CN104421356A - 可变通道型风扇离合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变通道型风扇离合器。可变通道型风扇离合器装置可包括储存室和操作室、油循环通道和可变阀，在所述储存室和操作室中可收集油，其中风扇离合器转子可插入所述储存室与所述操作室之间；所述油循环通道流体连接所述储存室和所述操作室以使油循环通过；所述可变阀可位于所述油循环通道中，其中所述可变阀可构造为在发动机可停止时或者在风扇离合器超过操作温度时关闭所述油循环通道，且其中所述可变阀可构造为在发动机可操作时或者在风扇离合器未超过操作温度时打开所述油循环通道。

Description

可变通道型风扇离合器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年9月11日提交的韩国专利申请第10-2013-0108918号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明的示例性实施例涉及一种风扇离合器，更特别地涉及一种可变通道型风扇离合器，当发动机停止时以及当风扇离合器超过操作温度时，所述可变通道型风扇离合器自动堵塞作为用于返回和循环油的路径的油返回孔，由此改进发动机的冷启动特性和风扇离合器的操作性。

背景技术

通常，连同散热器和冷却风扇一起构成发动机冷却系统的风扇离合器取决于冷却水的温度而控制冷却风扇的每分钟转数（rpm）。

通常，当发动机停止时，风扇离合器停止，并且当发动机被驱动时，风扇离合器取决于冷却水的温度而被选择性驱动。以此方式，风扇离合器配合发动机。

为此目的，风扇离合器形成油循环结构，基于在其中循环的油的流体粘性摩擦力而传输转子的旋转力，并具有用于打开/关闭油通道的阀，在油循环结构中内部储存和操作室通向油返回孔。

然而，由于以通常打开模式控制风扇离合器的油返回孔，因此即使当发动机停止时，油也无法通过油返回孔从储存室流动至操作室。

当油流动通过油返回孔时，油取决于在发动机停止时油返回孔的位置而以低流速或高流速流动。在任一情况中，当发动机重启时，由于油存在于操作室中，因此风扇离合器和冷却风扇不必接合。

特别地，该接合导致降低冷启动特性和启动加速特性，并导致产生冷却风扇的噪声。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及提供一种可变通道型风扇离合器，其中当发动机停止时连接在储存室与操作室之间的油返回孔自动关闭，从而有可能防止应该停止的冷却风扇的不必要的接合，改进冷启动特性和启动加速性，并防止冷却风扇的噪声，当风扇离合器超过其操作温度时油返回孔自动关闭，并快速控制在冷却风扇操作时所需的油的流速以改进响应特性，从而有可能通过增加风扇离合器的操作温度而改进接合时间和冷却风扇的噪声，并改进车辆燃料效率。

本发明的其他目的和优点可通过如下描述理解，并参照本发明的示例性实施方案而变得显而易见。而且，对于本发明所属领域的技术人员显而易见的是，本发明的目的和优点可通过所要求保护的装置以及它们的组合实现。

在本发明的一个方面，一种可变通道型风扇离合器装置可包括储存室和操作室、油循环通道和可变阀，在所述储存室和操作室中收集油，其中风扇离合器转子插入所述储存室与所述操作室之间；所述油循环通道流体连接所述储存室和所述操作室以使油循环通过；所述可变阀位于所述油循环通道中，其中所述可变阀构造为在发动机停止时或者在风扇离合器超过操作温度时关闭所述油循环通道，且其中所述可变阀构造为在发动机操作时或者在风扇离合器未超过操作温度时打开所述油循环通道。

所述油循环通道可包括油进料孔和油返回孔，所述油进料孔形成路径，油沿着所述路径流出所述储存室或返回至所述储存室，所述油返回孔连接至所述油进料孔，并与所述操作室连通；且所述可变阀位于所述油进料孔与所述油返回孔之间的连接部分。

所述可变阀插入阀孔中，所述阀孔从所述油返回孔所连接的所述油进料孔延伸。

所述可变阀可包括活塞、复位弹簧和活塞移动装置，所述活塞关闭或打开所述油返回孔；所述复位弹簧向所述油返回孔弹性偏移所述活塞，从而当发动机停止时，所述活塞移动至所述油返回孔；所述活塞移动装置接合至所述活塞，并构造为将力施加至所述活塞，从而当风扇离合器超过操作温度时，所述活塞克服风扇离合器的离心力而移动至所述油返回孔。

