CN102689596A - 一种水涡流车用缓速器 - Google Patents

Abstract

一种水涡流车用缓速器，属于车用的制动系统领域，其特征在于，含有：动力输入输出部分，转子部分，定子部分，外壳部分和控制部分，当汽车需要制动时，外界向左右两个环形气囊充气，使与转子组成工作偶件的左右两个定子向转子贴近，同时，向车用缓速器注水，进入到由转子和定子构成的涡流室中，水在转子的旋转作用下，形成强烈旋转的水涡流，再把缓速器主轴产生的热能经散热管道输送到散热器散热，同时，在定子中产生制动力矩，通过定子外周的传动销给缓速器壳体，再由壳体传递给车架，形成汽车的制动力，使得汽车在山地行驶时，有效缓解了汽车制动器的热衰退问题。

Description

一种水涡流车用缓速器

技术领域

一种水涡流车用缓速器，属于车用制动技术领域。

技术背景

车辆在地形复杂，尤其是在一些丘陵地区，造成了车辆在运行中需要不断的下坡制动，因制动系统失灵造成的重大伤亡事故不断增加。

实践证明，缓速器是解决车辆制动系统失灵的最佳方案。在城市车辆中，缓速器能够延长制动系统4～8倍的寿命，有效减少车辆维修、营运费用。在长途车辆中，对于陡坡地形，缓速器能够有效的缓解车轮轮毂发烫产生的热衰退致使制动性能下降，以及轮胎易分层造成早期爆裂的弊病，使车辆行驶更加安全，减少交通事故的发生。

目前的汽车缓速器主要有液力缓速器和电涡流缓速器等几种。液力缓速器自身具有强制散热功能，适用于在道路坡道大的地区行驶、需要长时间制动的车辆，但目前的产品工艺复杂，价格昂贵，主要用于装配国产高挡客车以及进口件组装客车。电涡流缓速器不具备强制散热功能，当发热量超过其热容量最大值时会烧毁甚至引发车辆自燃起火事故，因而只适用于在平原地区行驶、短时间制动的车辆。

发明内容

本发明的目的在于；提供一种具有循环水冷散热功能、可以长时间使用的水涡流车用缓速器。

本发明的特征在于：含有：动力输入、输出部分，转子部分，定子部分，控制部分和外壳部分，其中：

动力输入、输出部分，包括：依次相连的缓速器输入法兰4、缓速器主轴11和缓速器输出法兰5，其中：所述缓速器的输入法兰4和汽车变速器的输出轴连接，所述缓速器输出法兰5与汽车的驱动桥输入轴相连；

转子部分，由转子9构成，在所述转子9的左右两个端面上，开有沿径向对称的多个沿圆周均布的转子涡流室26，该转子涡流室26为半圆形，每个转子涡流室26的深度和形状都一致，且与所述转子9半径方向的两个侧面成45度夹角，转子涡流室26叶片的倾斜方向与其旋转方向一致；

定子部分，由左、右两个定子121，122构成，所述左定子121同轴的安装在左轴承座131的外圆柱面上，所述右定子122也同轴的安装在右轴承座132的外圆柱面上，而所述左、右两个轴承座131，132均同轴的安装在所述左、右端盖161，162的中心孔内，所述左、右两个定子121，122的端面与所述转子9上对应的端面之间有一个间隙，所述左、右两个定子121，122对着所述转子9的端面上开有多个沿轴向贯穿所述外壳部分中壳体17的壳体传动销孔141，孔内两端各有一个分别插入到所述左、右两个定子121，122端面内传动销孔311，312内的传递扭矩用的传动销1421，1422，在所述两个传动销1421，1422之间有一个定子回位弹簧15，所述左、右两个定子121，122各自对着所述转子9的端面上开有多个沿圆周方向均布的定子涡流室28，所述定子涡流室28在数量上比转子涡流室26少1至2个，其径向尺寸与所述转子涡流室26的径向尺寸相等，深度和形状一致，但宽度要大于所述转子涡流室的宽度，所述定子涡流室28叶片的倾斜方向与转子9的旋转方向相反，在各个所述定子涡流室28之间形成的叶片29上，沿径向对称的开有多个进水口30，各进水口30贯通各自所在的所述左、右两个定子121，122的两个端面，

