一种商用车用增强液力缓速器的制作方法

1.本发明涉及车辆配件技术领域，具体涉及一种商用车用增强液力缓速器。


背景技术：

2.液力缓速器使用中通过液力装置降低车辆下坡行驶速度的汽车缓速器，大型商用卡车在下长坡时长时间使用排气制动，促使卡车轮毂发热升温，卡车制动效果变差，严重时失去制动力，影响行驶安全。液力缓速器便可对商用卡车的长距离制动起到很好的辅助作用。目前市场上已有的液力缓速器一般由定子、转子、油泵、储油箱和热交换器构成。定子又是缓速器壳体，与变速器后端或车架连接，转子通过空心轴与车辆的传动轴相连，转子和定子上均铸出叶片。工作时，借助于控制阀的操纵向储油箱施加压力，使工作液充入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。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。
3.目前，国内已经上市和公开报道的液力缓速器，所存在的共同缺点是：1、不能完全满足载重量超过50吨的商用车正常使用。2、不能满足货运商用车在行驶速度超过80km/h，下坡陡度超过6％的坡道上正常行驶。3、搭载液力缓速器后的商用车，油耗增加近2％～5％。4、热交换迟缓，当温度过高时，高温保护退出时间过长，影响下坡缓速。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的问题，本发明专利设计了一种商用车用增强液力缓速器，可满足大载重的商用汽车的长距离缓速制动辅助需要，使用效果更佳。
5.本发明所采用的技术方案是：所述液力缓速器包括机壳、动力传输机构、反制动力产生机构、供油机构和热交换机构，所述动力传输机构包括齿轮花键主轴、中间涡轮、前轴承和后轴承，所述齿轮花键主轴的前侧端一体成型有传动齿轮，所述中间涡轮通过花键配合连接在齿轮花键主轴的中部，所述中间涡轮为双面涡轮，其前后两侧的环形面上均延周向均布有多块涡轮叶片；
6.所述反制动力产生机构包括前定涡轮、后定涡轮和后定涡轮固定座，所述后定涡轮固定座位于机壳内部后侧，与机壳前侧面之间构成涡轮腔，所述后定涡轮固定在后定涡轮固定座的前侧面上，所述前定涡轮固定在机壳的前侧面的内侧，所述前定涡轮和后定涡轮的中心处开有中心通孔；
7.所述齿轮花键主轴从机壳的前侧面中心处横向穿入，并从前定涡轮和后定涡轮的中心通孔穿过，所述齿轮花键主轴通过前轴承与机壳的前侧面连接，通过后轴承与后定涡轮固定座的中心处连接，所述中间涡轮位于前定涡轮和后定涡轮之间，所述前定涡轮和后定涡轮的涡轮面分别与中间涡轮的前后两侧涡轮面相对，形成两个涡轮腔；
8.所述供油机构包括齿轮油泵和油路控制阀，所述齿轮油泵连接在后定涡轮固定座
的后侧，所述油路控制阀的阀体通过外围法兰连接在后定涡轮固定座与机壳的后机盖之间，所述阀体前侧与后定涡轮固定座之间构成高压油腔，所述后定涡轮固定座的中部开有流油孔连通高压油腔和涡轮腔，所述阀体后侧与后机盖之间构成常压油腔，所述阀体内部设有进、出高压油腔和常压油腔的油路连通常压油腔和高压油腔，并通过阀芯的移动控制各油路的开闭，所述阀体中部的前侧端对接齿轮油泵，由齿轮油泵为常压油腔和高压油腔的进出油提供动力；
9.所述齿轮花键主轴的后侧端一体成型有旋转拨头，所述旋转拨头插入在齿轮油泵中，带动齿轮油泵运转。
