CN108150274B - 一种节能型风扇离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型风扇离合器，其结构包括主动盘，主动盘设有环形储油腔和工作槽，主动盘设有连通储油腔和工作槽的出油通孔以及回油通孔，出油通孔的出油孔口和回油通孔的回油孔口上设置有封盖，封盖包括离心作用件和复位弹性件。在发动机处于停车时，封盖会封堵孔口，使得硅油不会漏到工作槽内，基本杜绝停车后硅油从储油腔漏到工作槽区域带来的冷车启动后离合器啮合带动风扇旋转不必要对发动机散热的问题，使得发动机正常冷车预热，能够降低冷车磨耗，同时减少发动机整体的能耗。

Description

一种节能型风扇离合器

技术领域

本发明涉及离合器技术领域，具体涉及一种电控硅油离合器。

背景技术

汽车领域使用的离合器主要包括摩擦式离合器、液力耦合器和电磁离合器几种，而其中硅油离合器作为液力耦合器中的一种，因其具有柔性传动功能，能够在发动机运行中通过调节离合器工作腔的充液量而改变输出力矩和输出转速、减缓冲击和隔离扭振等功能，而被广泛应用于汽车领域。然而，根据有关研究资料表明，使用目前市面上的硅油离合器带动的散热风扇致使在汽车发动机散热上的耗能占比总耗能的5％-10％，实际上在汽车发动机工作的大部分时间和工况下并不需要对发动机进行散热，比如在寒冷天气或者在冷车刚启动时。因此，如何实现硅油离合器有效地控制工作机在适当条件下运行，以降低能耗、确保散热风扇在仅需要工作的情况下才开始运行，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

电控硅油离合器的一般工作原理为：发动机连接离合器中的主动盘，带动主动盘随发动机转动，当阀片机构接收PWM脉冲开启信号后，阀片打开连通储油腔和工作槽的出油孔口，位于主动盘中储油腔中的硅油将在离心力的作用下经由出油通孔进入到工作槽处，由于硅油的粘性较大，硅油的粘性剪切力促使离合器主动盘通过硅油带动离合器的前盖板和后壳体跟随主动盘旋转，进而驱动固定在后壳体上的风扇旋转；工作腔的迷宫槽处硅油越多，离合器传递的力矩越大，离合器的滑差也越小，相应风扇的转速也越高，风量增大；当阀片机构接收PWM脉冲关闭信号后，阀片关闭出油孔口，储油室中的硅油不再进入工作槽处，同时工作槽处的硅油却在离心力作用下通过回油通道回流到储油腔，这样工作槽处的硅油减少，离合器传递的力矩变小，滑差增大，风扇转速降低，风量减小。

一般地，在发动机处于停车状态时，电控硅油离合器储油腔的出油孔口一般为开放状态，因为这样设置可以保证当车辆的电路系统万一发生故障没有电力时，电控部件不工作，但硅油出油通孔是打开的，硅油处于工作状态，保证风扇高速旋转来冷却发动机；此时硅油由于重力作用处于储油腔的下部，而若出油孔口正好也处于储油腔的下部，则储油腔的硅油会通过出油孔口和出油通孔从储油腔流到离合器的工作槽中，当发动机冷车启动后，此时无需风扇旋转冷却发动机，但停车漏到工作槽中的硅油却使得离合器处于带动风扇高速旋转的工作状态，即滑差比较小的高啮合状态，另外冷车启动时，发动机转速不高，对应的离合器主动盘的转速也比较低，位于离合器工作槽中的硅油回油动力缺乏，回油量不大，所以，停车漏油不但无端消耗发动机的能量，更主要的是对发动机不必要的冷车散热增加了发动机正常预热的时长，进而增加发动机冷车磨耗，无端消耗了能量，增加了整车的能耗，发动机预热时间延长也严重影响发动机的工作性能。

所以，发动机与散热风扇间的离合器最好设计成停车时从储油腔到工作槽不会漏油的结构，或者说这样性能的离合器是汽车行业一直追求的目标。

2016年7月11日公告的题为：一种新型电控硅油离合器，申请公布号为CN205876473U的实用新型专利申请，该专利中为了减少离合器的停车漏油问题，缩短离合器啮合和分离的响应时间，通过在靠近第一出油孔处设置有堵油凸台，阻止硅油受重力而流进工作腔，让硅油尽可能多的停留在储油腔内，改善硅油风扇冷启动性能及其可靠性，提高离合器的转速可控性和响应能力。该专利方案的工作原理是：当停车时第一出油孔正好处于储油腔的最下方，储油腔还会有大体一半的硅油由于堵油凸台的存在无法通过第一出油孔渗漏到离合器的工作腔内，部分解决了冷车启动时的问题。