外壳部分，包括：左、右两个端盖161，162，左、右两个环形气囊201，202以及壳体17，其中：

左、右两个环形气囊201，202，其中，所述左环形气囊201位于所述左端盖161内端面与所述左定子121的外侧的左定子凸缘271之间，形成一个左空气压力腔191，该左环形气囊201通过所述左端盖161上的左环形气囊进排气口211与控制部分连接，在汽车正常行驶不需要制动时，所述左环形气囊201排气收缩，当汽车需要制动时，所述左环形气囊201进气膨胀推动左定子121贴近转子9吸收功率，通过传动销1421把扭矩传递给壳体17，所述右环形气囊202位于所述右端盖162内端面与所述右定子122的外侧的右定子凸缘272之间，形成一个右空气空气压力腔192，该右环形气囊202通过所述右端盖162上的右环形气囊进排气口212与控制部分连接，在汽车正常行驶不需要制动时，所述右环形气囊202排气收缩，当汽车需要制动时，所述右环形气囊202进气膨胀推动右定子122贴近转子9吸收功率，通过传动销1422把扭矩传递给壳体17，

左、右两个端盖162，162，各自分别于所述左、右两个轴承座131，132对应连接，在所述左、右两个端盖162，162上，各自分别开有左、右注水口231，232，所述各注水口231，232各自与相对应的左、右两个定子之间有左进水腔221和右进水腔222，

壳体17，左、右两侧分别与所述左、右两个端盖161，162相连，在所述壳体17的一个外圆面上安装有一个在汽车正常行驶时不需要制动时接通大气的通气阀18，在所述壳体17的内圆面上开有多个壳体传动销孔141，在所述壳体17上，还连接着一个把所述的水涡流车用缓速器固定在汽车支架2上的缓速器支架1，

控制部分，包括：控制阀伺服电机32和缓速器控制阀24，所述控制阀伺服电机32受驾驶室内的缓速器开关控制，所述缓速器控制阀24连接在壳体17的出水口25外，所述出水口25和所述转子出水道34相连，还和转子9和左、右两个定子121，122之间的间隙相连，所述的控制阀伺服电机32通过所述缓速器控制阀24来控制在所述定子涡流室28和转子涡流室26内的水涡流33的厚度来控制缓速器制动力的大小，从所述出水口25流出的热水通过散热管道8送往安装在所述车架2上的散热器6内散热，散热后的水再通过注水泵7由左、右两个注水口231，232进入左、右两个进水腔221，222。

本发明克服了液力缓速器存在的空载损失功率大和电涡流缓速器容易过热的缺点，使得汽车在山区行驶时有效的缓解了车轮轮毂发烫产生的热衰退致使制动性能下降，以及轮胎易分层造成爆裂的弊病，使车辆行驶更加安全，减少交通事故的发生。

附图说明

图1，本发明所述的水涡流车用缓速器在制动状态时的纵剖视图。

图2，本发明所述的水涡流车用缓速器在制动状态用于表示水涡流流动方向的纵剖视图。

图3，转子9的两个视图：

3a，正视图，

3b，右侧视图。

图4，定子的两个视图：

4a，正视图，

4b，右侧视图。

图5，本发明所述的水涡流车用缓速器在正常行驶而不需要缓速制动时的纵剖视图。

图6，本发明所述的水涡流车用缓速器动力输入输出及散热系统的连接示意图。

附图标志：

具体实施方式

水涡流缓速器是通过连接在传动轴上的转子旋转带动液体转动，使液体的动能增加，然后冲击定子上的叶片，造成动能损失并转化为热能来起到制动作用的。

缓速器系统与汽车传动系的连接方式请见图6，缓速器3用支架1安装在汽车的车架2上，汽车变速器的输出轴连接缓速器3的输入法兰4，缓速器的输出法兰5连接汽车的驱动桥输入轴。散热器6安装在车架2上，缓速器3和散热器6之间分别用水泵6和散热管道8连接。

缓速器的结构请见图1和图2，转子9用健10固定在缓速器主轴11上，左定子121和右定子122分别同轴的安装在左轴承座131和右轴承座132各自的外圆柱面上，左定子121和右定子122端面上分别开有传动销孔311，312，其中分别安装有传动销1421，1422，所述的两个传动销1421，1422，同时插在壳体定位销孔141内，中间装有定子回位弹簧15。

左端盖161和右端盖162分别用螺钉固定在壳体17的左右两侧，壳体17的外圆上安装有一个通气阀18，左端盖161和右端盖162各自的凹台与左定子121和右定子122的凸缘271、272之间形成的空气压力腔191、192，其内分别安装有左、右环形气囊201、202，所述两个环形气囊201、202各自有独立的气囊进排气口211、212，左空气压力腔191和右空气压力腔192分别与左轴承座131和右轴承座132之间分别形成进水腔221、222，两个进水腔221、222外侧的左、右端盖上分别安装有左、右注水口231、232，缓速器控制阀24用螺钉固定在壳体17的出水口25上，左轴承座131和右轴承座132用螺钉分别固定左端盖161和右端盖162的中心孔内，缓速器主轴11通过左轴承座131和右轴承座132分别安装在左，右轴承座131、132的内圆上，结构组成一个缓速器整体。

