CN106989120B - 一种轴向进液和切向排液的液力缓速器 - Google Patents

Abstract

一种轴向进液和切向排液的液力缓速器，由转子、定子和壳体组成，转子由传动轴和叶轮组成，叶轮设有辐盘毂、第一转子叶片和第二转子叶片。第一转子叶片和第二转子叶片均围绕传动轴周向均匀布置且与辐盘毂径向呈一锐角，其一者位于辐盘盘面一侧，另一者位于辐盘盘面另一侧。定子由轴承端盖叶片和进液端盖叶片组成，轴承端盖叶片与进液端盖叶片均围绕环形工作腔周向均匀布置且与径向呈一锐角，其一者固定在轴承端盖轴向正对第一转子叶片位置上，另一者固定在进液端盖轴向正对第二转子叶片位置上。转子叶片与定子叶片在径向上倾斜方向相反。本发明提升了缓速制动性能和效果，同时具有更好的制造工艺性。

Description

一种轴向进液和切向排液的液力缓速器

技术领域

本发明涉及液力缓速器，特别涉及车辆缓速制动***中应用的一种液力缓速器，这种缓速器以流体为工作介质，通过使流体的流速和流动方向发生急剧改变所产生的耗能作用，形成制动效果。本发明液力缓速器还可以直接作为传动***测试装置、功率测试装置等测试设备的负载使用。

背景技术

随着我国经济发展、旅客和货物运输需求日益增加、公路里程总量的增长，公路运输事故也呈现上升趋势，其中，商用车，尤其是货物运输车辆因制动失效引起的重特大交通事故频发，造成了严重的生命和财产损失。商用车在行驶过程中，遇到长距离下坡时需要控制车速以确保行车安全。车辆上主要采用摩擦式机械制动***，当进行长时间制动时，该***会因摩擦升温引起制动性能的热衰减甚至失效。为解决这一问题，目前部分商用车上采用缓速制动装置用于在机械制动未工作时对车辆进行速度控制，以避免因速度过快导致的行车事故，同时确保机械制动***的性能和使用寿命。

现有成熟应用的缓速制动装置主要有电涡流缓速器和液力式缓速器。

电涡流缓速器又称为“电磁涡电流式缓速器”，由带有线圈绕组的定子和以励磁材料制造的转子组成，定子固定在车身上，转子置于定子内部、可相对定子转动并与车轮传动连接。车辆进行缓速制动时，对定子线圈加载直流电使之形成磁场，转子则在车轮的带动下旋转，切割定子线圈产生的磁场进而在其内部产生电涡流并形成阻碍车轮转动的力矩，对车辆进行缓速制动。电涡流缓速器的优点是采用空气冷却、结构简单，工作时启动响应快、无冲击，调节对定子线圈的供电电流可改变制动力的大小，安装维修方便；缺点是工作时需要对其定子绕组供电、增加了车辆的能量消耗，另外，由于制动时需要不断将所产生的电涡流转化为热量耗散到大气中去，因采用空气冷却结构使其最大制动功率受到限制。

液力式缓速器在结构上与液力耦合器、液力变矩器等液力传动装置相似，主要由定子叶轮、壳体和转子叶轮组成；壳体上设有进、出液口并固定安装在车身上，定子叶轮固设于壳体上并与壳体形成封闭腔体，转子叶轮回转支承于该封闭腔内并与车轮传动连接；液力缓速器的工作介质为液体，其工作原理是：当车辆需要制动时，车轮带动转子叶轮旋转，工作液体经壳体上的进液口进入缓速器，在转子叶轮的作用下高速流动并对定子叶轮产生冲击，将转子叶轮的能量传递给定子叶轮，但由于定子叶轮随同缓速器壳体一起固定在车身上不能转动，使转子叶轮和定子叶轮形成对液体的搅动和挤压作用，这一作用消耗了车轮传递到转子叶轮上的能量，使得工作液体升温，动能转化成热能；升温后的液体由缓速器壳体上的出液口经管路流入双流分离式热交换器换热冷却后，再经缓速器壳体上的进口液重新进入缓速器。因此，液力式缓速器通过将车辆的动能转化为工作液体的热能来实现制动作用，通过控制进入缓速器的液体量可调节制动力的大小。

中国专利CN105003570B公开了一件名称为《涡旋反冲式液力缓速器》，专利号为201510471692.2的发明专利，该专利与本发明较为接近。相对于电涡流缓速器，液力缓速器因具有结构紧凑、体积小、重量轻和制动力范围更大等特点而得到广泛应用。但是，由于液力缓速器在结构上与液力传动装置相似，零部件几何形状和加工工艺复杂，产品制造成本也相对较高。

发明内容

本发明提供一种轴向进液和切向排液的液力缓速器，其目的是为了在现有液力缓速器结构紧凑、体积小、重量轻等特点基础上，通过优化其结构和零部件几何形状，进一步优化其缓速制动性能，降低产品加工工艺难度和制造成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种轴向进液和切向排液的液力缓速器，主要由转子、定子和壳体三部分组成，其创新在于：

所述壳体内设有一个用来安置定子和转子，并构建流道的圆柱形腔体，该圆柱形腔体由一个位于中心的圆柱形分配腔和一个位于***的环形工作腔连通组成，圆柱形分配腔与环形工作腔之间设有两个均从壳体内壁延伸出的分隔圈，一个分隔圈设在圆柱形分配腔和环形工作腔分界面的一端，另一个分隔圈设在圆柱形分配腔和环形工作腔分界面的另一端；壳体上设有进液口和排液口，其中，进液口设在圆柱形分配腔一端的中心位置，进液口与圆柱形分配腔相通，并相对转子形成轴向进液，排液口设在环形工作腔外圆的切线位置，排液口与环形工作腔相通，并相对转子形成切向排液。