所述活塞移动装置由发生热膨胀的蜡形成，其中所述蜡构造为通过从风扇离合器传输的热量而膨胀，并将力施加至所述活塞，以将所述活塞向所述油返回孔移动。

当风扇离合器操作时，所述蜡可具有比所达到的操作温度更高的膨胀温度。

所述活塞移动装置连接至双金属，且当风扇离合器操作时，所述双金属通过在比所达到的操作温度更高的温度下的热量而变形以将力施加至所述活塞，以将所述活塞向所述油返回孔移动。

所述活塞移动装置由蜡形成，并连接至电子致动器，当风扇离合器操作时，所述电子致动器在比所达到的操作温度更高的温度下使蜡膨胀而将力施加至所述活塞，以将所述活塞向所述油返回孔移动。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和设备所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1显示了根据本发明的可变通道型风扇离合器的构造。

图2显示了应用于本发明的可变通道的蜡型可变阀的构造。

图3显示了其中当发动机停止时，根据本发明的一个示例性实施方案的蜡型可变阀关闭可变通道的状态。

图4显示了其中当发动机停止时，根据本发明的一个示例性实施方案的蜡型可变阀打开可变通道的状态。

图5显示了其中当风扇离合器不超过操作温度时，根据本发明的一个示例性实施方案的蜡型可变阀打开可变通道的状态。

图6显示了其中当风扇离合器超过操作温度时，根据本发明的一个示例性实施方案的蜡型可变阀关闭可变通道的状态。

图7A和图7B显示了其中将根据本发明的一个示例性实施方案的蜡型可变阀修改成双金属型可变阀或蜡-电子可变阀的一个例子。

图8A和图8B显示了其中当发动机停止时以及当风扇离合器超过操作温度时，根据本发明的一个示例性实施方案的双金属型可变阀或蜡-电子可变阀关闭可变通道的状态。

图9A和图9B显示了其中当发动机驱动时以及当风扇离合器未超过操作温度时，根据本发明的一个示例性实施方案的双金属型可变阀或蜡-电子可变阀打开可变通道的状态。

应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、取向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的数个图形，附图标记引用本发明的相同的或等同的部分。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

图1显示了根据本发明的一个示例性实施方案的可变通道型风扇离合器的构造。

如图1所示，可变通道型风扇离合器包括风扇离合器壳体1和可变通道10，在风扇离合器壳体1中封装联接至风扇离合器旋转轴9的风扇离合器转子7，可变通道10在风扇离合器壳体1中形成油循环路径，以使用油的流体粘性摩擦力传输风扇离合器转子7的旋转力。

风扇离合器壳体1由外壳3和内壳5组成。风扇离合器转子7位于由彼此联接的外壳3和内壳5所限定的内部空间中。风扇离合器旋转轴9经由轴承与风扇离合器转子7联接。风扇离合器壳体1、风扇离合器转子7、风扇离合器旋转轴9和轴承为风扇离合器的典型组件。

可变通道10设置有储存室20和操作室50，所述储存室20形成风扇离合器转子7的前部空间以储存油，所述操作室50形成风扇离合器转子7的后部空间。提供油循环通道，油沿着所述油循环通道由储存室20流动至操作室50，或者由操作室50流动至储存室20。可变通道10包括至少一个蜡型可变阀60，当发动机停止时或者当风扇离合器超过操作温度时，所述至少一个蜡型可变阀60自动关闭油循环通道。

储存室20为当风扇离合器未操作时，从操作室50收集油的空间。操作室50为如下的空间：当风扇离合器操作时，从储存室20收集油，以使用油的流体粘性摩擦力传输风扇离合器转子7的旋转力。

油循环通道由至少一个油进料孔30和至少一个油返回孔40组成，所述至少一个油进料孔30与储存室20连通以形成路径，油沿着所述路径流出储存室20或返回至储存室20；所述至少一个油返回孔40连接至油进料孔30，并与操作室50连通。

在本实施方案中，油返回孔40的数量优选至少为4，但可根据需要变化。

蜡型可变阀60安装于接头上，使得油返回孔40和油进料孔30彼此连通，由此当发动机停止时或者当风扇离合器超过操作温度时解除油返回孔40与油进料孔30之间的连接。

在本实施方案中，蜡型可变阀60的数量优选至少为4，但可根据需要变化。

通常，风扇离合器的操作温度取决于风扇离合器的规格，因此不限于具体的温度值。

同时，图2显示了提供用于可变通道10的蜡型可变阀60的详细构造。

如图2所示，蜡型可变阀60包括活塞61、复位弹簧63和活塞移动装置65，所述活塞61容纳于阀孔30-1中，并关闭或打开油返回孔40和油进料孔30彼此连通之处的部分；所述复位弹簧63推动活塞61以关闭油返回孔40与油进料孔30之间的连通部分；所述活塞移动装置65接合至活塞61，以在发动机停止时或者在风扇离合器达到操作温度时关闭油返回孔40与油进料孔30之间的连通部分。