缓速器的核心部件为随缓速器主轴11转动的转子9、可以轴向移动的左、右定子121、122和缓速器控制阀24。

转子9的结构请见图3，转子的两侧端面上开有数个排布均匀的转子涡流室26，转子涡流室26为半圆形，每个转子涡流室26的深度和形状一致，转子涡流室26方向与转子的两侧面成45°夹角，转子涡流室叶片的倾斜方向与转子旋转方向一致，所述转子9与所述缓速器主轴11之间用健10固定连接传递扭矩。

定子12的结构请见图4，定子12的一个端面上开有数个排布均匀的定子涡流室28，定子涡流室28为半圆形，每个定子涡流室28的深度和形状一致，定子涡流室28方向与定子的两侧面成45°夹角，所述定子涡流室28在数量上比转子26少1至2个，其径向尺寸与所述转子涡流室26的径向尺寸相等，深度和形状一致，但宽度要大于所述转子涡流室的宽度，所述定子涡流室28叶片的倾斜方向与转子9的旋转方向相反，在相邻两个定子涡流室28之间形成的叶片29上开有数个对称布置的进水孔30，进水孔30从叶片29贯通定子的两个端面，在左、右两个定子的端面分别上开有数个对称布置的传动销孔311、312，传动销孔311、312，孔中各安装有传动销1421、1422。

缓速器控制阀24的结构请见图1，缓速器控制阀24的结构为流量控制阀，可以使用结构较为简单的蝶阀，也可以使用其他结构的流量控制阀，控制阀由控制阀伺服电机32驱动。所述出水口25和所述转子出水道34相连，还和转子9和左、右两个定子121，122之间的间隙相连，所述的控制阀伺服电机32通过所述缓速器控制阀24来控制在所述定子涡流室28和转子涡流室26内的水涡流33的厚度来控制缓速器制动力的大小，从所述出水口25流出的热水通过散热管道8送往安装在所述车架2上的散热器6内散热，散热后的水再通过注水泵7由左、右两个注水口231，232进入左、右两个进水腔221，222。

当汽车需要制动时，左、右环形气囊201、202的进气口打开充气膨胀，在左、右环形气囊201、202膨胀力的推动下，左右定子121、122沿轴向移动至如图2所示的位置，转子9与定子12组成工作偶件，缓速器两个注水口231、232开始注水，工作时由于缓速器主轴11带动转子9旋转，转子9与定子12产生相对转动，有一定压力的水从注水口231、232进入定子涡流室28，由于转子9在旋转，水被迫在转子涡流室26中形成强烈旋转的水涡流33，由于水的冲击、摩擦和剪切作用，缓速器主轴11的机械能被转化成热能，热能由水带走并通过散热管道8由散热器6散发到大气中，因为转子9和定子12的相对运动在定子12中产生制动力矩，制动力矩通过传动销传给缓速器壳体17，缓速器壳体17通过缓速器支架1固定在汽车的车架2上，因此，缓速器主轴11的机械能通过转子9、定子12和工作介质三者之间的能量转换后，车架2成了作用力的支点，最后形成了汽车的制动力。

在缓速器主轴11转速不变的情况下，缓速器制动力的大小取决于两个涡流室26、28内水涡流33的水环厚度，根据需要调节缓速器控制阀24的开度，就可以改变缓速器3工作腔内水的压力来改变两个涡流室28、26内水涡流33的水环厚度，从而达到改变缓速器3制动力大小的目的。驾驶员通过操纵缓速器开关来调节控制伺服电机32。控制阀伺服电机驱动缓速器控制阀24动作，调节缓速器控制阀24的开度。

当汽车正常行驶时不需要制动时，缓速器3的两个进水口231、232，停止注水，通气阀18打开进气，缓速器控制阀24全开排干工作腔内的水，左、右环形气囊201、202的排气口211、212打开，左、右环形气囊201、202收缩，在定子回位弹簧15的作用下，定子12轴向移动至如图5所示的位置，因为转子9和定子12之间的间隙增大，两者之间失去了流体的相互作用力，所以减少了汽车正常行驶时的空载动力损耗。

本发明所述的注水用的水泵、散热用的散热器、排水用的通气阀、控制用的伺服电机以及循环水散热用的管道等部件均为现有成熟的汽车零部件及其它机械通用零部件，在此不另作详尽描述及不要求权利保护。

Claims (1)

1.一种水涡流车用缓速器，其特征在于，含有：动力输入、输出部分，转子部分，定子部分，控制部分和外壳部分，其中：

动力输入、输出部分，包括：依次相连的缓速器输入法兰(4)、缓速器主轴(11)和缓速器输出法兰(5)，其中：所述缓速器的输入法兰(4)和汽车变速器的输出轴连接，所述缓速器输出法兰(5)与汽车的驱动桥输入轴相连；