但该专利方案中设置的堵油凸台人为地将储油腔中间截断，会阻碍储油腔内硅油的离心转动，进而正常工作时储油腔内的硅油不能很好地借助其转动离心力而导出至离合器的工作槽内，在正常工作状态下，进入工作腔内的硅油量受阻，使得整个离合器性能降低，包括传递的力矩较小，离合器的滑差较大，相应风扇的转速也不高，风量也较小，从而对发动机不能到达有效的降温调节。

另外，该专利方案也无法防止停车时储油腔的硅油漏到工作槽中，只是减少了数量，使得发动机启动后，离合器由于漏出硅油不多，处于半啮合状态，但也增加了发动机的能耗，也不能完全克服发动机的冷车磨耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在冷车启动时或者天气寒冷时能够基本防止硅油漏入工作槽、有效降低冷车磨耗、降低汽车整体能耗的硅油离合器。

本发明的一种节能型风扇离合器，其技术方案为：

一种节能型风扇离合器，包括主动轴、与主动轴相连接的主动盘、阀片机构、与主动盘相配合的前盖和壳体总成；主动盘设有环形储油腔和工作槽，工作槽环绕在储油腔的外周围；主动盘设有连通储油腔和工作槽的出油通孔，主动盘的外环周边与储油腔间设有回油通孔，储油腔内的硅油通过出油通孔流入工作槽，再从主动盘外环周边通过回油通孔回到储油腔；出油通孔的出油孔口和回油通孔的回油孔口位于储油腔内，其特征在于：在储油腔出油孔口和回油孔口上设置可以封挡出油孔口和回油孔口的封盖，封盖上作用有复位弹性件和离心作用件。

优选地，上述封盖安装在储油腔所处的主动盘上，上述的封盖相对出油孔口和回油孔口在主动盘上移动。

优选地，上述的封盖可转动地安装在储油腔所处的主动盘上，封盖的转动中心位于出油孔口和回油孔口位置附近。

优选地，上述的封盖相对出油孔口和回油孔口滚动设置，储油腔中在出油孔口和回油孔口位置的主动盘上制作有与滚动封盖对应的圆弧面。

优选地，上述封盖安装在限制封盖在径向相对出油孔口和回油孔口移动的限位机构上。

优选地，上述封盖的转动中心位于封盖的一端。

优选地，上述封盖的转动中心位于出油孔口与回油孔口之间，或者，上述封盖的转动中心位于封盖与离心作用件之间。

优选地，上述的复位弹性件为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧，一端作用于主动盘上，另一端作用于封盖上，复位弹性件的作用就是停车时，能够把封盖回复到盖住出油孔口和回油孔口的位置。

优选地，离心作用件为封盖本身或者连接在封盖上的一个质量元件，因为封盖本身就有质量，在发动机正常工作时，离合器主动盘的转动带来的离心力会使得封盖产生移动、转动、滚动，靠结构设计来实现封盖离开出油孔口、回油孔口，封盖上设置一个质量元件，包括延长起封盖功能的功能段或者加装例如嵌块等，目的是使得发动机带动主动盘转动后，能够给封盖带来离心力作用的离开封堵位置的力量。

优选地，出油孔口和回油孔口相近设置在储油腔所在的主动盘上，出油孔口的转动半径大于回油孔口的转动半径，出油孔口接近储油腔的外壁，回油孔口接近储油腔的内壁，出油孔口与回油孔口在圆周方向具有夹角，在出油孔口与回油孔口之间设置封盖转动中心，转动中心二端的封盖分别对应出油孔口和回油孔口，上述复位弹性件作用于封盖与主动盘间。

此外，在储油腔的内壁中开有一圈或者半圈的沟槽，内壁上有连通沟槽与离合器内部的第一缺口、沟槽连通储油腔的的第二缺口，第一缺口与第二缺口在储油腔内壁圆周上对边设置，包括180度对称设置或者例如170-190度基本相对的设置，目的是使得储油腔与离合器储内部靠气隙构成压力平衡。

