中置电涡流缓速器在前置中型客车上的应用

陈啸，董廷

（金龙联合汽车工业（苏州）有限公司，江苏 苏州 215026）

中置电涡流缓速器在前置中型客车上的应用

陈啸，董廷

（金龙联合汽车工业（苏州）有限公司，江苏 苏州 215026）

针对山区客运市场对于装有电涡流缓速器的前置中型客车的需求，本文介绍一种电涡流缓速器在前置中型客车上的布置方案，并具体介绍该方案相关的设计细节。

电涡流缓速器；前置中型客车；总体布置；悬置设计

CLC NO.:U463.5Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-46-04

前言

电涡流缓速器以其低速大扭矩、维护保养简单、可靠性高、成本较低等特点，在客车辅助制动市场上得到了广泛的应用[1]。在我国四川、福建、云南等省份，面对山区道路多而长、车辆运营道路条件复杂等诸多不利于车辆安全行驶的因素，客运公司对车辆的安全性能，尤其是制动性能的要求特别的高。连续几十公里的下坡山路，对于仅依靠常规制动器制动的客车来说，极易由于长时间的制动而导致制动器热衰退[2]，制动力迅速减退，甚至完全丧失制动力。因此，在上述路况运营的客车急需一种辅助制动装置来保证车辆的制动效能，而在常规客车上加装电涡流缓速器就是一种简单而有效的方法。

1、电涡流缓速器的结构和工作原理

1.1 电涡流缓速器的结构

电涡流缓速器的结构如图1所示，主要由机械部分和电气部分组成[1]。

1.2 电涡流缓速器的工作原理

电涡流缓速器的基本原理如图2所示。电涡流缓速器主要由定子和转子两部分构成[1]。定子上装有激磁线圈，通过支架固定在底盘上（变速箱、后桥、车架），转子固定在传动轴上，与传动轴一同旋转，与定子之间留有很小的气隙。当激磁线圈通电时，产生交变磁场，转子在旋转过程中，因切割磁力线，内部产生电涡流，由电涡流产生的磁场和定子线圈磁场相互作用，电涡流缓速器即是利用电涡流的机械效应，产生与转动方向相反的制动力矩充分消耗汽车动能，起到减速的目的[3-7]。

2、KLQ6702E4前置中型客车参数

2.1 整车总体尺寸及性能参数

KLQ6702E4前置中型客车整车总体参数详见表1：

表1

2.2 KLQ6702E4底盘总成配置参数

发动机：YC4FA130-40，功率：95kW/3200r/min，扭矩：340N.m/1600-2400 r/min。

变速箱：国产手动五档箱，速比5.422-0.810。

离合器：国产325拉式

前桥：国产鼓式前桥，额定载荷2.8T。

后桥：国产鼓式后桥，额定载荷5T，主减速比4.875。

悬架：前后少片簧

转向：动力转向

制动：行程制动为鼓式双回路气压制动，驻车制动为中央鼓式机械制动，辅助制动为电涡流缓速器。

轮胎：7.00R16子午线轮胎。

3、电涡流缓速器在前置中型客车上的布置设计

3.1 电涡流缓速器安装形式的选择

电涡流缓速器在底盘上主要有三种固定形式，即固定在变速箱输出法兰端、固定在后桥主减速器输入法兰端以及固定在底盘车架上[3-7]。

KLQ6702E4前置中型客车底盘布置图如图3所示。

由底盘布置图可知，变速箱输出法兰端距离车身地板骨架的高度有限，空间不足以安装电涡流缓速器；而由于该车型采用薄壳冲压车身，车身预留的加油口位置不能变动，所以油箱的位置只能安装在后桥后方，故后桥制动气室只能布置在主减速器输入法兰一侧，因此电涡流缓速器也无法安装在后桥主减速器输入法兰端。

故该车型如要安装电涡流缓速器，则只能采用中置缓速器方案，电涡流缓速器通过支架安装整车中部，车架左右纵梁之间。

3.2 安装电涡流缓速器的底盘布置设计

KLQ6702E4前置中型客车加装缓速器状态的底盘布置图如图4所示。

3.2.1 底盘空间布置

在原有底盘上布置电涡流缓速器时，需将原底盘上布置的各总成件重新调整安装位置，给电涡流缓速器留出安装空间。中置电涡流缓速器布置时需确保前后两根传动轴的长度比例分配合理，缓速器安装好后与车身地板骨架之间留有足够的间隙，同时缓速器离地高度也应满足要求。

如图3、图4所示，加装电涡流缓速器后的底盘与标配底盘状态相比，储气筒、再生罐、干燥器、冷凝器、消声器的安装位置均进行了重新布置。电涡流缓速器布置在前后轴之间，通过支架与车架左右纵梁连接。为保证传动轴当量夹角最小，设计时根据变速箱输出法兰到后桥输入法兰之间的角度，对缓速器的安装角度以及安装位置均进行了严格要求，以期将由传动轴引起的车辆振动降低到最小。

