CN104454116A - 用于发动机的风扇离合装置以及具有其的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机的风扇离合装置以及具有其的发动机，其中用于发动机的风扇离合装置包括：壳体；隔板，所述隔板设在所述腔室内并将所述腔室分成贮油腔和工作腔，所述隔板上设有控制贮油腔和工作腔中油量流通的开关；主动板；转轴所述转轴与所述主动板相连并驱动所述主动板转动；和控制组件，所述控制组件控制所述开关打开和关闭，所述贮油腔中的油进入所述工作腔之后由所述主动板驱动带动所述壳体转动。根据本发明实施例的用于发动机的风扇离合装置，可以控制壳体相对转轴的转速，实现对驱动对象转速的变速控制，可以大大减少冷却风扇等能耗，对发动机进行精确的热管理。

Description

用于发动机的风扇离合装置以及具有其的发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域，具体地为涉及一种用于发动机的风扇离合装置以及具有其的发动机。

背景技术

随着社会对节能减排低碳要求的不断提高，如何降低发动机冷却风扇的能耗成为提高发动机经济性的关键。通常冷却风扇要消耗发动机能耗的5%-10%的功率，但在汽车实际行驶中，风扇一年真正工作的时间平均在20%-30%，而剩下的70%-80%的时间包含的发动机有效功被浪费掉。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种结构简单、控制可靠且能耗低的用于发动机的风扇离合装置。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述用于发动机的风扇离合装置的发动机。

根据本发明第一方面实施例的用于发动机的风扇离合装置，包括：壳体，所述壳体内设有腔室，所述壳体的后端设有开口；隔板，所述隔板设在所述腔室内并将所述腔室分成贮油腔和工作腔，所述工作腔与所述开口导通，所述隔板上设有控制贮油腔和工作腔中油量流通的开关；主动板，所述主动板可枢转地安装在所述工作腔内；转轴，所述转轴的一端从所述开口伸入所述工作腔内，所述转轴与所述主动板相连并驱动所述主动板转动；和控制组件，所述控制组件设在所述壳体上，所述控制组件控制所述开关打开和关闭，所述贮油腔中的油进入所述工作腔之后由所述主动板驱动带动所述壳体转动。

根据本发明实施例的用于发动机的风扇离合装置，通过设置控制组件，控制组件可以控制开关的打开和关闭以控制从贮油腔中进入工作腔的油的油量，进入工作腔的油在主动板转动时，会带动壳体转动，从而可以控制壳体相对转轴的转速，实现对驱动对象转速的变速控制，可以大大减少冷却风扇等能耗，对发动机进行精确的热管理。

另外，根据本发明的实施例的用于发动机的风扇离合装置，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述主动板大体形成为圆形，所述主动板包括：驱动部，所述驱动部形成为环形且构成所述主动板的外周部分，所述驱动部与所述壳体的内壁和所述隔板间隙配合；和安装部，所述安装部连接在所述驱动部内且构成所述驱动部的内周部分，所述安装部形成为凸出于所述驱动部所在平面向所述开口方向延伸的凸台，所述安装部与所述转轴相连。

根据本发明的一个实施例，所述驱动部与所述壳体的内壁之间设有密封环。

根据本发明的一个实施例，所述开口内设有轴承，所述转轴可枢转地安装在所述轴承上。

根据本发明的一个实施例，所述开关为多个沿所述隔板的周向间隔开布置的电磁阀。

根据本发明的一个实施例，所述控制组件包括：电磁线圈，所述电磁线圈设在所述壳体内且邻近所述开口；磁铁，所述磁铁套设在所述转轴上且所述磁铁的位置与所述电磁线圈的位置对应；和驱动控制电路，所述驱动控制电路分别与所述电磁线圈和所述开关相连以控制所述开关的打开和关闭。

根据本发明的一个实施例，所述控制组件还包括：信号发射装置，所述信号发射装置检测所述发动机的参数并发射控制信号；和信号接收装置，所述信号接收装置与所述驱动控制电路相连，所述信号接收装置接收所述信号发射装置发射的控制信号并控制所述驱动控制电路工作。

根据本发明的一个实施例，所述信号发射装置和信号接收装置通过无线信号连接。

根据本发明的一个实施例，所述壳体的前端和后端分别设有多个间隔开布置的散热片。

根据本发明第二方面实施例的发动机，所述发动机包括上述实施例所述的用于发动机的风扇离合装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的用于发动机的风扇离合装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于发动机的风扇离合装置的控制组件的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的壳体的转速与发动机的水温变化曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图具体描述根据本发明第一方面实施例的用于发动机的风扇离合装置。

