一种水力缓速器及其控制方法与流程

本申请涉及水力缓速器技术领域，尤其涉及一种水力缓速器及其控制方法。

背景技术：

水力缓速器是一种用于机动车辆的辅助制动装置，其本质是一种旋转阻尼装置，利用转子叶轮带动液体与定子叶轮冲击，产生反向涡旋扭矩，将车辆的动能转化为液体的热能，进而使得车辆减速。水力缓速器工作介质是液体，驱动介质是压缩空气。

目前公知水力缓速器技术类型有闭式倾斜叶片水力缓速器、开式直叶片水力缓速器、开式前倾叶片双腔水力缓速器。与开式直叶片水力缓速器、开式前倾叶片双腔水力缓速器相比，闭式倾斜叶片水力缓速器具有能量耗散效率大的优点，但其结构复杂，制造困难、中置安装后使用可靠性低。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种水力缓速器及其控制方法，解决现有的水力缓速器结构复杂，制造困难的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种水力缓速器，包括控制器、液体箱、换热器、水气分离阀、中心转子和两个定子；

两个所述定子对称设置在中心转子的左右两侧；

所述定子设置有定子叶轮，所述中心转子的左右两侧均设置有转子叶轮；

所述定子叶轮的叶片包括：进液叶片、排气叶片和普通叶片；

所述液体箱通过叶片进液流道与所述定子叶轮的进液叶片连通；

所述换热器通过叶轮回液流道与所述定子叶轮的排液孔连通；

所述水气分离阀通过排气流道与所述定子叶轮的排气叶片连通；

所述换热器与所述叶片进液流道通过主回液流道连通；

所述控制器通过主进气管与所述液体箱连通。

可选的，所述定子叶轮和所述转子叶轮的叶片均为直立式叶片。

可选的，所述定子叶轮与所述转子叶轮均为闭式叶轮。

可选的，所述定子叶轮和所述转子叶轮的叶片的横截面为曲线状。

可选的，所述定子与所述中心转子之间设置有密封圈。

可选的，所述定子与所述中心转子之间设置有轴承。

可选的，所述轴承具体为深沟球轴承。

可选的，所述定子叶轮的叶片数量为20至60个；所述叶片进液流道的数量为4至20个；所述叶轮回液流道的数量为4至40个；所述转子叶轮的叶片数量为20至60个。

本申请第二方面提供了一种水力缓速器的控制方法，应用于上述第一方面所述的水力缓速器，所述方法包括：

当所述水力缓速器进入制动状态时：

控制器将压缩气体通过主进气管充入液体箱；液体箱在压缩气体的推动下，内部的液体从叶片进液流道进入定子的涡流工作腔；涡流工作腔中的空气经水气分离阀排向大气，液体在涡流工作腔内做涡旋损耗运动后，经叶轮回流流道流向换热器进行换热；换热完毕后，液体经过主回液流道流向叶片进液流道，进入涡流工作腔进行循环；

当所述水力缓速器的制动状态解除时：

控制器将液体箱上方的空气通过主进气管排出；涡流工作腔中的液体在重力作用下回流至液体箱；空气经水气分离阀充入涡流工作腔。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请实施例中，提供了一种水力缓速器及其控制方法，其中，水力缓速器包括控制器、液体箱、换热器、水气分离阀、中心转子和两个定子，两个定子对称设置在中心转子的左右两侧；液体箱通过叶片进液流道与定子叶轮的进液叶片连通；换热器通过叶轮回液流道与定子叶轮的排液孔连通；水气分离阀通过排气流道与定子叶轮的排气叶片连通；换热器与叶片进液流道通过主回液流道连通；控制器通过主进气管与液体箱连通。本申请所提供的水力减速器的结构得到简化，组装简便。中心转子的左右两侧均设计有叶轮，有效消除轴向力。采用装箱安装式时，轴向力的消除可改善与水力缓速器相匹配的变速箱工作条件；采用中置安装方式时，轴向力的消除可提高中置安装后的使用可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的水力缓速器的结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的水力缓速器的左定子叶轮的结构示意图；

图3为本申请实施例所提供的水力缓速器的转子叶轮的结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的水力缓速器的右定子叶轮的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的水力缓速器制动过程的水循环示意图；

图6为本申请实施例所提供的水力缓速器制动卸载过程的水循环示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1至图6，图1为本申请实施例所提供的水力缓速器的结构示意图；图2为本申请实施例所提供的水力缓速器的左定子叶轮的结构示意图；图3为本申请实施例所提供的水力缓速器的转子叶轮的结构示意图；图4为本申请实施例所提供的水力缓速器的右定子叶轮的结构示意图；图5为本申请实施例所提供的水力缓速器制动过程的水循环示意图；图6为本申请实施例所提供的水力缓速器制动卸载过程的水循环示意图。

本申请第一方面提供了一种水力缓速器。本申请实施例所提供的水力缓速器包括控制器1、液体箱9、换热器4、水气分离阀5、中心转子7和两个定子。其中，两个定子具体为左定子2和右定子8。

左定子2和右定子8对称设置在中心转子7的左右两侧，也可以说，中心转子7安装于左定子2和右定子8组成的腔体内。为了保证定子和转子之间的密封性，定子和中心转子7之间还可以设置密封圈6。另外，为了方便中心转子7可以相对于两个定子灵活转动，因此可以在定子和中心转子7之间设置轴承3，优选的，轴承3具体可以为深沟球轴承。

