CN108591307B - 液力缓速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液力缓速器，包括转子、定子和进出通道壳体，在定子的每一叶片上设有工作液入口，在定子的壳体上沿圆周设有工作液出口，在进出通道壳体与定子固定的一侧设有工作液进口通道和工作液出口通道，工作液进口通道、工作液出口通道与传动轴通孔呈同心圆分布，工作液入口与工作液进口通道连通，工作液出口与工作液出口通道连通，进出通道壳体具有进排气孔，进排气孔的一端与工作液出口通道连通，进排气孔的另一端与液力缓速器的外界连通。本发明利用工作液出口和与工作液出口通道连通的进排气孔即可完成工作腔的进排气功能，无需在定子叶片上开设气孔，增加了进出气与充入工作液的速度，从而降低了液力缓速器输出转矩的响应时间。

Description

液力缓速器

技术领域

本发明涉及车辆辅助制动技术领域，特别是涉及一种液力缓速器。

背景技术

液力缓速器作为一种车辆辅助制动装置，由于其能够为车辆提供持续的、无磨损的制动力矩，因此被广泛应用于大、中型车辆上，为车辆的安全行驶提供了重要保障。

液力缓速器的工作腔主要由转子与定子构成，其中定子固定在液力缓速器的壳体上，转子与车辆的传动轴相连，液力缓速器的工作液入口布置在定子叶片中间，工作液出口布置在循环圆的外侧，并且定子必须有至少一个叶片布置有气孔。在车辆的行驶过程中，转子随着传动轴一直转动，当需要液力缓速器输出转矩时，工作液由工作液入口进入工作腔，工作腔内的气体通过气孔排出，工作液通过转子与定子的作用输出转矩，从而调节车速，因此在液力缓速器的工作过程中需要三个通道，分别为进排气通道、工作液入口通道和工作液出口通道。由于液力缓速器工作时需要在较快的时间内输出制动转矩，因此需要较快的将工作腔充满，而工作腔内体积固定，气体排出速度受限于排气孔的尺寸，导致传统的液力缓速器的工作腔气体排出速度无法提高，进而影响工作液进入工作腔的速度。如果在单一定子叶片上增加排气孔的尺寸，将很难保证工作腔可以满充液的状态，而如果在更多的定子叶片上增加排气孔，将导致工作液入口的数量减少，也会限制充液速度，无法提高液力缓速器的充液效率。

发明内容

基于此，有必要针对传统的液力缓速器中排气孔限制了工作腔内气体排出的速度，进而限制了液力缓速器的充液效率的问题，提供一种液力缓速器。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种液力缓速器，包括转子、定子和进出通道壳体，所述转子和所述定子构成所述液力缓速器的工作腔，所述定子固定在所述进出通道壳体上，所述定子与所述进出通道壳体一体化成型制备而成，所述进出通道壳体用于为工作液进出所述工作腔提供通道；

在所述定子的每一叶片上设有工作液入口，且在所述定子的壳体上沿圆周设有工作液出口；

在所述进出通道壳体与所述定子固定的一侧设有工作液进口通道和工作液出口通道，所述工作液进口通道、所述工作液出口通道与传动轴通孔呈同心圆分布，且所述工作液入口与所述工作液进口通道连通，所述工作液出口与所述工作液出口通道连通；

所述进出通道壳体具有进排气孔，所述进排气孔的一端与所述工作液出口通道连通，所述进排气孔的另一端与所述液力缓速器的外界连通；

所述进出通道壳体具有工作液总进口和工作液总出口，所述工作液总进口与所述工作液进口通道连通，所述工作液总出口与所述工作液出口通道连通，所述进排气孔位于所述工作液总进口和所述工作液总出口连线的中间位置。

本发明所提出的液力缓速器利用工作液出口和与工作液出口通道连通的进排气孔即可完成工作腔的进排气功能，由于无需在定子叶片上开设气孔，定子叶片可全部开设工作液入口，因此增加了工作腔的充液速度，同时，当需要液力缓速器输出制动转矩时，工作液从工作液入口正常进入工作腔，此时由于液体较少，只能填充下半部工作腔，则空气从上半部的工作液出口排出，在排气的过程中，工作液出口得到了充分的利用，增加了排出气体的速度。综上所述，本发明所提出的液力缓速器增加了进出气与充入工作液的速度，进一步降低了充满工作腔的时间，从而降低了液力缓速器输出转矩的响应时间，增加车辆的可控性，进而保证车辆的行驶安全。

附图说明

图1为本发明液力缓速器的立体结构示意图；

图2为图1所示液力缓速器的正视图；

图3为定子的立体结构示意图；

图4为进出通道壳体的立体结构示意图；

图5为图4所示进出通道壳体的正视图(a)和沿A₂-A₂的剖视图(b)；

图6为图2所示液力缓速器沿A₁-A₁的剖视图；

图7为蝶阀布置在工作液总出口处时的结构示意图；

图8-图10分别为图7中蝶阀的开度为10°、20°和40°时的结构示意图；

图11为目标车速随时间变化曲线；

图12为水介质缓速器工作腔充液率随时间变化曲线；

图13为蝶阀的开度随时间变化曲线。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，如图1-2所示，一种液力缓速器，包括转子1、定子2和进出通道壳体3，转子1和定子2构成液力缓速器的工作腔，定子2固定在进出通道壳体3上，进出通道壳体3用于为工作液进出工作腔提供通道。

