阅读说明：本技术 一种液力缓速器用离心增速进液系统 (Centrifugal speed-increasing liquid inlet system for hydraulic retarder ) 是由 *** 陶泽源 孙保群 张羽 燕浩 石海峡 柴立平 于 2019-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及车辆缓速制动技术领域,具体涉及一种液力缓速器用离心增速进液系统。本系统包括同轴固接于液力缓速器的前端盖进液端处的隔板,隔板的外侧面处盖覆有泵盖,以使得泵盖与隔板围合形成的空腔构成供离心式叶轮安置的泵腔,液力缓速器的传动轴同轴的贯穿隔板后与离心式叶轮间构成固接配合关系；泵盖处轴向贯穿设置孔道,以形成连通泵腔内离心式叶轮进口端的进液流道；隔板处轴向贯穿设置连通孔,从而连通泵腔内离心式叶轮的出口端与液力缓速器的缓速腔。本发明具备成本低、结构紧凑及安装方便的优点,能巧妙利用传动轴的自有动力提供离心增速结构以驱动力,来有效解决传统液力缓速器工作时遇到的工作液体回流和进液流速低的问题。(The invention relates to the technical field of vehicle retarding braking, in particular to a centrifugal speed-increasing liquid inlet system for a hydraulic retarder. The system comprises a partition board coaxially and fixedly connected to the liquid inlet end of a front end cover of the hydraulic retarder, wherein a pump cover covers the outer side surface of the partition board, so that a cavity formed by enclosing the pump cover and the partition board forms a pump cavity for arranging a centrifugal impeller, and a transmission shaft of the hydraulic retarder coaxially penetrates through the partition board and then forms a fixedly connected fit relation with the centrifugal impeller; a pore passage axially penetrates through the pump cover to form a liquid inlet flow passage communicated with the inlet end of the centrifugal impeller in the pump cavity; the baffle is axially provided with a communicating hole in a penetrating way, so that the outlet end of the centrifugal impeller in the pump cavity is communicated with the retarding cavity of the hydraulic retarder. The centrifugal speed-increasing retarder has the advantages of low cost, compact structure and convenience in installation, and can skillfully utilize the self-power of the transmission shaft to provide a centrifugal speed-increasing structure to drive power, so that the problems of low working liquid backflow and liquid inlet flow speed when the traditional hydraulic retarder works are effectively solved.)

一种液力缓速器用离心增速进液系统

技术领域

本发明涉及车辆缓速制动技术领域，具体涉及一种液力缓速器用离心增速进液系统。

背景技术

车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，随之使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险的热衰退现象。虽然制动防抱死系统(ABS)和电子制动力分配系统(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对改善制动器热衰退现象的作用甚微。目前，包括我国在内的许多国家已明确规定一定规格以上的客车、载重车必须安装辅助制动装置，以便有效分流制动器的负荷，提高车辆制动安全性能。液力缓速器是车辆辅助制动装置之一，主要有液力缓速器和电涡流缓速器两种。在国外，液力缓速器由于制动力矩大、能耗低、可靠性好等优点，基本取代了电涡流缓速器；在国内，电涡流缓速器仍是主导产品，但大力发展液力缓速器已成为必然趋势。

液力缓速器，又称为液力减速器，是一种有效的车用制动辅助装置。液力缓速器通过与发动机缓速联合工作，可以获得最佳的缓速组合。由于液力缓速器自身有自己的供油系统，可以在最短的时间内使大量的车辆动能转变为热能，并通过发动机的冷却系统散掉，不仅没有过热问题，而且还可以在车辆下长坡过程中保持发动机的热状态，既节省燃料，又保护发动机。由于液力缓速器利用发动机的冷却系统散热，不会增加发动机的热负荷，缓速力矩不会随温度升高而下降，因此又能保持稳定的缓速能力，这使得液力缓速器在换挡的瞬间，仍保持缓速作用，且缓速作用是连续的，从而极大的提高了行驶的安全性。在具备如此多优势的前提下，液力缓速器的缺点当然也相当明显：一方面，由于液力缓速器的进液管路直通外部液压源，在工作时时存在着回液的可能性，这会影响到实际的制动效果。另一方面，液力缓速器在低速时制动力矩很小，不能满足制动要求。此外的，实际制动时，工作液压入缓速腔需要一定时间，也即进液速度相对缓慢，导致制动响应时间长，这些都极大的制约了现有液力缓速器的普及和应用。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种液力缓速器用离心增速进液系统。本发明具备成本低、结构紧凑及安装方便的优点，能巧妙利用传动轴的自有动力提供离心增速结构以驱动力，来有效解决传统液力缓速器工作时遇到的工作液体回流和进液流速低的问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种液力缓速器用离心增速进液系统，其特征在于：本系统包括同轴固接于液力缓速器的前端盖的进液端处的隔板，以隔板的朝向前端盖的一侧面为内侧面，隔板的外侧面处盖覆有泵盖，以使得泵盖与隔板围合形成的空腔构成供离心式叶轮安置的泵腔，液力缓速器的传动轴同轴的贯穿隔板后与离心式叶轮间构成固接配合关系；泵盖处轴向贯穿设置孔道，以形成连通泵腔内离心式叶轮进口端的进液流道；隔板处轴向贯穿设置连通孔，从而连通泵腔内离心式叶轮的出口端与液力缓速器的缓速腔。