3.2.2 缓速器悬置设计

中置缓速器由于安装在底盘中部车架左右纵梁之间，分别通过前后两根传动轴与变速箱输出法兰和后桥输入法兰相连接，因而成为了整车传动系的一部分[3][8][9]。

常规车辆运行过程中，传动系高速转动，而由于变速箱、后桥以及传动轴的法兰盘加工面不可避免的存在径向和轴向跳动，较大的端面跳动量使后传动轴的万向节带花键套管往复运动产生一个外加力，较大的径向跳动量使后传动轴的万向节带花键套管产生一个径向的离心力，两方向上的力反作用在中间传动轴上，必然会导致传动轴中间支撑产生剧烈的抖动，该力即是使汽车产生带档滑行共振的激振力（传动轴转动一圈二个合成力作用频率刚好与四缸发动机固有的二阶不平衡惯性力频率耦合，放大了二者振动）[10-11]。

加装了中置缓速器的底盘恰好由缓速器及其支架充当了传动轴中间支撑的作用。因此，缓速器支架的隔振效果，直接决定了最终车辆的振动效果。

设计缓速器悬置时，除了满足传动系角度和安装高度的要求外，对于缓速器支架系统的隔振也提出了要求。因此，缓速器悬置采用类似于发动机悬置的结构，即“托架+软垫+支架”的结构。托架通过螺栓连接，固定在车架左右纵梁腹面上。支架与缓速器本体螺栓连接之后再通过软垫与托架相连接。

根据上述可知，车辆在运行过程中，缓速器承受的主要是扭转振动。经多次设计及匹配，对悬置软垫进行刚度调整并经测试确定：悬置软垫在缓速器本体左右侧对称45°V形布置且软垫邵氏硬度为40°时隔振率≥66.7%，具有理想的隔振效果，满足设计要求。

3.3 车身系统的相应变更设计

由电涡流缓速器的工作原理可知，电涡流产生两种效应：一种是热效应，用于感应加热。一种是机械效应，用于电磁制动。所以，电涡流缓速器在工作时会产生大量的热量。而电涡流缓速器安装在车身地板骨架下方，距离车内木地板较近，车身必须采取隔热措施。

通过在车身地板骨架下侧面焊装隔热板，同时在隔热板与车内木地板之间填充隔热材料，达到隔热的目的。

另外，布置缓速器时，在保证传动系角度和缓速器离地间隙的情况下，尽量增大缓速器与车身地板骨架之间的距离，有利于地板的隔热和缓速器的散热。

3.4 其他设计注意事项

电涡流缓速器安装在两节传动轴中间，其前后两节传动轴应可以伸缩，以方便缓速器的拆卸[1]。

安装电涡流缓速器的整车需采用气压制动的方式。液压制动不适合安装电涡流缓速器。

变速箱和后桥凸缘的跳动量应满足以下要求：凸缘的轴向跳动量小于0.1mm；凸缘的径向跳动量

小于0.05mm；凸缘的端面跳动量小于0.1mm；

安装电涡流缓速器的整车，发电机以及蓄电池的性能需满足电涡流缓速器的要求。

4、结束语

开发满足市场需求的客车产品是我们的最终目标。在整个设计过程中，先期进行总体布置时水平的高低对于最终产品的设计质量、使用性能和产品的生命力具有重要的影响。上述中置电涡流缓速器已在KLQ6702E4前置中型客车上得到了很好的应用，对于改善车辆制动性能具有较好的效果，已经得到用户和市场的认可。中置电涡流缓速器在前置中型客车上的成功应用，对于山区、丘陵地带的客运市场具有十分重要的意义。

[1] 林立军.电涡流缓速器在客车营运中的运用[J].客车技术与研究，2008（5）:30-32.

[2] 张洪欣.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3] 刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.

[4] 何仁，衣丰艳.电涡流缓速器性能特性评价方法[J].中国公路学报，2006,19（5）:27-29.

[5] 何仁，何建清.装用电涡流缓速器的汽车制动性能分析[J].江苏大学学报，2004,25（1）:9-12.

[6] 何仁，何建清，衣丰艳.车用电涡流缓速器的设计方法[J].汽车工程，2003,（z1）:21-25.

[7] 何仁，何建清，刘成晔，衣丰艳.车用电涡流缓速器三维有限元分析[J].交通运输工程学报，2004,4（2）:7-9.

[8] 王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社，2000.

[9] 余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2000.10

[10] 张宁，田杰，赵韩.车用电涡流缓速器的运动学仿真分析[J]. 制造业自动化，2009,31（9）:15-17.

[11] 庞剑，谌刚，何华.汽车噪声与振动-理论与应用[M].北京：北京理工大学出版社，2006.

The Application of Central Eddy-current Retarder in Medium Bus with Front-place Engine

Chen Xiao

(King Long United Automotive Industry (Suzhou) Co., Ltd, Jiangsu Suzhou 215026)

To meet the demand of medium buses with front-place engine which are mounted with eddy-current retarder in mountain area, a layout solution is introduced in this paper, and the details of the solution are also described in the paper as well.

Eddy current retarder; Medium bus with front-placed engine; Layout; Suspension design

U463.5

A

1671-7988(2014)02-46-04

陈啸，助理工程师，就职于金龙联合汽车工业（苏州）有限公司。