一種帶液力緩速器變速箱在中型商用車上的應(yīng)用

問晉芳

（中國重汽集團大同齒輪有限公司， 山西 大同 037000）

1 串聯(lián)式液力緩速器原理及布置

串聯(lián)式液力緩速器安裝簡單，主要由本體及控制器組成。緩速器本體布置在變速箱和傳動軸之間，緩速器控制器一般布置在車輛駕駛室內(nèi)部。

緩速器內(nèi)部由轉(zhuǎn)子和定子構(gòu)成，緩速器轉(zhuǎn)子與變速箱輸出軸通過花鍵連接,緩速器工作時轉(zhuǎn)子攪動油液作用在定子上，通過油液阻尼力產(chǎn)生制動力矩，制動力矩由變速箱輸出軸傳遞給車輛傳動軸，此阻力幫助車輛縮短制動時間，減小制動距離。持續(xù)工作原理為將緩速器工作過程中的機械能轉(zhuǎn)化為熱能，然后將熱能通過車輛的冷卻系統(tǒng)帶走。

2 緩速器匹配應(yīng)用

2.1 串聯(lián)式緩速器外型選擇

中型商用車傳動系距離車架及距離地面空間足夠，在選擇緩速器時可根據(jù)變速箱結(jié)構(gòu)及外形特點靈活選用，選配后要實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)布置緊湊且制動性能足夠的目標(biāo)。

目前常見的液力緩速器，按照緩速器自身制動力矩分類，制動力矩在2000～2500 N·m 的串聯(lián)式產(chǎn)品，外形區(qū)別主要是緩速器自身熱交換器布置方式不同，分別為交換器布置在左側(cè)、右側(cè)、底部等結(jié)構(gòu)。

緩速器空間布置考慮因素。首先要考慮車輛通過性要求，車輛總重在18～25 t 的車型，由于輪胎半徑尺寸足夠傳動系布置高度合適，現(xiàn)有的車輛離地間隙足夠，交換器在底部也緩速器可以滿足布置要求，其余類型更優(yōu)；其次要考慮車輛傳動系和車架安全距離，中型車輛車架寬度足夠，傳動系左右兩側(cè)與車架間隙足夠，在選擇緩速器類型時以上類型均能選擇。最后要考慮底盤通用性及為未來專用車車型布置保留足夠的設(shè)計空間，主要考慮的是帶緩速器車型再加裝取力器時布置合理，變速箱取力方式為從中間軸齒輪取力，帶取力器時變速箱側(cè)面需要留出足夠的空間，選擇交換器布置在左側(cè)的緩速器類型，這樣取力器可以布置在右側(cè)。

以某18 t 中型載貨車帶緩速器變速箱應(yīng)用為例，變速箱選用某八擋同步器變速箱，緩速器選用交換器布置在左側(cè)的串聯(lián)式液力緩速器。

布置結(jié)構(gòu)如圖1 所示：變速箱輸出軸較普通狀態(tài)增加100 mm 左右，串聯(lián)式緩速器布置在增長的輸出軸上；變速箱輸出軸與4 緩速器總成空心軸通過花鍵連接并傳遞制動力矩；變速箱后軸承蓋設(shè)計為帶4 個支撐點的結(jié)構(gòu)，作為支撐串聯(lián)式液力緩速器本體的支架；變速箱后軸承蓋與；緩速器總成殼體通過4 條雙條螺柱連接，完成安裝后通過；拉緊螺栓使變速箱整體軸向尺寸固定，不發(fā)生竄動。

圖1 變速箱與緩速器安裝結(jié)構(gòu)圖

緩速器總成控制器及擋位手柄布置在駕駛室內(nèi)，緩速器通過CAN 總線與車輛通信，通過CAN 采集車輛車速、水溫、油溫、ABS、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等信號，緩速器通過擋位手柄、緩速器ECU 等配合為車輛提供合適的制動力，使整車達到理想的制動效果。

