CN114876972A - 一种具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自保护的风扇硅油离合器，它包括：主动组件；从动组件，所述从动组件包括可转动地套装在所述主动轴上的壳体、合盖在所述壳体上且能与其同步转动的端盖以及控油机构；所述主动板设置在所述壳体和所述端盖之间，所述端盖具有与第一齿槽相配合的多道第二齿槽，多道所述第一齿槽和多道所述第二齿槽之间形成工作腔，所述端盖内开设有与所述工作腔相连通的至少一组回油通道；所述控油机构还包括形成在所述端盖的内壁上且与所述从动板相接的隔板，所述隔板将所述储油室分隔成主油腔和副油腔，所述出油孔与所述主油腔相连通；所述从动板上还开设有与所述副油腔相连通的副出油孔。这样可以避免硅油因温度过高而失效。

Description

一种具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器

技术领域

本发明属于汽车发动机冷却系统部件技术领域，涉及一种电控硅油离合器，具体涉及一种具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器。

背景技术

汽车在行驶的过程中，由于环境条件和运行工况的变化，发动机的热状况也相应变化，需要随时调节发动机的冷却强度。硅油风扇离合器能够随发动机水温的变化自动调整风扇转速，既满足发动机正常工作的冷却需求，又降低风扇功率消耗而达到节能降耗的目的。

目前，现有的阀片式硅油离合器一般分为温控硅油离合器和电控硅油离合器，即通过温度控制或电路控制的方式来控制阀片打开或关闭出油孔。在出油孔打开时，储油腔内的硅油在离心力的作用下经出油孔进入工作腔的齿槽处，由于硅油粘性较大，硅油的粘性剪切力驱动离合器的端盖和壳体随主动板旋转，进而驱动连接在壳体上的风扇旋转；在阀片关闭出油孔后，储油腔中的硅油不再进入工作腔的齿槽处，同时工作腔齿槽处的硅油在离心力作用下经回油通道回流到储油腔内，这样工作腔齿槽的硅油减少，离合器传递的扭矩变小，滑差增大，风扇转速降低。

实际工作过程中，在发动机热平衡的最大扭矩点，发动机转速不是特别高，而离合器的额定转速远高于最大扭矩点转速，额定转速下，风扇离合器耦合后，风扇转速高，风扇噪音是整车的主要噪音源，风扇的消耗功率也特别高，最有效的解决方法是在发动机最佳工作温度区间内降低风扇的转速，即增大离合器高速运转时的滑差，但离合器自身温度也会因滑差增大而升高，这就会导致硅油因长时间处于高温工作状态下，产生硅油高温失效，粘性大幅度降低，就导致离合器的耦合速度降低，从而会大幅降低风扇冷却风量，不能满足发动机冷却需求，使发动机冷却水温升高，增加能耗，甚至高温报警停止工作；另外，离合器在超速运转时，因发动机转速高于离合器的额定转速，也会使得离合器转速与发动机转速之间产生较大的滑差，同样会产生上述问题，使得厂家不得不增加成本来增大离合器的体积，增加离合器功率，导致发动机产生一些不必要的能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，它包括：

主动组件，所述主动组件包括主动轴以及安装在所述主动轴一端部的主动板，所述主动板表面的边缘处设置有多道第一齿槽；

从动组件，所述从动组件包括可转动地套装在所述主动轴上的壳体、合盖在所述壳体上且能与其同步转动的端盖以及控油机构；所述主动板设置在所述壳体和所述端盖之间，所述端盖具有与第一齿槽相配合的多道第二齿槽，多道所述第一齿槽和多道所述第二齿槽之间形成工作腔，所述端盖内开设有与所述工作腔相连通的至少一组回油通道；所述控油机构包括固定在所述端盖内壁上且开设有出油孔的从动板以及抵在所述从动板表面上且与所述出油孔相配合的阀片，所述从动板和所述端盖之间形成储油室；

所述从动组件还包括安装在所述端盖上且与所述阀片相连接以控制其打开或关闭所述出油孔的阀片控制单元，

所述控油机构还包括形成在所述端盖的内壁上且与所述从动板相接的隔板，所述隔板将所述储油室分隔成主油腔和副油腔，所述出油孔与所述主油腔相连通；所述从动板上还开设有与所述副油腔相连通的副出油孔，所述控油机构还包括安装在所述隔板上以对所述副出油孔进行开关的副出油孔控制单元，所述回油通道分别与所述主油腔和副油腔相连通。

