一种磁流变液介质的液力缓速车桥的制作方法

本发明属于汽车辅助制动技术领域，尤其是涉及一种磁流变液介质的液力缓速车桥。

背景技术：

随着公路运输行业的快速发展，公路交通运输成为我国主要的陆地运输方式，因而重型货车、半挂牵引车成为公路货物运输的主力军，由于甩挂运输模式的发展，半挂牵引车的优势日益凸显。但是由于我国公路的基本状况——多坡路、弯道，导致重型车辆的制动器的摩擦片磨损严重，制动鼓高温，持续制动制动力不足，且半挂牵引车不同于普通单体车辆，它是主车与挂车铰接在一起，更容易发生失稳现象，造成事故的发生。针对上述问题，缓速器作为一种汽车辅助制动装置已经开始大量安装到重型车上，并取得了不错的效果，目前市场中主要存在两种缓速器——电涡流缓速器和液力缓速器，对于重型货车和半挂牵引车来说，电涡流缓速器重量较重和用电量大的问题制约了其安装，而液力缓速器因其制动扭矩大、重量轻，持续制动无衰退等优点具有明显的优势，但液力缓速器的低速性差且控制系统复杂，控制阀的可靠性一直是研究的瓶颈，控制的灵敏度差和响应时间较长等问题造成其没有普遍安装。

缓速器半挂牵引车上的安装的位置一般有两种，一是安装在牵引车上，这种是较为普遍的安装方式，在制动时作用在牵引车上，容易导致牵引车制动时，挂车不及时制动，导致“推头”或“回转折合”等失稳现象。二是将缓速器安装在挂车上，但是挂车上没有动力，动力的提取问题及缓速器的安装问题成为难点。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，提供了一种磁流变液介质的液力缓速车桥，液力缓速器与车桥高度集成，满足差速的基础上，实现制动、缓速功能，由于双工作腔的液力缓速器能提供的大扭矩，加上使其可以有条件替代刹车，从而去掉制动毂，大大减轻整桥重量的性价比，增加竞争优势。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为一种磁流变液介质的液力缓速车桥，包括励磁壳体部分、液力缓速部分、半桥部分和控制模块。

所述励磁壳体部分包括铁磁性定子壳体和励磁线圈，铁磁性定子壳体为圆筒结构，内圈周向布置有多组凸极，励磁线圈固定在凸极上；

液力缓速部分包括涡轮、泵轮、空心轴、密封壳体和磁流变液，涡轮和泵轮均为叶片构造，涡轮上设置有进、出液口，泵轮随轴旋转，缓速器内部工作液为磁流变液；

半桥部分包括半桥壳、半轴和轮边减速器，车桥包括两个半桥部分和连接部分，整个车桥为三段式结构；轮边减速器为半轴增速，两侧半轴分别驱动液力缓速器的泵轮。

进一步，相邻的两组励磁线圈之间通过铁磁性定子壳体、密封壳体和磁流变液形成“n-s交替”的磁路。

进一步，液力缓速器为双工作腔，四组叶轮结构，两侧工作腔独立工作。

进一步，泵轮、涡轮和密封壳体均为非磁性材料，且两侧泵轮独立运转，具有独立的传动系统，可差速运转。

进一步，泵轮和涡轮的叶片可以是直叶片、斜叶片和弧形叶片。

进一步，密封壳体上有磁流变液的流道，液体进、出两侧工作腔的流道共用。

进一步，缓速器的开启与关闭通过储气筒压缩空气控制，开启后有制动和缓速两种工作模式。

进一步，在无磁场状态下，制动力矩达到最大，理论上可部分替代刹车，因此整桥无制动鼓及摩擦制动装置。

本发明提供一种磁流变液介质的液力缓速车桥的工作原理如下，

车辆在下坡时的巨大惯性驱使车轮加速转动，两侧车轮的动力通过轮边部分，经由半轴，分别将增速之后的动力传输到液力缓速器的转子泵轮上，两侧工作腔的转子泵轮独立可差速运转；当磁流变液被压缩空气从储液腔压进两侧工作腔室，液力缓速器开始工作，通过转子旋转时的离心作用对磁流变液进行加速，随后甩出，高速液体冲击定子涡轮，并进入密封壳体的流道中不断消耗流体能量，从定子叶片的内侧流出，实现工作腔内部的小循环，工作液不断循环将车辆的动能转化为液体的内能，高温液体流出液力缓速器通过换热器散发，进而达到减速制动的作用。

磁流变液是一种非牛顿流体，属于流变体，对磁场非常敏感，当磁流变液处于磁场中时，沿着磁场方向的剪切应力会迅速增加，甚至达到固态或者类固态的转变，当去掉磁场后，磁流变液又迅速回到很好的流动特性的牛顿流体状态。因此，当励磁线圈通电以后，在液力缓速器工作腔部位形成旋转方向的磁场，使磁流变液沿磁场方向剪切应力迅速增加，微观上形成链状，阻碍液力缓速器循环圆方向的流动，从而通过电流的大小控制制动力矩，使力矩控制简单迅速。

相对于现有技术，本发明所述的一种磁流变液介质的液力缓速车桥具有以下优势：

本发明作为汽车辅助制动装置，将液力缓速器与车桥在结构与功能上高度集成，采用磁流变液介质作为工作液，热稳定性好，对磁场敏感，通过电流控制磁场，从而控制液力缓速器的制动力矩，实现液力缓速器的分级，液力缓速器采用双腔四叶轮设计，液力缓速器的双工作腔对于两侧车轮单独提供制动力，中间进出水流道两侧共用，实现水循环流道的集成和两侧车轮制动和运动的分离，该缓速车桥有制动、缓速两种工作模式，制动模式下可以部分替代摩擦制动，从而去掉制动鼓及摩擦制动部分，使得整桥的重量比动力桥和电涡流辅助制动车桥更轻，持续制动效果明显，更能保护摩擦片，减少磨损。