具体地，如图3所示，在定子2的每一叶片上设有工作液入口4，并且在定子2的壳体上沿圆周设有工作液出口5。在本实施例中，液力缓速器的工作腔由转子1与定子2构成，转子1与车辆的传动轴13相连，定子2固定在进出通道壳体3上，定子2包括壳体和叶片，工作液入口4布置在定子2的叶片中间，工作液出口5布置在定子2的壳体的圆周上，即工作液出口5布置在循环圆外侧，定子2的工作液入口4和工作液出口5的数量可根据实际需求而定。当车辆行驶时，转子1随着传动轴13一直转动，当需要液力缓速器输出转矩时，工作液由工作液入口4进入工作腔，工作腔内的气体被排出，工作液通过转子1与定子2的作用输出制动转矩。

如图4-5所示，在进出通道壳体3与定子2固定的一侧设有工作液进口通道6和工作液出口通道7，工作液进口通道6、工作液出口通道7与传动轴通孔8呈同心圆分布，并且当定子2固定在进出通道壳体3上时，各个工作液入口4与工作液进口通道6连通，各个工作液出口5与工作液出口通道7连通，以使得工作液能够充满工作腔。本实施例中的转子1与定子之间、定子2与进出通道壳体3之间可以通过螺栓固定，工作腔内的流体靠转子1的壳体与定子2的壳体密封，定子2与进出通道壳体3也可以一体化成型制备而成。

进出通道壳体3具有进排气孔9，进排气孔9的一端与工作液出口通道7连通，进排气孔9的另一端与液力缓速器的外界连通。在本实施例中，气孔通道垂直向上，后面安装浮子阀，当工作腔内的工作液持续增加，以致于工作液充满工作腔后，从进排气孔9流出，工作液会将浮子阀顶起，此时进排气孔9自然关闭，工作腔处于满充状态；反之，工作腔内的工作液慢慢减少，从进排气孔9处流回，浮子阀在重力作用下重新打开，随着工作腔内工作液的减少，气体慢慢补入工作腔。进一步地，如图1以及图4-6所示，进排气孔9位于工作液总进口10和工作液总出口11连线的中间位置，以利于工作腔内空气的快速排出和外界的空气快速进入工作腔内。

此外，进出通道壳体3还具有工作液总进口10和工作液总出口11，工作液总进口10与工作液进口通道6连通，工作液总出口11与工作液出口通道7连通。

在本实施例中，液力缓速器利用工作液出口和与工作液出口通道连通的进排气孔即可完成工作腔的进排气功能，由于无需在定子叶片上开设气孔，定子叶片可全部开设工作液入口，因此增加了工作腔的充液速度，当需要液力缓速器输出制动转矩时，工作液从工作液入口正常进入工作腔，此时由于液体较少，只能填充下半部工作腔，而且由于重力的作用，工作液也均在工作腔的下半部，空气则从上半部的工作液出口排出，由于工作液出口通道7与进排气孔9连通，进排气孔9外面安装浮子阀，因此随着进入工作腔的工作液的增多，最终会将浮子阀顶起，进排气孔9自然关闭，此时工作腔处于满充状态。在排气的全过程中，工作液出口均得到了充分的利用，增加了排出气体的速度，特殊地，最开始多数工作液出口均排气，随着充液量的增加，多数工作液出口均进工作液，可在任何工况下，自行调节进液与进出气的比例，以达到最佳的制动转矩输出效果。本发明所提出的液力缓速器增加了进出气与充入工作液的速度，进一步降低了充满工作腔的时间，从而降低了液力缓速器输出转矩的响应时间，增加车辆的可控性，进而保证车辆的行驶安全。

如图6所示为图2中液力缓速器沿A₁-A₁的剖视图，结合图1-6可知，本实用新型的液力缓速器取消了传统的将定子放入一个固定凹槽内的工作腔布置形式，对于传统的工作腔布置形式而言，当液力缓速器不工作时，工作腔内充满气体，气体在转子与定子的带动下，仍然会在进出口产生压差，压差可以带动空气在进出口间隙中，从出口流入到入口，由此产生空气循环，此循环会在车辆不需要制动转矩的时候产生转矩，消耗车辆在正常驱动工况下的动能，使车辆在行驶相同距离的前提下，增加燃油消耗，同时凹槽里面会存留液体，不利于散热，而采用本发明的进出通道壳体3后，定子2与进出通道壳体3之间不存在凹槽，取消了凹槽内进出口的间隙，使进出口天然分割开来，工作腔内高温液体可以全部排出，散热性能好，此种结构的工作腔，当液力缓速器不工作时，出口的空气不会在压差的作用下回流至入口，进而形成空气循环，使车辆正常行驶时，液力缓速器不会产生影响行驶的阻力。

