CN102384185A - 嵌件及其制造方法和包含嵌件的电磁离合器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车电磁风扇离合器及其制造方法、嵌件及其制造方法。本发明嵌件，用于包括有轴承座和轴承的电磁风扇离合器，其中所述嵌件的外表面与轴承座配合，嵌件的内表面与轴承配合，当轴承座和轴承间隙变化时，嵌件填充所述间隙。本发明的嵌件的制造方法包括：提供嵌件的原材料；将嵌件的原材料粉碎，加入增塑剂混合；放入模具中压制成型；放入烧结炉中进行烧结。本发明的嵌件组成电磁风扇离合器。本发明电磁风扇离合器的制造方法，包括：将嵌件嵌铸在所述风扇固定盘的所述轴承座内；将轴承压入所述嵌件内圆周面。

Description

嵌件及其制造方法和包含嵌件的电磁离合器及其制造方法

技术领域

本发明涉及车辆用的零部件及制造方法，特别是涉及一种汽车电磁风扇离合器及其制造方法、嵌件及其制造方法。

背景技术

市场上的电磁风扇离合器的风扇叶是用螺栓固定在风扇固定盘上的，风扇固定盘通过轴承与传动轴转动相连。工作时，当汽车发动机水温达到设定值，电磁离合器的电磁铁芯线圈得电与吸合盘吸合相接，并同时带动与吸合盘固连的磁铁固定盘转动，通过磁铁固定盘上的磁铁与风扇固定盘内嵌的软磁铁呈间距吸合，使风扇固定盘相对磁铁固定盘作滞后运转形成差速转动，以实现风扇固定盘带动风扇转动，对汽车发动机水温进行散热降温。中国专利CN101566088A公开了一种电磁风扇离合器，如图14所示，其风扇固定盘1’的轴承座4’通过轴承2’安装在离合器的主轴3’上，风扇固定盘1’是采用压铸铝合金制成，风扇固定盘1’的轴承座4’和与其连接的轴承2’材质热膨胀系数差异较大，又因汽车使用外界环境温度由冬天的零下40℃到夏天的100℃以上，导致风扇固定盘1’和轴承2’的配合公差会随环境温度的影响而变化。在低温时轴承2’箍紧，高温时配合间隙增大，当配合间隙增大、风扇固定盘1’在绕主轴3’旋转时，风扇固定盘1’会产生摆动，轴承2’早期损坏，电磁风扇离合器失效，对用户造成不良影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低的嵌件，能够使风扇固定盘在外界环境温度温度变化的条件下始终保持轴承与风扇固定盘稳定不变的过盈配合，保证电磁风扇离合器正常工作。

本发明要解决的另一个技术问题是提供上述嵌件的制造方法。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种使用该嵌件制成的电磁风扇离合器。

本发明要解决的另一个技术问题是提供一种使用该嵌件制成的电磁风扇离合器的制造方法。

本发明嵌件，用于包括有轴承座和轴承的电磁风扇离合器，其中所述嵌件的外表面与轴承座配合，嵌件的内表面与轴承配合，当轴承座和轴承间隙变化时，嵌件填充所述间隙。

本发明嵌件上开设有凹槽。

本发明嵌件的左、右端面与外表面结合处均开设有一环状直角槽，嵌件外表面中部开设有一条环状矩形槽，嵌件外表面开设有四条轴向分布的矩形通槽，矩形通槽均匀分布在嵌件的圆周上。

本发明嵌件的外表面上加工有螺纹槽。

本发明嵌件的外表面上开设有通孔。

本发明嵌件的外表面上开设有四个通孔，四个通孔沿嵌件圆周均匀分布。

本发明嵌件的材质为黑色金属。优选铁基粉末冶金材料。

本发明嵌件的材质的膨胀系数为α，轴承的膨胀系数为β，90％β≤α≤110％β。

本发明与现有技术不同之处在于本发明通过将本发明的嵌件固定安装在电磁风扇离合器的风扇固定盘的轴承座内，然后通过轴承将风扇固定盘安装在主轴上，轴承与嵌件过盈配合，当外界温度变化时，嵌件能够填充轴承座和轴承之间因膨胀系数不同而产生的间隙，对风扇固定盘和轴承的配合公差不会产生影响，能够保证电磁风扇离合器在不同外界温度的情况下正常工作。