优化地，定义硅油由所述工作腔通过所述回油通道流至所述主油腔内的距离为第一流程、由所述工作腔通过所述回油通道流至所述副油腔内的距离为第二流程，则第二流程小于第一流程。

进一步地，所述控油机构还包括形成在所述端盖的内壁上且与所述从动板相接的回油挡板，所述回油挡板与所述端盖内壁之间形成回油导向槽，所述回油导向槽与所述回油通道相通且还分别与所述主油腔和副油腔相连通。

作为本申请优选的实施方式，所述回油挡板呈环形，所述隔板设置在所述回油挡板内。

优化地，所述阀片的一端固定在所述从动板，所述阀片控制单元包括设置于所述端盖外表面上的第一卡座、安装在所述第一卡座内的第一温感元件以及一端抵住所述阀片且另一端抵住所述第一温感元件的轴杆，所述轴杆贯穿所述端盖。

优化地，所述副出油孔控制单元包括中部与所述从动板相枢轴连接且一端部与所述副出油孔相配合的封闭阀片、安装在所述隔板朝向所述主油腔表面上的第二卡座、安装在所述第一卡座内的第二温感元件以及贯穿所述隔板的限位杆，所述限位杆的一端与所述第二温感元件相抵接且另一端与所述封闭阀片相抵接。

进一步地，所述限位杆和所述封闭阀片的抵接处与所述封闭阀片的一端部位于枢轴连接点的两侧。

优化地，所述壳体通过轴承可转动地安装在所述主动轴上。

优化地，所述端盖背离所述主动板的表面上设置有多个散热筋条。

优化地，所述主动板或所述端盖上开设有位于所述工作腔外侧且其相配合的回油槽，所述回油槽与所述回油通道相连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，通过在储油室内设置隔板而将其分隔成主油腔和副油腔而使回油通道分别与主油腔、副油腔相连通，并在从动板上开设与副油腔相连通的副出油孔，这样可以在主油腔内硅油温度过高时，打开副油腔的副出油孔使得副油腔内的硅油进入工作腔，这样可以减小离合器的滑差，避免硅油因温度过高而失效，达到了自保护的作用；同时，在主油腔内硅油温度安全时，关闭副油腔的副出油孔，使一部分硅油进入副油腔储存，这样可以增大离合器的滑差，降低风扇转速，有效降低噪音；另外，具有主油腔和副油腔结构的离合器比原本单油腔结构的离合器在控制风扇转速方面具有更加精确稳定的优势，进而对于发动机温度的控制更加精准，使得发动机能够处于最佳的工作温度，节约油耗，节能减排。

附图说明

图1为本发明具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器的结构示意图；

图2为本发明具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器内部侧视图。

具体实施方式

下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。

如图1和图2所示的具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，主要包括相配合的主动组件和从动组件。

其中，主动组件包括主动轴1和主动板3，主动板3套装在主动轴1的一端部且其外周部设置有第一齿槽。在本实施例中，主动轴1的直径在其轴心线方向上由一端向另一端减少，使得主动轴1上形成多道台阶部(可用于安装其它诸如轴承的零件)，其一端与发动机直连，从而会跟随发动机转动；主动板3安装在直径较小的端部(定义为外端部，则前述发动机直连的一端为其内端部)。主动板3和主动轴1之间通过花键等常规紧固件固定连接，这样当主动轴1转动时，主动板3同步转动；第一齿槽有多道，它们按现有常规的方式形成在主动板3外表面的边缘处。

从动组件主要包括壳体2、端盖4、阀片控制单元42和控油机构5等。壳体2通过轴承可转动地套装在主动轴1上，这样主动轴1的转动不会影响壳体2。端盖4合盖在壳体2上并与主动轴1的外端部形成一定间隔；在本实施例中，端盖4和壳体2的边缘处通过铆接、焊接等常规方式进行固定(通常还通过密封圈实现密封)，这样端盖4和壳体2同步转动；端盖4和壳体2之间形成容置空间，主动板3就设置在该容置空间内；而且端盖4具有与第一齿槽相配合的多道第二齿槽(即端盖4内壁的边缘处开设有与多道第一齿槽相对应的多道第二齿槽)，这样多道第一齿槽和多道第二齿槽相互配合而形成工作腔31，端盖4内还开设有与工作腔相连通的至少一组回油通道41。