所述定子主要由一组轴承端盖叶片和一组进液端盖叶片组成，轴承端盖叶片与进液端盖叶片的形状和尺寸大小相同，其中，一组轴承端盖叶片在环形工作腔内围绕环形工作腔的轴心沿周向均匀布置，一组轴承端盖叶片固定在环形工作腔一侧的壳体内壁上；一组进液端盖叶片在环形工作腔内围绕环形工作腔的轴心沿周向均匀布置，一组进液端盖叶片固定在环形工作腔另一侧的壳体内壁上，所有轴承端盖叶片与进液端盖叶片均相对环形工作腔的半径同向倾斜，并且倾斜方向皆与环形工作腔的半径之间成第一锐角。

所述转子主要由传动轴和叶轮组成，传动轴位于所述圆柱形腔体回转中心位置上，并且相对壳体转动支承，传动轴的一端伸出壳体并作为传动连接端，叶轮与传动轴固定连接且位于圆柱形分配腔和环形工作腔中；所述叶轮由辐盘毂、一组第一转子叶片和一组第二转子叶片组成，其中，辐盘毂由辐盘和盘毂组成，辐盘为环形圆盘且位于环形工作腔，盘毂为毂形体且位于圆柱形分配腔，辐盘固定在盘毂***，盘毂相对传动轴固定连接，所述一组第一转子叶片与一组第二转子叶片的数量相等，其中，一组第一转子叶片围绕盘毂在周向均匀布置，并且定位和固定在辐盘盘面的一侧位置上，而一组第二转子叶片围绕盘毂在周向均匀布置，并且定位和固定在辐盘盘面的另一侧位置上，第一转子叶片和第二转子叶片的形状和尺寸大小相同，而且相对辐盘的半径同向倾斜，倾斜方向与辐盘半径之间成第二锐角；所述辐盘上设有一组辐盘通孔，该辐盘通孔的数量与第一转子叶片或第二转子叶片的数量相等，而且围绕辐盘毂的轴线沿周向均匀布置，设于辐盘上的一组辐盘通孔使辐盘两侧各叶片间的流道两两相通；所述盘毂的一侧端面上设有与第一转子叶片数量相等，而且围绕辐盘毂的轴线周向均布的第一转子叶片进液斜槽，每个第一转子叶片进液斜槽将相邻的两个第一转子叶片间的流道与圆柱形分配腔连通，盘毂的另一侧端面上设有与第二转子叶片数量相等，而且围绕辐盘毂的轴线周向均布的第二转子叶片进液斜槽，每个第二转子叶片进液斜槽将相邻的两个第二转子叶片间的流道与圆柱形分配腔连通；所述传动轴朝进液口的一端设有轴向过流孔，对应该轴向过流孔在传动轴上设有一组与轴向过流孔连通的径向过流孔；在装配状态下，所述辐盘毂的盘毂两端分别与一个分隔圈配合，从而分隔圆柱形分配腔与环形工作腔，同时辐盘毂的辐盘和盘毂将壳体内的圆柱形分配腔和环形工作腔分隔成左右两半，以此形成两条轴向进液通路，其中，第一通路路径依次是进液口、轴向过流孔、径向过流孔、左半的圆柱形分配腔、第一转子叶片进液斜槽，进入左半的环形工作腔，第二通路路径依次是进液口、右半的圆柱形分配腔、第二转子叶片进液斜槽，进入右半的环形工作腔，左半的环形工作腔和右半的环形工作腔最终经排液口排出。

上述技术方案的相关技术内容解释如下：

1.上述方案中，所述第一转子叶片（或第二转子叶片）之间的空间为流道，该流道是指两片第一转子叶片（或第二转子叶片）与辐盘毂的辐盘盘面及盘毂的外圆面之间形成的半开放空间。

2. 上述方案中，所述进液端盖叶片之间的空间为流道，该流道也是指两片进液端盖叶片与进液端盖内端面之间形成的半开放空间，同理，所述轴承端盖叶片之间的流道是指两片轴承端盖叶片与壳体内壁及分隔圈之间形成的半开放空间。

3. 上述方案中，所述第一转子叶片与第二转子叶片既可以周向等位布置，也可以周向错位布置。所述进液端盖叶片与轴承端盖叶片既可以周向等位布置，也可以周向错位布置。为避免缓速器工作时由于叶片等位布置所引起的制动转矩波动过大，当第一转子叶片与第二转子叶片采用周向等位布置时，进液端盖叶片与轴承端盖叶片采用周向错位布置；当第一转子叶片与第二转子叶片采用周向错位布置时，进液端盖叶片与轴承端盖叶片采用周向等位布置。

4. 上述方案中，所述排液口与环形工作腔贯通处的壳体内壁上设有集液槽，排液口经集液槽与环形工作腔相通，集液槽用于汇集叶轮旋转时流出的工作液体，集液槽轴向宽度WJ介于排液口直径与叶轮轴向宽度WY之间。