如图1至图3所示，根据本发明第一方面实施例的用于发动机的风扇离合装置，包括：壳体10、隔板20、主动板30、转轴40和控制组件。

具体而言，壳体10内设有腔室，壳体10的后端设有开口，隔板20设在腔室内并将腔室分成贮油腔11和工作腔12，工作腔12与开口导通，隔板20上设有控制贮油腔11和工作腔12中油量流通的开关，主动板30可枢转地安装在工作腔12内，转轴40的一端从开口伸入工作腔12内，转轴40与主动板30相连并驱动主动板30转动，控制组件设在壳体10上，控制组件控制开关打开和关闭，贮油腔11中的油进入工作腔12之后由主动板30驱动带动壳体10转动。

由此，根据本发明实施例的用于发动机的风扇离合装置，通过设置控制组件，控制组件可以控制开关的打开和关闭以控制从贮油腔11中进入工作腔12的油的油量，进入工作腔12的油在主动板30转动时，会带动壳体10转动，从而可以控制壳体10相对转轴40的转速，实现对驱动对象转速的变速控制，可以大大减少冷却风扇等能耗，对发动机进行精确的热管理。

需要说明的是，转轴40可以为发动机的曲轴，发动机驱动转轴40以一定的速度转动，主动板30与转轴40相连，并在转轴40的驱动下在工作腔12内转动。当贮油腔11内的油没有进入到工作腔12时，工作腔12内没有油，主动板30间隙配合在壳体10的工作腔12内，主动板30转动过程中不会带动壳体10转动；当开关打开后，可以控制贮油腔11内的油量穿过隔板20流入工作腔12内，由于油具有粘稠性，主动板30在转动时会带动油以及壳体10转动，并且当工作腔12内油量越大时，主动板30带动壳体10转动的力越大，壳体10的转速也就越快。通过开关可以控制贮油腔11内油进入工作腔12的量，也就可以控制壳体10相对于转轴40的转速，而控制组件可以控制开关打开和关闭，则相当于通过控制组件控制开关的打开和关闭可以控制壳体10的转速。

也就是说，控制组件的作用是通过位于工作腔12内的油，来控制壳体10相对于转轴40的转速，由于油有具有一定的粘性，与转轴40相连的主动板30转动时，会通过中间介质油的作用带动壳体10旋转，转轴40的转速由发动机的转速确定，壳体10相对于转轴40的转速则由转轴40的转速以及控制组件进行调节。控制组件通过调节工作腔12内的油量起到调节壳体10转速的作用，因为不同的油量带动壳体10转动的力的大小不同，从而使得壳体10相对于转轴40的转速也不同。

壳体10的形状没有特殊限制，只要满足壳体10带有腔室并且壳体10后端设有开口的条件即可，可选地，如图1所示，壳体10还可以包括前盖13，壳体10与前盖13组合形成腔室，并且壳体10后端设有开口。另外，壳体10和前盖13的材料选择同样没有限制，可选地，壳体10和前盖13的材料可以是金属材料或者是非金属材料。

进一步地，转轴40的直径小于壳体10的开口处的直径，从而转轴40从壳体10的后部套入，转轴40的一端与主动板30的中心部分相连并固定，转轴40水平放置，主动板30竖直放置，并且转轴40能够带动主动板30转动。需要说明的是，转轴40与主动板30的固定方式没有具体限制，只要转轴40与主动板30能够满足固定牢靠的条件即可，所以固定方式可以为螺钉连接、焊接、铆接等其中的一种或多种，优选地，转轴40与主动板30的固定方式为螺钉连接。

隔板20竖直设置在壳体10前部的腔室内，隔板20把腔室分隔成贮油腔11和工作腔12，隔板20设在主动板30的前部且与主动板30之间有间隙。贮油腔11为隔板20的前表面和前盖13限定出的空间，工作腔12为壳体10的后壁与主动板30的后表面限定出的空间。

可以理解的是，在贮油腔11中储存的液体为具有粘稠性的液体，以便在进入工作腔12之后，主动板30通过该液体可以带动壳体10转动，可选地，在本发明的一些具体实施方式中，该液体可以为硅油，也可以是具有较高粘度的液体或电变液的物质。

另外，控制组件位于壳体10的位置没有具体限制，只要满足控制组件能够起到上述技术效果的要求即可，可选地，控制组件可以镶嵌在壳体10中，也可以镶嵌在前盖13中。

如图1所示，根据本发明的一个实施例，主动板30大体形成为圆形，主动板30包括：驱动部31和安装部32。

具体地，驱动部31形成为环形且构成主动板30的外周部分，驱动部31与壳体10的内壁和隔板20间隙配合，安装部32连接在驱动部31内且构成驱动部31的内周部分，安装部32形成为凸出于驱动部31所在平面向开口方向延伸的凸台，安装部32与转轴40相连。

