一种带蓄能器的液力缓速器研究

李军



一种带蓄能器的液力缓速器研究

李军

（西安双特智能传动有限公司，陕西 西安 710000）

分析了带蓄能器装置的液力缓速器的工作原理，通过采集整车试验数据，验证了带蓄能器装置的液力缓速器响应时间更快，明显提升了缓速器的使用性能。同时也分析了影响液力缓速器制动响应时间的因素，为液力缓速器的设计开发提供相应的理论借鉴。

蓄能器；液力缓速器；响应时间

引言

随着近年来国内公共交通市场的高速发展，城市公交车、旅游巴士、长途客车等车型的动力匹配和载荷不断增加，与此同时对车辆的制动系统提出更高的要求，传统的制动系统存在摩擦片磨损较快，发热量大，造成制动能力下降，严重的会引起车辆制动失灵，对乘客的生命财产安全造成不可挽回的损失[1]。液力缓速器是一种理想的汽车辅助制动系统，已经在各种商用车辆上批量使用，但是在实际使用过程中用户抱怨辅助制动响应时间长，制动效果不理想等问题，使得液力缓速器没有发挥出应有的作用。本文通过对一种带蓄能器装置的液力缓速器研究，可以极大的提高缓速器的响应时间，保证车辆的制动扭矩。

1 液力缓速器的工作原理

液力缓速器主要由缓速器定子、转子、缓速器后盖、缓速器控制阀块等组成，带蓄能器装置的缓速器还有蓄能器、气路控制阀、油管等组成，如图1所示。当缓速器不工作时，蓄能器气路控制阀关闭，没有油液进入缓速器。主油路通过节流孔向缓速器内供油，保持缓速器转子的运动平衡，减少转子空转损失。当缓速器工作时，蓄能器气路控制阀打开，可以快速的将油液输送到缓速器工作腔，实现缓速器快速响应。随后主油路通过控制阀块才将油液输送进缓速器工作腔内，由于油液的作用，缓速器定子对转子产生制动扭矩，在缓速器工作腔内液流循环流动对缓速器定子叶片的冲击作用将车辆的动能转化成热能，然后再通过油冷器将热量散发出去，从而实现车辆减速制动。

图1 缓速器结构原理图

液力缓速器的制动扭矩大小取决于缓速器工作腔内介质的压力、流量及传动轴的转速，缓速器的制动扭矩公式为：

式中：M—液力缓速器的制动扭矩；

—液力缓速器的制动扭矩系数（与缓速器腔体内充油量有关）；

ρ—工作液体的密度；

D—液力缓速器的液力循环圆直径；

n—液力缓速器的转子转速。

从以上公式可以看出，液力缓速器的制动扭矩与工作液体的密度、缓速器的液力循环圆直径和缓速器转子的转速有关。

2 液力缓速器性能试验分析

下面以Allison 3000系列为例，研究缓速器在蓄能器辅助下的制动能力。该系列的缓速器制动能力分为三个能容区间段，分别是低扭矩区、中扭矩区和高扭矩区，见图2。不同的扭矩区间段是由变速器的控制系统进行标定，然后由实际工况负载触发缓速器控制系统实现。

图2 Allison3000系列缓速器扭矩输出图

在装配了Allison3000系列的客车上，我们对其缓速器性能进行了测试，当触发变速器控制系统的缓速器控制命令时，其蓄能器首先开始工作，缓速器在不到2s的时间就产生制动扭矩，在4s时缓速器在低扭矩区的制动能力就达到最大值的80%，之后随着缓速器压力调节阀的作用，主油路的油液通过缓速器滑阀大量进入缓速器腔体内，缓速器的制动扭矩达到最大值，见图3。这个数据可以说相当惊人的，比未安装蓄能器的液力缓速器制动响应时间快10s左右，使驾驶员的感受更直观，同时极大的提高了缓速器的工作效率。通过整车的试验测试，我们对缓速器的控制系统和制动效果有了更直观的认识，对今后缓速器的设计开发和研究有很好的指导作用。

图3 缓速器制动响应时间分析

3 影响缓速器制动响应时间的因素

3.1 液力缓速器腔体内的油液量

液力缓速器能够快速响应，首先需要保证腔体内有足够的油液量，这就要求当变速器控制系统给缓速器指令时，工作油液快速的充满工作腔，这个可以通过增加外部辅助装置的方式，如辅助油泵、蓄能器等来增加油液的充油速度。

3.2 油液的粘度特性

液力缓速器的工作介质除了传递动力外，还有润滑和冷却等作用，良好的油液粘度特性，可以提高液力传动效率，减少机械零部件的磨损。当油液粘度过大时，就会增大流体的流阻，使油液不能快速的制动，影响缓速器的响应时间和制动效率。当油液粘度过小时，润滑效果又变差，不易形成油膜，导致液压压力下降，影响缓速器的制动效果[2]。因此，选择合适粘度的工作介质，对缓速器的制动能力有很大的帮助。

3.3 不同结构的油冷器

液力缓速器工作时会产生大量的热量，这时就需要油冷器将油液进行冷却后，再重新输送到缓速器工作腔内，由于油冷器结构的不同，在油液冷却的过程中，对油液产生了不同的阻力，从而影响了油液进入缓速器工作腔的流速，对缓速器的响应时间和制动效果都产生了很大的影响。

4 总结

通过理论和整车验证的方式，对带蓄能器装置的液力缓速器性能进行了分析，确认了蓄能器对缓速器制动响应时间有很大的提升。对其他影响缓速器制动响应时间的因素，提出一些建设性的意见，在缓速器的设计过程中，可以综合考虑这些因素，使设计更趋于合理化。

[1] 黄榕清,吴磊,邵建华.汽车液力缓速器的原理及应用[J].汽车电器, 2006第11期.

[2] 范守林.液力缓速器[J].城市车辆,2004第4期.

Research on a hydraulic retarder with accumulator

Li Jun

（Xi'an FC intelligence transmission Co., LTD., Shaanxi Xi'an 710000 )

This paper analyzes the working principle of the hydraulic retarder with accumulator device, and verifies that the response time of the hydraulic retarder with accumulator device is faster by collecting the test data of the whole vehicle, which obviously improves the performance of the retarder. At the same time, the factors that affect the braking response time of the hydraulic retarder are analyzed, which can provide theoretical reference for the design and development of the hydraulic retarder.

Accumulator;Hydraulic retarder;Response time

U462

A

1671-7988(2019)09-68-02

U462

A

1671-7988(2019)09-68-02

李军 (1983-)，男，硕士研究生，工程师，就职于西安双特智能传动有限公司，主要从事汽车自动变速器设计工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.022