國內外液力緩速器發展現狀

孫博，王特特

（1.西安海曼液壓系統有限公司，西安 710077；2.長安大學工程機械學院，西安 710077）

0 引言

已有的數據表明，商用車尤其是重型卡車在下長坡路段造成剎車失靈的事故及傷亡程度遠大于全國平均水平，給人民的生命財產造成巨大的損失。有研究表明，液力緩速器可以承擔重卡在長下坡路況下大部分的制動需求，大幅降低制動器溫度，顯著提升整車安全性?！稒C動車運行安全技術條件》（GB 7258）規定，“車長大于9 m的客車（對專用校車為車長大于8 m）、總質量大于等于12 000 kg的貨車和專項作業車、所有危險貨物運輸車，應裝備緩速器或其他輔助制動裝置[1]?！蹦壳皣鴥仍絹碓蕉嗟闹乜ㄩ_始匹配液力緩速器，液力緩速器也成為解決商用車長下坡輔助制動問題的最優解決方案。

液力緩速器是將整車持續制動所消耗的動能轉化為熱能，并將這些熱能通過整車散熱系統散發入大氣的一種裝置，歐洲液力緩速器技術起步較早。早在20世紀60年代，歐洲就實施了商用車長下坡輔助制動的相關法規，法規的實施也促進了液力緩速器的推廣，目前在歐洲的重卡匹配液力緩速器比率已高達80%以上[2]。由于液力緩速器技術難度大、智能化程度高，長期以來我國商用車輔助制動領域一直以電渦流緩速器為主，性能更優越的液力緩速器一直被進口產品壟斷且售價高昂，一般只在高端客車上匹配。在本世紀初開始才有企業在此領域有所建樹，經過十多年的發展目前已實現產業化。

本文旨在研究國內外液力緩速器產品及匹配應用現狀，為此領域的技術研究提供借鑒。

1 液力緩速器的分類

根據液力緩速器安裝后的旋轉軸與車輛動力傳遞路線的關系，可將緩速器分為串聯液力緩速器和并聯液力緩速器兩種。液力緩速器的旋轉軸參與車輛動力傳遞，且直接將制動轉矩傳遞給車輛的液力緩速器定義為串聯液力緩速器（如圖1）[3]。

圖1 串聯液力緩速器安裝示意圖

并聯液力緩速器的旋轉軸不參與車輛的動力傳遞，其制動轉矩通過齒輪副或其他方式傳遞給車輛的液力緩速器（如圖2）[3]。并聯緩速器與串聯緩速器相比最大的優點是不影響取力器的安裝。

圖2 并聯液力緩速器安裝示意圖

2 國外液力緩速器發展現狀

目前歐洲商用車匹配并聯液力緩速器是目前主流配置，其中最常見的又可分為3種形式，分別為油介質并聯液力緩速器（簡稱油介質緩速器）、水介質并聯液力緩速器（簡稱水介質緩速器）和油介質一體式液力緩速器（簡稱一體式緩速器）。下面將就以上3種緩速器形式進行介紹。

2.1 油介質并聯液力緩速器

油介質并聯液力緩速器，簡稱油介質緩速器，一般使用發動機機油作為工作介質，其油液與變速箱油液不能共用，油介質緩速器需要一個熱交換器進行能量交換。歐洲油介質緩速器最主要的生產廠家是德國福伊特，20世紀60年代福伊特油介質緩速器已開始在商用車上應用，近幾年福伊特品牌最常見的型號為VR3250和VR115CT兩種，最大制動轉矩分別為3250 N·m和4000 N·m。這類緩速器具有技術成熟、制造難度和匹配難度相對較低的優勢，可靈活設計接口形式匹配不同的變速箱。

