挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法与流程

本发明属于汽车领域，涉及汽车辅助制动设备，尤其涉及挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法。

背景技术：

近年来，我国的拖挂车的数量越来越多，对制动的要求越来越高，仅仅对拖车制动，挂车没有制动措施，极容易出现甩尾、侧翻等危险，因此需要在挂车上增加辅助制动装置。液力缓速器属于辅助制动装置的一种，是将汽车的动能转化为工作液的热能来减缓车速，具有体积小，质量轻和高速时段制动力矩大等优势。

液力缓速器是利用液体阻尼产生缓速作用的装置，液力缓速器的定子又是缓速器壳体，与变速器后端或车架连接，转子通过空心轴与传动轴相连，转子和定子上均铸出叶片。工作时，借助于控制阀的操纵向油池施加压力，使工作液充人转子和定子之间的工作腔内。转子旋转时通过工作液对定子作用一个转矩，而定子的反转矩即成为转子的制动转矩，其值取决于工作腔内的液量和压力(视控制阀调定的制动强度档位而定)，以及转子的转速。汽车动能消耗于工作液的摩擦和对定子的冲击而转换为热能，使工作液温度升高，工作液被引入热交换器中循环流动，将热传给冷却水，再通过发动机冷却系统散出，在采用液力传动的汽车，可省去油池、油泵、热交换器(尺寸需加大)和利用液力传动的工作液，因而液力缓速器多用于液力传动汽车中。

目前，关于挂车制动和辅助制动方面已经存在一些相关技术，采用汽车驱动桥代替挂车的一根支撑桥并且在差速包前端加装液力缓速器或者引出装在挂车车梁上，转子与连接法兰相连接，这种方案对挂车制动效果明显，但重量太大，成本高，当采用液力缓速器与轮边减速器做成一体安装在轮毂部位，受轮毂部位尺寸限制，轮边减速器增速比较小，从而缓速器转子转速较低，影响制动性能，而在另一方案中将液力缓速器安装在挂车非驱动桥中间，采用轮边减速器增速后，再在转子叶轮旁增加定轴轮系增速1.8倍，此方案结构复杂，对车桥改动较大。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是在于提供挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法，结构简单，响应速度快，控制系统简单、缓速效果明显。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：挂车车桥用开式液力缓速器，包括左侧定子、转子和右侧定子，所述左侧定子固定在车桥上且顶部设有工作液出口，所述右侧定子固定在所述左侧定子远离车桥的一侧，所述右侧定子上设有工作液进口，所述转子设在所述左侧定子和右侧定子之间，所述转子固设在车桥的连接法兰上且二者同轴设置，所述车桥、左侧定子和转子形成第一密闭空腔，所述左侧定子、转子和右侧定子形成第二密闭空腔，所述转子上设有至少一个连通第一密闭空腔和第二密闭空腔的平衡孔。

进一步的，所述转子为圆盘结构，所述转子的两侧对称布置有半封闭的圆弧形的第一工作区，所述左侧定子上设有封闭的第二工作区，所述第一工作区与所述第二工作区对应设置且和车桥形成第一密闭空腔，所述右侧定子上设有封闭的第三工作区，所述第三工作区与所述第一工作区对应设置且形成封闭的第二密闭空腔。

进一步的，所述左侧定子与所述转子相邻的侧面间隙为0.5～5mm，所述右侧定子与所述转子相邻的侧面间隙为0.5～5mm，所述平衡孔的数量为多个且相对转子的轴线均布设置，所述平衡孔设在所述第一工作区的区域内设置。

进一步的，所述转子的两侧设有垂于侧端面的转子叶片，相邻的转子叶片构成的区域形成第一工作区，所述左侧定子靠近转子的一侧设有左定子叶片，两个相邻的左定子叶片形成第二工作区，所述右侧定子靠近转子的一侧设有右定子叶片，两个相邻的右定子叶片形成第三工作区，所述转子叶片、左定子叶片和右定子叶片的形状相同且均由多段变径曲线构成，所述转子叶片、左定子叶片和右定子叶片的前端均为弧形弯曲，末端向其本身的周向旋转方向弯曲。

进一步的，所述工作液进口设于第三工作区区域内，所述工作液进口相对于左侧定子顶部的工作液出口沿转子旋转方向错开一定角度设置。

进一步的，所述工作液进口与淋水水箱通过第一管路连通设置，所述工作液出口与散热器的进口端通过第二管路连通设置，所述散热器的出口端与所述淋水水箱连通设置，所述淋水水箱上还设有平衡其内部压力的泄压阀。