本发明具有以下技术效果：

本发明的硅油离合器，通过对主动盘的储油腔中出油孔口和回油孔口加装封盖、复位弹性件和离心作用件，在停车时，依靠复位弹性件使得封盖完全封闭出油孔口和回油孔口，不会发生停车时硅油从储油腔漏到工作槽的情况，同时，利用离心作用件，封盖本身也可以就是一个离心作用件，在发动机正常工作时，依靠离心力的作用，打开封盖，使得出油孔口和回油孔口打开，一点也不影响正常工作，储油腔没有任何人为截断，借助发动机工作时的离心力，硅油从储油腔去往工作槽的动能十足；采用本专利技术方案的硅油离合器，能够在停车时，不会发生储油腔的硅油漏到工作槽的情况，冷车启动后，离合器不会啮合带动散热风扇对发动机作不必要的冷却散热，最大程度降低冷车磨耗、最大程度地减少汽车整体的能耗，而且使得离合器离合彻底、反应灵敏、反应时长缩短，离合器和发动机的性能、效率大大提高。

附图说明

图1为本发明的硅油离合器的剖视结构示意图。

图2为本发明的实施例1的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图3为本发明的实施例1的主动盘在孔口打开时的示意图。

图4为本发明的实施例2的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图5为本发明的实施例2的主动盘在孔口打开时的示意图。

图6为本发明的实施例3的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图7为本发明的实施例3的主动盘在孔口打开时的示意图。

图8为本发明的实施例4的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图9为本发明的实施例4的主动盘在孔口打开时的示意图。

图10为本发明的实施例5的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图11为本发明的实施例5的主动盘在孔口打开时的示意图。

图12为本发明的实施例6的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图13为本发明的实施例6的主动盘在孔口打开时的示意图。

图14为本发明的实施例7的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图15为本发明的实施例7的主动盘在孔口打开时的示意图。

图16为本发明的实施例8的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图17为本发明的实施例8的主动盘在孔口打开时的示意图。

图18为本发明的实施例9的硅油离合器的主动盘的主视结构示意图。

图19为本发明的实施例9的主动盘在孔口打开时的示意图。

附图标记为：

1-主动轴，

2-主动盘，出油通孔21，出油孔口21A，回油通孔22，回油孔口22A，入油孔口22B

3-阀片机构

4-壳体总成

5-储油腔，内环形腔51，外环形腔52

6-工作槽；

7-封盖，复位弹性件71，限位机构72，定位销73，连杆74；

8-刮油板

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本发明加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

参照图1和图2，本实施例提供的一种节能型风扇离合器，其结构包括主动轴1、与主动轴发动机相连接的主动盘2、阀片机构3、与主动盘2相配合的壳体总成4，主动盘1上设有环形储油腔5和工作槽6，工作槽6环绕在储油腔5的周围，储油腔5上盖有盖板，主动盘2设有连通储油腔5和工作槽6的出油通孔21，储油腔5内的硅油通过出油通孔21流入工作槽6，出油通孔21的出油孔口21A位于储油腔5内。阀片机构3的阀片安装在出油通孔21的出油孔口21A处，并用于封住出油孔口21A。当阀片机构3接收到PWM脉冲信号后，会打开出油孔口21A进而让硅油流入工作槽6内，并依靠在工作槽6处的硅油啮合离合器的壳体总成4，带动壳体总成4上安装的散热风扇转动来冷却发动机，工作槽6内的硅油越多，发动机连接的主动盘2与壳体总成4之间的滑差越小；一般主动盘2的二面均设置有工作槽6，与壳体总成4相啮合。

优选地，主动盘2设有连通储油腔5和工作槽6的回油通孔22，回油通孔22的回油孔口22A位于储油腔5的外环形腔52中，回油通孔22的另一端位于主动盘2的外环周面上；主动盘的外环周面设有刮油板9，回油通孔22的入油孔口22B位于刮油板9转动方向的前端。根据流体动力学原理，主动盘2在转动过程中，刮油板9的前端形成一个低压区，即在刮油板9的前端形成一个泵力，使得硅油容易通过回油通孔的入油孔口22B进入到回油通孔22中，从而达到好的回油动力。

此外，主动盘2的外环周边与储油腔5之间还设置有回油通孔22以及相对应的回油孔口22A。当需要断开离合器时，硅油会在离心力的影响下从回油孔口22A流回储油腔5。在出油孔口21A和回油孔口22A上设置有可以封堵孔口的封盖7，当发动机处于停机或者静止状态时，封盖7会封堵出油孔口21A和回油孔口22A。与此同时，封盖7上还包括有复位弹性件71和离心作用件。其中，所述离心作用件为封盖本身或设置在封盖上的一个质量元件，使得封盖7在离心力的作用下进行位移。封盖7的设置方式包括但不限于以下几种实施例：