5. 上述方案中，所述排液口在壳体上切向布置，并且由排液口切向排出的工作液体的流动方向与转子的转动方向相同。

6. 上述方案中，沿切向设置排液口有利于减小排液阻力，如在排液口处设置流量控制阀，可使排液量的调节范围加大，进而使缓速制动转矩的调节范围更大。

7. 上述方案中，缓速器工作时，所述转子转动方向与第一转子叶片和第二转子叶片的倾斜方向相同，与进液端盖叶片和轴承端盖叶片的倾斜方向相反为最佳。

本发明的工作原理是：当本发明的轴向进液和切向排液的液力缓速器应用于车辆时，将缓速器的定子固定安装在车身上，转子的传动轴与车轮传动连接，进液口连通工作流体供液管路，排液口处设置流量控制阀，排液口经流量控制阀连通工作流体排液管路。当缓速器启动工作时，参见附图1，车轮通过传动轴带动叶轮旋转，使其内部形成负压并由进液口以流量Q吸入工作流体；工作流体以流量Q进入进液口后，一部液流q1经传动轴上的轴向过流孔K1、径向过流孔K2和盘毂上的第一转子进液斜槽C1由第一转子叶片根部进入第一转子叶片流道，随后在转子叶轮的作用下随同叶轮高速旋转，并在离心力的作用下沿第一转子叶片高速流向壳体内壁，流动至壳体内壁附近的流体在壳体内壁的阻挡下改变方向回流至轴承端盖叶片流道中并沿轴承端盖叶片流道流向轴承端盖叶片根部，流动到轴承端盖叶片根部附近后重新由第一转子叶片根部进入第一转子叶片流道，如此循环往复形成环流Q1；与此同时，工作流体以流量Q进入进液口后，另一部液流q2经盘毂上的第二转子进液斜槽C2由第二转子叶片根部进入第二转子叶片流道，随后在转子叶轮的作用下随同叶轮高速旋转，并在离心力的作用下沿第二转子叶片高速流向壳体内壁，流动至壳体内壁附近的流体在壳体内壁的阻挡下改变方向回流至进液端盖叶片流道中并沿进液端盖叶片流道流向进液端盖叶片根部，流动到进液端盖叶片根部附近后重新由第二转子叶片根部进入第二转子叶片流道，如此循环往复形成环流Q2；在第一转子叶片流道与轴承端盖叶片流道之间形成环流Q1，在第二转子叶片流道与进液端盖叶片流道之间形成环流Q2，在环流Q1和环流Q2的循环流动过程中，频繁进出转子叶片流道和轴承端盖叶片流道及进液端盖叶片流道，流体每流经一次转子叶片流道就被加速一次且流动方向也发生一次突变，每流经一次轴承端盖叶片流道或进液端盖叶片流道就被减速一次且流动方向也发生一次突变，每次流速变化和流动方向突变都会消耗一部分由传动轴输入的机械能并将其转化为热能，由此形成缓速制动效果。显然，缓速器内的流体在流动过程中，流速和流动方向的变化越大，次数越多，消耗的能量越大，缓速制动效果就越好。前述缓速制动过程实际上是利用工作流体将机械能转化为热能的过程，随着缓速器机械能不断转化为热能，会使缓速器内的工作流体升温并导致缓速制动效果下降，因此，需要对工作流体进行冷却降温以确保其工作效果。在循环流动过程中，当流体转动到集液槽附近时，转子叶片流道中流出一部分工作液体，经集液槽和排液口流出缓速器，然后再经外置的散热器散热冷却后回流至缓速器进液口继续参与工作。缓速器的制动效果会随着排出缓速器进行冷却的工作流体流量增加而下降，因此，通过设置在排液口处的流量控制阀对工作液体的冷却流量进行调节，以确保能对工作液体进行良好冷却的前提下使缓速器工作效果最佳。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1. 本发明液力缓速器，将壳体内设置的圆柱形腔体由分隔圈和盘毂分隔成一个圆柱形分配腔和一个环形工作腔，并且在分隔圈与盘毂相对处的盘毂两侧分别三角形的第一转子叶片进液斜槽和第二转子叶片进液斜槽。这种设计不仅能够将吸入工作液体的圆柱形分配腔与使液体产生流速和流动方向突变的环形工作腔分开，而且巧妙地利用盘毂两侧的三角形第一转子叶片进液斜槽和第二转子叶片进液斜槽对各叶片间的流道进行均匀分配，从而较好地体现了本发明的创新性。

2. 本发明液力缓速器，通过设于传动轴上的轴向过流孔和径向过流孔对由进液口进入的工作液体进行分流，并将分流后的液体分别通过设于盘毂两侧端面上的第一转子叶片进液斜槽和第二转子叶片进液斜槽导入转子两侧的叶片流道中，有利于工作液体在各流道中均匀分流，有效避免了由于各流道中流量不均引起的缓速制动力的波动。

3. 本发明液力缓速器，设于辐盘毂的辐盘上的一组辐盘通孔，使转子两侧各叶片间的流道两两相通，有利于在缓速器工作时平衡叶轮两侧的液体流量和转子的轴向力，改善支承传动轴转动的轴承在轴向和径向上的受力状态，提高其工作可靠性和使用寿命。

4. 本发明液力缓速器，工作液体进出缓速器的方式是，由布置在壳体一端的进液口沿轴向进入缓速器，由布置在壳体周向外圆上的出液口切向排出缓速器。工作时其圆柱形分配腔内越靠近轴线位置真空度越高，进液口设在轴线位置有利于吸入工作油液，提高缓速器的启动响应速度。

5. 本发明液力缓速器，由于固设于叶轮上第一转子叶片和第二转子叶片、固设于轴承端盖上的轴承端盖叶片以及固设于进液端盖上的进液端盖叶片皆是几何形状简单的直叶片，叶片间流道结构简单，有利于在同等空间中设置更多数量的叶片，增加缓速器工作过程中工作流体循环流动及流动方向发生突变的频率，更加有效地消耗通过传动轴输入的能量，大幅度提升缓速制动效果。