10.液力缓速器的涡轮腔中的转子采用双面涡轮，并配置有前定涡轮和后定涡轮，工作时，在双面涡轮的两侧冲入工作液，在双面涡轮的两侧作用产生制动转矩，增大对外输出的制动力，满足大载重车辆长距离制动的缓速需要。涡轮腔中的进油量通过供油机构的齿轮油泵和油路控制阀进行控制，控制精度高，可控性强。
11.进一步的，所述后定涡轮包括圆环形的叶片固定面，所述叶片固定面的外缘连接涡轮外缘，内缘连接涡轮内缘，所述叶片固定面呈弧形内凹，为平滑曲面，其上连接有多个厚实的涡轮叶片，多个涡轮叶片沿叶片固定面周向均匀分布，径向设置，轴向倾斜角度和方向相同，所述涡轮叶片的前侧端面为径向直面，并呈轴向倾斜，所述涡轮叶片的前侧端面的内、外侧端分别连接涡轮内缘和涡轮外缘。后定涡轮整个结构既简单又粗壮，叶片厚实，抗弯和抗剪强度高，满足大制动扭矩的需求。
12.进一步的，所述叶片固定面的背侧最高凸起处周向均布连接有多个叶轮固定柱，所述叶轮固定柱的中心处沿轴向开有内螺纹固定孔，叶轮固定柱通过加强座与涡轮外缘连接，所述后定涡轮通过其背侧的叶轮固定柱螺栓连接在后定涡轮固定座上。叶轮固定柱通过加强座与涡轮外缘加强连接，结构稳定，保证后定涡轮能稳定安装在后定涡轮固定座上。
13.进一步的，所述齿轮油泵包括油泵座、油泵外圈、油泵内圈和中心定位轴，所述油泵内圈的外径小于油泵外圈的内径，所述油泵内圈位于油泵外圈的内圈中，所述油泵内圈为外齿齿圈，所述油泵外圈为内齿齿圈，所述油泵外圈和油泵内圈的齿廓为渐开线齿廓，二者相互啮合，设置于油泵座的泵腔中，所述泵腔由连接于油泵座后侧的后侧板构成，所述油泵内圈和油泵外圈设置于泵腔中，所述油泵内圈的中心处通过中心定位轴与油泵座的后侧板同心配合，使油泵内圈始终绕中心轴线旋转；所述齿轮油泵的油泵座的外缘设有一圈螺纹固定孔并与后定涡轮固定座螺纹连接，后定涡轮固定座构成齿轮油泵的前盖板，所述油泵内圈的中心处开有腰形孔，所述液力缓速器的齿轮花键主轴后端的旋转拨头插入卡合在油泵内圈的腰形孔中，由齿轮花键主轴的旋转带动油泵内圈旋转，油泵内圈与油泵外圈上的齿相互齿合，带动油泵外圈与油泵内圈同步旋转，二者的转速不同，所述齿轮油泵的泵腔的后侧板上对称的开有进油孔和出油孔，所述进油孔和出油孔的开孔位置对应泵腔中的负压腔室和增压腔室区域。
14.进一步的，所述油路控制阀还包括阀芯、气缸和阀芯复位弹簧，所述阀体的中部为中心通孔，所述阀芯位于中心通孔中并能沿其轴心滑动，所述阀芯为气缸的活塞，由气缸推动阀芯移动；所述阀芯复位弹簧是压簧，固定在阀芯与气缸之间，其材质是弹簧钢；所述油路控制阀的阀体内部设有进、出高压油腔和常压油腔的油路、齿轮油泵的进油路和出油路、冷却循环油流进和流出油路以及油路控制阀油路，所述齿轮油泵的进油路和出油路在油路
控制阀的阀体的前侧端面上分别设有开孔，所述齿轮油泵的进油孔和出油孔分别对接齿轮油泵的进油路和出油路在阀体的前侧端面上的开孔。
15.进一步的，所述液力缓速器还包括独立设置的副油箱，所述副油箱包括油箱筒体，所述油箱筒体的顶面中部开有内螺纹的顶部接口，所述油箱筒体的前侧面板的底部开有内螺纹的下部接口，所述顶部接口螺纹连接有通气帽，所述下部接口螺纹连接有导油管，所述油箱筒体的内部设置有缓冲网孔板，所述缓冲网孔板横向倾斜设置将油箱筒体内部分隔为上下两部分，所述副油箱通过导油管连接供油机构的常压油腔。副油箱有效增大液力缓速器的工作油储量，满足双制动腔的应用需求，再者副油箱独立设置，与传统液力缓速器的一体式油箱相比维护方便。箱体内设置倾斜的缓冲网孔板用来缓冲油快速进入油箱体内时，对油箱体顶部通气帽的冲击。