制造本发明的嵌件的方法，包括：提供所述嵌件的原材料；将所述嵌件的原材料粉碎，加入增塑剂混合；放入模具中压制成型；放入烧结炉中进行烧结。

通过采用上述方法制造嵌件，具有嵌件成本低、质量高的优点。

制造本发明的嵌件的方法为将嵌件的原材料冷挤压成型。

通过采用上述方法制造嵌件属于无切削的加工方式，成本低。

本发明的嵌件，组成电磁风扇离合器。

本发明电磁风扇离合器，在电磁风扇离合器的风扇固定盘右端的凸缘内设有环形的软磁铁，在凸缘上开设有螺栓孔，螺栓孔穿过软磁铁，螺栓孔为台阶孔，且螺栓孔的台阶面在软磁铁的右端面上。

本发明电磁风扇离合器，其中所述凸缘上从左到右依次设有第一台阶和第二台阶，第一台阶与轴承座外表面相结合的位置均匀设置有若干第一散热片，螺栓孔开设在第二台阶上，第一台阶上开设有散热孔，散热孔均匀分布在第一台阶，凸缘的第二台阶上设置有第三台阶，第三台阶位于第二台阶的右侧，在凸缘的右端面上，且与第三台阶相对的位置均匀设置有若干第二散热片，第二台阶和第三台阶上均匀设置有若干散热筋。

本发明电磁风扇离合器，不受外界温度影响，工作稳定，使用寿命长。

本发明电磁风扇离合器，风扇固定盘中固定安装扇叶的螺栓孔设置为台阶孔，安装时螺栓的头部位于台阶孔的大孔内，螺栓的尾端由螺母紧固，由于螺栓与软磁铁接触，螺栓与软磁铁的热膨胀系数接近，当外部气温升高时，螺栓也不会松动，保证了风扇扇叶在高速旋转时不会脱落，从而提高了电磁风扇离合器(现有技术为将螺栓拧入风扇固定盘本体的螺钉孔中，当外部温度升高时，由于风扇固定盘的热膨胀系数大于螺栓的热膨胀系数，使螺纹连接松动，从而导致风扇扇叶在高速旋转脱落)。

本发明电磁风扇离合器的制造方法，包括：将嵌件嵌铸在所述风扇固定盘的轴承座内；将轴承压入嵌件内圆周面。

本发明电磁风扇离合器的制造方法，还包括将螺栓从风扇固定盘右侧穿过螺栓孔和软磁铁；将螺帽安装在螺栓上。

本发明电磁风扇离合器的制造方法，能够使安装工艺简化，产品性能稳定。

下面结合附图对本发明一种电磁风扇离合器的风扇固定盘作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例1中嵌件的主视剖视图；

图2为本发明实施例1中嵌件的轴测图；

图3为本发明实施例2中嵌件的主视剖视图；

图4为本发明实施例2中嵌件的轴测图；

图5为本发明实施例3中嵌件的主视剖视图；

图6为本发明实施例3中嵌件的轴测图；

图7为安装有嵌件的电磁风扇离合器的风扇固定盘的主视剖视图；

图8为安装有嵌件的电磁风扇离合器的风扇固定盘的的轴测图；

图9为安装有嵌件的电磁风扇离合器的风扇固定盘的分离视图；

图10为安装有嵌件的电磁风扇离合器的主视剖视图；

图11为本发明实施例1中嵌件的安装状态图；

图12为本发明实施例2中嵌件的安装状态图；

图13为本发明实施例3中嵌件的安装状态图；

图14为现有技术的电磁风扇离合器的主视剖视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2、图10所示，本发明一种嵌件1，用于包括有轴承座2和轴承3的电磁风扇离合器，嵌件1呈圆环状，在嵌件1的左、右端面与外表面结合处均开设有一环状直角槽5a，在嵌件1外表面中部开设有一条环状矩形槽5b，嵌件1外表面开设有四条轴向分布的矩形通槽5c，矩形通槽5c均匀分布在嵌件1的圆周上。嵌件1的外圆周表面与轴承座2接触，嵌件1的内表面与轴承3配合，嵌件1的材质为20号无缝钢管，其膨胀系数为12微米每米每度，轴承钢的膨胀系数为12.5微米每米每度，铝的膨胀系数为24微米每米每度，嵌件1的膨胀系数与轴承3接近。上述嵌件1的材质还可以是膨胀系数为11.25微米每米每度的无缝钢管，或者是膨胀系数为13.75微米每米每度的无缝钢管。其中11.25微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的90％，12微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的96％，13.75微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的110％。采用上述膨胀系数的无缝钢管制作的嵌件1，在外界温度改变时，因为嵌件1与轴承的膨胀系数接近，能够保证嵌件1与轴承之间的过盈配合保持不变。