转子部分，由转子(9)构成，在所述转子(9)的左右两个端面上，开有沿径向对称的多个沿圆周均布的转子涡流室(26)，该转子涡流室(26)为半圆形，每个转子涡流室(26)的深度和形状都一致，且与所述转子(9)半径方向的两个侧面成45度夹角，转子涡流室(26)叶片的倾斜方向与其旋转方向一致；

定子部分，由左、右两个定子(121，122)构成，所述左定子(121)同轴的安装在左轴承座(131)的外圆柱面上，所述右定子(122)也同轴的安装在右轴承座(132)的外圆柱面上，而所述左、右两个轴承座(131，132)均同轴的安装在所述左、右端盖(161，162)的中心孔内，所述左、右两个定子(121，122)的端面与所述转子(9)上对应的端面之间有一个间隙，所述左、右两个定子(121，122)对着所述转子(9)的端面上开有多个沿轴向贯穿所述外壳部分中壳体(17)的壳体传动销孔(141)，孔内两端各有一个分别插入到所述左、右两个定子(121，122)端面内传动销孔(311，312)内的传递扭矩用的传动销(1421，1422)，在所述两个传动销(1421，1422)之间有一个定子回位弹簧(15)，所述左、右两个定子(121，122)各自对着所述转子(9)的端面上开有多个沿圆周方向均布的定子涡流室(28)，所述定子涡流室(28)在数量上比转子涡流室(26)少1至2个，其径向尺寸与所述转子涡流室(26)的径向尺寸相等，深度和形状一致，但宽度要大于所述转子涡流室(26)的宽度，所述定子涡流室(28)叶片的倾斜方向与转子(9)的旋转方向相反，在各个所述定子涡流室(28)之间形成的叶片(29)上，沿径向对称的开有多个进水口(30)，各进水口(30)贯通各自所在的所述左、右两个定子(121，122)的两个端面，

外壳部分，包括：左、右两个端盖(161，162)，左、右两个环形气囊(201，202)以及壳体(17)，其中：

左、右两个环形气囊(201，202)，其中，所述左环形气囊(201)位于所述左端盖(161)内端面与所述左定子(121)的外侧的左定子凸缘(271)之间，形成一个左空气压力腔(191)，该左环形气囊(201)通过所述左端盖(161)上的左环形气囊进排气口(211)与控制部分连接，在汽车正常行驶不需要制动时，所述左环形气囊(201)排气收缩，当汽车需要制动时，所述左环形气囊(201)进气膨胀推动左定子(121)贴近转子(9)吸收功率，通过传动销(1421)把扭矩传递给壳体(17)，所述右环形气囊(202)位于所述右端盖(162)内端面与所述右定子(122)的外侧的右定子凸缘(272)之间，形成一个右空气空气压力腔(192)，该右环形气囊(202)通过所述右端盖(162)上的右环形气囊进排气口(212)与控制部分连接，在汽车正常行驶不需要制动时，所述右环形气囊(202)排气收缩，当汽车需要制动时，所述右环形气囊(202)进气膨胀推动右定子(122)贴近转子(9)吸收功率，通过传动销(1422)把扭矩传递给壳体(17)，

左、右两个端盖(162，162)，各自分别于所述左、右两个轴承座(131，132)对应连接，在所述左、右两个端盖(162，162)上，各自分别开有左、右注水口(231，232)，所述各注水口(231，232)各自与相对应的左、右两个定子之间有左进水腔(221)和右进水腔(222)

壳体(17)，左、右两侧分别与所述左、右两个端盖(161，162)相连，在所述壳体(17)的一个外圆面上安装有一个在汽车正常行驶时不需要制动时接通大气的通气阀(18)，在所述壳体(17)的内圆面上开有多个壳体传动销孔(141)，在所述壳体(17)上，还连接着一个把所述的水涡流车用缓速器固定在汽车支架(2)上的缓速器支架(1)，

控制部分，包括：控制阀伺服电机(32)和缓速器控制阀(24)，所述控制阀伺服电机(32)受驾驶室内的缓速器开关控制，所述缓速器控制阀(24)连接在壳体(17)的出水口(25)外，所述出水口(25)和所述转子出水道(34)相连，还和转子(9)和左、右两个定子(121，122)之间的间隙相连，所述的控制阀伺服电机(32)通过所述缓速器控制阀(24)来控制在所述定子涡流室(28)和转子涡流室(26)内的水涡流(33)的厚度来控制缓速器制动力的大小，从所述出水口(25)流出的热水通过散热管道(8)送往安装在所述车架(2)上的散热器(6)内散热，散热后的水再通过注水泵(7)由左、右两个注水口(231，232)进入左、右两个进水腔(221，222)。

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