阀孔30-1从油进料孔30延伸，并连同油进料孔30一起形成。通常，基于油返回孔40连接的位置，在风扇离合器内部延伸的孔称为油进料孔30，且在风扇离合器外部延伸的孔称为阀孔30-1。

活塞61具有其中阶梯状横截面在纵向方向上形成的结构，使用阶梯状截面安装至复位弹簧63中，并使用另一阶梯状截面连接至活塞移动装置65。

复位弹簧63由通过驱动风扇离合器而产生的离心力压缩。这样，复位弹簧63的模量设定为适于离心力的大小。

将蜡应用于活塞移动装置65，所述蜡为对温度有反应，从而由于在给定温度以上出现的膨胀力而推动活塞61的温度反应材料。或者，代替温度反应材料，可将与温度反应材料相关的双金属或电子致动器应用于活塞移动装置65，这将在如下详细讨论。

图3显示了其中当发动机停止时，风扇离合器的可变通道10被蜡型可变阀60关闭的状态。

如图3所示，当发动机停止时，油返回孔40与油进料孔30之间的连通部分被蜡型可变阀60关闭。由此，防止油从储存室20流入操作室50。因此，当在发动机停止之后进行冷启动时，风扇离合器的旋转得以最小化或得以防止。由此，有可能防止冷却风扇的不必要的接合、冷启动特性和启动加速性的降低以及冷却风扇的噪声。

例如，当发动机停止时，应用至蜡型可变阀60的风扇离合器的离心力的大小降低。这样，克服离心力的复位弹簧63挤压和推动活塞61（表示为弹簧弹力a），且活塞61的推动（表示为活塞前进移动b）导致活塞61向风扇离合器的内部移动。在此时，蜡仍未达到其膨胀温度，活塞移动装置65未经受由蜡的膨胀所产生的力。

由于活塞61的推动，油进料孔30与油返回孔40之间的连通部分被活塞61关闭。由此，有可能关闭由储存室20、油进料孔30和油返回孔40所形成的油流动路径。

图4显示了其中当发动机操作时，风扇离合器的可变通道10被蜡型可变阀60打开的状态。

如图4所示，当发动机操作时，油返回孔40与油进料孔30之间的连通部分未被蜡型可变阀60关闭。由此，油可从储存室20流入操作室50。因此，当发动机驱动时，冷却风扇可与每分钟转数（rpm）同步正常操作。

例如，当发动机操作时，应用至蜡型可变阀60的风扇离合器的离心力c的大小增加。由于离心力c，活塞61被推动至风扇离合器的外部（表示为活塞后退移动b-1），且复位弹簧63被向外推动的活塞61压缩（表示为弹簧压缩a-1）。在此时，蜡仍未达到其膨胀温度，活塞移动装置65未经受由蜡的膨胀所产生的力。

由于活塞61的向外推动，油进料孔30与油返回孔40之间的连通部分未被活塞61关闭。作为结果，油从储存室20流动经过油进料孔30和油返回孔40而进入操作室50。由此，风扇离合器转子7可转化至其旋转力通过流体粘性摩擦力传输的状态。

图5显示了如下状态：其中当风扇离合器未超过操作温度时，通过关闭蜡型可变阀60以及通过不操作活塞移动装置65而打开风扇离合器的可变通道10。

如图5所示，当风扇离合器未超过操作温度时，蜡型可变阀60转化至关闭状态，但油返回孔40保持打开。

这由如下过程产生：通过连同发动机的操作一起的风扇离合器的操作增加的离心力c将活塞61推到风扇离合器外（表示为活塞后退移动b-1），且复位弹簧63被经推动的活塞61压缩（表示为弹簧压缩a-1），由此打开油进料孔30与油返回孔40之间的连通部分。在此时，蜡仍未达到其膨胀温度，活塞移动装置65未经受由蜡的膨胀所产生的力。

作为结果，油从储存室20流动经过油进料孔30和油返回孔40而进入操作室50。由此，风扇离合器转子7可转化至其旋转力通过流体粘性摩擦力传输的状态。

图6显示了如下状态：其中当风扇离合器超过操作温度时，通过打开蜡型可变阀60以及通过操作活塞移动装置65而关闭风扇离合器的可变通道10。

如图6所示，当风扇离合器超过操作温度时，活塞61和复位弹簧63接收风扇离合器的离心力c而无损失。然而，由于风扇离合器的操作温度，蜡膨胀。当蜡膨胀时，活塞移动装置65转化至操作状态（表示为阀致动器操作力d-1）。

