CN103486164A - 发动机机油介质式液力缓速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机机油介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴和飞轮之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔，它还包括进口管道、出口管道、发动机机油泵和进口节流阀以及出口节流阀，发动机机油泵设置在发动机机油腔内，发动机机油泵、进口管道、缓速工作腔、出口管道和发动机机油腔依次相连通形成一循环管路，进口节流阀连接在进口管道上，出口节流阀连接在出口管道上，并且进口节流阀和出口节流阀分别与控制单元相控制连接。本发明以发动机机油为工作介质，用发动机油底壳取代传统液力缓速器的储油箱，能够有效地提供缓速制动功能，体积小、质量轻、成本低、结构紧凑及装配方便。

Description

发动机机油介质式液力缓速装置

技术领域

    本发明涉及一种发动机机油介质式液力缓速装置，属于车辆辅助制动技术领域。

背景技术

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。虽然制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配系统(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，通过冷却散热系统散发掉，实现车辆缓速制动、提高抗热衰退性能的目的。目前，液力缓速器一般采用独立供油系统，设有一个专门的储油箱与油-水热交换器。液力缓速器工作时，通过压缩空气或油泵将储油箱中的油液压入液力缓速器工作腔，吸能升温后的油液通过管道进入热交换器，在热交换器内将热量传递给发动机冷却液，再通过发动机冷却系统将热量散发到大气中，降温后的油液通过管道回到储油箱。但是，这种液力缓速器需要一个体积相对较大的储油箱及连接发动机冷却系统与油-水热交换器的长冷却液管道，增加了液力缓速装置的体积、质量、成本及装配难度。

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，提供一种发动机机油介质式液力缓速装置，它以发动机机油为工作介质，用发动机油底壳取代传统液力缓速器的储油箱，能够有效地提供缓速制动功能，体积小、质量轻、成本低、结构紧凑及装配方便。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种发动机机油介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴和飞轮之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔，它还包括进口管道、出口管道、发动机机油泵和控制进口管道内机油流通量的进口节流阀以及控制出口管道内机油流通量的出口节流阀，发动机机油泵设置在发动机机油腔内，发动机机油泵、进口管道、缓速工作腔、出口管道和发动机机油腔依次相连通形成一循环管路，所述的进口节流阀连接在进口管道上，所述的出口节流阀连接在出口管道上，并且所述的进口节流阀和出口节流阀分别与控制单元相控制连接。

进一步为了提高进入液力缓速器的发动机机油的清洁度，进口管道在发动机机油泵和进口节流阀之间的连接管路上连接有机油滤清器。

进一步为了对发动机机油进行有效地冷却处理，保证液力缓速器的有效工作性能，出口管道在出口节流阀和发动机机油腔的连接管路上连通有机油冷却装置。

进一步，机油冷却装置包括油-水热交换器和设置在发动机冷却液腔内的水泵，油-水热交换器具有进油端、出油端、进水端和出水端，进油端与出口节流阀相连通，出油端与发动机机油腔相连通，进水端与发动机冷却液腔的出液口相连通，出水端与发动机冷却液腔内的水泵相连通。

进一步，机油冷却装置还包括发动机散热装置和可感应冷却液温度的节温器，所述的出水端通过节温器与发动机冷却液腔内的水泵相连通，并且该节温器还具有一出口端，并且该出口端与发动机散热装置连通后回流至发动机冷却液腔内的水泵。

进一步，机油冷却装置包括机油散热器和发动机散热装置，机油散热器安装在发动机散热装置上，机油散热器的进油端与出口节流阀相连通，机油散热器的出油端与发动机机油腔相连通。

进一步为了能够消除空损能耗，液力缓速器包括定轮、动轮和壳体，所述的定轮和动轮均安装在缓速工作腔内，并且定轮与壳体固定连接，所述的动轮通过离合器与车辆发动机曲轴相连接，离合器与控制单元相控制连接。

进一步，离合器为磁粉式电磁离合器，该离合器包括导磁盘、磁粉、磁粉室和可外接电源的激励线圈，导磁盘固套在车辆发动机曲轴上，激励线圈安装在动轮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。

进一步为了限制进口管道内机油的压力，对液力缓速器及其管道起到保护作用，发动机机油腔内还设置有溢流阀，该溢流阀的一端连接在进口管道上。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、本发明采用发动机机油作为液力缓速器工作介质，以发动机机油腔取代传统液力缓速器的储油箱，简化了液力缓速器的结构，体积小、质量轻、成本低、结构紧凑及装配方便；