其中，主动板30大体形成为圆形，其形状与壳体10的工作腔12的结构适配，并且主动板30的直径小于工作腔12的直径，主动板30能在腔室内自由转动。转轴40的一端和主动板30的安装部32的中心部分以螺钉连接的方式相连，由此，转轴40通过和安装部32相连接，能够和主动板30固定，并且能够带动主动板30转动。

进一步地，根据本发明的一个实施例，驱动部31与壳体10的内壁之间设有密封环70。具体地，密封环70位于驱动部31中部并且靠近凸出的安装部32的外周，壳体10的后壁和驱动部31的后表面与密封环70的前后两面紧密接触，也就是说，密封环70的前后侧壁分别与工作腔12的后壁以及驱动部31的后壁抵接。由此，工作腔12的油被密封环70限制住，油不能透过密封环70进入壳体10的开口部分，油就不能从壳体10往外泄漏，而且工作腔12的压力也会保持稳定，从而风扇离合装置工作会更可靠稳定。

为了转轴40能够高效地转动，可以在壳体10的开口处设置相关的部件支撑转轴40，可选地，如图1所示，根据本发明的一个实施例，壳体10的开口内设有轴承80，转轴40可枢转地安装在轴承80上。由此，转轴40受到轴承80的支撑，转轴40能够在壳体10的开口处转动，而且由于轴承80本身具有减小摩擦的作用，从而转轴40的转动效率更高，风扇离合装置的工作会更加可靠稳定。

为了让贮油腔11和工作腔12能够相互连通，使油从贮油腔11向工作腔12输出，而且这个输油过程要得到控制，才能调节工作腔12内的油量，可选地，如图1所示，根据本发明的一个实施例，开关为多个沿隔板20的周向间隔开布置的电磁阀61。由此，多个电磁阀61能够根据需要控制其开合程度，从而控制从贮油腔11中进入工作腔12内的油的油量，最终达到控制壳体10的转速的效果。

另外，开关60还可以包括多个间隔开布置的单向阀62，单向阀62设在邻近壳体10的底部的位置，由于壳体10转动会产生离心力作用，而且工作腔12的外缘直径比贮油腔11的外缘直径要大，所以工作腔12外缘的油的压力比贮油腔11外缘的油压力高，油可以从工作腔12经单向阀62流回贮油腔11，而贮油腔11的油又经电磁阀61流回工作腔12，可以形成油路循环。

控制组件的具体结构没有特殊限制，只要满足能够调节工作腔12内的油量的要求即可，可选地，根据本发明的一个实施例，控制组件包括：电磁线圈51、磁铁52和驱动控制电路53。

具体地，电磁线圈51设在壳体10内且邻近开口，磁铁52套设在转轴40上且磁铁52的位置与电磁线圈51的位置对应，驱动控制电路53分别与电磁线圈51和开关相连以控制开关的打开和关闭。其中，开口形成为圆形开口，电磁线圈51则成环形设在开口的内壁上或者构成开口的外壳内部，电磁线圈51固定安装在壳体10内并随着壳体10的转动而转动。磁铁52形成为环形并且套在转轴40上位于开口内，磁铁52的位置与电磁线圈51的位置对应，则电磁线圈51在转动时与磁铁52之间会产生相对运动，电磁线圈51切割磁力线并产生电流，电磁线圈51两端产生电压，驱动控制电路53控制开关打开的幅度以控制从贮油腔11中向工作腔12中流通的油量，从而控制壳体10的转速。

需要说明的是，磁铁52与转轴40的固定方式没有具体限制，只要满足磁铁52能固定在转轴40的外周的条件即可，可选地，可在转轴40外周设置轴套41，磁铁52固定在轴套41的外周上，同样的，磁铁52也能固定在转轴40的外周，关于轴套41与转轴40的固定方式同样也没有具体限制，而且有很多种选择，比如可以使轴套41与转轴40以过盈配合的方式相连。

另外，为了防止驱动控制电路53电力不足或者断电无法控制开关的情况发生，可选地，驱动控制电路53可以设置电源，从而驱动控制电路53能在电力不足或者断电的情况下控制开关的闭合，使风扇离合装置的工作会更加可靠稳定。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，控制组件还包括：信号发射装置54和信号接收装置55。其中，信号发射装置54检测发动机的参数并发射控制信号，信号接收装置55与驱动控制电路53相连，信号接收装置55接收信号发射装置54发射的控制信号并控制驱动控制电路53工作。

其中，信号发射装置54检测的发动机参数可以根据需要进行合理调节，可选地，根据本发明的一个实施例，该参数为发动机的水温。也就是说，该风扇离合装置根据发动机的水温来调节工作腔12内的油量，从而实现对与壳体10相连的风扇的转速调控。

