国内外液力缓速器发展现状

孙博，王特特

（1.西安海曼液压系统有限公司，西安 710077；2.长安大学工程机械学院，西安 710077）

0 引言

已有的数据表明，商用车尤其是重型卡车在下长坡路段造成刹车失灵的事故及伤亡程度远大于全国平均水平，给人民的生命财产造成巨大的损失。有研究表明，液力缓速器可以承担重卡在长下坡路况下大部分的制动需求，大幅降低制动器温度，显著提升整车安全性。《机动车运行安全技术条件》（GB 7258）规定，“车长大于9 m的客车（对专用校车为车长大于8 m）、总质量大于等于12 000 kg的货车和专项作业车、所有危险货物运输车，应装备缓速器或其他辅助制动装置[1]。”目前国内越来越多的重卡开始匹配液力缓速器，液力缓速器也成为解决商用车长下坡辅助制动问题的最优解决方案。

液力缓速器是将整车持续制动所消耗的动能转化为热能，并将这些热能通过整车散热系统散发入大气的一种装置，欧洲液力缓速器技术起步较早。早在20世纪60年代，欧洲就实施了商用车长下坡辅助制动的相关法规，法规的实施也促进了液力缓速器的推广，目前在欧洲的重卡匹配液力缓速器比率已高达80%以上[2]。由于液力缓速器技术难度大、智能化程度高，长期以来我国商用车辅助制动领域一直以电涡流缓速器为主，性能更优越的液力缓速器一直被进口产品垄断且售价高昂，一般只在高端客车上匹配。在本世纪初开始才有企业在此领域有所建树，经过十多年的发展目前已实现产业化。

本文旨在研究国内外液力缓速器产品及匹配应用现状，为此领域的技术研究提供借鉴。

1 液力缓速器的分类

根据液力缓速器安装后的旋转轴与车辆动力传递路线的关系，可将缓速器分为串联液力缓速器和并联液力缓速器两种。液力缓速器的旋转轴参与车辆动力传递，且直接将制动转矩传递给车辆的液力缓速器定义为串联液力缓速器（如图1）[3]。

图1 串联液力缓速器安装示意图

并联液力缓速器的旋转轴不参与车辆的动力传递，其制动转矩通过齿轮副或其他方式传递给车辆的液力缓速器（如图2）[3]。并联缓速器与串联缓速器相比最大的优点是不影响取力器的安装。

图2 并联液力缓速器安装示意图

2 国外液力缓速器发展现状

目前欧洲商用车匹配并联液力缓速器是目前主流配置，其中最常见的又可分为3种形式，分别为油介质并联液力缓速器（简称油介质缓速器）、水介质并联液力缓速器（简称水介质缓速器）和油介质一体式液力缓速器（简称一体式缓速器）。下面将就以上3种缓速器形式进行介绍。

2.1 油介质并联液力缓速器

油介质并联液力缓速器，简称油介质缓速器，一般使用发动机机油作为工作介质，其油液与变速箱油液不能共用，油介质缓速器需要一个热交换器进行能量交换。欧洲油介质缓速器最主要的生产厂家是德国福伊特，20世纪60年代福伊特油介质缓速器已开始在商用车上应用，近几年福伊特品牌最常见的型号为VR3250和VR115CT两种，最大制动转矩分别为3250 N·m和4000 N·m。这类缓速器具有技术成熟、制造难度和匹配难度相对较低的优势，可灵活设计接口形式匹配不同的变速箱。

VR3250匹配的欧洲卡车厂家主要是VOLVO和雷诺，但VOLVO的发动机制动性能优越，其重卡一般只采用发动机制动，仅在700 hp左右的大件运输车选择匹配VR3250缓速器。而另一款VR115CT是福伊特公司针对中国重卡市场专门开发的一款产品，欧洲市场没有应用。所以油介质缓速器在整个欧洲市场的应用比例不高。图3为福伊特 VR3250 和VR115CT照片。

图3 福伊特VR3250及VR115CT

2.2 水介质并联液力缓速器

水介质并联液力缓速器，简称水介质缓速器，工作介质为整车防冻液，可以将缓速器制动产生的能量直接传递到防冻液中，省去了油介质缓速器中热交换器的质量，所以质量较轻。由于水介质缓速器与整车水路直接相通，缓速器工作时会产生比较高的压力，整车匹配水介质缓速器时需要对散热系统、发动机、水泵、水箱及水路其他零件进行相应的改进，使其适应缓速器的工作要求。同时匹配水介质缓速器的车辆对防冻液的品质要求高，品质不达标的防冻液会损伤发动机，所以综合来看，水介质缓速器匹配难度较大，成本较高。

目前在欧洲被广泛应用的水介质缓速器为福伊特公司生产的Aquatarder SWR。该产品最大制动力矩为3500 N·m，除了质量轻的特点以外，还具有转子脱离功能，可以消除缓速器空转状态的功率损失，有利于降低整车油耗。该产品是福伊特专门为奔驰戴姆勒定制开发的产品，所以目前仅在奔驰戴姆勒卡车及客车上有匹配，在欧洲销售的奔驰戴姆勒卡车70%以上匹配福伊特水介质缓速器。图4为福伊特Aquatarder SWR水介质缓速器及安装位置。

图4 福伊特Aquatarder SWR水介质缓速器及安装位置

2.3 油介质一体式液力缓速器

油介质一体式液力缓速器，以下简称一体式缓速器，其特点是液力缓速器集成在变速箱内部，结构紧凑。欧洲市场最具代表性的产品是ZF-Intarder（如图5）和斯堪尼亚一体式缓速器（如图6）。ZF-Intarder作为TraXon变速箱的一个分总成存在，主要匹配于达夫、依维柯、福特和部分MAN重卡及同品牌客车。而斯堪尼亚缓速器安装在TipMatic变速箱上，主要匹配在斯堪尼亚和大部分MAN重卡上。