6. 本发明液力缓速器，由于固设于叶轮上第一转子叶片和第二转子叶片、固设于轴承端盖上的轴承端盖叶片以及固设于进液端盖上的进液端盖叶片皆是几何形状简单的直叶片，其缓速制动力矩随缓速器排液流量变化的线性度好，有利于通过控制排液流量调节缓速制动力的大小。

7.本发明液力缓速器，由于固设于叶轮上第一转子叶片和第二转子叶片、固设于轴承端盖上的轴承端盖叶片以及固设于进液端盖上的进液端盖叶片皆是几何形状简单的直叶片，系列产品之间几何相似程度和对应水力相似程度较高，零部件加工工艺性好，有利于降低产品制造成本进行系列化产品开发。

8.本发明液力缓速器，第一转子叶片和第二转子叶片倾斜锐角（β）的大小、轴承端盖叶片和进液端盖叶片倾斜锐角（α）的大小直接影响缓速器的工作转速最佳范围所覆盖的转速区段，而不同型号车辆的车轮直径、传动终端减速比存在较大差异。由于第一转子叶片、第二转子叶片、轴承端盖叶片和进液端盖叶片皆采用几何相似性和水力相似性较高的直叶片，通过简单地调整倾斜锐角α和倾斜锐角β的大小，很容易使缓速器工作转速与车辆的车轮直径和传动终端减速比形成最佳传动配合，确保缓速器工作在最佳工作转速范围内。

9. 本发明液力缓速器，由于采用了集液槽和切向排液口，使得排液流量调节范围很大，有利于借助外置的流量调节阀调整缓速器的制动效果。

附图说明

图1为本发明实施例的结构原理剖视图；

图2为本发明实施例的立体图；

图3为本发明实施例的立体局部剖视图；

图4为本发明实施例的立体***图；

图5为本发明实施例的筒体轴向视图；

图6为图5本发明实施例的筒体C-C向剖视图；

图7为本发明实施例的轴承端盖剖视图；

图8为图7本发明实施例的轴承端盖A向视图；

图9为本发明实施例的进液端盖剖视图；

图10为图9本发明实施例的进液端盖B向视图；

图11为本发明实施例的传动轴主视图；

图12为图11本发明实施例的传动轴G-G面剖视图；

图13为本发明实施例的叶轮剖视图；

图14为图13本发明实施例的叶轮D向视图。

附图标记：1.传动轴；2.第一轴封；3.压盖螺钉；4.压盖；5. 第一卡环；6. 调整垫片；7.第一轴承；8.隔套；9.第二轴承；10.第二轴封；11.定位销；12.机械密封固定端；13.机械密封旋转端；14.机械密封弹簧；15.轴承端盖；16.轴承端盖螺栓；17.筒体；18.进液端盖螺栓；19. 进液端盖；20.叶轮；21.平键；22.第二卡环；23.圆柱形分配腔；24.环形工作腔；25.分隔圈；26.辐盘；27.盘毂；AC.集液槽；C1.第一转子叶片进液斜槽；C2.第二转子叶片进液斜槽；CK.排液口；JK.进液口；K1.轴向过流孔；K2.径向过流孔；K3.辐盘通孔；n.叶轮转动方向；Q.进入和排出缓速器的液流；q1.由Q分流进入第一转子叶片流道的液流； Q1.工作流体在第一转子叶片流道与轴承端盖叶片流道之间形成的环流；q2. 由Q分流进入第二转子叶片流道的液流；Q2. 工作流体在第二转子叶片流道与轴承端盖叶片流道之间形成的环流； YP1.轴承端盖叶片；YP2.第一转子叶片；YP3.第二转子叶片；YP4.进液端盖叶片；WJ.集液槽轴向宽度；WY.叶轮轴向宽度；α.第一锐角β.第二锐角。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述：

实施例：一种轴向进液和切向排液的液力缓速器

该缓速器整体固设于车辆车身上,其传动轴1与车辆车轮传动连接，缓速器起动后通过其内部液流的流动所产生的液力阻力对车轮形成缓速制动作用。下面详细描述本实施例缓速器的结构构造以及工作原理。

如图1-图4所示，该缓速器总体上由壳体、转子和定子组成，现分别描述如下：

1.壳体

在本实施例中，壳体主要由进液端盖19、筒体17、轴承端盖15和压盖4组成。进液端盖19通过一组进液端盖螺栓18固定在筒体17的一端，一组进液端盖螺栓18的具体数量是16～30个。轴承端盖15通过一组轴承端盖螺栓16固定在筒体17的另一端，一组轴承端盖螺栓16的具体数量是16～30个。进液端盖19、筒体17和轴承端盖15组合形成圆柱形腔体。

如图9、图10所示，所述进液端盖19的中心位置设有轴向进液口JK与所述圆柱形腔体相通，位于进液端盖19朝向圆柱形腔体一侧的端面上固定设有一个分隔圈25和一组进液端盖叶片YP4，所述分隔圈25与进液端盖19同轴设置，所述一组进液端盖叶片YP4围绕进液端盖19的轴心周向均布、同向倾斜且倾斜方向皆与进液端盖直径之间成第一锐角α。

