一種用于液力緩速器的仿生表面泵氣損失抑制裝置的制作方法

本發明屬于車輛液力輔助制動技術領域，具體涉及一種用于液力緩速器的仿生表面泵氣損失抑制裝置。

背景技術：

液力緩速器作為一種車輛輔助制動裝置，具有高功率密度，制動力矩大，無機械磨損及熱衰退現象，可長時間、長距離持續制動的優點，被應用于大功率重載車輛中。液力緩速器以液壓油為傳動介質，主要由動輪、定輪、傳動軸及控制系統構成。隨著工作油液注入動輪與定輪之間的工作腔內，液體在動輪與定輪形成的工作流道內循環流動時，將遇到各種阻力造成的液力損失，如沖擊損失、摩擦損失、轉向損失等，從而產生制動力矩。通過循環冷卻裝置將工作油產生的熱量帶走，冷卻后的工作油重新回到工作腔，進行循環工作。

液力緩速器不工作時，工作腔內不充入工作油，但是其動輪與傳動軸相連，動輪一直隨車輛行駛而旋轉。此時，工作腔內的介質為空氣，動輪旋轉攪動空氣也產生能量損失，這種損失成為泵氣損失。液力緩速器雖然提高了安全性，但降低了效率。為了降低泵氣損失，使車輛更加安全、節能、環保，對于泵氣損失抑制機構的改進是目前液力傳動研究領域重要課題之一。

目前，降低泵氣損失的方法有很多。主要分為兩類，一類是離合器式，將動輪與傳動軸分離，使動輪停止轉動，從而不攪動空氣，另一類是在動輪與定輪間增加擋板，破壞空氣循環流道，減少循環流量，降低泵氣損失，或者通過降低工作腔空氣壓強及密度的方法，降低泵氣損失。以上方法需要單獨的機構和控制管路來實現，既增加了液力機械的復雜程度，提高了加工及配合精度，又占用大量空間，不利于實車應用。

降低泵氣損失，主要是為了降低攪動空氣的阻力產生的損失。經研究及試驗表明，仿生結構具有良好的減阻節能效果，在工程上得到了廣泛應用。模擬鯊魚皮膚的溝槽型仿生非光滑表面被應用于制造“鯊魚皮泳衣”，運動員游動時減阻效果明顯。凹坑仿生非光滑表面被應用到高爾夫球上，凹坑內部低速氣流產生渦墊效應和推動效應，且經統計表明表面有凹坑的高爾夫球比表面光滑的飛行距離大約長一倍。

柱塞式泵氣損失抑制機構具有易于加工、安裝，維護方便的優點，但是對于泵氣損失抑制效果不佳。

液力緩速器不工作時，工作腔內不充油，但存在空氣。此時，液力緩速器動輪仍隨傳動軸轉動，動輪葉片攪動空氣，產生阻力，從而產生泵氣功率損失。該泵氣功率損失降低了車輛的功率利用率，因此，有效抑制這種泵氣損失尤為重要。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種用于液力緩速器的仿生表面泵氣損失抑制裝置，安裝于液力緩速器定輪循環圓近大徑處，以減少車輛液力傳動的空轉損失。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：一種用于液力緩速器的仿生表面泵氣損失抑制裝置，包括調節閥座、安裝閥座、密封座、擾流盤、閥芯、導向套和彈簧。

安裝閥座為兩端開口的空腔結構，安裝閥座的空腔一端固定在調節閥座上，另一端固定連接密封座。

其中閥芯貫穿密封座、安裝閥座空腔以及調節閥座；閥芯在與密封座內端面接觸的位置處設有軸肩，閥芯與調節閥座接觸處套有導向套，導向套與調節閥座通過過度配合固定；閥芯伸出密封座外的端面固定連接擾流盤。