为此原因，活塞61被活塞移动装置65挤压。由此，活塞61可移动至风扇离合器的内部（表示为活塞前进移动b）。

因此，活塞61关闭油进料孔30与油返回孔40之间的连通部分。由此，有可能关闭由储存室20、油进料孔30和油返回孔40所形成的油流动路径。

特别地，由于该过程，当风扇离合器超过操作温度时，油返回孔40可紧紧关闭。当需要风扇离合器与冷却风扇之间的接合时，油可快速引入操作室50。在此时，风扇离合器与冷却风扇之间的接合所需的时间取决于进料油的油进料孔30和油返回孔40的直径尺寸。

图7A和图7B显示了具有各种构造且基于图1至图6描述的蜡型可变阀60的改变。

图7A显示了双金属型可变阀60-1。双金属型可变阀60-1包括活塞61、复位弹簧63、活塞移动装置65和连接至活塞移动装置65的双金属67，且构造部分地不同于其中活塞移动装置65由蜡形成的蜡型可变阀60。

在此情况中，当风扇离合器超过其操作温度时，双金属67通过温度而变形。由此，活塞移动装置65推动至风扇离合器内部，经推动的活塞移动装置65位于油进料孔30与油返回孔40之间的连接部分。由此，油返回孔40可紧紧关闭。

在本实施方案中，双金属67变形，以将旋转力或挤压力施加至活塞移动装置65。为此目的，应用典型的方法。

图7B显示了蜡-电子可变阀60-2。蜡-电子可变阀60-2包括活塞61、复位弹簧63、蜡型活塞移动装置65和连接至活塞移动装置65的电子致动器69，且构造部分地不同于蜡型可变阀60或基于双金属的双金属型可变阀60-1。

在此情况中，当风扇离合器超过其操作温度时，电子致动器69操作。由此，活塞移动装置65推动至风扇离合器内部，经推动的活塞移动装置65位于油进料孔30与油返回孔40之间的连接部分。由此，油返回孔40可紧紧关闭。

在本实施方案中，电子致动器69为如下的组件：将热线的热量直接施加至活塞移动装置65的蜡、将风扇离合器的热量暴露于活塞移动装置65的蜡，或根据检测的温度而产生电信号以将其传输至活塞移动装置65的蜡。为此目的，应用典型的方法。

图8A显示了如下状态：其中当发动机停止或风扇离合器超过其操作温度时，风扇离合器的可变通道10通过双金属型可变阀60-1的操作而关闭。该操作与图3和图6相同，但不同仅在于双金属67的变形作用于活塞移动装置65。

例如，当发动机停止时，双金属67未操作，由此进行与图3和图6相同的操作。相反，当风扇离合器超过其操作温度时，活塞移动装置65从双金属67所接收的挤压力（表示为阀致动器操作力d-1）以比风扇离合器的离心力更大的力施加至活塞61。由此，活塞61可移动至风扇离合器的内部（表示为活塞前进移动b）。

因此，使用活塞移动装置65和双金属67的双金属型可变阀60-1可关闭由储存室20、油进料孔30和油返回孔40所形成的油流动路径。

图8B显示了如下状态：其中当发动机停止或风扇离合器超过其操作温度时，风扇离合器的可变通道10通过蜡-电子可变阀60-2的操作而关闭。该操作与图3、图6和图8A相同，但不同仅在于电子致动器69移动活塞移动装置65。

例如，当发动机停止时，电子致动器69未操作，由此进行与图3、图6和图8A相同的操作。相反，当风扇离合器超过其操作温度时，与电子致动器69一起操作的活塞移动装置65产生比风扇离合器的离心力更大的力（表示为阀致动器操作力d-1）。由此，活塞61可移动至风扇离合器的内部（表示为活塞前进移动b）。

因此，使用活塞移动装置65和电子致动器69的蜡-电子可变阀60-2可关闭由储存室20、油进料孔30和油返回孔40所形成的油流动路径。

图9A显示了当发动机操作时或者当风扇离合器未超过其操作温度时双金属型可变阀60-1的操作，且图9B显示了当发动机操作时或者当风扇离合器未超过其操作温度时蜡-电子可变阀60-2的操作。

