CN104153866A - 一种三速电磁硅油风扇离合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三速电磁硅油风扇离合器，属汽车发动机冷却系统部件。其包括转轴、安装在转轴上的电磁铁芯，特点是电磁铁芯内圈通过第二轴承装于转轴的后部，电磁铁芯通过线束与发动机温度控制器相连，电磁铁芯内装有内电磁线圈和外电磁线圈，内电磁线圈的一端装有与其相对应的一级吸合盘，外电磁线圈的一端装有与其相对应的二级吸合盘，一级吸合盘套装在二级吸合盘内，一起套装在转轴上，一级吸合盘可以在二级吸合盘内配合滑动。本发明采用电磁铁芯的内、外电磁线圈分别与发动机温度控制器相连，内外电磁线圈分别吸引一、二级吸合盘，从而控制进油孔的开启大小，控制离合器的转速，其变速时风扇运转平稳，噪音低，装配方便，使用寿命长，制作成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种三速电磁硅油风扇离合器，属于汽车发动机冷却系统用的一种风扇离合器。
背景技术
现有三速电磁风扇离合器，一般采用弹片实现吸合盘的复位和传递扭矩，如专利号CN200920029608.1公开的技术，其在中速工作状态时，通过驱动盘上软铁与固定盘上的永磁铁产生涡电流，带动风扇转动，而永磁铁与软铁在切割磁力线过程中会发热产生高温，当永磁铁长期处于高温下工作时，磁力将逐渐衰减，最终导致离合器失效，故存在稳定性差，寿命短的缺陷，此外永磁铁是稀土材料，价格贵成本高；高温工作状态时，大电磁线圈通电，大吸合盘吸合在传动盘上，吸合时由于高速旋转产生较大的惯性力，使吸合盘与传动盘之间产生摩擦打滑及摩擦火花，出现极大的噪音并存在安全隐患，离合器频繁的分离、吸合，加快吸合盘和传动盘的磨损，导致离合器失效，影响使用寿命。
现有的硅油风扇离合器，有两种控制方法，一是利用感温圈所采集的发动机热负荷大小，控制硅油在工作室和储油室之间进行不断的循环，从而带动风扇的高速旋转，使发动机得到冷却；另一种方法是利用车辆ECU获得发动机的水温信息，控制离合器的电磁线圈通电和断电，利用电磁场控制阀门的开启和关闭，使硅油在工作室和储油室之间进行不断的循环，从而带动风扇的高速旋转，使发动机得到冷却。上述两种方法，使离合器实现一种有效工作转速，均存在着发动机温度和离合器转速不匹配的情况，导致发动机温度没有达到需要快速冷却时，风扇却在高速工作，使发动机的工作环境变劣，同时，增加了发动机的油耗和尾气排放。
发明内容;
本发明的目的在于解决上述已有技术存在的成本高、噪音大、安全隐患大、发动机风扇转速与发动机温度需求不匹配的不足，提供一种结构简单、变速时风扇运转平稳、噪音低、节能环保的的
三速电磁硅油风扇离合器。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种三速电磁硅油风扇离合器，包括转轴1、安装在转轴1上的电磁铁芯100，其特点是，电磁铁芯100内圈通过第二轴承24装于转轴1的后部，电磁铁芯通过线束与发动机温度控制器相连，电磁铁芯内装有内电磁线圈2和外电磁线圈3，内电磁线圈2的一端装有与其相对应的一级吸合盘4，外电磁线圈3的一端装有与其相对应的二级吸合盘5，一级吸合盘4套装在二级吸合盘5内，一起套装在转轴1上，一级吸合盘可以在二级吸合盘内配合滑动。
