一種帶液力緩速器變速箱在中型商用車上的應用

問晉芳

（中國重汽集團大同齒輪有限公司， 山西 大同 037000）

1 串聯式液力緩速器原理及布置

串聯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部。

緩速器內部由轉子和定子構成，緩速器轉子與變速箱輸出軸通過花鍵連接,緩速器工作時轉子攪動油液作用在定子上，通過油液阻尼力產生制動力矩，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。持續工作原理為將緩速器工作過程中的機械能轉化為熱能，然后將熱能通過車輛的冷卻系統帶走。

2 緩速器匹配應用

2.1 串聯式緩速器外型選擇

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變速箱結構及外形特點靈活選用，選配后要實現整體結構布置緊湊且制動性能足夠的目標。

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 的串聯式產品，外形區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、右側、底部等結構。

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；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面需要留出足夠的空間，選擇交換器布置在左側的緩速器類型，這樣取力器可以布置在右側。

以某18 t 中型載貨車帶緩速器變速箱應用為例，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的串聯式液力緩速器。

布置結構如圖1 所示：變速箱輸出軸較普通狀態增加100 mm 左右，串聯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；變速箱后軸承蓋設計為帶4 個支撐點的結構，作為支撐串聯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，不發生竄動。

圖1 變速箱與緩速器安裝結構圖

緩速器總成控制器及擋位手柄布置在駕駛室內，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、發動機轉速、風扇轉速等信號，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。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 為質量。通過計算整車制動減速度能滿足國標規定的要求，可以考慮匹配該型號緩速器。

2）緩速器極限轉速。以18 t的中型商用車為例，緩速器極限轉速3600 r/min，發動機最高轉速為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速小于緩速器極限轉速，不會因為選配應用不合理造成緩速器內部軸承損壞從而影響整車質量的問題。

2.3 整車散熱能力匹配

緩速器工作過程是將機械能轉化為熱能，再將熱量通過整車冷卻系統帶走，緩速器總成工作散熱要增加到發動機冷卻系統中，因此車輛的散熱能力是影響加裝串聯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。散熱系統效率越高，串聯式緩速器使用效果越好。

1）通過實現緩速器與發動機散熱風扇聯動的功能，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 串聯式緩速器控制方式

串聯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，滿足設計值。

3）帶串聯式緩速器車輛實際制動效果和整車散熱能力緊密相關，加裝緩速器后整車散熱能力要進行提升設計，以18 t的中型商用車為例,在緩速器與發動機風扇能聯動的情況下，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定溫度。

3 結語

通過上述匹配應用的范例可見，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、經濟性等要求，車輛本身優秀的制動性能成為用戶選車的重要考慮因素。