本发明嵌件通过在其外表面上设置直角槽5a、环状矩形槽5b和矩形通槽5c，能够使嵌件更加牢固的固定在电磁风扇离合器的风扇固定盘的轴承座2上。其原理如图11所示：当温度升高时，轴承座2和嵌件1均膨胀，轴承座2的材质为铝，嵌件1的材质为20号无缝钢管，轴承座2的膨胀量比嵌件1大，嵌件的环状矩形槽5b和矩形通槽内的轴承座2基体膨胀，将嵌件1牢固的固定在轴承座2上；当温度降低时，轴承座2的收缩量大于嵌件1的收缩量，也能保证嵌件1牢固的固定在轴承座2上。

实施例2：

如图3、图4、图12所示，本发明一种嵌件1，用于包括有轴承座2和轴承3的电磁风扇离合器，嵌件1呈圆环状，在嵌件1的外表面上加工有螺纹槽6。嵌件1的外圆周表面与轴承座2接触，嵌件1的内表面与轴承3配合，嵌件1的材质为20号无缝钢管，其膨胀系数为12微米每米每度，轴承钢的膨胀系数为12.5微米每米每度，铝的膨胀系数为24微米每米每度，嵌件1的膨胀系数与轴承3接近。上述嵌件1的材质还可以是膨胀系数为11.25微米每米每度的无缝钢管，或者是膨胀系数为13.75微米每米每度的无缝钢管。其中11.25微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的90％，12微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的96％，13.75微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的110％。采用上述膨胀系数的无缝钢管制作的嵌件1，在外界温度改变时，因为嵌件1与轴承的膨胀系数接近，能够保证嵌件1与轴承之间的过盈配合保持不变。

本发明嵌件通过在其外表面上设置螺纹槽6，能够使嵌件更加牢固的固定在电磁风扇离合器的风扇固定盘的轴承座2上。其原理如图12所示：当温度升高时，轴承座2和嵌件1均膨胀，轴承座2的材质为铝，嵌件1的材质为20号无缝钢管，轴承座2的膨胀量比嵌件1大，嵌件的螺纹槽6内的轴承座2基体膨胀，将嵌件1牢固的固定在轴承座2上；当温度降低时，轴承座2的收缩量大于嵌件1的收缩量，也能保证嵌件1牢固的固定在轴承座2上。

实施例3：

如图5、图6、图13所示，本发明一种嵌件1，用于包括有轴承座2和轴承3的电磁风扇离合器，嵌件1呈圆环状，在嵌件1的外表面上开设有四个通孔7，通孔7为凹槽4贯通嵌件1环体后形成，四个通孔7沿嵌件1圆周均匀分布，且相对的两个通孔7的轴线重合，相临两个通孔7的轴线平行。嵌件1的外圆周表面与轴承座2接触，嵌件1的内表面与轴承3配合，嵌件1的材质为铁基粉末冶金材料，其膨胀系数为12.25微米每米每度，轴承钢的膨胀系数为12.5微米每米每度，铝的膨胀系数为24微米每米每度，嵌件1的膨胀系数与轴承3接近。上述嵌件1的材质还可以是膨胀系数为11.25微米每米每度的铁基粉末冶金材料，或者是膨胀系数为13.75微米每米每度的铁基粉末冶金材料。其中11.25微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的90％，12.25.微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的98％，13.75微米每米每度的无缝钢管的膨胀系数为轴承钢的膨胀系数的110％。采用上述膨胀系数的铁基粉末冶金材料制作的嵌件1，在外界温度改变时，因为嵌件1与轴承的膨胀系数接近，能够保证嵌件1与轴承之间的过盈配合保持不变。

本发明嵌件通过在其外表面上设置四个通孔7，能够使嵌件更加牢固的固定在电磁风扇离合器的风扇固定盘的轴承座2上。其原理如图13所示：当温度升高时，轴承座2和嵌件1均膨胀，轴承座2的材质为铝，嵌件1的材质为铁基粉末冶金材料，轴承座2的膨胀量比嵌件1大，嵌件的通孔7内的轴承座2基体膨胀，将嵌件1牢固的固定在轴承座2上；当温度降低时，轴承座2的收缩量大于嵌件1的收缩量，也能保证嵌件1牢固的固定在轴承座2上。