本发明的一种改进是，所述一级吸合盘4与套装在其上的二级吸合盘5，通过钉销21套装在转轴1上，二级吸合盘5径向开有对称孔，一级吸合盘4在相对应二级吸合盘对称孔的位置开有对称扁长孔4a，钉销21穿过二级吸合盘对称孔、一级吸合盘对称扁长孔及转轴导向孔1a与转轴1滑动配合。转轴导向孔1a为扁长孔，一级吸合盘和二级吸合盘通过钉销21带动可在转轴上前后移动。当内电磁线圈通电时，一级吸合盘右移一定距离，该距离为扁长孔4a的长度。对称孔和对称扁长孔的配合，是为了控制进油孔开启大小，进而控制风扇在中速时的旋转速度。
本发明的另一种改进是，所述一级吸合盘4、二级吸合盘5均为隔磁材料G内镶嵌导磁材料D制成的复合体，为提高其强度，稳定离合器使用寿命，隔磁材料最好采用强度较高的材料制成。这种结构可保证一级吸合盘和二级吸合盘分别被所对应的电磁线圈的磁场有效吸引，从而使控制进油孔的开启大小精度更准确，控制离合器的转速更精确。
本发明的第三种改进是，装在转轴1上的壳体7是通过第一轴承20安装在转轴1上，壳体7与前盖8形成工作腔11；所述转轴1的尾端装有油腔盖18与主动盘15，油腔盖18与主动盘15密封连接形成储油腔13。
本发明的第四种改进是，固定连接在转轴1尾端的主动盘15与壳体7、前盖8端面之间构成的腔内设有齿槽配合结构，主动盘15上的进油孔12与阀体14配合安装，通过阀体14控制进油孔的开启大小。
本发明的第五种改进是，位于转轴1一端中心孔内的顶拉杆17上装有复位弹簧16，顶拉杆17末端与阀体14固定连接，阀体14用于控制储油腔13的进油孔12开度大小，阀体14侧边与进油孔12滑动配合；顶拉杆17头端装有限制顶拉杆继续向左移动的挡块19，转轴1后端中空部设有限制顶拉杆17向右继续移动的后挡块22，复位弹簧16始终迫使顶拉杆17保持向前移动的趋势。
三速电磁硅油风扇离合器的工作原理
1）转轴1的连接盘与发动机输出轴相接。工作初始状态，内、外电 磁线圈2、3通电，产生磁场力，磁场力分别吸引一级吸合盘4、二级吸合盘5，通过钉销21带动顶拉杆17向右移动，与顶拉杆17固连的阀体14关闭进油孔12，这样硅油就主要集中在储油腔13内，工作腔11里的硅油量就少，降低了主动盘15与前盖8、壳体7齿槽间的啮合力，此时风扇只能低速旋转。
2）当发动机工作水温达到设定温度（如82℃），发动机温度控制器给外电磁线圈3断电，二级吸合盘5通过钉销21、顶拉杆17在复位弹簧16弹性作用力下向左移动一定距离，即顶拉杆17移至一级吸合盘扁长孔4a左侧位置，阀体14将进油孔12开启到设定大小，此时储油腔13内硅油通过进油孔12流向工作腔11，随着硅油的增多，以及回油孔9的阻尼限流，主动盘15与前盖8、壳体7的啮合力增大，从而带动离合器作中速旋转。
3）当发动机工作水温达到设定温度（如88℃）时，发动机温度控制器给内电磁线圈2断电，一级吸合盘4通过钉销21带动二级吸合盘5、顶拉杆17，在复位弹簧16的弹性作用力下向左移动到挡块19限位处，阀体14将进油孔12完全开启，此时储油腔13内硅油通过进油孔12快速流向工作腔11，随着硅油量的增多，主动盘15与前盖8、壳体7的啮合力增大，从而带动离合器高速旋转，达到快速降温散热。
4）随着离合器不断高速旋转，当发动机水温降至某设定温度（如84℃）时，发动机温度控制器给内电磁线圈2通电，一级吸合盘4在磁场力作用下向右移动，同时通过钉销21带动顶拉杆17、阀体14克服复位弹簧16的弹性力向右移动一定距离，至转轴肩台处，阀体14将进油孔12关闭一部分，此时储油腔13内硅油流向工作腔11的流量减少，主动盘15与前盖8、壳体7之间的啮合力减小，离合器进行中速旋转；