16.进一步的，所述齿轮花键主轴的主轴承和副轴承与齿轮花键主轴的连接处分别设置有并紧圆螺母，并紧螺母用于调整齿轮花键主轴上的主轴承和副轴承的工作游隙，所述主轴承和副轴承的并紧螺母分别设置有止动垫圈和弹性垫圈，所述止动垫圈为金属材质，用于防止并紧圆螺母长时间使用后松动，所述弹性垫圈材质为弹簧钢，用于消除主轴承和副轴承在使用过程中所产生的间隙，以及轴承内部的接触应力。
17.进一步的，所述齿轮花键主轴的中部表面周向设置有连接花键，所述中间涡轮通过花键配合连接在齿轮花键中部的连接花键处，中间涡轮与齿轮花键主轴的连接处两侧分别设置有弹性挡圈进行固定，防止中间涡轮使用过程中轴向移动，所述弹性挡圈的材质为弹簧钢。
18.进一步的，所述热交换机构包括热交换器、高温油管和低温油管，所述高温油管一端与缓速器的高温油出口以螺纹连接，高温油出口与涡轮腔体相通，另一端与热交换器的高温油进口以螺纹连接，所述低温油管一端与缓速器的低温油进口以螺纹连接，低温油进口与阀体的冷却循环油流进油路相通，另一端与热交换器的低温油出口以螺纹连接。
19.相对于现有技术，本发明专利设计的一种商用车用增强液力缓速器的进步之处在于：
20.1、使用寿命长：本发明的整个装置只有齿轮、齿轮泵、轴承在工作时有轻微的磨损之外，其它部件没有磨损，主要零部件使用寿命长达10年以上；
21.2、安全可靠：本发明的整个产品在工作或非工作状态下无振动、无冲击、无污染，无论是对外部装置，还是对环境皆无损害；
22.3、控制精度较高：通过气缸推动阀芯对油路的启闭进行精确控制，实现对反制动力的精确控制，整个反制动力的产生过程可控，工作安全性高
23.4、应用范围广：对于长期做下坡运动的装置来说，如卡车、客车、军车、坦克等，皆可使用本发明的产品下坡缓速，安全行驶；
24.5、能耗低，齿轮油泵由连接的液力缓速器的齿轮花键主轴提供动力，齿轮花键主轴与车辆的动力轴齿轮连接，无需另外设置动力机构，不会产生能量损耗，非工作状态下能耗低，本发明的产品在退出工作后几乎不对外界装置产生能量消耗；
25.6、反作用扭矩大：与其它类似产品相比，本发明的产品对外部装置的反作用扭矩最高可达8000n.m，能有效的控制下坡运动装置的下坡速度，可满足大载重车辆的制动需求。
附图说明
26.图1是商用车用增强液力缓速器的直视结构示意图
27.图2是商用车用增强液力缓速器的切面结构示意图
28.图3是动力传输机构的结构示意图
29.图4是后定涡轮的前视立体结构示意图
30.图5是后定涡轮的后视立体结构示意图
31.图6是供油机构的切面结构示意图
32.图7是齿轮油泵的剖面结构示意图
33.图8是齿轮油泵的切面结构示意图
34.图9是齿轮油泵的立体结构示意图
35.图10是副油箱的结构示意图
36.图11是商用车用增强液力缓速器的立体结构示意图
37.图中，1机壳、2动力传输机构、3反制动力产生机构、4供油机构、5热交换机构、6副油箱、11后机盖、12总成密封圈、21齿轮花键主轴、22中间涡轮、23主轴承、24副轴承、25传动齿轮、26旋转拨头、221弹性挡圈、231并紧螺母、232制动垫圈、233弹性垫圈、31前定涡轮、32后定涡轮、33后定涡轮固定座、34涡轮腔、321叶片固定面、322涡轮外缘、323涡轮内缘、324涡轮叶片、325叶轮固定柱、326加强座、41齿轮油泵、42油路控制阀、43常压油腔、44高压油腔、411油泵座、412油泵内圈、413油泵外圈、414中心定位轴、420阀体、421气缸、422阀芯、423阀芯复位弹簧、51热交换器、52高温进油管、53低温出油管、61油箱筒体、62通气帽、63导油管
