一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器

摘要

本发明公开了一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，属于非接触式汽车制动领域。利用传统液力缓速器的转子与定子循环圆结构进行改造设计，其叶片壁面控制流体流动，改变流体动量矩，保留液力缓速器功能；其叶片整体兼具导磁功能，缓速器内部设计励磁线圈励磁，叶片作为闭合磁路的一部分形成磁路，励磁线圈工作时为缓速器附加了电涡流缓速功能。上述设计在保留原有液力缓速功能的同时，使得该缓速器通过优化后的同一叶片结构融合电涡流缓速功能，成功设计出一种全速段高质量功率密度、快速响应、结构简单、高度集成的液电复合缓速器。

说明书

技术领域

本发明涉及一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，属于非接触式汽车制动领域。

背景技术

缓速器是一种针对重型车辆下长坡时制动力不足及频繁制动导致的主制动器和轮系磨损严重等问题而研发的安全辅助装置，它采用非接触工作方式将制动力作用于车辆传动部件上，起到消耗有害能量，降低车辆行驶速度的作用。目前应用于重型车辆上的主要是电涡流缓速器和液力缓速器两大类。

传统电涡流缓速器的工作原理是：金属表面在做切割磁感线运动时，气隙磁密随转子的旋转而发生周期性变化，在定子表面及一定深度范围内产生涡流电势，该涡流所形成磁场与气隙磁场相互作用,产生制动力矩；车辆的动能通过磁场这一介质转化为热能消耗掉，进而起到非接触制动作用。

传统液力缓速器的工作原理是：当液力缓速器工作时，压缩空气经电磁阀进入储油箱，将储油箱内的工作液经油路压进缓速器内，转子带动工作液绕轴线旋转；同时，工作液沿叶片方向运动，甩向定子；定子叶片对工作液产生反作用，工作液流出定子再回转冲击转子，形成对转子的阻力矩，阻碍转子转动，从而实现对车辆的制动作用。

现有电涡流缓速器存在功率密度低，结构尺寸较大，为满足车辆制动功率需要增加电涡流缓速器的直径及质量，降低了车辆运输的经济性；液力缓速器的缺点则是在低速下制动功率较小，响应时间长。基于此种情况，出现了液电复合缓速器，该类缓速器将电涡流缓速部分与液力缓速部分两种不同的系统设计整合在同一结构内，结合两者特点，实现了缓速器全速段高功率密度运行且能够快速响应。然而，该类缓速器实际是由两套相对独立的电涡流缓速和液力缓速系统构成的，依然存在结构复杂，功率密度低等特点。

为进一步提高缓速器全速段功率密度，采用一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器设计，该设计以传统液力缓速器结构为基础，通过对叶片的修形及整体结构的调整将电涡流缓速部分与液力缓速部分进行高度融合，其定子、转子结构既能完成液力缓速功能，又附带电涡流缓速功能。

发明内容

本发明的目的是突破已有缓速器的不足，创新性的利用传统液力缓速器的转子与定子循环圆结构进行改造设计，其叶片壁面控制流体流动，改变流体动量矩，保留液力缓速器功能；其叶片整体兼具导磁功能，缓速器内部设计励磁线圈励磁，叶片作为闭合磁路的一部分形成磁路，励磁线圈工作时为缓速器附加了电涡流缓速功能。上述设计在保留原有液力缓速功能的同时，使得该缓速器通过优化后的同一叶片结构融合电涡流缓速功能，成功设计出一种全速段高质量功率密度、快速响应、结构简单、高度集成的新型液电复合缓速器。

本发明解决上述技术问题的方案如下：

一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，该缓速器主要包括：转子、定子、励磁线圈及控制系统。

所述转子为圆盘式整体结构，圆盘的侧面布置液力缓速器液力循环圆，液力缓速器液力循环圆内分布有叶片；转子的磁路部分由导磁材料制成，转子与定子同心布置；工作时，转子与定子为相对旋转，转子与传动轴同步转动。

所述定子为回转体整体结构，定子与转子盘循环圆结构相对应的侧面作液力循环圆结构，液力循环圆结构内分布叶片，定子侧面靠近传动轴位置装配励磁线圈，定子及励磁线圈相对机架保持静止，定子与转子之间保持一定间隙，定子的磁路部分采用导磁材料制造。