5）随着风扇不断的旋转散热降温，当发动机水温降至某设定温度（如78℃）时，温度控制器给外电磁线圈3通电，二级吸合盘5在磁场力作用下，向右移动到后挡块22处，移动的同时通过钉销21带动顶拉杆17、阀体14克服复位弹簧16的弹性力向右移动，阀体14将进油孔12完全关闭，这样工作腔11内的硅油逐渐减少，主动盘15与前盖8、壳体7之间的啮合力变小，此时风扇做低速旋转。
如此周而复始，可使发动机的水温始终保持在最佳工作温度范围内，从而提高发动机寿命，达到节油环保作用。
本发明三速电磁硅油风扇离合器，通过电磁铁芯内安装的内电磁线圈和外电磁线圈分别与发动机温度控制器相连，内外电磁线圈分别吸引一、二级吸合盘，从而控制进油孔的开启大小，控制离合器的转速，其变速时风扇运转平稳，噪音低，装配方便。由于是以硅油为介质，硅油在工作过程中也发热，硅油粘度会随温度升高而降低，传递力矩也会下降，但当达到热平衡状态时，也就达到力矩稳定输出状态，而不存在发热失效；另外由于硅油工作过程是一个流动循环过程，一则可通过前盖散热片散热，二则可通过流动循环散热，有效改善了硅油工作过程中的发热，提高硅油传动效果，所以提高了离合器的稳定性和使用寿命，同时由于硅油价格远低于永磁铁，也降低了离合器成本。
附图说明
图1：为本发明电磁铁芯通电时进油孔关闭状态结构示意图；
图2：为本发明电磁铁芯断电时进油孔打开状态结构示意图；
图3：为图1中部分结构示意图；
图中：1、转轴，2、内电磁线圈，3、外电磁线圈，4、一级吸合盘,5、二级吸合盘，6、风扇，7、壳体，8、前盖，9、回油孔，10、回油通道、11、工作腔，12、进油孔，13、储油腔，14、阀体，15、主动盘，16、复位弹簧，17、顶拉杆，18、油腔盖，19、挡块，20、第一轴承，21、钉销，22、后挡块，23、钢丝挡圈，24、第二轴承，25、螺栓，26、密封圈，1a、转轴导向孔，4a、扁长孔，100、电磁铁芯，G、隔磁材料，D、导磁材料。
具体实施方式
以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。
本实施例的三速电磁硅油风扇离合器，包括转轴1、安装在转轴上的壳体7、与壳体组成工作腔的前盖8，以及安装在工作腔内的主动盘15、油腔盖18、阀体14、顶拉杆17、复位弹簧16，安装在转轴1上的电磁铁芯100，电磁铁芯100内圈通过第二轴承24装于转轴1的后部，为保证第二轴承的安装精度，其一端装有钢丝挡圈23，电磁铁芯通过线束与发动机温度控制器相连，电磁铁芯内装有内电磁线圈2和外电磁线圈3，内电磁线圈2的一端装有与其相对应的一级吸合盘4，外电磁线圈3的一端装有与其相对应的二级吸合盘5，一级吸合盘4套装在二级吸合盘5内，一起套装在转轴1上，一级吸合盘可以在二级吸合盘5内配合滑动；二级吸合盘5径向开有对称圆孔，一级吸合盘4在相对应二级吸合盘对称圆孔的位置开有对称扁长孔4a，钉销21穿过二级吸合盘对称圆孔、一级吸合盘对称扁长孔4a及转轴导向孔1a与转轴1配合滑动，当内电磁线圈通电时，一级吸合盘右移一定距离，该距离为扁长孔4a的长度，对称圆孔和对称扁长孔的配合，是为了控制进油孔开启大小，进而控制风扇在中速时的旋转速度。前盖8上开有回油孔9，通过回油通道10将硅油流回储油腔，主动盘15上设有进油孔12，回油孔9的大小与进油孔12的大小相匹配，以保证风扇转速滑差。
一级吸合盘4、二级吸合盘5均为奥氏体不锈钢材料内镶嵌导磁材料10#钢制成的复合体，这种结构可保证一级吸合盘和二级吸合盘分别被所对应的电磁线圈的磁场吸引，从而控制进油孔的开启大小，控制离合器的转速。同时奥氏体不锈钢强度高，能提高离合器使用寿命。壳体7通过第一轴承20安装在转轴1上，前盖8与壳体7用密封圈26密封，通过螺栓25固定连接，前盖8与壳体7形成工作腔11；油腔盖18与主动盘15密封连接形成储油腔13。主动盘15固定于转轴1尾端，并位于壳体7内，主动盘15与壳体7、前盖8端面之间构成的腔内设有齿槽配合结构，主动盘15上的进油孔12与阀体14配合安装，通过阀体14控制进油孔的开启大小。