优选的，所述连通孔为圆孔，且连通孔为一组；连通孔至传动轴轴线之间间距大于或等于离心式叶轮的轮叶片顶缘至传动轴轴线之间间距。

优选的，所述前端盖的进液端腔道处布置倒圆角，以便于与液力缓速器的转子以及隔板内侧面共同围合形成可平滑引流的引流腔道，引流腔道外形呈与传动轴同轴的环形腔状，引流腔道的一端与连通孔相连而另一端连通液力缓速器的缓速腔。

优选的，通过键连接而限制离心式叶轮相对传动轴的周向动作，通过盖型螺母与轴肩的配合来夹紧离心式叶轮从而限制离心式叶轮相对传动轴的轴向动作。

优选的，隔板与传动轴轴身之间间隙处设置油封圈。

优选的，紧固螺钉依次轴向贯穿泵盖及隔板并螺纹固接于前端盖的进液端端面处，且泵盖与隔板之间设置用于密封两者间隙的O型圈。

上述方案的有益效果在于：

1)、现有液力缓速器的固有结构的基础上，在其前端盖的进液端处依序轴向增设带有连通孔的隔板以及带有孔道的泵盖，并通过在泵盖与隔板所围合的泵腔内安置离心式叶轮，从而以泵盖、隔板及离心式叶轮组合而形成了离心泵式的增速进液机构。当启动液力缓速器时，液力缓速器的传动轴带动离心式叶轮旋转从而吸液。工作液体进入泵腔后，通过离心式叶轮推动工作液体使其运动方向和速度发生改变，可使得工作液体先行增速后再进入液力缓速器的缓速腔内。此时，由于离心泵的离心排水特性，可有效的起到防回液目的。更为重要的是，在工作的过程中，工作液体会不断被离心式叶轮增速和变向，再沿唯一的连通孔处高速涌出至液力缓速器的缓速腔内。每次流速的变化和流动方向的改变，都会有效的提升工作液体泵入液力缓速器内的进液流速，这不仅使得液力缓速器即使在低速时也能具备较高的制动力矩，同时也能有效缩短液力缓速器的制动响应时间，成效显著。

综上可知，本发明结合了流体机械中离心泵技术原理，巧妙的利用离心机构可以使流液具有一定的方向和流速的特性，从而有效解决了上述传统液力缓速器工作时遇到的工作液体回流和进液流速低的问题。实际使用时，本发明也不会干涉原有液力缓速器的原始结构，并可直接作为原始液力缓速器的外挂件所使用，产品更新换代成本更低，显然也更利于本发明的普及应用。

2)、对于连通孔而言，实际使用时可酌情取1至4组甚至更多。本发明优选使用一组连通孔，这使得工作液体在进入本发明的泵腔后，会必然的在离心式叶轮的带动下周向环绕泵腔一圈，以便获得足够的离心加速度后再经由隔板处连通孔而抛入缓速腔内，最终实现了进液流速的最大化增速目的。连通孔至传动轴轴线之间间距大于或等于离心式叶轮的轮叶片顶缘至传动轴轴线之间间距，会使得工作液体能顺畅而无阻碍的依序流经孔道、泵腔及连通孔，以保证工作液体的流速不受到额外阻力。

3)、在原有的液力缓速器的圆柱形分配腔的前端盖筒腔构造的基础上，本发明对前端盖筒腔端部进行圆滑的倒圆角设计，使得该倒圆角能与液力缓速器的转子以及隔板内侧面共同围合形成环形腔状的引流腔道，以便能进一步的保证工作液体的进液畅通性。

4)、对于离心式叶轮的固接方式，本发明优选以键连接搭配盖型螺母拧合固接的方式，来便捷化的实现离心式叶轮相对传动轴的周向及轴向固定目的。至于隔板与传动轴轴身之间间隙处则设置油封圈，则起到作为动件的传动轴与作为静件的隔板的配合缝隙密封目的，以保证引流腔道与泵腔之间的流道独立性。至于泵盖与隔板之间设置的用于密封两者间隙的O型圈，其起到防止高压下的泵腔内工作液体的向外渗漏状况，以保障整体结构的工作可靠性。