彈簧一端固定在調節閥座內端面，另一端固定在閥芯軸肩一側端面。

擾流盤的端面為帶有凹凸結構的仿生表面。

進一步地，擾流盤的仿生表面上具有成行列分布的凸包，其中每一行和每一列的凸包間距分布規律為：由行或列的中心凸包開始至最外沿凸包、相鄰凸包之間的距離成等差數列分布。

進一步地，擾流盤的仿生表面上具有成行且相互平行分布的凹槽，其中凹槽間距分布規律為：從中心凹槽開始至最外延凹槽、相鄰凹槽之間的距離成等差數列分布。

進一步地，擾流盤的仿生表面上具有成行列分布的凹坑，其中每一行和每一列的凹坑間距分布規律為：由行或列的中心凹坑開始至最外沿凹坑、相鄰凹坑之間的距離成等差數列分布。

有益效果：

本發明針對擾流機構抑制泵氣損失的工作原理，對擾流機構關鍵部件擾流盤進行改進設計，將擾流盤的工作面加工成具有仿生結構的非光滑表面。通過流場數值模擬研究表明，帶有凹凸結構的仿生表面的擾流泵氣損失抑制機構，其凹凸結構可以使流場速度矢量分布變得雜亂，降低葉片表面壓力，從而降低空轉產生的轉矩，其相比于普通光滑表面的擾流機構，最高可降低轉矩15％，由此看來，仿生結構在擾流機構上的應用對于抑制泵氣損失的效果十分顯著。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為圖1中零件1調節閥座的結構圖；

圖3為圖1中擾流盤部分的放大圖，其表面為凸包結構；

圖4為圖3中B向視圖；

其中，1-調節閥座；2-安裝閥座；3-密封座；4-擾流盤；5-閥芯；6-導向套；7-彈簧；

圖5為圖1中擾流盤部分的放大圖，其表面為凹坑結構；

圖6為圖5中C向視圖；

圖7為圖1中擾流盤部分的放大圖，其表面為凹槽結構；

圖8為圖7中D向視圖。

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

如圖1所示，本發明是一種用于液力緩速器的帶仿生結構表面泵氣損失抑制機構。包括調節閥座1、安裝閥座2、密封座3、擾流盤4、閥芯5、導向套6和彈簧7；

安裝閥座2為兩端開口的空腔結構，安裝閥座2的空腔一端固定在調節閥座1上，另一端固定連接密封座3；

其中閥芯5貫穿密封座3、安裝閥座2空腔以及調節閥座1；閥芯5在與密封座3內端面接觸的位置處設有軸肩，閥芯5與調節閥座1接觸處套有導向套6，導向套6與調節閥座1通過過度配合固定；閥芯5伸出密封座3外的端面固定連接擾流盤4；

彈簧7一端固定在調節閥座1內端面，另一端固定在閥芯5軸肩一側端面；

擾流盤4的端面為帶有凹凸結構的仿生表面。

當此泵氣損失抑制機構起效時，其擾流盤4與閥芯5的位置如圖1所示位置，擾流盤4起到擾流作用，阻礙空氣在流道內的循環流動，使循環流動被打亂，旋渦現象受到抑制，從而降低空轉造成的轉矩及功率損失。隨著液力緩速器葉輪工作腔內充液率逐漸增加，油液逐漸增多，油液對于擾流盤4工作面的沖擊力逐漸增大，當油液對擾流盤4工作面的沖擊力大于彈簧7的預緊力時，擾流盤4連同閥芯5開始向閥座部分移動，直至沖擊力增大到壓縮彈簧7使擾流盤4完全移動至密封座3位置，此時，擾流盤4非工作面結構剛好與密封座3外端面完全貼合，此時，擾流盤4失去擾流效果，工作腔內油液及空氣進行正常循環流動產生制動力矩。

其中擾流盤4上的仿生結構在本發明中具有以下幾種結構形式：

擾流盤4的仿生表面上具有成行列分布的凸包，其中每一行和每一列的凸包間距分布規律為：由行或列的中心凸包開始至最外沿凸包、相鄰凸包之間的距離成等差數列分布。如圖3、圖4所示。

擾流盤4的仿生表面上具有成行且相互平行分布的凹槽，其中凹槽間距分布規律為：從中心凹槽開始至最外延凹槽、相鄰凹槽之間的距離成等差數列分布。如圖7、圖8所示。

擾流盤4的仿生表面上具有成行列分布的凹坑，其中每一行和每一列的凹坑間距分布規律為：由行或列的中心凹坑開始至最外沿凹坑、相鄰凹坑之間的距離成等差數列分布。如圖5、圖6所示。

本發明中，擾流盤4的工作面加工有仿生結構非光滑表面，相較于光滑表面的擾流盤，可有效降低空轉轉矩。圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8僅為其中三個實施示例，其他形式的擾流盤4非光滑表面結構均屬于本發明保護范圍。

綜上，以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。