具体地，信号发射装置54对采集到的发动机水温等信号进行编码，然后传递给信号接收装置55，信号接收装置55对编码信号解码，驱动控制电路53根据接受的信号控制电磁阀61的开合程度。当发动机在冷启动或小负荷下工作时，发动机冷却水温度不高，电磁阀61关闭，工作腔12内无油，风扇离合装置处于分离状态，壳体10在转轴40上空转打滑，低转速运行。当发动机负荷增加时，冷却水温升高，驱动控制电路53驱动电磁阀61打开，油从贮油腔11进入工作腔12内，壳体10被油的黏性带动而转动。

如图3所示，图3中a线表示在控制组件的控制下，壳体10的转速与发动机的水温的变化曲线图，b线表示转轴40在发动机驱动下的转速。由图3可以看出，壳体10的转速在一定范围内随着发动机水温的升高而加快，并在达到一定转速后保持不变，且该转速低于转轴40的转速。

信号发射装置54与信号接收装置55之间的信号传输方式没有特殊限制，可以采用线路连接的方式，也可以采用非接触的方式，例如可以采用红外线、超声波和无线电波等方式。可选地，根据本发明的一个实施例，信号发射装置54和信号接收装置55通过无线信号连接。由此，通过无线信号连接的方式实现信号传递，对信号发射装置54和信号接收装置55在壳体10上的位置关系要求较低，并且配合部件少，装配更加方便。

为了防止工作腔12的油温过高而导致黏度下降，可选地，根据本发明的一个实施例，壳体10的前端和后端分别设有多个间隔开布置的散热片90。由此，散热片90能够散发掉工作腔12内的多余的热量。

根据本发明第二方面实施例的发动机包括根据上述实施例所述的用于发动机的风扇离合装置。由于根据本发明上述实施例的用于发动机的风扇离合装置具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的发动机也具有相应的技术效果，即：可以控制壳体10相对转轴40的转速，实现对驱动对象转速的变速控制，可以大大减少冷却风扇等能耗，对发动机进行精确的热管理。

根据本发明第三方面实施例的汽车包括根据上述实施例的发动机，由于根据本发明上述实施例的发动机具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的汽车也具有相应的技术效果。

根据本发明实施例的汽车的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内设有腔室，所述壳体的后端设有开口；

隔板，所述隔板设在所述腔室内并将所述腔室分成贮油腔和工作腔，所述工作腔与所述开口导通，所述隔板上设有控制贮油腔和工作腔中油量流通的开关；

主动板，所述主动板可枢转地安装在所述工作腔内；

转轴，所述转轴的一端从所述开口伸入所述工作腔内，所述转轴与所述主动板相连并驱动所述主动板转动；和

控制组件，所述控制组件设在所述壳体上，所述控制组件控制所述开关打开和关闭，所述贮油腔中的油进入所述工作腔之后由所述主动板驱动带动所述壳体转动。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述主动板大体形成为圆形，所述主动板包括：

驱动部，所述驱动部形成为环形且构成所述主动板的外周部分，所述驱动部与所述壳体的内壁和所述隔板间隙配合；和

安装部，所述安装部连接在所述驱动部内且构成所述驱动部的内周部分，所述安装部形成为凸出于所述驱动部所在平面向所述开口方向延伸的凸台，所述安装部与所述转轴相连。

3.根据权利要求2所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述驱动部与所述壳体的内壁之间设有密封环。

4.根据权利要求2所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述开口内设有轴承，所述转轴可枢转地安装在所述轴承上。

5.根据权利要求1所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述开关为多个沿所述隔板的周向间隔开布置的电磁阀。

6.根据权利要求1所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述控制组件包括：

电磁线圈，所述电磁线圈设在所述壳体内且邻近所述开口；

磁铁，所述磁铁套设在所述转轴上且所述磁铁的位置与所述电磁线圈的位置对应；和

驱动控制电路，所述驱动控制电路分别与所述电磁线圈和所述开关相连以控制所述开关的打开和关闭。

7.根据权利要求6所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述控制组件还包括：

信号发射装置，所述信号发射装置检测所述发动机的参数并发射控制信号；和

信号接收装置，所述信号接收装置与所述驱动控制电路相连，所述信号接收装置接收所述信号发射装置发射的控制信号并控制所述驱动控制电路工作。

8.根据权利要求7所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述信号发射装置和信号接收装置通过无线信号连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于发动机的风扇离合装置，其特征在于，所述壳体的前端和后端分别设有多个间隔开布置的散热片。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的用于发动机的风扇离合装置。