如图5、图6所示，所述筒体17的筒壁上设有集液槽AC与所述圆柱形腔体相通，筒体17的内筒壁上沿切向设有排液口CK与所述集液槽AC相通。

如图7、图8所示，所述轴承端盖15轴心位置轴向设有轴承端盖通孔，位于轴承端盖通孔的内孔壁上依次设有第一轴承安装环槽、第二轴承安装环槽、第二轴封安装环槽和机械密封固定端安装环槽，位于轴承端盖15朝向圆柱形腔体一侧的端面上固定设有一个分隔圈25和一组轴承端盖叶片YP1，所述分隔圈25与轴承端盖15同轴设置，所述一组轴承端盖叶片YP1围绕轴承端盖15的轴心周向均布、同向倾斜且倾斜方向皆与轴承端盖直径之间成第一锐角α。

如图1所示，所述固设于进液端盖19上的一个分隔圈25和所述固设于轴承端盖15上的一个分隔圈25将所述圆柱形腔体分隔为圆柱形分配腔23和环形工作腔24。

所述压盖4的中心位置设有轴向压盖通孔，压盖通孔的内孔壁上设有第一轴封安装环槽，压盖4通过一组压盖螺钉3固定在轴承端盖15上，一组压盖螺钉3具体数量是4～8个。

2.转子

所述转子主要由传动轴1和叶轮20组成，转子位于进液端盖19、筒体17和轴承端盖15组合而成的圆柱形腔体的回转中心位置上，传动轴1通过第一轴承7和第二轴承9回转支承在轴承端盖15的轴承端盖通孔内，传动轴1的一端伸出所述压盖4的压盖通孔作为传动连接端，叶轮20与传动轴1固定连接且位于所述圆柱形腔体内。

如图11、图12所示，所述传动轴1是台阶轴，传动轴1外圆面上依次设有第一轴封环面、第一卡环槽、第一轴承安装环面、第二轴承安装环面、第二轴封环面、机械密封旋转端安装环面、叶轮安装环面和第二卡环槽，所述叶轮安装环面上设有平键槽。传动轴1上位于第二卡环槽的一端设有轴向过流孔K1，传动轴1上位于机械密封旋转端安装环面和叶轮安装环面之间设有一组与轴向过流孔K1连通的径向过流孔K2。

如图13、图14所示，所述叶轮20是由一个圆形辐盘毂与固定设于辐盘一侧端面上的一组第一转子叶片YP2和固定设于辐盘另一侧端面上的一组第二转子叶片YP3构成。所述一组第一转子叶片YP2与一组第二转子叶片YP3的数量相等、且皆围绕辐盘毂的轴线周向均布，第一转子叶片YP2和第二转子叶片YP3的几何形状相对于辐盘毂的辐盘互相对称且向同一方向倾斜，倾斜方向与辐盘26半径之间成第二锐角β。

所述圆形辐盘毂的辐盘上设有一组辐盘通孔K3，所述辐盘通孔K3的数量与第一转子叶片YP2或第二转子叶片YP3的数量相等、且围绕辐盘毂的轴线沿周向均布，设于辐盘26上的一组辐盘通孔K3使辐盘26两侧各叶片间的流道两两相通。辐盘毂由辐盘26和盘毂27组成，辐盘26为环形圆盘且位于环形工作腔24，盘毂27为毂形体且位于圆柱形分配腔23，辐盘26固定在盘毂27***，盘毂27相对传动轴1固定连接。所述辐盘毂的中心设有通孔，所述通孔的内圆面上设有轴向平键槽。位于辐盘毂的盘毂27的一侧端面上设有与第一转子叶片YP2数量相等、围绕辐盘毂的轴线周向均布的第一转子叶片进液斜槽C1，另一侧端面上设有与第二转子叶片YP3数量相等、围绕辐盘毂的轴线周向均布的第二转子叶片进液斜槽C2。每个第一转子叶片进液斜槽C1将相邻的两个第一转子叶片YP2间的流道与圆柱形分配腔23连通，每个第二转子叶片进液斜槽C2将相邻的两个第二转子叶片YP3间的流道与圆柱形分配腔23连通。所述第一转子叶片进液斜槽C1和第二转子叶片进液斜槽C2的几何形状相对于辐盘毂的辐盘互相对称，并且在辐盘毂轴线所在平面内，二者的几何形状皆是一个一条直边在辐盘毂的毂的端面上、另一条直边在毂的外圆面上的三角形。

3.定子

所述定子主要由一组轴承端盖叶片YP1和一组进液端盖叶片YP4组成，轴承端盖叶片YP1与进液端盖叶片YP4的形状和尺寸大小相同，其中，一组轴承端盖叶片YP1在环形工作腔24内围绕环形工作腔24的轴心沿周向均匀布置，一组轴承端盖叶片YP1固定在环形工作腔24一侧的壳体内壁上。一组进液端盖叶片YP4在环形工作腔24内围绕环形工作腔24的轴心沿周向均匀布置，一组进液端盖叶片YP4固定在环形工作腔24另一侧的壳体内壁上，所有轴承端盖叶片YP1与进液端盖叶片YP4均相对环形工作腔24的半径同向倾斜，并且倾斜方向皆与环形工作腔24的半径之间成第一锐角α。本实施例中，一组轴承端盖叶片YP1和一组进液端盖叶片YP4数量相同。