转轴1一端的中心孔内装有顶拉杆17，顶拉杆上装有复位弹簧16，顶拉杆17末端与阀体14固定安装，阀体14用于控制储油腔13的进油孔12开度大小，阀体14侧边与进油孔12滑动配合；顶拉杆17头端装有限制顶拉杆继续向左移动的挡块19，转轴1后端中空部设有限制顶拉杆17向右继续移动的后挡块22，复位弹簧16始终迫使顶拉杆17保持向前移动的趋势。
本实施例三速电磁硅油风扇离合器的工作过程：
1）当转轴1的连接盘与发动机输出轴相接，工作初始状态，内、外电 磁线圈2、3通电，产生磁场力，磁场力分别吸引一级吸合盘4、二级吸合盘5，通过钉销21带动顶拉杆17向右移动，即顶拉杆17移至一级吸合盘扁长孔4a左侧位置，与顶拉杆17固连的阀体14关闭进油孔12，硅油主要集中在储油腔13内，工作腔11里的硅油量就少，主动盘15与前盖8、壳体7齿槽间的剪切力就小，其啮合力就小，此时风扇只能低速旋转。
2）当发动机工作水温达到设定温度（如82℃），发动机温度控制器给外电磁线圈3断电，二级吸合盘5通过钉销21、顶拉杆17在复位弹簧16弹性作用力下向左移动一定距离，阀体14将进油孔12开启到设定大小，此时储油腔13内硅油通过进油孔12流向工作腔11，随着硅油的增多，以及回油孔9的阻尼限流，主动盘15与前盖8、壳体7的啮合力增大，从而带动离合器作中速旋转。
3）当发动机工作水温达到设定温度（如88℃）时，发动机温度控制器给内电磁线圈2断电，一级吸合盘4通过钉销21带动二级吸合盘5、顶拉杆17，在复位弹簧16的弹性作用力下向左移动到挡块19限位处，阀体14将进油孔12完全开启，此时储油腔13内硅油通过进油孔12快速流向工作腔11，随着硅油量的增多，主动盘15与前盖8、壳体7的啮合力增大，从而带动离合器高速旋转，达到快速降温散热。
4）随着离合器不断高速旋转，当发动机水温降至某设定温度（如84℃）时，发动机温度控制器给内电磁线圈2通电，一级吸合盘4在磁场力作用下向右移动，同时通过钉销21带动顶拉杆17、阀体14克服复位弹簧16的弹性力向右移动一定距离，阀体14将进油孔12关闭一部分，此时储油腔13内硅油流向工作腔11的流量减少，主动盘15与前盖8、壳体7之间的啮合力减小，离合器进行中速旋转；
5）随着风扇不断的旋转散热降温，当发动机水温降至某设定温度（如78℃）时，温度控制器给外电磁线圈3通电，二级吸合盘5在磁场力作用下，向右移动到后挡块22处，移动的同时通过钉销21带动顶拉杆17、阀体14克服复位弹簧16的弹性力向右移动，阀体14将进油孔12完全关闭，这样工作腔11内的硅油逐渐减少，主动盘15与前盖8、壳体7之间的啮合力变小，此时风扇做低速旋转。
本发明的保护范围并不限于以上实施例，此实施例为本发明众多实施方式中的一种，凡是与本发明技术方案结构相同或等同的三速电磁硅油风扇离合器，及与本发明技术方案原理相同的三速电磁硅油风扇离合器，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种三速电磁硅油风扇离合器，包括转轴（1）、安装在转轴（1）上的电磁铁芯（100），其特征在于，电磁铁芯内圈通过第二轴承（24)装于转轴（1）的后部，电磁铁芯通过线束与发动机温度控制器相连，电磁铁芯内装有内电磁线圈（2）和外电磁线圈（3），内电磁线圈（2）的一端装有与其相对应的一级吸合盘（4），外电磁线圈（3）的一端装有与其相对应的二级吸合盘（5），一级吸合盘（4）套装在二级吸合盘（5）内，并一起套装在转轴（1）上，一级吸合盘可以在二级吸合盘内配合滑动。