具体实施方式
38.下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明创造一部分的实施例，而不是全部。基于本发明创造中的实施例，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，都属于本发明创造保护的范围。
39.如图1、2、11所示，本发明专利设计了一种商用车用增强液力缓速器的一种实施例，本实施例中商用车用增强液力缓速器包括机壳1、动力传输机构2、反制动力产生机构3、供油机构4、热交换机构5和副油箱6。
40.结合图3所示，动力传输机构2包括齿轮花键主轴21、中间涡轮22、前轴承23和后轴承24。齿轮花键主轴的前侧端一体成型有传动齿轮25，中部表面周向设置有连接花键26，后侧端为一体成型的旋转拨头26。中间涡轮22通过花键配合连接在齿轮花键21中部的连接花键26处，中间涡轮21与齿轮花键主轴26的连接处两侧分别设置有弹性挡圈221进行固定，防止中间涡轮21使用过程中轴向移动，弹性挡圈221的材质为弹簧钢。
41.主轴承23和副轴承24分别连接在齿轮花键主轴21的前、后两侧，连接处分别设置有并紧圆螺母231，并紧螺母231用于调整齿轮花键主轴21上的主轴承23和副轴承24的工作游隙。主轴承23和副轴承24的并紧螺母231分别设置有止动垫圈232和弹性垫圈233，止动垫圈232为金属材质，用于防止并紧圆螺母231长时间使用后松动。弹性垫圈233材质为弹簧钢，用于消除主轴承23和副轴承24在使用过程中所产生的间隙，以及轴承内部的接触应力。
42.反制动力产生机构3包括前定涡轮31、后定涡轮32和后定涡轮固定座33。后定涡轮固定座33位于机壳1的内部后侧，与机壳1前侧面之间构成涡轮腔34。后定涡轮32固定在后定涡轮固定座33的前侧面上，前定涡轮固31定在机壳1的前侧面的内侧，前定涡轮31、后定涡轮32和后定涡轮固定座33的中心处分别开有中心通孔，三者的中心通孔位于同轴心上。
43.结合图4、5所示，后定涡轮32包括圆环形的叶片固定面321，叶片固定面321的外缘连接涡轮外缘322，内缘连接涡轮内缘323。叶片固定面321呈弧形后凹，为平滑曲面，其上连接有多个厚实的涡轮叶片324，多个涡轮叶片324沿叶片固定面321周向均匀分布，径向设置，轴向倾斜角度和方向相同。涡轮叶片324的前侧端面为径向直面，并呈轴向倾斜，涡轮叶片324的前侧端面的内、外侧端分别连接涡轮内缘323和涡轮外缘322。
44.叶片固定面321的背侧最高凸起处周向均布连接有多个叶轮固定柱325，叶轮固定柱325的中心处沿轴向开有内螺纹固定孔，叶轮固定柱325通过加强座326与涡轮外缘321连接，后定涡轮32通过其背侧的叶轮固定柱325螺栓连接在后定涡轮固定座33上。涡轮内缘323的中心处为后定涡轮32的中心通孔。
45.结合图6至图9所示，供油机构4位于机壳1的后部，包括齿轮油泵41和油路控制阀42，齿轮油泵41连接在后定涡轮固定座33的后侧，油路控制阀42的阀体420通过外围法兰连接在后定涡轮固定座33与机壳1的后机盖11之间，阀体420前侧与后定涡轮固定座33之间构成高压油腔44，阀体420后侧与后机盖11之间构成常压油腔43。