实施例1

图2和图3展示了本发明中的一种技术方案。其中，出油孔口21A临近回油孔口22A。封盖7安装在主动盘2上，并同时封堵出油孔口21A和回油孔口22A。在本实施例中，复位弹性件71为用于连接封盖7和储油腔5内壁的弹簧。当离合器开始转动时，封盖7会在离心力的作用下在径向方向上向外移动，进而打开出油孔口21A和回油孔口22A。通常情况下，出油孔口21A的半径要大于回油孔口22A的半径。而当发动机转速降低后，封盖7所受到的离心力也会减少，在拉簧复位弹性件71的牵引下，封盖7会复位到原始位置，将出油孔口21A和回油孔口22A盖住。防止在冷车时出现漏油的情况。

优选地，主动盘2和封盖7之间的限位机构72为导轨，进而防止封盖7跑偏。

实施例2

参照图4和图5，在本实施例中，封盖7的数量为两个，分别用于封堵出油孔口21A和回油孔口22A。其中，封盖7的一端设置有定位销73，封盖7以定位销73为轴进行转动。与此同时，封盖7的另一端设置有复位弹性件71。当离合器工作时，封盖7会在离心力的影响下转动，进而打开出油孔口21A和回油孔口22A。使硅油流出。当转速变小时，封盖会在复位弹性件71的作用下复位并关闭孔口。

优选地，所述限位机构72为设置在出油孔口21A和/或回油孔口22A旁的限位挡板，来限制封盖7的活动轨迹。

优选地，用于封堵出油孔口21A的封盖和用于封堵回油孔口22A的封盖大小不同，进而在离心力的作用下开启出油孔口21A和回油孔口22A的时间不同。

实施例3

参照图6和图7，在本实施例中，出油孔口21A接近储油腔5的外壁，回油孔口22A接近储油腔5的内壁。封盖7设置在出油孔口21A和回油孔口22A的直线上。在离合器不工作时，封盖7会在复位弹性件71的作用下同时封堵了出油孔口21A和回油孔口22A。其中，封盖的一端由定位销73固定。当离合器工作时，离心力使得封盖沿定位销73转动，进而打开出油孔口21A和回油孔口22A。

实施例4

参照图8和图9，本实施例中的封盖7为滚轴，在主动盘2上形成油限位凹槽72，封盖7在限位凹槽72中转动。其中，出油孔口21A接近储油腔5的外壁，回油孔口22A接近储油腔5的内壁。出油孔口21A与回油孔口22A在圆周方向具有夹角，在出油孔口21A与回油孔口22A之间通过定位销73设置了封盖7的转动中心。优选地，定位销73上还连接有一连杆74，复位弹性件71与连杆74相连接。

当离合器工作时，封盖7会受离心力的影响在限位凹槽72中转动，进而打开出油孔口21A和回油孔口22A。当离合器转速变小或停止工作时，离心力变小，复位弹性件71会推动连杆74，并将封盖7复位，关闭出油孔口21A和回油孔口22A。

优选地，定位销73在封盖7中部的位置可采用偏心设置，从而控制出油孔口21A和回油孔口22A的打开时间。

优选地，封盖7用于封堵出油孔口21A的一端和用于封堵回油孔口22A的一端的质量不同，从而控制出油孔口21A和回油孔口22A的打开时间。

实施例5

参照图10和图11，在本实施例中，封盖7为分别设置在出油孔口21A和回油孔口22A上的滚珠。所述滚珠在限位机构72中滚动。而复位弹性件71为作用在滚珠上的弹簧。当离合器工作时，滚珠7会在离心力的作用下沿着限位机构72的轨道向径向外滚动，并打开出油孔口21A和回油孔口22A。当离合器转速变小或停止工作时，离心力变小，复位弹性件71会分别将滚珠7复位，并关闭出油孔口21A和回油孔口22A。

优选地，用于封堵出油孔口21A的滚珠与用于封堵回油孔口22A的滚珠尺寸不同，从而控制出油孔口21A和回油孔口22A的打开时间。

此外，在储油腔的内壁中开有一圈或者半圈的沟槽，内壁上有连通沟槽与离合器内部的第一缺口、沟槽连通储油腔的的第二缺口，第一缺口与第二缺口在储油腔内壁上对边设置。形成储油腔与离合器内壁透过二个缺口和一个或者二个半圆形沟槽连通的气隙来平衡内部的压力。

本发明通过设置封盖7对出油孔口21A和回油孔口22A进行封堵，使得发动机停车时也不会发生硅油漏入工作槽6的情况。进而能够降低冷车磨耗、减少汽车整体的能耗，而且使得离合器离合彻底、反应灵敏、反出应时长缩短，进一步减少不必要的能耗。与此同时，当发动机工作时，封盖7又会在离心力的作用下打开出油孔口21A和回油孔口22A，使得风扇能够正常工作。相对于传统的硅油离合器，本发明彻底解决了停车时硅油从储油腔漏到工作槽6的问题，与此同时，储油腔5中又无需设置任何人为隔断。大大增加了离合器的效率和响应时间。