附图说明

图1为本发明的装配结构示意图；

图2为装配本发明后的液力缓冲器的流体流动状态图；

图3为离心式叶轮的剖视图；

图4为图3的左视图；

图5为隔板的剖视图；

图6为图5的左视图；

图7为去除转子叶片后，转子的剖视图；

图8为图7的左视图；

图9为前端盖的剖视图；

图10为筒体端面的局部剖视图。

本发明各标号与部件名称的实际对应关系如下：

jk-工作液体入口 ck-工作液体出口

a-前端盖 b-筒体 c-后端盖 d-转子 e-传动轴

10-隔板 11-连通孔

20-泵盖 21-孔道

30-离心式叶轮 31-轮叶片 32-导液幅板 33-导液锥体

40-倒圆角 50-盖型螺母

60-油封圈 70-紧固螺钉 80-O型圈

具体实施方式

为便于描述，此处先对传统的液力缓冲器的具体构造作以下描述：

传统液力缓速器的结构，参照图1右侧结构所示，包括传动轴e，传动轴e上套设有转子d，且传动轴e通过离合器而配合于汽车主轴上。液力缓速器的定子也即壳体则由前端盖a、筒体b及后端盖c配合构成。转子d结构参照图7-8所示，前端盖a结构参照图9所示，而筒体b结构则参照图10所示。当转子d与定子配合形成如图1-2所示配合时，一旦需要制动，则首先通过离合器挂挡，而使得传动轴e接驳汽车的主轴。之后，工作液体会首先进入液力缓速器的左端进液口，并经由一系列流道而涌入如图2所示的液力缓速器的缓速腔内，以通过环流的形成来实现对转子d的转速限制目的。在工作液体于缓速腔内流动的过程中，当工作液体转动到如图10所示的凹入的集液槽附近时，一部分工作液体会经如图10所示的工作液体出口ck而流出液力缓速器，然后再经外置的散热器散热冷却后回流至液力缓速器的左端进液口继续参与工作。

在上述结构的基础上，此处结合附图1-6，对本发明的具体结构及工作方式作以下进一步描述：

本发明具体结构参照图1-6所示，其主体结构包括沿传动轴e轴向而由左至右依序布置的泵盖20、离心式叶轮30以及隔板10，其中：

泵盖20外形参照图1-2所示的呈现盖口朝向右侧的圆盘盖状，泵盖20处同轴的水平贯穿设置有孔道21，且孔道21的左孔端沿轴向外延从而形成圆柱筒状构造的工作液体入口jk。泵盖20的盘缘处设置外翻边，以便通过紧固螺钉70而依次穿过该外翻边及隔板10板体并最终将泵盖20及隔板10紧固于液力缓速器的前端盖a上。O型圈80布置于泵盖20与隔板10之间，以便起到密封两者间隙的功能。隔板10则配合泵盖20而共同围合形成可供离心式叶轮30容纳的外形呈阶梯环形腔状的泵腔。

对于离心式叶轮30而言，由于传动轴e同轴设置于所述阶梯环形腔状的泵腔的轴线上，此时，传动轴e的一端伸出壳体左端并作为传动连接端，传动轴e的传动连接端开设有螺纹以便螺纹配合盖型螺母50，以配合传动轴e处轴肩，而实现对离心式叶轮30轴向动作的限定目的。与此同时，离心式叶轮30再通过平键或花键连接的方式与传动轴e固定连接，以限制离心式叶轮30相对传动轴e轴线的周向转动动作。离心式叶轮30的布置样式可为多种，表现为如图1所示结构中时，其上设置多组轮叶片31，且各轮叶片31均固定于导液幅板32处。在图3-4所示的离心式叶轮30的结构中，每个轮叶片31皆由形状和尺寸大小相同的弯曲薄板形成，且各轮叶片31围绕传动轴e的周向而依序均布，最终形成如图4所示的涡卷状构造。通过上述结构，一旦离心式叶轮30在传动轴e带动下产生转动动作时，轮叶片31的凸面总是推动水体的面，轮叶片31的凹面总是形成吸水面，以达到防回液和增大进液流速的目的。实际制作时，各轮叶片31数目需根据设计而酌情设定，且轮叶片31具体曲度需根据叶片型线微分方程式求得，尺寸则由液力缓速器的液体流量及转速确定。导液辐板板面垂直于传动轴e轴线，且在离心式叶轮30轴心位置处布置圆锥台状的导液锥体33。导液锥体33在与传动轴e同轴固接的同时，其锥面也与传动轴e轴线成一定角度，从而起到一定的引导由孔道21处而来的工作液体进入轮叶片31处的功能。