4.连接关系

如图1、图2、图3和图4所示，在装配状态下，叶轮20通过平键21配合套设于传动轴1的叶轮安装环面且以传动轴1上的台肩形成一端轴向定位。第二卡环22嵌装入设于传动轴叶轮安装环面上的第二卡环槽内对叶轮20另一端形成轴向定位，使叶轮20能够随传动轴1同步转动但不能相对于传动轴1作轴向移动。机械密封弹簧14和机械密封旋转端13套装在传动轴1的机械密封旋转端安装环面上，二者之间形成紧配合并可同步转动。机械密封固定端12安装在设于轴承端盖15上的机械密封固定端安装环槽内且二者形成密封配合，机械密封固定端12通过定位销11相对于轴承端盖15进行周向定位，并与机械密封旋转端13形成旋转密封配合。第二轴封10以弹性过盈配合套设于传动轴1的第二轴封环面，同时以过盈配合方式嵌装于轴承端盖15的第二轴封安装环槽内，使传动轴1可相对与第二轴封10转动且在两者之间形成旋转密封。第二轴承9的外圈嵌装于轴承端盖15的第二轴承安装环槽内，第二轴承9的内圈套设于传动轴1的第二轴承安装环面上且一端以设于传动轴1上的轴肩作轴向定位，第二轴承9的内圈的另一端以套设于传动轴1上、位于第一轴承7内圈与第二轴承9内圈之间的隔套8作轴向定位。第一轴承7的外圈嵌装于轴承端盖15的第一轴承安装环槽内且其一端以压盖4的内沿作轴向定位，另一端以设于轴承端盖内上的第一轴承安装环槽的内台肩作轴向定位。第一轴承7的内圈和调整垫片6依次套设于传动轴1的第一轴承安装环面上，第一卡环5嵌装入设于传动轴1的第一轴承安装环面上的第一卡环槽内并通过调整垫片6对第一轴承7的内圈的一端形成轴向定位，第一轴承7内圈的另一端以套设于第一轴承7内圈和第二轴承9内圈之间的隔套8作轴向定位。传动轴1以传动连接端插设于轴承端盖15内。第一轴封2以过盈配合方式嵌装于压盖4的第一轴封安装环槽内，第一轴封2以弹性过盈配合方式套设于传动轴1的第一轴封环面上，使得传动轴1可相对于第一轴封2转动且在二者之间形成旋转密封。压盖4的一侧端面与轴承端盖一侧端面通过一组压盖螺钉3同轴固定连接。筒体17的一侧端面与轴承端盖15设有定子叶片YP1一侧的端面通过一组轴承端盖螺栓16同轴固定连接，筒体17的另一侧端面与进液端盖19设有定子叶片YP4一侧的端面通过一组进液端盖螺栓18同轴固定连接。在装配状态下，轴承端盖15通过第一轴承7和第二轴承9对传动轴1形成转动支承，使传动轴1和通过平键21连接设于传动轴1上的叶轮20相对于壳体可自由转动。

在装配状态下，所述辐盘毂的盘毂27两端分别与一个分隔圈25相对，从而分隔圆柱形分配腔23与环形工作腔24，同时辐盘毂的辐盘26和盘毂27将壳体内的圆柱形分配腔23和环形工作腔24分隔成左右两半，以此形成两条轴向进液通路，其中，第一通路路径依次是进液口JK、轴向过流孔K1、径向过流孔K2、左半的圆柱形分配腔23、第一转子叶片进液斜槽C1，进入左半的环形工作腔24，第二通路路径依次是进液口JK、右半的圆柱形分配腔23、第二转子叶片进液斜槽C2，进入右半的环形工作腔24，左半的环形工作腔24和右半的环形工作腔24最终经排液口CK排出。在工作状态下，叶轮20的转动方向n与第一转子叶片YP2和第二转子叶片YP3的倾斜方向相同，与轴承端盖叶片YP1和进液端盖叶片YP4的倾斜方向相反。排液口CK排出液体的切向流动方向与叶轮20的转动方向n相同。

本实施例的工作原理如下：

本发明所述一种轴向进液和切向排液的液力缓速器在车辆上的具体安装方式是：缓速器壳体固设与车身上，传动轴1与车辆主轴传动连接。初始状态下缓速器内部工作流体全部排空。

参见图1所示，需要对车辆进行缓速制动时，工作流体通过压力泵作用从进液口JK进入缓速器工作腔内并很快充满缓速器工作腔，与车辆主轴传动连接的传动轴1在主轴反传动力驱动下带动叶轮20同步转动，进入缓速器的工作流体在叶轮20的带动下旋转，并在各转子叶片和定子叶片之间高速流动，部分工作流体在离心力的作用从排液口CK排出，同时由于部分工作流体的排出引起缓速器工作腔中形成一定的真空度并不断从进液口JK吸入工作流体，从而保证工作流体在缓速器进液口JK和排液口CK之间连续流动。

工作流体在缓速器进液口JK到排液口CK之间主要有四种流动过程参见图1：流动过程一，是从进液口JK进入缓速器的工作流体Q流入圆柱形分配腔23后，一部分工作流体q1沿着轴向过流孔K1、径向过流孔K2和第一转子叶片进液斜槽C1进入环形工作腔24并在第一转子叶片YP2与轴承端盖叶片YP1之间形成环流Q1的过程；流动过程二，是从进液口JK进入缓速器的工作流体Q流入圆柱形分配腔23后，另一部分工作流体q2沿着第二转子叶片进液斜槽C2进入环形工作腔24并在第二转子叶片YP3与进液端盖叶片YP4之间形成环流Q2的过程；流动过程三，是第一转子叶片YP2和第二转子叶片YP3旋转经过集液槽AC时，部分工作流体经集液槽AC和排液口CK排出缓速器形成的流动；流动过程四，是由于叶轮20的辐盘两侧压力不均导致工作流体通过辐盘通孔K3由高压侧向低压侧的流动。