46.齿轮油泵41包括油泵座411、油泵外圈413、油泵内圈412和中心定位轴414。油泵内圈412的外径小于油泵外圈413的内径，油泵内圈412位于油泵外圈413的内圈中。油泵内圈412为外齿齿圈，油泵外圈413为内齿齿圈，油泵外圈412和油泵内圈413的齿廓为渐开线齿廓，二者相互啮合，设置于油泵座411的泵腔中，泵腔由连接于油泵座411后侧的后侧板构成。油泵内圈412的中心处通过中心定位轴414与油泵座411的后侧板同心配合，使油泵内圈412始终绕中心轴线旋转。齿轮油泵41的油泵座411的外缘设有一圈外螺纹并与后定涡轮固定座33螺纹连接，后定涡轮固定座33构成齿轮油泵41的前盖板。齿轮油泵41的泵腔的后侧板上对称的开有进油孔和出油孔，进油孔和出油孔的开孔位置对应泵腔中的负压腔室和增压腔室区域。
47.油路控制阀42还包括气缸421、阀芯422和阀芯复位弹簧423。阀体420的中部为中心通孔，阀芯422位于中心通孔中并能沿其轴心滑动，同时阀芯422为气缸421的活塞，由气缸421推动阀芯422移动。阀芯复位弹簧423是压簧，固定在阀芯422与气缸421之间，其材质是弹簧钢。油路控制阀42的阀体420内部设有进、出高压油腔和常压油腔的油路、齿轮油泵41的进油路和出油路、冷却循环油流进和流出油路以及油路控制阀油路，齿轮油泵41的进油路和出油路在油路控制阀42的阀体420的前侧端面上分别设有开孔，齿轮油泵41的进油孔和出油孔分别对接齿轮油泵41的进油路和出油路在阀体420的前侧端面上的开孔。
48.动力传输机构2的齿轮花键主轴21从机壳1的前侧面中部穿入，并依次穿过前定涡轮31、后定涡轮32和后定涡轮固定座33的中心通孔。齿轮花键主轴21前部通过前轴承23与机壳1的前侧面连接，二者的连接处设有总成密封圈12。齿轮花键主轴21后部通过后轴承24与后定涡轮固定座33连接。油泵内圈412的中心处开有腰形孔，齿轮花键主轴21后端的旋转拨头26插入卡合在油泵内圈412的腰形孔中。中间涡轮22位于涡轮腔34的中部，其前后两侧的涡轮面分别与前定涡轮31和后定涡轮32的涡轮面相对，构成两个涡轮腔34。后定涡轮固
定座33的中部开有流油孔连通高压油腔44和涡轮腔34。齿轮花键主轴21的旋转带动油泵内圈412旋转，油泵内圈412与油泵外圈413上的齿相互齿合，带动油泵外圈413与油泵内圈412同步旋转，二者的转速不同，为常压油腔43和高压油腔44通过油路控制阀42进出油提供动力。
49.热交换机构5包括热交换器51、高温进油管52和低温出油管53，热交换器51通过循环管路连接车辆的冷却系统。高温进油管52管路的两端分别螺纹连接热交换器51的高温油进口和涡轮腔34的高温油出口，低温出油管53管路的两端分别螺纹连接热交换器51的低温油出口和缓速器的低温油进口，低温油进口与阀体420的冷却循环油流进油路相通。
50.结合图10所示，副油箱6独立设置，包括油箱筒体61，油箱筒体61的顶面中部开有内螺纹的顶部接口，油箱筒体61的前侧面板的底部开有内螺纹的下部接口。顶部接口螺纹连接有通气帽62，下部接口螺纹连接有导油管63。油箱筒体61的内部设置有缓冲网孔板64，缓冲网孔板64横向倾斜设置在油箱筒体61内部，将油箱筒体61分隔为上下两部分。副油箱6通过导油管63连接供油机构4的常压油腔。通气帽62只通气不通油，用于维持油箱筒体61内部进出油时压力稳定。