液力缓速器主要分为油介质缓速器和水介质缓速器，其中水介质缓速器的工作液为冷却系统的冷却液，无需自备换热器与水箱，具有整体结构紧凑、所需安装空间较小等优点。作为一种具体的实施方式，本发明的液力缓速器为水介质缓速器，并且液力缓速器的下游安装有压强调节阀，以通过压强调节阀控制水介质缓速器输出的制动转矩。水介质缓速器输出的制动转矩与转子当前转速和工作腔充液率成正比关系，而工作腔充液率由下游流体压强控制，下游流体压强越大，工作腔充液率越大，因此可以通过控制下游流体压强来控制水介质缓速器的制动转矩的输出。由于水介质缓速器的工作液为发动机冷却液，进出工作腔的流量非常大，因此为了实现可以准确调节液力缓速器输出的制动转矩的目的，本实施方式采用在下游安装压强调节阀的方式，利用压强调节阀调节下游流体的压强，从而调节工作腔出口的压强大小，进而控制液力缓速器输出制动转矩的大小。

进一步地，压强调节阀可以布置在工作液总出口11处，也可以布置在与工作液总出口11连接的出油通道内，以实现对工作腔下游流体的压强的调节。

进一步地，液力缓速器的下游安装的压强调节阀为蝶阀12，如图7所示，蝶阀12通过螺栓布置在工作液总出口11处或者布置在与工作液总出口11连接的出油通道内，通过电信号控制蝶阀挡板13的角度，从而调节通道面积，蝶阀挡板13不同的旋转角度对应于下游流体不同的压强，进而对应于不同的水介质缓速器输出的制动转矩。由于水介质缓速器的尺寸与管路面积因不同的制动系统而不同，因此蝶阀挡板13的角度与压强和制动转矩之间的具体对应关系需要根据实验测得，这里给出一组基于本发明液力缓速器的实验数据，如表1所示，该组实验数据对应的管路直径的尺寸为50mm。

表1

开度	充液率	转矩
			10°	95％	2455Nm
20°	51％	1221Nm
			40°	34％	905Nm

图8-图10分别为图7中蝶阀的开度为10°、20°和40°时的结构示意图，由表1可知，当车辆需要水介质液力缓速器输出905Nm的制动转矩时，将蝶阀12的开度调节至40°即可。

如图11所示为目标车速随时间变化曲线，为了实现图11中的车速控制目标，需要对水介质缓速器的工作腔充液率进行如图12所示的控制，控制的实现机构即为蝶阀12的结构与相应的角度控制方法，只要将不同的工作腔充液率与蝶阀12的开度进行对应，即可实现车速控制目标，此例中的蝶阀12的开度随时间变化曲线如图13所示，将图13中的蝶阀开度随时间变化曲线输入到控制系统之中，即可实现自动控制水介质缓速器输出的制动转矩，实现自动控制。通过实验记录数据，将目标充液率与蝶阀开度的对应关系进行编程，使控制机构可以自动实现调节输出制动转矩的功能，降低驾驶员的操作成本，使驾驶员将注意力放在道路上，增加行车安全。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种液力缓速器，其特征在于，包括转子(1)、定子(2)和进出通道壳体(3)，所述转子(1)和所述定子(2)构成所述液力缓速器的工作腔，所述定子(2)固定在所述进出通道壳体(3)上，所述定子(2)与所述进出通道壳体(3)一体化成型制备而成，所述进出通道壳体(3)用于为工作液进出所述工作腔提供通道；

在所述定子(2)的每一叶片上设有工作液入口(4)，且在所述定子(2)的壳体上沿圆周设有工作液出口(5)；

在所述进出通道壳体(3)与所述定子(2)固定的一侧设有工作液进口通道(6)和工作液出口通道(7)，所述工作液进口通道(6)、所述工作液出口通道(7)与传动轴通孔(8)呈同心圆分布，且所述工作液入口(4)与所述工作液进口通道(6)连通，所述工作液出口(5)与所述工作液出口通道(7)连通；

所述进出通道壳体(3)具有进排气孔(9)，所述进排气孔(9)的一端与所述工作液出口通道(7)连通，所述进排气孔(9)的另一端与所述液力缓速器的外界连通；

所述进出通道壳体(3)具有工作液总进口(10)和工作液总出口(11)，所述工作液总进口(10)与所述工作液进口通道(6)连通，所述工作液总出口(11)与所述工作液出口通道(7)连通，所述进排气孔(9)位于所述工作液总进口(10)和所述工作液总出口(11)连线的中间位置。

2.根据权利要求1所述的一种液力缓速器，其特征在于，

所述液力缓速器为水介质缓速器，且所述液力缓速器的下游安装有压强调节阀，以通过所述压强调节阀控制所述水介质缓速器输出的制动转矩。

3.根据权利要求2所述的一种液力缓速器，其特征在于，

所述压强调节阀为蝶阀(12)。

4.根据权利要求2或3所述的一种液力缓速器，其特征在于，

所述压强调节阀布置在所述工作液总出口(11)处。