附图说明

图1为本发明所述的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的主视图。

图2为本发明所述的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的周向磁场分布原理图。

图3为本发明所述的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的励磁壳体部分的三维剖视图。

图4为本发明所述的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的液力缓速器部分定子组件三维示意图。

图5为本发明所述的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的控制及散热系统的原理示意图。

图中：1控制模块，2励磁线圈，3铁磁性定子壳体，4双腔液力缓速器工作部位，5半轴，6半桥，7轮边减速器，8空心轴，9非磁性密封侧盖，10右泵轮，11右涡轮，12非磁性密封壳体，13左涡轮，14左泵轮，15磁流变液，16磁场作用区域，17磁路，18聚磁凸极，19出液管，20进液管，21水，22换热器，23散热水箱，24气压控制阀，25储液箱。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的主视图，包括励磁壳体部分、液力缓速部分、半桥部分和控制模块1。

所述励磁壳体部分包括铁磁性定子壳体3和励磁线圈2，励磁线圈2分布在铁磁性定子壳体3内部，铁磁性定子壳体2为圆筒结构，圆筒的内圈沿周向布置有多组聚磁凸极18，励磁线圈2安装固定在聚磁凸极18上，铁磁性壳体3与两侧的半桥壳6连接，具有一定的连接强度。

液力缓速部分包括右涡轮11、左涡轮13、右泵轮10、左泵轮14、空心轴8、密封壳体和磁流变液15，右涡轮11、左涡轮13和右泵轮10、左泵轮14均为叶片构造，右涡轮11、左涡轮13上均设置有进、出液口，右泵轮10、左泵轮14由空心轴8驱动旋转，液力缓速器内部的工作液为磁流变液15，右泵轮10和左泵轮14独立运转，右涡轮11和左涡轮13上存在工作腔的进液口和出液口，左泵轮14与左涡轮13形成液力缓速器循环圆工作腔并保持合适的间隙；右泵轮10与右涡轮11形成液力缓速器循环圆工作腔并保持合适的间隙；右泵轮10与左泵轮14具有差速能力，右涡轮11、左涡轮13均与密封壳体连接到一起，内部双工作腔结构能大幅度增大扭矩，且由于双工作腔分离设计，实现对两侧车轮单独制动，内部工作腔内及叶轮周边充满磁流变液15，磁流变液15作为工作介质，做能量转换和传递作用。

半桥部分包括半桥壳6、半轴5和轮边减速器7，车桥包括两个半桥部分和连接部分，整个车桥为三段式结构，轮边减速器7为半轴5增速，两侧半轴5分别驱动对应液力缓速器的泵轮，液力缓速器制动时，制动力矩通过液力缓速器的泵轮经由半轴，传递到轮边部位，对制动力矩进行翻倍，通过翻倍的制动力矩对车轮进行制动。

所述控制模块1通过控制励磁线圈的电流大小，可以控制工作腔内部磁场的强弱，从而控制磁流变液的流动方向，控制液力缓速器的力矩大小。通过电流控制力矩，使控制灵敏、精确。以达到控制制动力矩或档位的目的。

如图2所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的周向磁场分布原理图。

为实现液力缓速器部分内部磁流变液15的控制，对磁场的方向设置成周向磁场，使聚磁凸极18沿着旋转方向分布，在工作腔内部实现近似于圆形的周向磁场，控制磁流变液15沿着磁路17方向流动，每两组励磁线圈2之间形成“n-s”交替的磁路17，励磁线圈2采用分布式线圈，增加控制系统的响应时间，液力缓速器密封壳体12、泵轮和涡轮都是非磁性材料，磁场只控制内部的磁流变液15，制动过程中，转换的热量通过外部换热器散发，实现能量转换。

如图3所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的励磁壳体部分的三维剖视图。整个部件均匀布置多组聚磁凸极18，励磁线圈2安装于聚磁凸极18上，形成磁极，确定磁路17的分布位置，实现控制功能。聚磁凸极18的分布数量为偶数，两对聚磁凸极18之间形成闭合磁路17，每两个相邻的励磁线圈2形成相反的磁极；铁磁性定子壳体3为高导磁率材料，铁磁性定子壳体3的外圆周上布置有出线口，引出多组线圈的出线线头，与外部控制电路连接，实现对电流的控制。

如图4所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的液力缓速器部分定子组件三维示意图。液力缓速器密封壳体12上留有进液和出液空腔，进液腔与进液管20相连，出液腔与出液管19相连，进液管20和出液管19与外界散热管路相连，实现与外部的热交换。磁流变液15在工作腔内经过多次小循环，进行能量的转换，高温的液体通过进液空腔和出液空腔汇集，由进液管20和出液管19输送到外部散热大循环，通过外部换热器将高温的磁流变液15与冷却水进行热交换。

如图5所示，为本发明的一种磁流变液介质的液力缓速车桥的控制及散热系统的原理示意图。工作时，通过两种工作模式的选择，由控制模块1决定气压控制阀24的输出气压的大小，压缩空气将储液箱25中的磁流变液15通过进液管20压入缓速器的双工作腔中，进行能量转换后的高温的磁流变液15进入换热器22中通过换热芯子与水21进行热交换，高温水21的热量通过散热水箱23将热量散发，冷却后的液体进入下一个循环。控制模块1用于给励磁线圈2和气压控制阀24供电，并接收温度、压力传感器的信号。当停止工作时，控制模块1停止给励磁线圈2和气压控制阀24供电，双工作腔中的磁流变液15回流至储液箱25中，工作腔中不再有液体介质，此时理论上产生很少的损耗力矩。

以上所述仅为解释本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。