对于上述流动过程一和流动过程二，环流Q1和Q2在不断进出各个转子叶片、轴承端盖叶片和进液端盖叶片的循环流动过程中，其流动方向和流速不断发生改变，从而引起液流的动量矩发生变化，进而对转子叶片产生巨大的反向制动力矩，流动过程循环往复，消耗了大部分由传动轴1输入的能量，对车辆形成高效的缓速制动效果。

工作流体在缓速器内部的流动过程中，将传动轴1输入的机械能转化成热能，使工作流体温度升高并会影响缓速制动效果。为保证缓速器稳定工作，升温后的部分工作流体由缓速器壳体上的排液口CK流出后，经过外置的流体换热器换热冷却，将热量散发到空气中，冷却后的工作流体再经设于缓速器进液端盖上的进液口JK重新进入缓速器，以此往复循环以确保液力缓速器正常工作。

当车辆解除缓速制动时，将进液口JK连通大气，随着叶轮的旋转，缓速器内部的工作流体由于离心作用经排液口CK很快被排空，缓速器缓速制动能力消失。

以上实施例只给出了本发明的一种典型实施方式，实际上本发明在此基础上仍存在其他的变化和延伸，现针对本发明可能出现的变化和延伸说明如下：

1.以上实施例中，所述壳体由进液端盖19、进液端盖螺栓18、筒体17、轴承端盖15、轴承端盖螺栓16、压盖4、压盖螺钉3组成。但本领域技术人员知道，本发明中的壳体除了以上实施例给出的结构形式以外，还具有其他结构形式，比如将压盖4用带外螺纹的过孔端盖代替以及将进液端盖19与筒体17设计成一体成型结构等等。

2.以上实施例中，所述传动轴1与叶轮20是通过平键配合实现传动连接。但本领域技术人员知道，除了这种连接形式外，还可以给出其他连接形式，比如花键连接，一体成型连接等等。

3.以上实施例中，集液槽轴向宽度WJ介于排液口直径与叶轮轴向宽度WY之间。事实上，集液槽AC的大小和形状要视具体情况而定，这是本领域技术人员容易理解的。

4.以上实施例中，进液口JK与排液口CK的大小要视换热量和设计流量而定，并非固定不变的，这是本领域技术人员知道的。

5.以上实施例中，叶轮20两侧进液斜槽C2、C1在辐盘毂轴线所在平面内，二者的几何形状皆是一个一条直边在辐盘毂的盘毂27端面上，另一条直边在盘毂27外圆面上的三角形。但本领域的技术人员容易理解，进液斜槽C2、C1的大小与形状视具体应用对象而定，考虑到结构与工艺性，将进液斜槽C2、C1设计成三角形，本发明的保护范围不局限于此。

6.以上实施例中，工作流体通过传动轴1上的轴向过流孔K1与径向过流孔K2进入轴承端盖一侧的圆柱形分配腔23。本领域的技术人员知道，考虑到进液速度和传动轴1的强度，轴向过流孔K1与径向过流孔K2的大小和形状视具体情况而定，而且在数量和布置上具有一定的灵活性。

7.以上实施例中，为了平衡叶轮20两侧工作腔的压力差，减小轴向力，在辐盘26相应位置开设多个周向均布的通孔K3，通孔数量与第一转子叶片YP2相同。但本领域的技术人员容易理解，通孔K3的位置与大小并不唯一，视具体应用对象而定。

8.以上实施例中，转子叶片与定子叶片皆为直叶片，本领域的技术人员知道，理论上为了提高缓速制动性能，可以将叶片设计成弯曲叶片，但考虑到结构与工艺性，方案采用直叶片设计，本发明的保护范围不局限于此。

9.以上实施例中，所述第一转子叶片YP2和第二转子叶片YP3的数量为30至72个；所述轴承端盖叶片YP1和进液端盖叶片YP4的数量为36至72个。这些转子叶片和定子叶片的数量限定只是较佳情况，本发明的保护范围不局限于此，这是本领域技术人员容易理解的。

10.本发明的权利要求及实施例是用于车辆的缓速器，但本发明所述缓速器的作用机制及效果，可以应用于其它领域，例如，本发明的缓速器可以直接作为传动***测试装置、功率测试装置等的负载使用，这是本领域技术人员容易理解的。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向进液和切向排液的液力缓速器，主要由转子、定子和壳体三部分组成，其特征在于：

所述壳体内设有一个用来安置定子和转子，并构建流道的圆柱形腔体，该圆柱形腔体由一个位于中心的圆柱形分配腔（23）和一个位于***的环形工作腔（24）连通组成，圆柱形分配腔（23）与环形工作腔（24）之间设有两个均从壳体内壁延伸出的分隔圈（25），一个分隔圈（25）设在圆柱形分配腔（23）和环形工作腔（24）分界面的一端，另一个分隔圈（25）设在圆柱形分配腔（23）和环形工作腔（24）分界面的另一端；壳体上设有进液口（JK）和排液口（CK），其中，进液口（JK）设在圆柱形分配腔（23）一端的中心位置，进液口（JK）与圆柱形分配腔（23）相通，并相对转子形成轴向进液，排液口（CK）设在环形工作腔（24）外圆的切线位置，排液口（CK）与环形工作腔（24）相通，并相对转子形成切向排液；

所述定子主要由一组轴承端盖叶片（YP1）和一组进液端盖叶片（YP4）组成，轴承端盖叶片（YP1）与进液端盖叶片（YP4）的形状和尺寸大小相同，其中，一组轴承端盖叶片（YP1）在环形工作腔（24）内围绕环形工作腔（24）的轴心沿周向均匀布置，一组轴承端盖叶片（YP1）固定在环形工作腔（24）一侧的壳体内壁上；一组进液端盖叶片（YP4）在环形工作腔（24）内围绕环形工作腔（24）的轴心沿周向均匀布置，一组进液端盖叶片（YP4）固定在环形工作腔（24）另一侧的壳体内壁上，所有轴承端盖叶片（YP1）与进液端盖叶片（YP4）均相对环形工作腔（24）的半径同向倾斜，并且倾斜方向皆与环形工作腔（24）的半径之间成第一锐角（α）；