51.本发明公开的增强液力缓速器通过车辆外部的齿轮传动机构将外部动力传递到动力传输机构2的齿轮花键主轴21上，使齿轮花键主轴21带动与它以花键相配合的中间涡轮22一起旋转。当进入开启缓速器工作指令后，首先缓速器的供油机构4的气缸421工作，推动阀芯422位移，进入高压油腔的油路打开，齿轮油泵41在齿轮花键主轴21的带动下开始运转，将常压油腔的油泵入高压油腔，冷却后的低温油也一起进入高压油腔。进入高压油腔的油在压力差的作用下依次从后定涡轮32、中间涡轮22的中部迅速进入涡轮腔34内，使涡轮腔34内部空间在短时间内充满油；进入涡轮腔34内油的量由阀芯422的位移量多少来控制，阀芯422的位移量多少是由气缸421内充气压力大小和阀芯复位弹簧423的弹力大小来控制的。只要是改变了气缸421内通入压缩气体的压力，就能改变缓速器反制动力产生机构所产生的对外界施加的反制动力。由于涡轮腔34内充满了油，中间涡轮22和它两侧的前定涡轮31和后定涡轮32的叶片之间相对旋转运动，搅动了油进行运动，在离心力的作用下产生了反向阻力，这个反向阻力作用在中间涡轮22上，使中间涡轮22旋转受阻，这个阻力由中间涡轮22传递到与它以花键相配合的齿轮花键主轴21上，通过齿轮花键主轴21的齿轮传动，作用在外部的齿轮传动机构上，给外部机构一个反向的作用力，这个作用力等于外部机构的旋转扭力的情况时，外部机构就做恒速运动，这个作用力大于外部机构的旋转扭力的情况时，外部机构就做减速运动，直到最后停下来。
52.通过中间涡轮22和前、后定涡轮搅合油产生的反向扭力，消耗了外部传动机构所做的部分功，这部分消耗的功就转化了热能传递给了油，再由油传递给整个机构。为了不使油和整个机构的温度持续升高，就将油导入热交换机构5，通过热交换器51将油的热量交换给冷却介质，使油和整个机构的温度升到一定程度后达到平衡。工作时产生的热量，通过热交换机构5对外交换散去。涡轮工作腔内的高温高压油在压力差的作用下，通过高温油进口和高温进油管52流进热交换器51主体内部散热通腔内，由于散热通腔是由多层导热薄片和多层导热隔片叠加而成的小空腔，一部小空腔之间互相连通，构成了一个统一的腔室，这个腔室内只流通高温介质(这里指油)，称作散热通腔；另一部小空腔之间互相连通，构成了另一个统一的腔室，这个腔室内只流通低温介质(这里指水)，称作吸热通腔；两通腔之间用隔
片隔开，互不相通。两路通腔的进、出口分别是高温油进口、低温油出口、高温冷却介质出口、低温冷却介质进口。在散热通腔内流动的高温油，与导热薄片和导热隔片表面充分接触，将自身的热量通过传导和辐射的方式传递给了导热薄片和导热隔片；同时，由低温冷却介质进口进去的低温冷却介质(通常是水)，进入热交换器51主体内部的吸热通腔后，与它充分接触的导热薄片和导热隔片表面的热量通过传导和辐射的方式传递给了冷却介质，冷却介质流出热交换器主体后，通过外界的导管流进外界的风冷散热器，将其热量散到外界大气中，完成了热量交换的全过程。冷却后的油通过低温出油管53流回供油机构的常压油腔，继续参与反制动力的产生。
53.当进入关闭缓速器工作指令后，首先气缸421排气复位，阀芯422通过阀芯复位弹簧423的推动而复位，进入高压油腔的油路关闭，同时进入常压油腔的油路打开，当常压油腔充满油后，多余的油进入副油箱6的油箱筒体61内，涡轮腔内的油80％～90％排出，中间涡轮22所受生的反向扭力消失，外部齿轮传动机构不再受反作用力，其做功不再因此而损耗。
54.上述内容仅为本发明创造的较佳实施例而已，不能以此限定本发明创造的实施范围，即凡是依本发明创造权利要求及发明创造说明内容所做出的简单的等效变化与修饰，皆仍属于本发明创造涵盖的范围。