进一步的，所述第一管路上设有控制第一管路通断的第四电磁阀，所述第二管路上设有保证从所述工作液出口到散热器流向的单向阀，所述淋水水箱上设有降压用的第五电磁阀。

进一步的，车载气源通过控制盒来控制定压阀组和电磁阀组向密封的淋水水箱中充气，所述定压阀组包括多个定压阀，所述电磁阀组包括多个电磁阀，每个定压阀匹配设置一个定压阀形成一个管路且形成多个由车载气源控制的多个平行的管路，所述车载气源由手拨开关和控制盒控制实现多档控制。

控制挂车车桥用开式液力缓速器的方法，包括以下步骤，

s1、确定档位，根据实际的情况和制动力需求，通过手拨开关和控制盒控制选择不同的挡位；

s2、充气，气压控制回路的定压阀组和电磁阀组控制的压缩空气进入到淋水水箱内，压缩空气的压力不同，流入工作腔的工作液量不同，进而改变制动力矩，第四电磁阀打开，储存在淋水水箱中的工作液与工作液进口连通；

s3、循环降温，工作液通过工作液进口进入到第二密闭空腔工作，一部分工作液通过转子上的平衡孔进入第一密闭空腔内进行工作，第一密闭空腔和第二密闭空腔内的工作液沿周向旋转一周后汇聚到左侧定子顶部的工作液出口排出，然后工作液通过单向阀流进散热箱进行散热冷却，最终流进淋水水箱，进行循环工作。

进一步的，淋水水箱上设有有泄压阀，当工作液温度过高或者其他原因引起的淋水水箱内压力过大时，泄压阀打开，实现降压，淋水水箱上设有电磁阀，当缓速器停止工作时，电磁阀打开，通电延时一定时间后，将淋水水箱中的压力短时间降压，以便工作液流回淋水水箱。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。

1、本发明的结构简单紧凑，且和车桥结合构成一个组件，装在挂车上使用，可靠性更高、寿命更长、制动效果更好；不使用外置水泵，利用车辆自带车载气源给工作液提供动能，控制逻辑简单，节约成本；

2、相较于工作液进口位于顶部的其他液力缓速器，缓速器从定子侧面进水，进口压力较小，缓速效果较好；液力缓速器的转子是对称结构，左、右侧面与两定子构成双循环圆工作腔，结构简单，制动力矩较大；

3、相较于使用水泵加速工作液的液力缓速器系统，缓速器使用车辆自带的车载气源给工作液提供动能，节约成本，压缩空气的压力不同，制动力矩不同，控制系统简单，可轻易实现多档控制；

4、将液力缓速器和车桥部分的连接法兰相接，可获得较大的增速比，使得液力缓速器在低速段也可获得较大的制动力矩，满足制动力矩需求。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法的剖视图；

图2是本发明右侧定子的结构示意图；

图3是本发明转子的结构示意图；

图4是本发明左侧定子的结构示意图；

图5是本发明循环圆工作腔和工作液的工作线路示意图；

图6是本发明气压控制回路的示意图。

附图标记：

1、左侧定子；101、第二工作区；2、转子；201、第一工作区；3、右侧定子；301、第三工作区；4、连接法兰；5、车桥；6、右定子叶片；7、工作液进口；8、转子叶片；9、平衡孔；10、工作液出口；11、左定子叶片；12、车载气源；13、定压阀组；131、第一定压阀；132、第二定压阀；133、第三定压阀；14、电磁阀组；141、第一电磁阀；142、第二电磁阀；143、第三电磁阀；144、第四电磁阀；145、第五电磁阀；15、淋水水箱；16、单向阀；17、散热器；18、泄压阀；19、手拨开关；20、控制盒；21、第一管路；22、第二管路；30、第一密闭空腔；40、第二密闭空腔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

汽车车桥(又称车轴)通过悬架与车架(或承载式车身)相连接，其两端安装车轮，车桥的作用是承受汽车的载荷，维持汽车在道路上的正常行驶，在图6中，箭头方向为工作液流动方向。

如图1～图6所示，挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法，包括侧定子1、转子2和右侧定子3，左侧定子1固定在车桥5上且顶部设有工作液出口10，右侧定子3固定在左侧定子1远离车桥5的一侧，右侧定子3上设有工作液进口7，转子2设在左侧定子1和右侧定子3之间，转子2固设在车桥5的连接法兰4上且二者同轴设置，车桥5、左侧定子1和转子2形成第一密闭空腔30，左侧定子1、转子2和右侧定子3形成第二密闭空腔40，转子2上设有至少一个连通第一密闭空腔30和第二密闭空腔40的平衡孔9。