所述转子主要由传动轴（1）和叶轮（20）组成，传动轴（1）位于所述圆柱形腔体回转中心位置上，并且相对壳体转动支承，传动轴（1）的一端伸出壳体并作为传动连接端，叶轮（20）与传动轴（1）固定连接且位于圆柱形分配腔（23）和环形工作腔（24）中；所述叶轮（20）由辐盘毂、一组第一转子叶片（YP2）和一组第二转子叶片（YP3）组成，其中，辐盘毂由辐盘（26）和盘毂（27）组成，辐盘（26）为环形圆盘且位于环形工作腔（24），盘毂（27）为毂形体且位于圆柱形分配腔（23），辐盘（26）固定在盘毂（27）***，盘毂（27）相对传动轴（1）固定连接，所述一组第一转子叶片（YP2）与一组第二转子叶片（YP3）的数量相等，其中，一组第一转子叶片（YP2）围绕盘毂（27）在周向均匀布置，并且定位和固定在辐盘（26）盘面的一侧位置上，而一组第二转子叶片（YP3）围绕盘毂（27）在周向均匀布置，并且定位和固定在辐盘（26）盘面的另一侧位置上，第一转子叶片（YP2）和第二转子叶片（YP3）的形状和尺寸大小相同，而且相对辐盘（26）的半径同向倾斜，倾斜方向与辐盘（26）半径之间成第二锐角（β）；所述辐盘（26）上设有一组辐盘通孔（K3），该辐盘通孔（K3）的数量与第一转子叶片（YP2）或第二转子叶片（YP3）的数量相等，而且围绕辐盘毂的轴线沿周向均匀布置，设于辐盘（26）上的一组辐盘通孔（K3）使辐盘（26）两侧各叶片间的流道两两相通；所述盘毂（27）的一侧端面上设有与第一转子叶片（YP2）数量相等，而且围绕辐盘毂的轴线周向均布的第一转子叶片进液斜槽（C1），每个第一转子叶片进液斜槽（C1）将相邻的两个第一转子叶片（YP2）间的流道与圆柱形分配腔（23）连通，盘毂（27）的另一侧端面上设有与第二转子叶片（YP3）数量相等，而且围绕辐盘毂的轴线周向均布的第二转子叶片进液斜槽（C2），每个第二转子叶片进液斜槽（C2）将相邻的两个第二转子叶片（YP3）间的流道与圆柱形分配腔（23）连通；所述传动轴（1）朝进液口（JK）的一端设有轴向过流孔（K1），对应该轴向过流孔（K1）在传动轴（1）上设有一组与轴向过流孔（K1）连通的径向过流孔（K2）；在装配状态下，所述辐盘毂的盘毂（27）两端分别与一个分隔圈（25）相对，从而分隔圆柱形分配腔（23）与环形工作腔（24），同时辐盘毂的辐盘（26）和盘毂（27）将壳体内的圆柱形分配腔（23）和环形工作腔（24）分隔成左右两半，以此形成两条轴向进液通路，其中，第一通路路径依次是进液口（JK）、轴向过流孔（K1）、径向过流孔（K2）、左半的圆柱形分配腔（23）、第一转子叶片进液斜槽（C1），进入左半的环形工作腔（24），第二通路路径依次是进液口（JK）、右半的圆柱形分配腔（23）、第二转子叶片进液斜槽（C2），进入右半的环形工作腔（24），左半的环形工作腔（24）和右半的环形工作腔（24）最终经排液口（CK）排出。

2.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述第一转子叶片进液斜槽（C1）和第二转子叶片进液斜槽（C2）的几何形状相对于辐盘毂的辐盘（26）对称，并且在辐盘毂轴线所在平面内，二者的几何形状皆是一个一条直边在辐盘毂的盘毂（27）端面上，另一条直边在盘毂（27）外圆面上的三角形。

3.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述排液口（CK）与环形工作腔（24）贯通处的壳体内壁上设有集液槽（AC），排液口（CK）经集液槽（AC）与环形工作腔（24）相通。

4.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述轴承端盖叶片（YP1）与进液端盖叶片（YP4）数量相等且皆是直叶片。

5.根据权利要求4所述的液力缓速器，其特征在于：在装配状态下，所述轴承端盖叶片（YP1）与进液端盖叶片（YP4）在环形工作腔（24）圆周方向上等位布置。

6.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述第一转子叶片（YP2）和第二转子叶片（YP3）皆为直叶片，且叶片数量范围为30至72个。

7.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述第一转子叶片（YP2）与第二转子叶片（YP3）在所述辐盘毂的辐盘（26）两侧沿圆周方向错位布置。

8.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：所述轴承端盖叶片（YP1）或进液端盖叶片（YP4）皆为直叶片，且叶片数量范围为36至72个。

9.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：在工作状态下，叶轮（20）的转动方向（n）与第一转子叶片（YP2）和第二转子叶片（YP3）的倾斜方向相同，与轴承端盖叶片（YP1）和进液端盖叶片（YP4）的倾斜方向相反。

10.根据权利要求1所述的液力缓速器，其特征在于：排液口（CK）排出液体的切向流动方向与叶轮（20）的转动方向（n）相同。