如所示，可以发现图9A的双金属型可变阀60-1的操作和图9B的蜡-电子可变阀60-2的操作与其中蜡型活塞移动装置65未操作的图4和图5相同。这是因为双金属67或电子致动器69未操作，且因此活塞移动装置65未移动。

如上所述，在根据本实施方案的可变通道型风扇离合器中形成储存室20和操作室50，并且形成油循环通道，在所述储存室20和操作室50中收集使用流体粘性摩擦力传输风扇离合器转子7的旋转力的油；所述油循环通道连接储存室20和操作室50，并且油沿着所述油循环通道循环。具有活塞61的可变阀60、60-1或60-2位于油循环通道中，所述活塞61由从复位弹簧63和活塞移动装置65中的每一个接收的力移动。由此，当发动机停止时，活塞移动装置65关闭油循环通道，从而有可能防止冷启动特性和启动加速性的降低，以及冷却风扇的噪声。特别地，当风扇离合器超过其操作温度时，活塞移动装置65关闭油循环通道，因此油基本不会引入操作室50，从而改进风扇离合器的可操作性以及车辆燃料效率。

当发动机停止时，可通过自动关闭油返回孔而基本防止油不必要的引入操作室的现象。由此，有可能防止应该停止的冷却风扇的不必要的接合、改进冷启动特性和启动加速性，以及防止冷却风扇的噪声。

此外，当风扇离合器超过其操作温度时，油返回孔自动关闭，并迅速控制在冷却风扇操作时所需的油的流速以改进响应特性。因此，有可能改进接合时间和冷却风扇的噪声。

另外，油返回孔基于风扇离合器的操作温度而自动关闭。由此，当风扇离合器的操作温度增加时，可降低风扇离合器和冷却风扇的操作数，并改进所得车辆燃料效率。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (8)

1.一种可变通道型风扇离合器装置，其包括：

储存室和操作室，在所述储存室和所述操作室中收集油，其中风扇离合器转子插入所述储存室与所述操作室之间；

油循环通道，所述油循环通道流体连接所述储存室和所述操作室以使油循环通过；以及

可变阀，所述可变阀位于所述油循环通道中，

其中所述可变阀构造为在发动机停止时或者在风扇离合器超过操作温度时关闭所述油循环通道，且

其中所述可变阀构造为在发动机操作时或者在风扇离合器未超过操作温度时打开所述油循环通道。

2.根据权利要求1所述的可变通道型风扇离合器装置，

其中所述油循环通道包括油进料孔和油返回孔，所述油进料孔形成路径，油沿着所述路径流出所述储存室或返回至所述储存室，所述油返回孔连接至所述油进料孔，并与所述操作室连通；且

其中所述可变阀位于所述油进料孔与所述油返回孔之间的连接部分。

3.根据权利要求2所述的可变通道型风扇离合器装置，其中所述可变阀插入阀孔中，所述阀孔从所述油返回孔所连接的所述油进料孔延伸。

4.根据权利要求1所述的可变通道型风扇离合器装置，其中所述可变阀包括：

活塞，所述活塞关闭或打开所述油返回孔；

复位弹簧，所述复位弹簧向所述油返回孔弹性偏移所述活塞，从而当发动机停止时，所述活塞移动至所述油返回孔；以及

活塞移动装置，所述活塞移动装置接合至所述活塞，并构造为将力施加至所述活塞，从而当风扇离合器超过操作温度时，所述活塞克服风扇离合器的离心力而移动至所述油返回孔。

5.根据权利要求4所述的可变通道型风扇离合器装置，

其中所述活塞移动装置由发生热膨胀的蜡形成，且

其中所述蜡构造为通过从风扇离合器传输的热量而膨胀，并将力施加至所述活塞，以将所述活塞向所述油返回孔移动。

6.根据权利要求5所述的可变通道型风扇离合器装置，其中当风扇离合器操作时，所述蜡具有比所达到的操作温度更高的膨胀温度。

7.根据权利要求5所述的可变通道型风扇离合器装置，

其中所述活塞移动装置连接至双金属，且

其中当风扇离合器操作时，所述双金属通过在比所达到的操作温度更高的温度下的热量而变形以将力施加至所述活塞，从而将所述活塞向所述油返回孔移动。

8.根据权利要求5所述的可变通道型风扇离合器装置，

其中所述活塞移动装置由蜡形成，并连接至电子致动器，且

其中当风扇离合器操作时，所述电子致动器在比所达到的操作温度更高的温度下使蜡膨胀而将力施加至所述活塞，以将所述活塞向所述油返回孔移动。