2.2 串聯(lián)式緩速器制動性能適配

1）緩速器最大制動力矩。制動力矩就是衡量制動效果的重要指標(biāo)。按照ⅡA 型試驗（緩速制動性能）試驗[1]要求：加緩速器后整車減速度≥0.7 m/s2。

以某18 t車型在匹配應(yīng)用緩速器時計算的平路最大減速度為例1.16 m/s2，其中，T 為最大制動力矩；i 為后橋速比；r 為輪胎滾動半徑；G 為質(zhì)量。通過計算整車制動減速度能滿足國標(biāo)規(guī)定的要求，可以考慮匹配該型號緩速器。

2）緩速器極限轉(zhuǎn)速。以18 t的中型商用車為例，緩速器極限轉(zhuǎn)速3600 r/min，發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速為2200 r/min，變速箱超速擋速比為0.79，變速箱輸出軸最高轉(zhuǎn)速2785 r/min，則2785 r/min<3600 r/min。故車輛行駛緩速器制動過程中輸出軸轉(zhuǎn)速小于緩速器極限轉(zhuǎn)速，不會因為選配應(yīng)用不合理造成緩速器內(nèi)部軸承損壞從而影響整車質(zhì)量的問題。

2.3 整車散熱能力匹配

緩速器工作過程是將機械能轉(zhuǎn)化為熱能，再將熱量通過整車?yán)鋮s系統(tǒng)帶走，緩速器總成工作散熱要增加到發(fā)動機冷卻系統(tǒng)中，因此車輛的散熱能力是影響加裝串聯(lián)式液力緩速器后輔助制動效果的重要影響因素。以18 t的中型商用車為例，整車匹配緩速器后散熱系統(tǒng)能力要求在250 kW 以上。在滿足選配緩速器要求的基本散熱能力之后，可以通過以下手段進一步提升整車的散熱能力。散熱系統(tǒng)效率越高，串聯(lián)式緩速器使用效果越好。

1）通過實現(xiàn)緩速器與發(fā)動機散熱風(fēng)扇聯(lián)動的功能，達到緩速器在正常工作時散熱效率提升的目的。

2）合理布置發(fā)動機水溫、緩速器水溫傳感器，以到達更好的散熱效果。

3）通過增大散熱水箱容量提升整車散熱能力。

4）通過加裝水泵提升冷卻水流速。

2.4 串聯(lián)式緩速器控制方式

串聯(lián)式緩速器制動擋位一般分恒速擋、25%、50%、75%、100%五個擋位。恒速擋主要在長下坡路況，功能是使車輛保持恒定車速下坡；其余幾個擋位主要在車輛需要減速或制動時使用。

2.5 應(yīng)用制動效果測試

1）實際減速度測試。在平路上測試，車輛不開啟排氣制動及主制動緩速器開啟最大擋位時使車輛減速，分高速段、中速段、低速段三組測試，以18 t的中型商用車為例,平路上緩速器理論最大減速度1.16 m/s2，測試數(shù)值為1.11 m/s2，滿足ⅡA 型試驗要求。

2）恒速性能測試。車輛在不同坡度，開啟恒速擋可使車速保持在恒定速度行駛。以18 t的中型商用車為例，實際測量速度波動范圍能保持在5%內(nèi)，滿足設(shè)計值。

3）帶串聯(lián)式緩速器車輛實際制動效果和整車散熱能力緊密相關(guān)，加裝緩速器后整車散熱能力要進行提升設(shè)計，以18 t的中型商用車為例,在緩速器與發(fā)動機風(fēng)扇能聯(lián)動的情況下，實際測試緩速器出水口最高溫度為107 ℃，低于緩速器報警制動力矩退出設(shè)定溫度。

3 結(jié)語

通過上述匹配應(yīng)用的范例可見，液力緩速器是一種常用的商用車輔助制動器，對于中型商用車型而言，通過合理選配串聯(lián)式液力緩速器能達到理想的制動及減速效果，滿足了用戶對車輛安全性能、經(jīng)濟性等要求，車輛本身優(yōu)秀的制動性能成為用戶選車的重要考慮因素。