图12至图19分别展示了本技术方案的其他几种实施例，在这几种实施例中，封盖7由定位销73固定在主动盘上，并以定位销73为轴进行旋转。封盖7上作用有复位弹性件71。在这几种实施例中所使用的复位弹性件71并不相同。包括但不限于：拉簧，扭簧，弹簧，压簧等等。本领域技术人员可以根据离合器自身的尺寸和性能要求来自由选择所要使用的复位弹性件71。

同理，当离合器工作时，封盖7会因离心力绕定位销73旋转，进而打开出油孔口21A和回油孔口22A。但当转速降低，离心力不足后，复位弹性件71会将封盖7复位到封堵位置，并封堵住出油孔口21A和回油孔口22A。

对于相对于储油腔5中的结构布置上的空间狭隘，还要考虑最好出油孔口21A尽可能利用离心力，最好设计位于接近储油腔5的最外侧，相反，对于回油孔口22A，最好位置设计在储油腔5的最内侧，采用图12-19方案的转动结构更有利于结构布置，包括把封盖7的转动中心设置在出油孔口21A与回油孔口22A之间，出油孔口21A与回油孔口22A设置在不同的周向角度并且相互靠近，封盖7在一端有一个延长段或者依封盖7本身厚度不同配置，使得重心离开其转动中心，发动机旋转后，封盖7依靠离心力获得转动的力矩，克服停车复位弹性件71的复位力，这些方案，空间安排合理，同时打开或者封堵出油孔口21A和回油孔口22A。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (9)

1.一种节能型风扇离合器，包括主动轴、与主动轴相连接的主动盘、阀片机构、与主动盘相配合的前盖和壳体总成；主动盘设有环形储油腔和工作槽，工作槽环绕在储油腔的外周围；主动盘设有连通储油腔和工作槽的出油通孔，主动盘的外环周边与储油腔间设有回油通孔，储油腔内的硅油通过出油通孔流入工作槽，再从主动盘外环周边通过回油通孔回到储油腔；出油通孔的出油孔口和回油通孔的回油孔口位于储油腔内，其特征在于：在储油腔出油孔口和回油孔口上设置可以封挡出油孔口和回油孔口的封盖，封盖上作用有复位弹性件和离心作用件,离心作用件为封盖本身或者连接在封盖上的一个质量元件，所述封盖用于封堵出油孔口的一端和用于封堵回油孔口的一端的质量不同，在储油腔的内壁中开有一圈或者半圈的沟槽，内壁上有连通沟槽与离合器内部的第一缺口、沟槽连通储油腔的第二缺口，第一缺口与第二缺口在储油腔内壁圆周上对边设置。

2.根据权利要求1所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：上述封盖安装在储油腔所处的主动盘上，上述的封盖相对出油孔口和回油孔口在主动盘上移动。

3.根据权利要求2所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：上述封盖安装在限制封盖在径向相对出油孔口和回油孔口移动的限位机构上。

4.根据权利要求1所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：上述的封盖可转动地安装在储油腔所处的主动盘上，封盖的转动中心位于出油孔口和回油孔口位置附近。

5.根据权利要求4所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：上述封盖的转动中心位于封盖的一端。

6.根据权利要求4所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：上述封盖的转动中心位于出油孔口与回油孔口之间，或者，上述封盖的转动中心位于封盖与离心作用件之间。

7.根据权利要求1所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：上述的封盖相对出油孔口和回油孔口滚动设置，储油腔中在出油孔口和回油孔口位置的主动盘上制作有与滚动封盖对应的圆弧面。

8.根据权利要求1-7中任何一个所述的节能型风扇离合器，其特征在于：上述的复位弹性件为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、弯曲弹簧，一端作用于主动盘上，另一端作用于封盖上。

9.根据权利要求1所述的一种节能型风扇离合器，其特征在于：出油孔口和回油孔口相近设置在储油腔所在的主动盘上，出油孔口的转动半径大于回油孔口的转动半径，出油孔口接近储油腔的外壁，回油孔口接近储油腔的内壁，出油孔口与回油孔口在圆周方向具有夹角，在出油孔口与回油孔口之间设置封盖转动中心，转动中心二端的封盖分别对应出油孔口和回油孔口，上述复位弹性件作用于封盖与主动盘间。

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