本发明嵌件的制造方法为：首先将铁基粉末冶金材料粉碎，制取粉末；再将制取的粉末经过筛分、混合均匀，加入增塑剂，放入模具中压制成型，粉粒间的原子通过固相扩散和机械咬合作用，使压制成型的嵌件坯料具有一定的强度；最后将压制成型的嵌件毛坯放入烧结炉中进行烧结，烧结温度约为毛坯熔点的2/3，由于高温下不同种类原子的扩散，粉末表面氧化物被还原以及再结晶，使粉末颗粒互相结合，提高了嵌件的强度。

本发明嵌件的制造方法还可以为：首先制作嵌件模具；接着将嵌件模具放置在压机上；然后将20号无缝钢管圆环放置在模具内；启动冲压机冷挤压；最后形成表面带有凹槽的环形嵌件。

对于以上嵌件的两种制造方法，以及通过机加工制造嵌件进行试验，测得数据结果如下表所示：

本发明电磁风扇离合器，在电磁风扇离合器的风扇固定盘8左端的轴承座2内固定安装有实施例1中的嵌件1，也可以是实施例2或3中的嵌件，嵌件1的外圆周表面与轴承座2接触，结合图7、图8、图9所示，在嵌件1的直角槽5a、环状矩形槽5b和矩形通槽5c内均填充有轴承座2的基体，嵌件1的左右两端均通过轴承座2基体固定，在电磁风扇离合器的风扇固定盘8右端的凸缘9内设有环形的软磁铁10，在凸缘9上开设有螺栓孔11，所述螺栓孔11穿过软磁铁10，所述螺栓孔11为台阶孔，且螺栓孔11的台阶面12在软磁铁10的右端面上。在凸缘9上从左到右依次设有第一台阶13和第二台阶14，第一台阶13与轴承座2外表面相结合的位置均匀设置有若干第一散热片15，螺栓孔11开设在第二台阶14上，第一台阶13上开设有散热孔16，散热孔16均匀分布在第一台阶13上，凸缘9的第二台阶14上设置有第三台阶17，第三台阶17位于第二台阶14的右侧，在凸缘9的右端面上，且与第三台阶17相对的位置均匀设置有若干第二散热片18，第二台阶14和第三台阶17上均匀设置有若干散热筋19。

如图10所示，本发明电磁风扇离合器的制作方法为：首先在主轴20上安装电磁铁芯31，电磁铁芯31位于主轴20右端；接着在主轴20和电磁铁芯31之间安装轴承41；然后在主轴20上安装半圆键32；接着在主轴20上安装传动盘33，确保使半圆键32位于传动盘33的键槽34内；然后在主轴20上安装磁铁固定盘35；接着在主轴20和磁铁固定盘35之间安装轴承42；然后在主轴20上套装距离套36；接着将安装有嵌件1和螺栓37的风扇固定盘8套装在主轴上，嵌件是通过嵌铸安装在风扇固定盘8的轴承座2内的，螺栓37从右向左穿过螺栓孔11，然后用螺母38紧固；接着在主轴20和风扇固定盘8之间安装轴承3；然后在风扇固定盘8的轴承座2的环形槽39内安装挡环40，用于防止轴承3和轴承座2之间轴向窜动；最后在主轴20的左端安装压紧螺母41，防止轴承3和主轴20之间轴向窜动。

其中嵌件1嵌铸在风扇固定盘8上的工艺过程为：首先将嵌件1固定放置在模具中；将模具和嵌件1充分预热；然后液态金属压射进模具型腔中；最后冷却脱模，完成压铸。

其中嵌件1嵌铸在风扇固定盘8上的工艺过程还可以为：首先将嵌件1安装在铸造砂型上，充分预热；然后浇注液态金属；最后自然冷却、清沙。

通过将嵌件1直接嵌铸在风扇固定盘上，能够节省加工和装配成本，提高零件的整体强度，减小装配误差。

其中螺栓37安装在风扇固定盘8上的过程为：首先将螺栓37从风扇固定盘右侧穿过螺栓孔11和嵌铸在风扇固定盘8中的软磁铁10；然后将螺帽38安装在所述螺栓37上。

本发明电磁风扇离合器在工作时，在风扇固定盘内嵌铸的软磁铁切割磁力线，产生磁涡流，从而产生热量，传递到风扇固定盘上，或者在外部环境温度较高时，铸铝的风扇固定盘会发生热膨胀，由于设置有嵌件，嵌件与轴承的热膨胀系数接近，对风扇固定盘和轴承的配合公差不会产生影响，能够保证电磁风扇离合器在外界温度较高的情况下也能正常工作。同时，由于螺栓37的光杆部分的外圆周面与软磁铁10接触，螺栓37与软磁铁10的热膨胀系数接近，当外部气温升高时，螺栓37径向的膨胀量与软磁铁孔50的膨胀量接近，因此螺栓37与软磁铁10能够保持紧密接触，螺栓37不会松动，保证了风扇扇叶在高速旋转时不会脱落，从而提高了风扇固定盘的安全性。设置在风扇固定盘本体左侧的第一散热片和散热筋，在风扇固定盘旋转时能够起到散热作用，同时起到加强筋的作用。