所述叶片使用导磁材料制成，叶片壁面控制流体流动，改变流体动量矩，实现液力缓速功能；叶片整体兼具导磁功能，作为磁路的一部分形成闭合磁路，使该缓速器兼有电涡流缓速功能。

所述励磁线圈为集中绕制，励磁线圈固定、密封于定子上，并通过定子上的引线孔引出，工作时励磁线圈通电并为缓速器励磁，在定子和转子上形成闭合磁路。

所述叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，其闭合磁路主要由定子、转子壁导磁部分，定子叶片、转子叶片及定子与转子相对运动时在定子与转子之间间隙处形成的气隙构成。

所述叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，其工作液的液路为：由工作液进口流入并送至转子循环圆内，转子带动工作液绕轴线旋转，并在定子、转子循环圆间循环流动，工作完成时汇聚到缓速器底部，由底部工作液出口排出。

所述叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，其工作液可使用多种介质，包括液压油、水、冷却液等；其中水、冷却液可与发动机冷却系统共用同一介质，省去油、水热交换过程，简化结构。

所述控制系统控制工作液进口、出口处液路与励磁线圈中的电流。通过控制工作液进口、出口处的工作液压力和流量控制液力缓速部分的力矩；通过调节励磁线圈中的电流大小，调节电涡流缓速部分的制动力矩。

本发明叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器的工作原理如下：

电涡流缓速部分工作时，励磁线圈通入电流，由于励磁线圈固定于定子上，会在定子导磁部分上形成磁路。磁力线在定子上分开，通过定子上的叶片到达定子与转子之间的间隙处，再经间隙到达转子的叶片上并在转子上汇聚，最后再由定子与转子靠近传动轴位置的间隙流回定子，构成闭合磁路；由于定子与转子间的相对运动，间隙处形成的气隙磁场的面积不断发生变化，继而在两侧叶片上产生涡流，涡流激发感应磁场，与原磁场相互作用，产生制动力矩，该制动力矩通过转子连接件作用于车辆传动轴上，即起到非接触制动的作用。

液力缓速部分工作时，通过外接泵将工作液通过进口送至转子液力循环圆内，转子带动工作液绕轴线旋转，并在定子、转子循环圆间循环流动，产生的制动力矩通过转子作用于传动轴，传动轴动能转化为工作液内能。工作液在循环圆内进行循环工作的同时，也为电涡流缓速部分降温。工作完成时，工作液汇聚到缓速器底部，由另一侧外接泵将工作液从连接件底部出口排出。

缓速器不工作时停止对缓速器输送工作液，将工作液从缓速器中抽空。缓速器内为一定真空度的无液环境，液力缓速部分停止工作，空损降低。励磁线圈断电，电涡流缓速部分也停止工作。

所述一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器，可通过控制工作液进口、出口处的工作液压力和流量控制液力缓速部分的力矩；通过调节励磁线圈中的电流大小，调节电涡流缓速部分的制动力矩。

与现有缓速器相比，本发明优点如下。

本发明作为一种汽车辅助制动装置，创新性的将缓速器液力与电涡流缓速功能通过优化后的同一叶片结构实现；在简化结构的同时，使该缓速器保留原有的液力缓速功能，并兼具电涡流缓速功能，成功设计出一种全速段高质量功率密度、快速响应、结构简单、高度集成的新型液电复合缓速器。

附图说明

图1为本发明实施方案一结构原理示意图，闭合线框为实施方案一磁路，箭头所指为磁路循环方向。

图2为本发明实施方案一轴面液路图；

图3为本发明实施方案二结构原理示意图，闭合线框为实施方案一磁路，箭头所指为磁路循环方向；

图4为本发明实施方案二轴面液路图；

图5为本发明实施方案三结构原理示意图，闭合线框为实施方案一磁路，箭头所指为磁路循环方向；

图6为实施方案二转子立体示意图，转子两侧的液力循环圆对称分布，液力循环圆内均布叶片；

图7为实施方案二定子立体示意图。

图中：1控制系统，2侧盖，3转子，4定子，5励磁线圈，6工作液进口，7工作液进口液路，8工作液出口液路，9工作液出口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进一步描述。