控油机构5包括固定在端盖4内壁上且开设有出油孔512的从动板51以及抵在从动板51表面上且与出油孔512相配合的阀片53。从动板51和端盖4之间形成储油室。该从动板51也位前述的容置空间内而与主动板3相对设置，其上出油孔512的具体数量和位置根据实际要求确定即可，在本实施例中，出油孔512为一个且靠近从动板51的边缘处。阀片53可以是旋转式或弹片式的，在本实施例中，它的一端固定在从动板51的表面上(背离主动板3的表面)，而另一端则有两种状态：(一)抵住从动板51的表面而遮住出油孔512，(二)离开从动板51的表面而未遮住出油孔512。阀片控制单元42安装在端盖4上且与阀片53相连接，用于控制阀片53打开或关闭出油孔512；具体地，阀片控制单元42可以对阀片53施加作用力而使其克服自身的弹性力以使其另一端抵至从动板51的表面遮住出油孔512；也可以卸去作用在阀片53上的力，这样阀片53在自身弹性力的作用下复位而离开从动板51的表面，此时阀片53的另一端不再遮住出油孔512；阀片控制单元42可以采用现有常规的那些，只要实现对阀片53的作用即可，如采用电磁式的或温感式的等。

在本申请中，控油机构5还包括隔板52和副出油孔控制单元。隔板52形成在端盖4的内壁上且与从动板51相接(它与从动板51充分接触而不漏液)，从而将储油室分隔成主油腔511和副油腔521；前述的出油孔512与主油腔511相连通，而从动板51上则开设有与副油腔521相连通的副出油孔513(副油腔521的体积通常小于或等于主油腔511的体积，在本实施例中，主油腔511的体积明显大于副油腔521的体积)。副出油孔控制单元安装在隔板52上，用于根据主油腔511内硅油的温度而对副出油孔513进行开关；它可以采用现有常规的即可，通常是温感式的。回油通道41分别与主油腔511和副油腔521相连通。这样可以在主油腔511内硅油温度过高时，打开副油腔521的副出油孔513使得副油腔521内的硅油进入工作腔，这样可以减小离合器的滑差，避免硅油因温度过高而导致粘性降低，达到了自保护的作用。

在本实施例中，定义硅油由工作腔通过回油通道41流至主油腔511内的距离为第一流程、由工作腔通过相同回油通道41流至副油腔521内的距离为第二流程，则第二流程小于第一流程；即由于硅油离合器在工作时是转动的，其内的硅油受离心力的作用而经回油通道41以流入主油腔511、副油腔521，当第二流程小于第一流程时，硅油先流入副油腔521待其充满后再流入主油腔511内，有利于保证风扇硅油离合器的可靠性。

在本实施例中，控油机构5还包括形成在端盖4的内壁上且与从动板51相接的回油挡板54(该回油挡板54与从动板51充分接触而不漏液)，使得回油挡板54与端盖4内壁之间形成回油导向槽541，回油导向槽541与回油通道41相通且还分别与主油腔511和副油腔521相连通，这样利用回油导向槽541引导硅油进行流动，这样可以在不改变离合器功能的条件下，能够有效防止储油腔内的硅油在离合器静止状态下从回油通道212渗出，提高离合器启动速度，耦合速度，增强离合器响应能力，减少能耗。在本实施例中，回油挡板54大体呈环形，隔板52设置在回油挡板54内而与其相连接，这样回油挡板54在靠近回油通道41处形成向主油腔511进油的缺口，还在隔板52处形成向副油腔521进油的缺口，这两个缺口位于隔板52的两侧以提高前述两流程的差值，进一步提高风扇硅油离合器的可靠性，有利于延长离合器使用寿命，降低噪音和功率，减少能耗，节油减排。

具体地，阀片控制单元42采用温感式的，包括设置在端盖4外表面上(背离主动板3的表面)的第一卡座、安装在第一卡座内的第一温感元件以及一端抵住阀片53且另一端抵住第一温感元件的轴杆，该轴杆贯穿端盖4；这样当第一温感元件受热后向外弯曲变形，阀片53在自身弹性力的作用下挤压轴杆向外移动，阀片53打开出油孔512；当温度降低时而使第一温感元件恢复原样时，其向轴杆施加外力，阀片53被挤压至遮住出油孔512，有利于进一步延长离合器使用寿命。

