一种带液力缓速器变速箱在中型商用车上的应用

问晋芳

（中国重汽集团大同齿轮有限公司， 山西 大同 037000）

1 串联式液力缓速器原理及布置

串联式液力缓速器安装简单，主要由本体及控制器组成。缓速器本体布置在变速箱和传动轴之间，缓速器控制器一般布置在车辆驾驶室内部。

缓速器内部由转子和定子构成，缓速器转子与变速箱输出轴通过花键连接,缓速器工作时转子搅动油液作用在定子上，通过油液阻尼力产生制动力矩，制动力矩由变速箱输出轴传递给车辆传动轴，此阻力帮助车辆缩短制动时间，减小制动距离。持续工作原理为将缓速器工作过程中的机械能转化为热能，然后将热能通过车辆的冷却系统带走。

2 缓速器匹配应用

2.1 串联式缓速器外型选择

中型商用车传动系距离车架及距离地面空间足够，在选择缓速器时可根据变速箱结构及外形特点灵活选用，选配后要实现整体结构布置紧凑且制动性能足够的目标。

目前常见的液力缓速器，按照缓速器自身制动力矩分类，制动力矩在2000～2500 N·m 的串联式产品，外形区别主要是缓速器自身热交换器布置方式不同，分别为交换器布置在左侧、右侧、底部等结构。

缓速器空间布置考虑因素。首先要考虑车辆通过性要求，车辆总重在18～25 t 的车型，由于轮胎半径尺寸足够传动系布置高度合适，现有的车辆离地间隙足够，交换器在底部也缓速器可以满足布置要求，其余类型更优；其次要考虑车辆传动系和车架安全距离，中型车辆车架宽度足够，传动系左右两侧与车架间隙足够，在选择缓速器类型时以上类型均能选择。最后要考虑底盘通用性及为未来专用车车型布置保留足够的设计空间，主要考虑的是带缓速器车型再加装取力器时布置合理，变速箱取力方式为从中间轴齿轮取力，带取力器时变速箱侧面需要留出足够的空间，选择交换器布置在左侧的缓速器类型，这样取力器可以布置在右侧。

以某18 t 中型载货车带缓速器变速箱应用为例，变速箱选用某八挡同步器变速箱，缓速器选用交换器布置在左侧的串联式液力缓速器。

布置结构如图1 所示：变速箱输出轴较普通状态增加100 mm 左右，串联式缓速器布置在增长的输出轴上；变速箱输出轴与4 缓速器总成空心轴通过花键连接并传递制动力矩；变速箱后轴承盖设计为带4 个支撑点的结构，作为支撑串联式液力缓速器本体的支架；变速箱后轴承盖与；缓速器总成壳体通过4 条双条螺柱连接，完成安装后通过；拉紧螺栓使变速箱整体轴向尺寸固定，不发生窜动。

图1 变速箱与缓速器安装结构图

缓速器总成控制器及挡位手柄布置在驾驶室内，缓速器通过CAN 总线与车辆通信，通过CAN 采集车辆车速、水温、油温、ABS、发动机转速、风扇转速等信号，缓速器通过挡位手柄、缓速器ECU 等配合为车辆提供合适的制动力，使整车达到理想的制动效果。

2.2 串联式缓速器制动性能适配

1）缓速器最大制动力矩。制动力矩就是衡量制动效果的重要指标。按照ⅡA 型试验（缓速制动性能）试验[1]要求：加缓速器后整车减速度≥0.7 m/s2。

以某18 t车型在匹配应用缓速器时计算的平路最大减速度为例1.16 m/s2，其中，T 为最大制动力矩；i 为后桥速比；r 为轮胎滚动半径；G 为质量。通过计算整车制动减速度能满足国标规定的要求，可以考虑匹配该型号缓速器。

2）缓速器极限转速。以18 t的中型商用车为例，缓速器极限转速3600 r/min，发动机最高转速为2200 r/min，变速箱超速挡速比为0.79，变速箱输出轴最高转速2785 r/min，则2785 r/min<3600 r/min。故车辆行驶缓速器制动过程中输出轴转速小于缓速器极限转速，不会因为选配应用不合理造成缓速器内部轴承损坏从而影响整车质量的问题。

2.3 整车散热能力匹配

缓速器工作过程是将机械能转化为热能，再将热量通过整车冷却系统带走，缓速器总成工作散热要增加到发动机冷却系统中，因此车辆的散热能力是影响加装串联式液力缓速器后辅助制动效果的重要影响因素。以18 t的中型商用车为例，整车匹配缓速器后散热系统能力要求在250 kW 以上。在满足选配缓速器要求的基本散热能力之后，可以通过以下手段进一步提升整车的散热能力。散热系统效率越高，串联式缓速器使用效果越好。

1）通过实现缓速器与发动机散热风扇联动的功能，达到缓速器在正常工作时散热效率提升的目的。

2）合理布置发动机水温、缓速器水温传感器，以到达更好的散热效果。

3）通过增大散热水箱容量提升整车散热能力。

4）通过加装水泵提升冷却水流速。

2.4 串联式缓速器控制方式

串联式缓速器制动挡位一般分恒速挡、25%、50%、75%、100%五个挡位。恒速挡主要在长下坡路况，功能是使车辆保持恒定车速下坡；其余几个挡位主要在车辆需要减速或制动时使用。

2.5 应用制动效果测试

1）实际减速度测试。在平路上测试，车辆不开启排气制动及主制动缓速器开启最大挡位时使车辆减速，分高速段、中速段、低速段三组测试，以18 t的中型商用车为例,平路上缓速器理论最大减速度1.16 m/s2，测试数值为1.11 m/s2，满足ⅡA 型试验要求。

2）恒速性能测试。车辆在不同坡度，开启恒速挡可使车速保持在恒定速度行驶。以18 t的中型商用车为例，实际测量速度波动范围能保持在5%内，满足设计值。

3）带串联式缓速器车辆实际制动效果和整车散热能力紧密相关，加装缓速器后整车散热能力要进行提升设计，以18 t的中型商用车为例,在缓速器与发动机风扇能联动的情况下，实际测试缓速器出水口最高温度为107 ℃，低于缓速器报警制动力矩退出设定温度。

3 结语

通过上述匹配应用的范例可见，液力缓速器是一种常用的商用车辅助制动器，对于中型商用车型而言，通过合理选配串联式液力缓速器能达到理想的制动及减速效果，满足了用户对车辆安全性能、经济性等要求，车辆本身优秀的制动性能成为用户选车的重要考虑因素。