10单向阀，11工作液液面，12进气口，13散热水箱，14出液管路，15循环圆，16储气筒，17压力调节阀，18两位两通电磁阀，19泄压阀，20控制单元。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，为本发明的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的总成图，包括支撑桥部分、液力缓速器部分、增速机构部分、散热循环***和控制模块。
所述支撑桥部分包括支撑桥壳1、轮毂8和端盖9；轮毂8通过轴承安装于支撑桥壳1上，端盖9与轮毂8相连接。
所述液力缓速器部分包括左定子叶轮3、右定子叶轮4-2和转子叶轮5-2，左定子叶轮3、右定子叶轮4-2和转子叶轮5-2均为叶片构造，左定子叶轮3上存在工作液的进口，右定子叶轮4-2上存在工作液的出口，左定子叶轮3与支撑桥壳1固定连接，右定子叶轮4-2与左定子叶轮3连接，转子叶轮5-2随轮毂8旋转。转子叶轮5-2与左定子叶轮3和右定子叶轮4-2均保持合适的间隙，
所述增速机构部分包括太阳轮5-1、行星轮6、齿圈4-1和行星齿轮轴8-1，齿圈4-1融合于右定子4上，保持静止，行星齿轮6安装于行星齿轮轴8-1上，随轮毂8一起旋转，太阳轮5-1与转子叶轮5-2设计成一体式结构的转子5，轮胎的动力通过行星轮6，齿圈4-1和太阳轮5-1通过啮合传动，将动力传递到转子叶轮5-1上，并进行增速。
所述散热循环***和控制模块包括缓速器的进液管路2、出液管路14、散热水箱13、单向阀10、控制气路和控制单元20；控制气路包括进气口12、储气筒16、气压调节阀17、电磁阀18和泄压阀19；单向阀10可以防止液体回流，储气筒16用来供给压缩空气，气压调节阀17可以实现气压的调节。
如图2所示，为本发明的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥轮边部位的结构及液体流向图。
车轮的动力经过齿轮增速机构对缓速器的转子叶轮5-2进行增速，当缓速器工作时，工作液从进液管路2进入液力缓速器的工作腔循环圆15，工作液被转子叶轮5-2离心作用加速，然后冲击左定子叶轮3和右定子叶轮4-2进行能量消耗，导致工作液发热，然后由缓速器出口流向增速机构部分，对齿轮进行润滑，由于轮毂8上设计了水泵的叶片8-2，将工作液经由单向阀10回到支撑桥壳1内部实现循环。当缓速器不工作时，进液管路2不在进入工作液，整个密闭腔中工作液面保持在齿轮润滑的最优位置，缓速器工作腔中没有工作液，减少空转损耗。
如图3所示，为本发明的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的右定子的三维剖视图。整个部件分为两个部分，左侧为液力缓速器的右定子叶轮4-2，右定子叶轮4-2为叶轮构造，均匀分布一定数量的叶片，起工作液的动能消耗的作用。右侧为增速机构部分的齿圈4-1，齿圈4-1位于右定子4的内圆周上，保持静止状态，右定子叶轮4-2上存在出液口，将循环后的工作液输送到齿圈4-1部位。
如图4所示，为本发明的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥的转子三维剖视图。转子5为环状结构，左侧为增速机构的太阳轮5-1，太阳轮5-1与行星轮6啮合，起到动力传动的增速作用。右侧为液力缓速器的转子叶轮5-2，转子叶轮5-2两侧均有叶片分布，分别对液力缓速器两侧双工作腔的工作液进行加速，实现工作液的蓄能。
如图5所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的轮毂的三维剖视图。对传统的轮毂8结构进行修改，在轮毂8的内环设计一定数量的水泵叶片8-2，促进工作液流动和循环，在一侧设计行星齿轮轴8-1，用于安装行星轮6，轮毂8随车轮旋转，并带动行星轮6旋转，将动力传递到增速机构。