2、本发明安装于车辆发动机曲轴与飞轮之间，与发动机冷却系统、润滑系统相邻，便于冷却液管道及油液管道的布置，简化了液力缓速器的冷却散热系统；

3、本发明通过控制出口节流阀和进口节流阀，从而分别控制出口管道和进口管道的发动机机油流通量，从而提供有效地车辆缓速制动力矩；

4、本发明能够通过控制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；

5、本发明还有助于发动机的快速暖机或温度提高，改善发动机的润滑效果。

附图说明

图1为本发明的发动机机油介质式液力缓速装置的第一种结构的结构示意图；

图2为本发明的发动机机油介质式液力缓速装置的第二种结构的结构示意图；

图3为本发明的磁粉式电磁离合器的安装示意图；

图4为本发明的出口节流阀和进口节流阀的结构示意图。

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。

实施例一

如图1、3、4所示，一种发动机机油介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴6和飞轮10之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔18，它还包括进口管道19、出口管道40、发动机机油泵16和控制进口管道19内机油流通量的进口节流阀13以及控制出口管道40内机油流通量的出口节流阀11，发动机机油泵16设置在发动机机油腔20内，发动机机油泵16、进口管道19、缓速工作腔18、出口管道40和发动机机油腔20依次相连通形成一循环管路，进口节流阀13连接在进口管道19上，出口节流阀11连接在出口管道40上，并且进口节流阀13和出口节流阀11分别与控制单元相控制连接。本发动机机油介质式液力缓速装置以发动机机油为工作介质，以发动机机油腔取代液力缓速器的储油箱，通过增加现有发动机机油腔的机油容积、再增加发动机机油泵16及改变进口管道19内机油的流速，满足液力缓速器工作时对机油流量及流速的要求，发动机润滑系统其他部分没有变化。进口节流阀13和出口节流阀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。

为了提高进入液力缓速器的发动机机油的清洁度，如图1所示，进口管道19在发动机机油泵16和进口节流阀13之间的连接管路上连接有机油滤清器15。

为了对发动机机油进行有效地冷却处理，保证液力缓速器的有效工作性能，出口管道40在出口节流阀11和发动机机油腔20的连接管路上连通有机油冷却装置。

如图1所示，机油冷却装置包括油-水热交换器12和设置在发动机冷却液腔21内的水泵4，油-水热交换器12具有进油端、出油端、进水端和出水端，进油端与出口节流阀11相连通，出油端与发动机机油腔20相连通，进水端与发动机冷却液腔21的出液口相连通，出水端与发动机冷却液腔21内的水泵4相连通。机油冷却装置还包括发动机散热装置2和可感应冷却液温度的节温器3，出水端通过节温器3与发动机冷却液腔21内的水泵4相连通，并且该节温器3还具有一出口端，并且该出口端与发动机散热装置2连通后回流至发动机冷却液腔21内的水泵4。油-水热交换器12安装于液力缓速器下方，与发动机5机体固定连接。油-水热交换器12的进油端通过出口节流阀11与液力缓速器出口相连接，吸能升温后的机油由其进入油-水热交换器12将热量传递给发动机冷却液；出油端与发动机机油腔20相连接，冷却后的机油通过其回到发动机机油腔20。油-水热交换器12的进水端与发动机冷却液腔21的出液口相连接，出液口还可与节温器3相连接，发动机冷却液经过油-水热交换器12将机油的热量带走：当冷却液温度较低时，发动机冷却系统处于小循环状态，冷却液由水泵4进入发动机5，经冷却液的出液口进入油-水热交换器12，再通过节温器3回到水泵4进水口处，如此不断循环，冷却液温度快速升高；当冷却液温度较高时，发动机冷却系统处于大循环状态，冷却液由水泵4进入发动机5，经发动机冷却液腔21的出液口进入油-水热交换器12，通过节温器3进入发动机散热器2，经发动机散热器2冷却后的冷却液回到水泵4进水口处，如此不断循环，将液力缓速器由缓速制动而产生的热量散发到大气中。

当发动机在冷机起动或温度较低时，控制单元可以使离合器7接合，液力缓速装置工作，将发动机或车辆的动能转变为机油及冷却液的热能，机油及冷却液温度迅速上升，便于发动机的快速暖机或温度提高，改善发动机的润滑效果。