VR3250匹配的歐洲卡車廠家主要是VOLVO和雷諾，但VOLVO的發動機制動性能優越，其重卡一般只采用發動機制動，僅在700 hp左右的大件運輸車選擇匹配VR3250緩速器。而另一款VR115CT是福伊特公司針對中國重卡市場專門開發的一款產品，歐洲市場沒有應用。所以油介質緩速器在整個歐洲市場的應用比例不高。圖3為福伊特 VR3250 和VR115CT照片。

圖3 福伊特VR3250及VR115CT

2.2 水介質并聯液力緩速器

水介質并聯液力緩速器，簡稱水介質緩速器，工作介質為整車防凍液，可以將緩速器制動產生的能量直接傳遞到防凍液中，省去了油介質緩速器中熱交換器的質量，所以質量較輕。由于水介質緩速器與整車水路直接相通，緩速器工作時會產生比較高的壓力，整車匹配水介質緩速器時需要對散熱系統、發動機、水泵、水箱及水路其他零件進行相應的改進，使其適應緩速器的工作要求。同時匹配水介質緩速器的車輛對防凍液的品質要求高，品質不達標的防凍液會損傷發動機，所以綜合來看，水介質緩速器匹配難度較大，成本較高。

目前在歐洲被廣泛應用的水介質緩速器為福伊特公司生產的Aquatarder SWR。該產品最大制動力矩為3500 N·m，除了質量輕的特點以外，還具有轉子脫離功能，可以消除緩速器空轉狀態的功率損失，有利于降低整車油耗。該產品是福伊特專門為奔馳戴姆勒定制開發的產品，所以目前僅在奔馳戴姆勒卡車及客車上有匹配，在歐洲銷售的奔馳戴姆勒卡車70%以上匹配福伊特水介質緩速器。圖4為福伊特Aquatarder SWR水介質緩速器及安裝位置。

圖4 福伊特Aquatarder SWR水介質緩速器及安裝位置

2.3 油介質一體式液力緩速器

油介質一體式液力緩速器，以下簡稱一體式緩速器，其特點是液力緩速器集成在變速箱內部，結構緊湊。歐洲市場最具代表性的產品是ZF-Intarder（如圖5）和斯堪尼亞一體式緩速器（如圖6）。ZF-Intarder作為TraXon變速箱的一個分總成存在，主要匹配于達夫、依維柯、福特和部分MAN重卡及同品牌客車。而斯堪尼亞緩速器安裝在TipMatic變速箱上，主要匹配在斯堪尼亞和大部分MAN重卡上。

圖5 ZF- Intarder液力緩速器

圖6 斯堪尼亞一體式緩速器

ZF-Intarder液力緩速器最大轉矩4000 N·m，緩速器與變速器共用油液并采用變量泵和電液比例閥對轉矩進行控制，控制精度高，性能相比于油介質緩速器更好。由于緩速器與變速器共用油液，對油品要求高，同時緩速器產品結構復雜，對制造精度的要求也更高。斯堪尼亞緩速器最大轉矩為4100 N·m，與ZF緩速器相比，優點在于在變速箱副箱部分增加了緩速器分離技術，可以與水介質緩速器一樣實現零空損，同時緩速器與變速器不共用油液，結構相對簡單，對油品要求也沒有ZF-Intarder高，相對ZF-Intarder成本也略低。

2.4 歐洲市場主流液力緩速器對比

綜上所述，歐洲商用車多匹配一體式緩速器和水介質緩速器，車型一般為重型卡車及12 m以上客車，制動轉矩多在3200 N·m以上。其中水介質綜合性能最優，但制造和匹配難度也相對最大，成本較高；ZF和斯堪尼亞一體式緩速器性能相當，ZF緩速器優勢在控制精度，斯堪尼亞緩速器優點在于零空損，且制造難度和成本相對ZF低；油介質緩速器可靈活匹配不同的變速箱，同時制造難度和成本適中。表1為歐洲市場主流液力緩速器的對比。