副出油孔控制单元包括中部与从动板51相枢轴连接且一端部与副出油孔513相配合的封闭阀片522(封闭阀片522的该端部通常较重，这样当风扇硅油离合器在转动时，封闭阀片522的该端部受离心力的作用而有向外转动以打开副出油孔513的趋势)、安装在隔板52朝向主油腔511表面上的第二卡座、安装在第一卡座内的第二温感元件523以及贯穿隔板52的限位杆524，该限位杆524的一端与第二温感元件523相抵接且另一端与封闭阀片522相抵接(此时，限位杆524和封闭阀片522的抵接处与封闭阀片522的一端部位于枢轴连接点的两侧)；在本实施例中，封闭阀片522需要与副油腔521的大小相适配，它不能在副油腔521内360°旋转，而只能在一定范围内转动(通常是转动锐角角度)；副出油孔513与前述向副油腔521进油的缺口相对设置，枢轴连接处位于该缺口与副出油孔513之间。这样当主油腔511内硅油的温度过热时，第二温感元件523受热向外弯曲变形，封闭阀片522的端部(较重的端部，即遮挡副出油孔513的端部)在离心力的作用下(因为此时硅油离合器在转动工作)转动而打开副出油孔513，使得副油腔521内的硅油进入工作腔，进而降低工作腔内的硅油温度，减小离合器的滑差；当主油腔511内硅油的温度不在过热时，第二温感元件523恢复原样，进而挤压限位杆524使封闭阀片522得另一端使其绕枢轴连接处转动，使得封闭阀片522的一端重新遮住副出油孔513，可靠性和使用寿命较优。

在本实施例中，端盖4背离主动板3的表面上设置有多个散热筋条44，这些散热筋条44设置在阀片控制单元42的四周。主动板3或端盖4上开设有位于工作腔外侧且其相配合的回油槽43，回油槽43与回油通道41相连通，从而便于硅油在离心力的作用下由工作腔进入回油通道41。

上述自保护的风扇硅油离合器常规工作流程如下：

主动轴1与发动机直连，会跟随发动机转动；主动板3与主动轴1直连，端盖4和壳体2是通过轴承安装在主动轴1上，主动板3位于端盖4和壳体2之间，主动板3在与端盖4相对的表面上设置有齿槽(即第一齿槽和第二齿槽，第一齿槽和第二齿槽之间形成工作腔31)，主油腔511内的硅油则作为传递力的介质，在阀片53打开出油孔512后，硅油从主油腔511内进入工作腔，通过齿槽的结构及硅油自身的粘性会产生巨大的剪切力，使得主动板3带动壳体2和端盖4一起随主动轴1旋转，而齿槽内的硅油会因为旋转带来的离心力向齿槽外周移动，直至移动到最外侧的回油槽43，而在离心力的作用下产生的压力会将硅油挤进回油通道41而再回到主油腔511，形成循环；而阀片53关闭出油孔512后，在齿槽内的硅油逐渐回到主油腔511内，齿槽间的硅油减少后，产生的剪切力也随之减小，端盖4和壳体2的转速降低，风扇转速降低。

当主油腔511内硅油温度安全时，关闭副油腔521的副出油孔513(即副油腔521的副出油孔513处于关闭状态)，使一部分硅油进入副油腔521储存，这样可以增大离合器的滑差，降低风扇转速，有效降低噪音；当主油腔511内硅油的温度过热时，第二温感元件523受热向外弯曲变形，封闭阀片522的端部在离心力的作用下转动而打开副出油孔513，使得副油腔521内的硅油进入工作腔，进而降低工作腔内的硅油温度。可见，具有主油腔511和副油腔521的离合器比原本单油腔结构的离合器在控制风扇转速方面具有更加精确稳定的优势，进而对于发动机温度的控制更加精准，使得发动机能够处于最佳的工作温度，节约油耗，节能减排。

在实际工作过程中，在发动机热平衡的最大扭矩点，发动机转速不是特别高，而离合器的额定转速远高于最大扭矩点转速，额定转速下，风扇离合器耦合后，风扇转速高、风扇噪音是整车的主要噪音源、风扇的消耗功率也特别高，最有效的解决方法是在发动机最佳工作温度区间内降低风扇的转速，即增大离合器高速运转时的滑差，但离合器自身温度也会因滑差增大而升高，这就会导致硅油因长时间处于高温工作状态下，产生硅油高温失效。而本发明通过将储油室分隔成主油腔511和副油腔521分别出油的方式，在主油腔511内硅油温度过高时，加入副油腔521中的硅油来减小离合器的滑差，进而降低硅油温度，防止硅油粘性降低，提高离合器耦合速度，增强离合器反应能力，延长离合器使用寿命。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，它包括：