通过发动机上已有的冷却液温度传感器与机油温度传感器检测发动机冷却液及机油的温度。若冷却液温度或机油温度过高，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。

为了增强发动机散热装置的散热能力，如图1所示，发动机散热装置2上设置有冷却风扇1。

如图1所示，液力缓速器包括定轮9、动轮8和壳体，定轮9和动轮8均安装在缓速工作腔18内，并且定轮9与壳体固定连接，动轮8通过离合器7与车辆发动机曲轴6相连接，离合器7与控制单元相控制连接。壳体与发动机5机体通过螺栓固定连接。

如图3所示，离合器7可以为多片式离合器或电磁离合器，多片式离合器通过机油压力压紧或松开钢片和摩擦片，实现动轮8与车辆发动机曲轴6的接合或分离；电磁离合器通过电磁线圈的通电或断电，实现动轮8与车辆发动机曲轴6的的接合或分离。电磁离合器为磁粉式电磁离合器，该离合器7包括导磁盘7-5、磁粉7-3、磁粉室7-6和可外接电源的激励线圈7-2，导磁盘7-5固套在车辆发动机曲轴6上，激励线圈7-2安装在动轮8上与导磁盘7-5相对应的部位上，磁粉7-3分布于磁粉室7-6内，并且磁粉室7-6位于激励线圈7-2和导磁盘7-5之间。激励线圈7-2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7-4和继电器，激励线圈7-2、滑环、碳刷7-4和继电器依次相电性连接后与外部电源连接，激励线圈7-2获得供电后周围产生磁场。动轮8通过滚动轴承7-1支承在车辆发动机曲轴6上，两者在激磁线圈7-2没有电流通过时可以自由转动。磁粉7-3为可以磁化的30～50μm钢微粒粉末，在激磁线圈7-2没有电流通过时，磁粉7-3没有受到磁场作用，松散地分布于磁粉室内，离合器7为分离状态，此时动轮8与车辆发动机曲轴6可以自由转动；在激磁线圈7-2有电流通过时，磁粉7-3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”，离合器7为接合状态，将动轮8与车辆发动机曲轴6连接为一体，导磁盘7-5通过花键与车辆发动机曲轴6相连接，随着车辆发动机曲轴6一起转动。液力缓速器不工作时，离合器7分离，车辆发动机曲轴6不能带动动轮8转动，可以消除液力缓速器的空损能耗；液力缓速器工作时，离合器7接合，车辆发动机曲轴6带动动轮8旋转，实现车辆缓速制动功能。

如图1所示，发动机机油腔20内还设置有溢流阀14，该溢流阀14的一端连接在进口管道19上。该溢流阀14用于限制进口管道内机油的压力，对液力缓速器及其管道起到保护作用。

如图4所示，进口节流阀13和/或出口节流阀11包括电机11-2、阀芯11-3和丝杆机构以及开有流通通道11-1-1的阀体11-1，电机11-2通过丝杆机构与阀芯11-3活动连接，电机11-2与控制单元相控制连接，阀芯11-3位于流通通道11-1-1内并通过驱动电机11-2带动阀芯11-3在流通通道11-1-1内移动从而改变流通通道11-1-1的流通截面大小。控制单元根据需要控制电机11-2转动，通过丝杆机构将电机11-2的旋转运动转变为阀芯11-3的直线移动，使进口节流阀13或出口节流阀11的流通截面发生变化。

本实施例的工作原理如下：

进口节流阀13与机油滤清器15出口相连接，机油通过其进入缓速工作腔18；出口节流阀11与油-水热交换器12相连接，冷却后的发动机机油回到发动机机油腔内，若进口节流阀13流通截面大、出口节流阀11流通截面小，则液力缓速器的充液率高，制动力矩大；若进口节流阀13流通截面小、出油口节流阀11流通截面大，则液力缓速器的充液率低，制动力矩小。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例一相似，不同的是：机油冷却装置包括机油散热器17和发动机散热装置2，机油散热器17安装在发动机散热装置2上，机油散热器17的进油端与出口节流阀11相连通，机油散热器17的出油端与发动机机油腔20相连通。本实施例取消了实施例一中的油-水热交换器12，但设有一个专门的机油散热器17，安装于发动机散热器2的前面，液力缓速器工作时，吸能升温后的机油经过出口节流阀11从上方进入机油散热器17，经车辆行驶的自然风及冷却风扇1风散热后的机油直接回到发动机机油腔20内，如此不断循环，将液力缓速器由缓速制动而产生的热量散发到大气中。