表1 歐洲市場主流液力緩速器的對比

3 國內液力緩速器發展現狀

隨著業界對商用車長下坡路況安全性的重視及相關法規的推動，國內液力緩速器得到了快速發展，越來越多的商用車開始匹配液力緩速器。但國內液力緩速器匹配率相對于歐洲依然過低，目前國內市場還遠未飽和，預計近幾年還會呈現大幅增長的態勢。

國內匹配的液力緩速器絕大多數為油介質緩速器，其中油介質串聯緩速器主要匹配在客車上，而并聯緩速器憑借其結構便于安裝取力器的特點，在重卡上的得到了成功的應用。國內最常見的兩款液力緩速器產品為福伊特VR115CT及法士特FHB400，同時，ZF-Intarder一體式緩速器也隨著TraXon AMT變速箱的推廣，在中國市場得到更多的應用。

在國內油介質緩速器相比于一體式緩速器和水介質緩速器得到更廣泛的應用，主要有以下幾個方面的原因：

1）相比于一體式緩速器，油介質緩速器接口靈活，可以實現多種車型的靈活匹配。我國地域廣闊，地形復雜，且國內商用車主機廠眾多，車型種類也比較多，需要對匹配接口進行適應性變化來適應不同的需求。緩速器與變速箱一體，如遇空間干涉等問題需要開發新的零件，改動易涉及變速箱。而獨立式的油介質緩速器則可根據裝配空間需要進行小幅改動，從而適應不同廠家的需求，匹配靈活，適應性開發成本低。

2）相比于水介質緩速器，油介質緩速器整車匹配難度更低。由于水介質緩速器匹配時需要對散熱系統、發動機等做大量的改進，對整車要求較高。而油介質緩速器只需適當改進水管布置、加強整車散熱等工作就可以實現與緩速器的匹配，對整車的要求不高。所以水介質緩速器匹配難度較大，成本也較高。

3）相比于一體式緩速器和水介質緩速器保養成本低。ZF一體式緩速器為變速器與緩速器共用油液，對油品要求高，對油品清潔度要求也相對較高。水介質緩速器對防凍液品質要求高，需要特定的專用防凍液，普通防凍液會損傷發動機和緩速器。而油介質緩速器所用的油液為普通的發動機機油，日常定期更換即可，所以保養成本更低，更符合國內用戶的保養習慣。

目前我國已具備自主生產液力緩速器的產業鏈體系，國產液力緩速器產品的性能已接近國外競品水平。國內最大的液力緩速器生產企業是陜西法士特公司，法士特在液力緩速器領域的研發起步較早，并且憑借其在國內重卡變速箱領域的統治地位在緩速器匹配方面具有天然優勢，在國內市場占據近50%的市場份額。目前具有5個系列產品，轉矩范圍覆蓋1500～4000 N·m，產品的國產化率可達95%以上。尤其近兩年隨著1500～2400 N·m緩速器產品的出現，匹配液力緩速器的車型開始向中重卡及12 m以下客車領域擴展。圖7為法士特緩速器產品型譜。但隨著各大主機廠在重卡傳動領域均開始布局自主產權產品，預計未來液力緩速器市場將從目前福伊特、法士特雙雄爭霸時代過渡為競爭更為激烈的群雄逐鹿時代。

圖7 法士特緩速器產品型譜

4 結語

綜上所述，歐洲商用車使用的液力緩速器絕大多數為并聯緩速器，制動轉矩多在3200 N·m以上；其中最常見的分別為油介質、水介質和一體式3種形式，并具有各自的特點；匹配車型一般為重型卡車及12 m以上客車。

在國內重型卡車一般匹配并聯緩速器，而客車以匹配串聯緩速器為主，且大多數為油介質緩速器，國產液力緩速器產品最大轉矩范圍為1500～4000 N·m，可滿足中重卡及12 m以下客車領域匹配液力緩速器的需求?；趪鴥壬逃密嚻ヅ洮F狀及緩速器維護成本的多方面原因，未來國內液力緩速器預計還是以油介質緩速器為主，且市場潛力巨大。