优选地，转子2为圆盘结构，转子2的两侧对称布置有半封闭的圆弧形的第一工作区201，左侧定子1上设有封闭的第二工作区101，第一工作区201与第二工作区101对应设置且和车桥5形成第一密闭空腔30，第一工作区201与第二工作区101形成一个循环圆，右侧定子3上设有封闭的第三工作区301，第三工作区301与第一工作区201对应设置且形成封闭的第二密闭空腔40，第三工作区301与专利另一侧的第一工作区201形成另外一个循环圆，更优选地，左侧定子1与转子2相邻的侧面间隙为0.5～5mm，右侧定子与转子2相邻的侧面间隙为0.5～5mm，平衡孔9的数量为多个且相对转子2的轴线均布设置，平衡孔9设在第一工作区201的区域内设置，结构设计更加合理，性能更加稳定可靠。

优选地，转子2的两侧设有垂于侧端面的转子叶片8，相邻的转子叶片8构成的区域形成第一工作区201，左侧定子1靠近转子2的一侧设有左定子叶片11，两个相邻的左定子叶片11形成第二工作区101，右侧定子3靠近转子2的一侧设有右定子叶片6，两个相邻的右定子叶片6形成第三工作区301，转子叶片8、左定子叶片11和右定子叶片6的形状相同且均由多段变径曲线构成，转子叶片8、左定子叶片11和右定子叶片6的前端均为弧形弯曲，末端向其本身的周向旋转方向弯曲，有利于工作液的充分流动，增大流动的路径，制动效果更好。

优选地，工作液进口7设于第三工作区301区域内，工作液进口7相对于左侧定子1顶部的工作液出口10沿转子2旋转方向错开一定角度设置，增加工作液的流动距离，防止进、出水口在一条直线上导致流场紊乱，甚至工作液未工作就流出了，增大扭矩。

优选地，工作液进口7与淋水水箱15通过第一管路21连通设置，工作液出口10与散热器17的进口端通过第二管路22连通设置，散热器17的出口端与淋水水箱15连通设置，淋水水箱15上还设有平衡其内部压力的泄压阀18，当工作液温度过高或者其他原因引起的淋水水箱15内压力过大，泄压阀18打开，实现降压。

优选地，第一管路21上设有控制第一管路21通断的第四电磁阀，第二管路22上设有保证从工作液出口10到散热器17流向的单向阀16，淋水水箱15上设有降压用的第五电磁阀145，第五电磁阀145打开，通电延时一定时间后，将淋水水箱15中的压力短时间降压，以便缓速器工作腔的工作液流回淋水水箱15。

优选地，车载气源12通过控制盒20来控制定压阀组13和电磁阀组14向密封的淋水水箱15中充气，定压阀组13包括多个定压阀，电磁阀组14包括多个电磁阀，每个定压阀匹配设置一个定压阀形成一个管路且形成多个由车载气源控制的多个平行的管路，车载气源由手拨开关19和控制盒控制实现多档控制。

控制挂车车桥5用开式液力缓速器的方法，包括以下步骤，

s1、确定档位，根据实际的情况和制动力需求，通过手拨开关19和控制盒20控制选择不同的挡位；

s2、充气，在气压控制回路的定压阀组和电磁阀组14控制的压缩空气的作用下进入到淋水水箱15内，压缩空气的压力不同，流入工作腔的工作液量不同，进而改变制动力矩，第四电磁阀144打开，储存在淋水水箱15中的工作液与工作液进口7连通；

s3、循环降温，工作液通过工作液进口7进入到第二密闭空腔40工作，一部分工作液通过转子2上的平衡孔9进入第一密闭空腔30内进行工作，第一密闭空腔30和第二密闭空腔40内的工作液沿周向旋转一周后汇聚到左侧定子1顶部的工作液出口10排出，然后工作液通过单向阀16流进散热箱进行散热冷却，最终流进淋水水箱15，进行循环工作。

淋水水箱15上设有有泄压阀18，当工作液温度过高或者其他原因引起的淋水水箱15内压力过大，泄压阀18打开，实现降压，淋水水箱15上设有电磁阀，当缓速器停止工作时，电磁阀打开，通电延时一定时间后，将淋水水箱15中的压力短时间降压，以便工作液流回淋水水箱15。