对于隔板10而言，如图5-6所示的，隔板10为圆壁薄板结构，目的在于对泵腔内流体起到一定的隔液效果，以防止工作液体在引流腔道乃至缓速腔处产生回流状况。隔板10上轴向开有连通孔11，在装配条件下，连通孔11应当不低于轮叶片31顶缘，以保证工作液体的顺畅流出。连通孔11大小视工作介质及所需的液体流量而定，而在图1-2所示结构中，优选连通孔11数量为一组且孔径以

至之间为佳，当然实际使用时连通孔11的数量及尺寸不局限于此。

引流腔道的外形参照图1-2所示，呈左粗右细的阶梯式环形腔布局，而引流腔道的形成则是以隔板10搭配前端盖a处倒圆角40以及液力缓速器的转子共同围合构成。实际使用时，由于油封圈60及隔板10的存在，泵腔与引流腔道内的工作液体被彼此隔离，仅通过隔板10处连通孔11而彼此连通。

为了更好说明本发明的工作效果，此处结合图1-2，对本发明的实际工作流程作以下进一步描述：

本发明工作时，首先需将本发明固定于液力缓速器进液端处，并将液力缓速器的壳体也即定子固在车身上。传动轴e与车辆主轴传动连接；初始状态下液力缓速器内部工作液体全部排空。

如图1-2所示的，当需要对车辆进行缓速制动时，首先通过压力阀与压力泵作用配合，工作液体被动的从工作液体入口jk也即泵盖20孔道21的左端口依序经由泵腔、连通孔11、引流腔道，而最终进入液力缓速器缓速腔内并很快充满液力缓速器的缓速腔。与车辆主轴传动连接的传动轴e在车辆主轴转动力驱动下，带动泵腔内的离心式叶轮30同步转动，使泵腔内部形成负压并主动由工作液体入口jk吸入工作液体。工作液体进入泵腔后，通过离心式叶轮30的轮叶片31来推动工作液体使其运动方向和速度发生改变。工作液体不仅在离心式叶轮30的作用下随同产生高速旋转，同时也在离心力的作用下沿离心式叶轮30的轮叶片31高速甩出至轮叶片31边缘处。工作液体在泵盖20的阻挡及导向下，会改变方向流动至隔板10的连通孔11附近，并通过连通孔11流出泵腔至引流腔道内，再经由引流腔道而依序涌入液力缓速器的各缓速腔中，以形成如图2所示的液流布局。

在工作的过程中，工作液体会不断被离心式叶轮30增速和变向，再沿唯一仅存的连通孔11处高速涌出至液力缓速器的缓速腔内。每次流速的变化和流动方向的改变，都会提升工作液体泵入液力缓速器内的进液流速，这不仅使得液力缓速器即使在低速时也能具备较高的制动力矩，同时也使得液力缓速器的制动响应时间急剧缩短。此外的，离心式叶轮30的离心甩液动作，也杜绝了回液状况的发生，一举多得。

当工作液体在压力泵的预压力及离心式叶轮30的增速力的联合作用下进入液力缓速器的缓速腔后，被压入的工作液体会被液力缓速器的转子带动，从而在各转子叶片和定子叶片之间高速流动。通过转子处转子叶片和定子处定子叶片对流动液体的相互作用，会使液体流动速度和流动方向发生急剧变化，从而对转子叶片产生制动力矩，进而消耗传动轴e输入的大部分能量，并且转子与定子间形成涡流也会消耗能量，以上流动状态的综合作用，对车辆形成缓速制动的效果。工作液体在缓速腔内高速流通的同时，也会因转子转动产生的离心力的作用而最终从工作液体出口ck排出，同时工作液体排出缓速腔后产生的真空度会使得工作液体又不断从工作液体入口jk也即孔道21左端口处吸入新的工作液体，最终使工作液体沿孔道21、泵腔、连通孔11、引流腔道及缓速腔而形成良性的液流循环液体。工作液体在液力缓速器内部流动过程中，会将传动轴e输入的机械能转化成热能，升温后的工作液体由液力缓速器壳体上的工作液体出口ck经管路流出。流出的工作液体经过外置的流体换热器冷却，并通过外置流体换热器中的冷却液体将热量散发到空气中；冷却后的工作液体会再经工作液体入口重新进入液力缓速器，以此往复循环以确保液力缓速器正常工作。