主动组件，所述主动组件包括主动轴(1)以及安装在所述主动轴(1)一端部的主动板(3)，所述主动板(3)表面的边缘处设置有多道第一齿槽；

从动组件，所述从动组件包括可转动地套装在所述主动轴(1)上的壳体(2)、合盖在所述壳体(2)上且能与其同步转动的端盖(4)以及控油机构(5)；所述主动板(3)设置在所述壳体(2)和所述端盖(4)之间，所述端盖(4)具有与第一齿槽相配合的多道第二齿槽，多道所述第一齿槽和多道所述第二齿槽之间形成工作腔(31)，所述端盖(4)内开设有与所述工作腔相连通的至少一组回油通道(41)；所述控油机构(5)包括固定在所述端盖(4)内壁上且开设有出油孔(512)的从动板(51)以及抵在所述从动板(51)表面上且与所述出油孔(512)相配合的阀片(53)，所述从动板(51)和所述端盖(4)之间形成储油室；

所述从动组件还包括安装在所述端盖(4)上且与所述阀片(53)相连接以控制其打开或关闭所述出油孔(512)的阀片控制单元(42)，

其特征在于：所述控油机构(5)还包括形成在所述端盖(4)的内壁上且与所述从动板(51)相接的隔板(52)，所述隔板(52)将所述储油室分隔成主油腔(511)和副油腔(521)，所述出油孔(512)与所述主油腔(511)相连通；所述从动板(51)上还开设有与所述副油腔(521)相连通的副出油孔(513)，所述控油机构(5)还包括安装在所述隔板(52)上以对所述副出油孔(513)进行开关的副出油孔控制单元，所述回油通道(41)分别与所述主油腔(511)和副油腔(521)相连通。

2.根据权利要求1所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：定义硅油由所述工作腔通过所述回油通道(41)流至所述主油腔(511)内的距离为第一流程、由所述工作腔通过所述回油通道(41)流至所述副油腔(521)内的距离为第二流程，则第二流程小于第一流程。

3.根据权利要求2所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述控油机构(5)还包括形成在所述端盖(4)的内壁上且与所述从动板(51)相接的回油挡板(54)，所述回油挡板(54)与所述端盖(4)内壁之间形成回油导向槽(541)，所述回油导向槽(541)与所述回油通道(212)相通且还分别与所述主油腔(511)和副油腔(521)相连通。

4.根据权利要求3所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述回油挡板(54)呈环形，所述隔板(52)设置在所述回油挡板(54)内。

5.根据权利要求1所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述阀片(53)的一端固定在所述从动板(51)，所述阀片控制单元(42)包括设置于所述端盖(4)外表面上的第一卡座、安装在所述第一卡座内的第一温感元件以及一端抵住所述阀片(53)且另一端抵住所述第一温感元件的轴杆，所述轴杆贯穿所述端盖(4)。

6.根据权利要求1所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述副出油孔控制单元包括中部与所述从动板(51)相枢轴连接且一端部与所述副出油孔(513)相配合的封闭阀片(522)、安装在所述隔板(52)朝向所述主油腔(511)表面上的第二卡座、安装在所述第一卡座内的第二温感元件(523)以及贯穿所述隔板(52)的限位杆(524)，所述限位杆(524)的一端与所述第二温感元件(523)相抵接且另一端与所述封闭阀片(522)相抵接。

7.根据权利要求6所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述限位杆(524)和所述封闭阀片(522)的抵接处与所述封闭阀片(522)的一端部位于枢轴连接点的两侧。

8.根据权利要求1所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述壳体(2)通过轴承可转动地安装在所述主动轴(1)上。

9.根据权利要求1所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述端盖(4)背离所述主动板(3)的表面上设置有多个散热筋条(44)。

10.根据权利要求1所述具备自保护功能的节油降噪型硅油离合器，其特征在于：所述主动板(3)或所述端盖(4)上开设有位于所述工作腔外侧且其相配合的回油槽(43)，所述回油槽(43)与所述回油通道(41)相连通。

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