如图1～图6所示，实际组装的过程中，挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法，包括车桥部分、液力缓速器部分和散热部分，其中，所述车桥部分包括连接法兰4和车桥5；所述液力缓速器部分包括左侧定子1、转子2和右侧定子3；左侧定子1固定于车桥5上，且顶部设有一个工作液出口10；左侧定子1与右侧定子3固定连接，相对车桥5保持静止；转子2位于左侧定子1和右侧定子3之间，且与连接法兰4同心紧固，两者相对静止，同步转动；右侧定子3外壁侧面设有一个工作液进口7；左侧定子1和车桥5、转子2形成密闭空腔，内圈与车桥5紧密配合，形成静密封，防止工作液泄露，外圈和车桥5固定连接，保持相对静止；所述散热部分包括淋水水箱15、控制盒20和各种管件；

转子2为圆盘形结构，其两侧面对称布置半封闭的圆弧形循环圆，与之相对应的左侧定子1、右侧定子3分别设置封闭的圆弧形循环圆，组成双循环圆工作腔；循环圆内均布叶片；转子2与定子之间均存在0.5毫米到5毫米的间隙；转子2盘面上设有连通两侧工作腔的平衡孔9，用来调节两侧工作腔的工作液流量；

左定子叶片11、右定子叶片6和转子叶片8均为前弯弧形叶片，弯曲弧线由多段变径曲线构成，叶片表面分别垂直于左侧定子1、右侧定子3和转子2的侧面，叶片末端向左侧定子1、右侧定子3和转子2周向旋转方向弯曲；

右侧定子3侧面上的工作液进口7设于一侧循环圆工作腔内，且安装时相对于左侧定子1顶部的工作液出口10沿转子2旋转方向错开一定角度；

工作液的工作线路为：工作液从右侧定子3的工作液进口7进入到右侧循环圆工作腔内进行工作，一部分工作液通过转子2上的平衡孔9进入左侧循环圆工作腔内进行工作，左、右循环圆内的工作液沿周向旋转一周后汇聚到左侧定子1顶部的工作液出口10排出；

缓速器气压控制回路：缓速器开始工作时，车载气源12通过控制盒20来控制定压阀组13和电磁阀组14中的第一电磁阀组141、第二电磁阀组142和第三电磁阀组143向密封淋水水箱15中充气，第四电磁阀组144打开，储存在淋水水箱15中的工作液会进入缓速器工作腔，循环后经缓速器工作液出口10和单向阀16流进散热箱17进行散热冷却，最终流进淋水水箱15，进行循环工作，单向阀16的作用是防止工作液倒流回缓速器；

缓速器的工作液是在气压控制回路的定压阀组13和电磁阀组14组合控制的压缩空气的作用下进入工作腔的，压缩空气的压力不同，流入工作腔的工作液量不同，进而改变制动力矩，由手拨开关19和控制盒控制实现多档控制；

淋水水箱15装有泄压阀18，当工作液温度过高或者其他原因引起的淋水水箱15内压力过大，泄压阀18打开，实现降压，使得缓速器安全工作；

淋水水箱15装有第五电磁阀组145，当缓速器停止工作时，第五电磁阀组145打开，通电延时一定时间后，将水箱中的压力短时间降压，以便缓速器工作腔的工作液流回淋水水箱15。

一种挂车车桥用开式液力缓速器及控制方法及其气压控制方法的工作原理为：缓速器工作时，根据不同的制动需求，通过手拨开关19和控制盒20控制管件选择不同的挡位，在车载气源12、定压阀组13、电磁阀组14组合作用下，淋水水箱15里的工作液加速通过右侧定子3侧面的工作液进口7进入缓速器工作腔，通过转子2的平衡孔9调节两侧工作腔的工作液流量，即第一密闭空腔30和第二密闭空腔40的流通，并在右定子叶片6、转子叶片8、左定子叶片11的作用下，工作液在双循环圆工作腔内形成水涡流，将转子2的动能转化为工作液的热能，完成能量交换，达到制动的目的，工作后的工作液通过工作液出口10和单向阀16流回淋水水箱15进行循环工作。工作液在工作时，工作液温度过高或者其他原因引起的淋水水箱15内压力过大，泄压阀17打开，实现降压，使得缓速器安全工作；缓速器停止工作时，第五电磁阀组145打开，通电延时一定时间后，将水箱中的压力短时间降压，以便将缓速器工作腔的工作液流回淋水水箱15。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。