如图6所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的控制及散热***的原理示意图。工作时，通过制动和缓速两种工作模式的选择，由控制单元20决定压力调节阀17的输出气压的大小，当工作在制动模式时，压力调节阀17将压力调节为高压，将工作液快速压进缓速器并使缓速器内部充液率达到最大，实现制动力矩的最大化，为车轮提供满足制动要求的力矩。当工作在缓速模式，压力调节阀17将压力调节为中、低压，进入缓速中的工作液处于部分充液，使制动性能满足缓速模式的力矩要求。两种模式指令下达以后，两位两通电磁阀18接收控制单元20的开关信号，压缩空气进入支撑桥壳1中，将工作液压入散热水箱13中然后进入液力缓速器中发生能量转化，进行制动，高温工作液随后进入齿轮箱为齿轮润滑然后经过单向阀10回到支撑桥壳1里，然后进入散热水箱散热，冷却后的液体进入下一个循环。当停止工作时，控制单元20停止给电磁阀18供电，气压停止供给，同时泄压阀19打开，降低支撑桥壳1内部的压力，液力缓速器的转子5将液体甩出，齿轮相中的液体被轮毂8上的水泵叶片8-2排出，使之达到合适润滑液面。缓速器内部没有工作液，理论上不产生或只产生很小的力矩。
以上所述仅为解释本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，其特征在于：包括支撑桥壳部分、液力缓速器部分、增速机构部分、散热循环***和控制模块；液力缓速器部分、增速机构部分、散热循环***和控制模块均安装在支撑桥壳部分上，液力缓速器部分、增速机构部分均与散热循环***和控制模块连接；
所述支撑桥壳 部分包括支撑桥壳、轮毂和端盖；轮毂通过轴承安装于支撑桥壳上，端盖与轮毂相连接；
所述液力缓速器部分包括左定子叶轮、右定子叶轮和转子叶轮，左定子叶轮、右定子叶轮和转子叶轮均为叶片构造，定子叶轮上存在工作液的进口和出口，转子叶轮随轴旋转；
所述增速机构部分包括太阳轮、行星轮和齿圈，行星轮安装于轮毂上的行星齿轮轴上，将动力经由齿圈、行星轮，传递到太阳轮上进行增速；
整桥没有摩擦制动机构及制动鼓，液力缓速器为整桥提供制动力；
液力缓速器的定子叶轮与转子叶轮形成左右双工作腔室，左定子叶轮与转子叶轮保持一定的间隙，右定子叶轮与转子叶轮保持一定的间隙；
轮毂上分布一定数量的行星齿轮轴和水泵叶片，行星齿轮轴用于固定行星轮，水泵叶片结构减少齿轮箱内压力并保证液体流动；液力缓速器与行星齿轮增速机构集成设计，转子叶轮一侧设计成太阳轮，右定子叶轮与齿圈融合设计。
2.根据权利要求1所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，其特征在于：定子叶轮和转子叶轮的叶片是直叶片、斜叶片或弧形叶片。
3.根据权利要求1所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，其特征在于：液力缓速器的制动力矩通过压缩空气控制制动力矩，实现缓速器的开启与关闭。
4.根据权利要求1所述的一种挂车用制动与缓速一体式支撑桥，其特征在于：散热循环***和控制模块工作时，通过制动和缓速两种工作模式的选择，由控制单元决定压力调节阀的输出气压的大小，当工作在制动模式时，压力调节阀将压力调节为高压，将工作液快速压进缓速器并使缓速器内部充液率达到最大，实现制动力矩的最大化，为车轮提供满足制动要求的力矩；当工作在缓速模式，压力调节阀将压力调节为中、低压，进入缓速中的工作液处于部分充液，使制动性能满足缓速模式的力矩要求；两种模式指令下达以后，两位两通电磁阀接收控制单元的开关信号，压缩空气进入支撑桥壳中，将工作液压入散热水箱中然后进入液力缓速器中发生能量转化，进行制动，高温工作液随后进入齿轮箱为齿轮润滑然后经过单向阀回到支撑桥壳里，然后进入散热水箱散热，冷却后的液体进入下一个循环；当停止工作时，控制单元停止给电磁阀供电，气压停止供给，同时泄压阀打开，降低支撑桥壳内部的压力，液力缓速器的转子将液体甩出，齿轮相中的液体被轮毂上的水泵叶片排出，使之达到润滑液面；缓速器内部没有工作液，不产生或只产生很小的力矩。
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