实施方案一

如图1所示，一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器的实施方案一主要包括：转子、定子部分、励磁线圈组、控制系统。所述定子部分包括侧盖2，定子4。转子3整体为盘式结构，圆盘侧面布置传统液力缓速器液力循环圆；定子4为回转体结构，与转子盘循环圆结构相对应的侧面作液力循环圆结构。所述实施方案一，其侧盖为不导磁材料，转子叶片、定子叶片及其它磁路部分使用导磁材料制造；所述实施方案一，其定子叶片、转子叶片通过修形设计，叶片壁面可控制流体流动，改变流体动量矩；叶片整体兼具导磁功能，可用于形成闭合磁路。

所述实施方案一，其定子4相对机架保持静止，定子4与转子3之间保持0.5毫米到1毫米的间隙；传动轴与转子4相连，传递动力。工作时，转子3与定子4同心布置，工作时，定子与转子相对旋转，转子与传动轴同步转动。励磁线圈组5集中绕制，密封、固定于定子4上，相对定子静止。当电涡流缓速部分工作时，给励磁线圈组通入直流电，产生磁场，在定子4、转子3叶片及其它导磁部分，以及定子与转子之间的间隙上形成变化的闭合磁路，磁路如图1所示。当传动轴带动转子3旋转，气隙磁场周期性变化，使定子4及转子3上产生电涡流，电涡流相当于通电线圈，产生感应磁场，与原磁场相互作用，产生制动力矩，阻碍传动轴的旋转，吸收有害能量，并把这部分能量转化为热能，通过热传导、对流传热、热辐射被缓速器消耗掉。

如图2所示，所述实施方案一，其液力缓速部分工作时，液路7为利用进口外接泵将工作液由进口6输入并送至转子液力循环圆内，转子带动工作液绕轴线旋转，并在定子、转子循环圆间循环流动，产生制动力矩；工作液在循环圆内进行循环工作的同时，也为电涡流缓速部分降温。工作完成时，工作液按缓速器出口液路8所示汇聚至缓速器底部，由另一侧外接泵将工作液从连接件底部出口9排出。

所述实施方案一，可通过控制工作液进口、出口处的工作液压力和流量控制液力缓速部分的力矩；通过调节励磁线圈中的电流大小，调节电涡流缓速部分的制动力矩。

实施方案二

如图3所示，一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器的实施方案二与实施方案一相比，主要是在单侧结构的基础上改为两侧定子、中间转子以及双线圈组的对称设计方案，用以平衡单侧定子与转子之间的轴向吸引力；同时有效减小轴向尺寸，优化整体结构，改善制动效果。如图6所示：转子为两侧对称布置的传统液力缓速器液力转子盘结构；如图7所示：定子与实施方案一所述定子结构相同，但增加为左右对称的两个定子。

所述实施方案二，与实施方案一相比，其具体改进是：将侧盖去掉，改为右侧定子和用不导磁材料制成的中间连接件两部分，左、右两侧定子相对车辆机架静止，同时与连接件固定；在转子圆盘两侧对称布置传统液力缓速器液力循环圆，保证两侧定子与中间转子之间的间隙为0.5毫米到1毫米，如图3所示；两组励磁线圈分别密封、固定于两侧定子上，并相对定子静止。当电涡流缓速部分工作时，给两组励磁线圈通入反向直流电，产生磁场，在右侧定子、左侧定子、转子上的叶片及导磁部分，以及定子与转子之间的间隙上形成两组等大、反向的闭合磁路，磁路如图3所示。

如图4所示，所述实施方案二，其液力缓速部分工作时，将工作液由进口输入并送至转子两侧液力循环圆内；工作完成时，工作液由两侧液力循环圆汇聚至缓速器底部，从连接件底部出口排出。

实施方案三

如图5所示，一种叶片兼有电涡流功能的液电复合缓速器的实施方案三与实施方案二相比，主要是在实施方案二两组小闭合磁路的基础上改为大闭合磁路的设计方案，并据此对实施方案二结构进行优化设计。

所述实施方案三，当其电涡流缓速部分工作时，给两组励磁线圈通入同向直流电，产生磁场，以左侧定子、右侧定子、转子上的叶片及导磁部分，以及定子与转子之间的间隙为整体形成一个大闭合磁路，磁路如图5所示。

所示实施方案三，其液力缓速部分与实施方案二基本一致。