图5 ZF- Intarder液力缓速器

图6 斯堪尼亚一体式缓速器

ZF-Intarder液力缓速器最大转矩4000 N·m，缓速器与变速器共用油液并采用变量泵和电液比例阀对转矩进行控制，控制精度高，性能相比于油介质缓速器更好。由于缓速器与变速器共用油液，对油品要求高，同时缓速器产品结构复杂，对制造精度的要求也更高。斯堪尼亚缓速器最大转矩为4100 N·m，与ZF缓速器相比，优点在于在变速箱副箱部分增加了缓速器分离技术，可以与水介质缓速器一样实现零空损，同时缓速器与变速器不共用油液，结构相对简单，对油品要求也没有ZF-Intarder高，相对ZF-Intarder成本也略低。

2.4 欧洲市场主流液力缓速器对比

综上所述，欧洲商用车多匹配一体式缓速器和水介质缓速器，车型一般为重型卡车及12 m以上客车，制动转矩多在3200 N·m以上。其中水介质综合性能最优，但制造和匹配难度也相对最大，成本较高；ZF和斯堪尼亚一体式缓速器性能相当，ZF缓速器优势在控制精度，斯堪尼亚缓速器优点在于零空损，且制造难度和成本相对ZF低；油介质缓速器可灵活匹配不同的变速箱，同时制造难度和成本适中。表1为欧洲市场主流液力缓速器的对比。

表1 欧洲市场主流液力缓速器的对比

3 国内液力缓速器发展现状

随着业界对商用车长下坡路况安全性的重视及相关法规的推动，国内液力缓速器得到了快速发展，越来越多的商用车开始匹配液力缓速器。但国内液力缓速器匹配率相对于欧洲依然过低，目前国内市场还远未饱和，预计近几年还会呈现大幅增长的态势。

国内匹配的液力缓速器绝大多数为油介质缓速器，其中油介质串联缓速器主要匹配在客车上，而并联缓速器凭借其结构便于安装取力器的特点，在重卡上的得到了成功的应用。国内最常见的两款液力缓速器产品为福伊特VR115CT及法士特FHB400，同时，ZF-Intarder一体式缓速器也随着TraXon AMT变速箱的推广，在中国市场得到更多的应用。

在国内油介质缓速器相比于一体式缓速器和水介质缓速器得到更广泛的应用，主要有以下几个方面的原因：

1）相比于一体式缓速器，油介质缓速器接口灵活，可以实现多种车型的灵活匹配。我国地域广阔，地形复杂，且国内商用车主机厂众多，车型种类也比较多，需要对匹配接口进行适应性变化来适应不同的需求。缓速器与变速箱一体，如遇空间干涉等问题需要开发新的零件，改动易涉及变速箱。而独立式的油介质缓速器则可根据装配空间需要进行小幅改动，从而适应不同厂家的需求，匹配灵活，适应性开发成本低。

2）相比于水介质缓速器，油介质缓速器整车匹配难度更低。由于水介质缓速器匹配时需要对散热系统、发动机等做大量的改进，对整车要求较高。而油介质缓速器只需适当改进水管布置、加强整车散热等工作就可以实现与缓速器的匹配，对整车的要求不高。所以水介质缓速器匹配难度较大，成本也较高。

3）相比于一体式缓速器和水介质缓速器保养成本低。ZF一体式缓速器为变速器与缓速器共用油液，对油品要求高，对油品清洁度要求也相对较高。水介质缓速器对防冻液品质要求高，需要特定的专用防冻液，普通防冻液会损伤发动机和缓速器。而油介质缓速器所用的油液为普通的发动机机油，日常定期更换即可，所以保养成本更低，更符合国内用户的保养习惯。

目前我国已具备自主生产液力缓速器的产业链体系，国产液力缓速器产品的性能已接近国外竞品水平。国内最大的液力缓速器生产企业是陕西法士特公司，法士特在液力缓速器领域的研发起步较早，并且凭借其在国内重卡变速箱领域的统治地位在缓速器匹配方面具有天然优势，在国内市场占据近50%的市场份额。目前具有5个系列产品，转矩范围覆盖1500～4000 N·m，产品的国产化率可达95%以上。尤其近两年随着1500～2400 N·m缓速器产品的出现，匹配液力缓速器的车型开始向中重卡及12 m以下客车领域扩展。图7为法士特缓速器产品型谱。但随着各大主机厂在重卡传动领域均开始布局自主产权产品，预计未来液力缓速器市场将从目前福伊特、法士特双雄争霸时代过渡为竞争更为激烈的群雄逐鹿时代。

图7 法士特缓速器产品型谱

4 结语

综上所述，欧洲商用车使用的液力缓速器绝大多数为并联缓速器，制动转矩多在3200 N·m以上；其中最常见的分别为油介质、水介质和一体式3种形式，并具有各自的特点；匹配车型一般为重型卡车及12 m以上客车。

在国内重型卡车一般匹配并联缓速器，而客车以匹配串联缓速器为主，且大多数为油介质缓速器，国产液力缓速器产品最大转矩范围为1500～4000 N·m，可满足中重卡及12 m以下客车领域匹配液力缓速器的需求。基于国内商用车匹配现状及缓速器维护成本的多方面原因，未来国内液力缓速器预计还是以油介质缓速器为主，且市场潜力巨大。