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 (10)

1.一种发动机机油介质式液力缓速装置，包括液力缓速器和可控制液力缓速器工作的控制单元，液力缓速器安装于车辆发动机曲轴（6）和飞轮（10）之间，并且液力缓速器具有缓速工作腔（18），其特征在于：它还包括进口管道（19）、出口管道（40）、发动机机油泵（16）和控制进口管道（19）内机油流通量的进口节流阀（13）以及控制出口管道（40）内机油流通量的出口节流阀（11），发动机机油泵（16）设置在发动机机油腔（20）内，发动机机油泵（16）、进口管道（19）、缓速工作腔（18）、出口管道（40）和发动机机油腔（20）依次相连通形成一循环管路，所述的进口节流阀（13）连接在进口管道（19）上，所述的出口节流阀（11）连接在出口管道（40）上，并且所述的进口节流阀（13）和出口节流阀（11）分别与控制单元相控制连接。

2.根据权利要求1所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的进口管道（19）在发动机机油泵（16）和进口节流阀（13）之间的连接管路上连接有机油滤清器（15）。

3.根据权利要求1或2所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的出口管道（40）在出口节流阀（11）和发动机机油腔（20）的连接管路上连通有机油冷却装置。

4.根据权利要求3所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的机油冷却装置包括油-水热交换器（12）和设置在发动机冷却液腔（21）内的水泵（4），油-水热交换器（12）具有进油端、出油端、进水端和出水端，进油端与出口节流阀（11）相连通，出油端与发动机机油腔（20）相连通，进水端与发动机冷却液腔（21）的出液口相连通，出水端与发动机冷却液腔（21）内的水泵（4）相连通。

5.根据权利要求4所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的机油冷却装置还包括发动机散热装置（2）和可感应冷却液温度的节温器（3），所述的出水端通过节温器（3）与发动机冷却液腔（21）内的水泵（4）相连通，并且该节温器（3）还具有一出口端，并且该出口端与发动机散热装置（2）连通后回流至发动机冷却液腔（21）内的水泵（4）。

6.根据权利要求3所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的机油冷却装置包括机油散热器（17）和发动机散热装置（2），机油散热器（17）安装在发动机散热装置（2）上，机油散热器（17）的进油端与出口节流阀（11）相连通，机油散热器（17）的出油端与发动机机油腔（20）相连通。

7.根据权利要求1所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的液力缓速器包括定轮（9）、动轮（8）和壳体，所述的定轮（9）和动轮（8）均安装在缓速工作腔（18）内，并且定轮（9）与壳体固定连接，所述的动轮（8）通过离合器（7）与车辆发动机曲轴（6）相连接，离合器（7）与控制单元相控制连接。

8.根据权利要求7所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的离合器（7）为多片式离合器或电磁离合器，电磁离合器为磁粉式电磁离合器，该离合器（7）包括导磁盘（7-5）、磁粉（7-3）、磁粉室（7-6）和可外接电源的激励线圈（7-2），导磁盘（7-5）固套在车辆发动机曲轴（6）上，激励线圈（7-2）安装在动轮（8）上与导磁盘（7-5）相对应的部位上，磁粉（7-3）分布于磁粉室（7-6）内，并且磁粉室（7-6）位于激励线圈（7-2）和导磁盘（7-5）之间。

9.根据权利要求1所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的发动机机油腔（20）内还设置有溢流阀（14），该溢流阀（14）的一端连接在进口管道（19）上。

10.根据权利要求1所述的发动机机油介质式液力缓速装置，其特征在于：所述的进口节流阀（13）和/或出口节流阀（11）包括电机（11-2）、阀芯（11-3）和丝杆机构以及开有流通通道（11-1-1）的阀体（11-1），电机（11-2）通过丝杆机构与阀芯（11-3）活动连接，电机（11-2）与控制单元相控制连接，阀芯（11-3）位于流通通道（11-1-1）内并通过驱动电机（11-2）带动阀芯（11-3）在流通通道（11-1-1）内移动从而改变流通通道（11-1-1）的流通截面大小。

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