定子内设置有定子叶轮，中心转子7的左右两侧均设置有转子叶轮。可以理解的是，定子叶轮与转子叶轮应当相匹配。定子叶轮包括进液叶片、排气叶片和普通叶片，具体为：左定子2包括左侧进液叶片27、左侧排气叶片29和左侧普通叶片28；右定子8包括右侧进液叶片87、右侧排气叶片89和右侧普通叶片88。中心转子7两侧的转子叶轮具体包括中心转子左侧叶片71和中心转子右侧叶片72。需要说明的是，定子还应当设置有排液孔，具体为左侧定子排液孔26和右侧定子排液孔86。

两个定子组成的腔体下部设置有液体箱9。液体箱9通过叶片进液流道与定子叶轮的进液叶片连通。

换热器4通过叶轮回流流道与定子叶轮的排液孔连接，用于在制动过程中对液体循环进行换热。具体的，换热器4包括换热器进水口41(冷)、换热器出水口43(热)和换热器液道42；换热器4通过换热器液道42与叶轮回流流道连接。

水气分离阀5通过排气流道与定子叶轮的排气叶片连通，用于将入涡流工作腔内的气体排出或充入。排气流道具体包括左侧左侧叶片排气流道24和右侧叶片排气流道84。

换热器4与叶片进液流道通过主回液流道连通。可以理解的是，由于叶片进液流道与液体箱9连通，因此，换热器4也与液体箱9连通。进一步的，可以增设主进液流道；主回液流道、叶片进液流道均通过主进液流道与液体箱9连通。

控制器1通过主进气管13与液体箱9连通，用于控制压缩气体进入液体箱9，或排出液体箱9内的空气。控制器1具体包括压缩气体进气管11和压缩气体排气管12，当控制器1接收到制动指令时，开启压缩气体进气管11阀门，使压缩气体通过主进气管13进入液体箱9；当控制器接收到制动卸载指令时，开启压缩气体排气管12阀门，使压缩气体通过主进气管13从液体箱9排出。

本申请实施例所提供的一种水力缓速器包括控制器1、液体箱9、换热器4、水气分离阀5、中心转子7和两个定子，结构得到简化，组装简便。中心转子7的左右两侧均设计有叶轮，有效消除轴向力。采用装箱安装式时，轴向力的消除可改善与水力缓速器相匹配的变速箱工作条件；采用中置安装方式时，轴向力的消除可提高中置安装后的使用可靠性，克服了现有水力缓速器能量耗散效率低、结构复杂、制造困难、成本高、轴向力大、及中置安装后使用可靠性差的问题。

可选的，定子叶轮和转子叶轮的叶片均为直立式叶片，可有效解决现有的倾斜叶片铸造成型困难的问题。

可选的，定子叶轮和转子叶轮均为闭式叶轮，可有效提高能量耗散效率。

可选的，定子叶轮和转子叶轮的叶片的横截面为曲线状。需要说明的是，此处的横截面指的是垂直于叶轮中心轴的平面。还需要说明的是，此处的曲线状包括了直线的情况。

进一步的，定子叶轮的叶片数量为20至60个；叶片进液流道的数量为4至20个；叶轮回液流道的数量为4至40个；转子叶轮的叶片数量为20至60个。具体的，定子叶轮的叶片数量为30个；叶片进液流道的数量为9个；叶轮回液流道的数量为10个；转子叶轮的叶片数量为30个。

本申请实施例所提供的水力缓速器安装于机动车辆的后，在长坡道行驶时，可避免使用主制动系统，解决了摩擦制动器长时间连续使用造成“热摩擦失效”与“过热爆胎”问题，大大提高了车辆长坡行驶制动的安全性，提高车辆的舒适性和操纵灵活性，降低驾驶员的疲劳强度，降低了制动噪声。在平路行驶时，除紧急制动与停车制动外，可以完全单独使用本水力缓速器进行车速控制与车距保持，极大程度降低了主制动器的使用频率，提高了平路行车安全性能，降低车辆运营车本，提高车辆运输的经济性，具有广阔的应用前景。

本申请第二方面提供了一种水力缓速器的控制方法，应用于上述第一方面所提供的水力缓速器，该方法包括：

制动加载过程：如图5所示，当水力缓速器进入制动状态瞬间，控制器1将压缩气体从压缩气体进气管11经主进气管13充入液体箱9上方，液体箱9中的液体在压缩气体的推动下，部分液体从左侧主进液流道21经左侧叶片进液流道22进入左涡流工作腔，左涡流工作腔中的空气经水气分离阀5排向大气；部分液体从右侧主进液流道81经右侧叶片进液流道82进入右涡流工作腔，右涡流工作腔中的空气经水气分离阀5排向大气。液体在左、右涡流工作腔做涡旋损耗运动后，分别经左侧叶轮回液流道25与右侧叶轮回液流道85汇集流向换热器液道42进行换热，换热完毕后，分别流向左侧主回液流道23与右侧主回液流道83，经左侧叶片进液流道22、右侧叶片进液流道82流入左、右涡流工作腔做循环式涡流损耗运动。

制动卸载过程：如图6所示，当可中置安装的闭式直立叶片双转轮水力缓速器制动状态解除瞬间，控制器1将液体箱9上方的压缩气体从主进气管13与压缩气体排气管12排向大气，液体箱9上方的空气压力卸载，左涡流工作腔中的液体在自身重力作用下从左侧主回液流道23经左侧主进液流道21回流至液体箱9，右涡流工作腔中的液体在自身重力作用下从右侧主回液流道83经右侧主进液流道81回流至液体箱9，空气从大气经水气分离阀逐渐充入左、右涡流工作腔，循环式涡流损耗运动逐渐消失，直至制动力解除，恢复至非制动状态。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。