2.按照权利要求1所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于，一级吸合盘（4）与套装在其上的二级吸合盘（5），通过钉销（21）套装在转轴（1）上，二级吸合盘（5）径向开有对称孔，一级吸合盘（4）在相对应二级吸合盘对称孔的位置开有对称扁长孔（4a），钉销（21）穿过二级吸合盘对称孔、一级吸合盘对称扁长孔及转轴导向孔（1a）与转轴（1）滑动配合。
3.按照权利要求1或2所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于所述一级吸合盘（4）、二级吸合盘（5）均为隔磁材料内镶嵌导磁材料制成的复合体。
4.按照权利要求1或2所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于装在转轴（1）上的壳体（7）是通过第一轴承（20）安装在转轴（1）上，壳体（7）与前盖（8）形成工作腔（11）；所述转轴（1）的尾端装有油腔盖（18）与主动盘（15），油腔盖（18）与主动盘（15）密封连接形成储油腔（13）。
5.按照权利要求3所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于装在转轴（1）上的壳体（7）是通过第一轴承（20）安装在转轴（1）上，壳体（7）与前盖（8）形成工作腔（11）；所述转轴（1）的尾端装有油腔盖（18）与主动盘（15），油腔盖（18）与主动盘（15）密封连接形成储油腔（13）。
6.按照权利要求1或2所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于固定连接在转轴（1）尾端的主动盘（15）与壳体（7）、前盖（8）端面之间构成的腔内设有齿槽配合结构，主动盘（15）上的进油孔（12）与阀体（14）配合安装，通过阀体（14）控制进油孔的开启大小。
7.按照权利要求3所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于固定连接在转轴（1）尾端的主动盘（15）与壳体（7）、前盖（8）端面之间构成的腔内设有齿槽配合结构，主动盘（15）上的进油孔（12）与阀体（14）配合安装，通过阀体（14）控制进油孔的开启大小。
8.按照权利要求1或2所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于位于转轴（1）一端中心孔内的顶拉杆（17）上装有复位弹簧（16），顶拉杆（17）末端与阀体（14）固定连接，阀体（14）侧边与进油孔（12)滑动配合；顶拉杆（17）头端装有限制顶拉杆继续向左移动的挡块（19），转轴（1）后端中空部设有限制顶拉杆（17）向右继续移动的后挡块（22）。
9.按照权利要求5所述的一种三速电磁硅油风扇离合器，其特征在于位于转轴（1）一端中心孔内的顶拉杆（17）上装有复位弹簧（16），顶拉杆（17）末端与阀体（14）固定连接，阀体（14）侧边与进油孔（12)滑动配合；顶拉杆（17）头端装有限制顶拉杆继续向左移动的挡块（19），转轴（1）后端中空部设有限制顶拉杆（17）向右继续移动的后挡块（22）。
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