对使用以上三个实施例的嵌件的电磁风扇离合器进行相关试验，测试数据结果如下表所示：

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种嵌件(1)，用于包括有轴承座(2)和轴承(3)的电磁风扇离合器，其特征在于：所述嵌件(1)的外表面与轴承座(2)配合，所述嵌件(1)的内表面与轴承(3)配合，当所述轴承座(2)和所述轴承(3)间隙变化时，所述嵌件(1)填充所述间隙。

2.根据权利要求1所述的一种嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)开设有凹槽(4)。

3.根据权利要求2所述的一种嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)的左、右端面与外表面结合处均开设有一环状直角槽(5a)，所述嵌件(1)外表面中部开设有一条环状矩形槽(5b)，所述嵌件(1)外表面开设有四条轴向分布的矩形通槽(5c)，所述矩形通槽(5c)均匀分布在嵌件(1)的圆周上。

4.根据权利要求1所述的一种嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)的外表面上加工有螺纹槽(6)。

5.根据权利要求1所述的一种嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)的外表面上开设有通孔(7)。

6.根据权利要求5所述的一种嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)的外表面上开设有四个通孔(7)，所述四个通孔(7)沿嵌件(1)圆周均匀分布。

7.根据权利要求1-6任一项所述的嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)的材质为黑色金属。

8.根据权利要求7所述的嵌件(1)，所述黑色金属为铁基粉末冶金材料。

9.根据权利要求1所述的一种嵌件(1)，其特征在于：所述嵌件(1)的材质的膨胀系数为α，轴承(3)的膨胀系数为β，90％β≤α≤110％β。

10.制造权利要求1-9任一项所述嵌件(1)的方法，包括：

提供所述嵌件(1)的原材料；

将所述嵌件(1)的原材料粉碎，加入增塑剂混合；

放入模具中压制成型；

放入烧结炉中进行烧结。

11.制造权利要求1-9任一项所述嵌件(1)的方法，包括：

将所述嵌件(1)的原材料冷挤压成型。

12.一种包括权利要求1-9任一项所述嵌件(1)的电磁风扇离合器。

13.如权利要求12所述的电磁风扇离合器，其特征在于：在电磁风扇离合器的风扇固定盘(8)右端的凸缘(9)内设有环形的软磁铁(10)，在凸缘(9)上开设有螺栓孔(11)，所述螺栓孔(11)穿过软磁铁(10)，所述螺栓孔(11)为台阶孔，且螺栓孔(11)的台阶面(12)在软磁铁(10)的右端面上。

14.如权利要求13所述的电磁风扇离合器，其特征在于：所述凸缘(9)上从左到右依次设有第一台阶(13)和第二台阶(14)，所述第一台阶(13)与轴承座(2)外表面相结合的位置均匀设置有若干第一散热片(15)，所述螺栓孔11开设在第二台阶(14)上，所述第一台阶(13)上开设有散热孔(16)，所述散热孔(16)均匀分布在第一台阶(13)上，所述凸缘(9)的第二台阶(14)上设置有第三台阶(17)，第三台阶(17)位于第二台阶(14)的右侧，在凸缘(9)的右端面上，且与第三台阶(17)相对的位置均匀设置有若干第二散热片(18)，所述第二台阶(14)和第三台阶(17)上均匀设置有若干散热筋(19)。

15.制造权利要求12-14任一项所述的电磁风扇离合器的方法，包括：

将所述嵌件(1)嵌铸在所述风扇固定盘的所述轴承座(2)内；

将所述轴承(3)压入所述嵌件内圆周面。

16.如权利要求15所述的电磁风扇离合器的方法，还包括：

将螺栓(37)从所述风扇固定盘右侧穿过所述螺栓孔(11)和所述软磁铁(10)；

将螺帽(38)安装在所述螺栓(37)上。

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