CN1273755C - 液体摩擦离合器 - Google Patents

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Abstract

提供一种液体摩擦离合器，特别用于内燃机冷却器的风扇的液体摩擦离合器。一控制耦合的阀件(22)借助一活塞杆(24)通过一磁铁位移一控制方式驱动，其活塞杆同轴地在耦合的驱动轴(12)中导向。其活塞杆(24)具有一在驱动轴(12)中导向的衔铁(28)。一励磁线圈(34)装在一磁体(32)中，其磁体可旋转的设置在驱动轴(12)上。引导衔铁(28)的驱动轴(12)形成一个非磁化的隔离接合件(38)。

Description

液体摩擦离合器
技术领域
本发明涉及一种液体摩擦离合器，特别是用于内燃机冷却器的风扇的液体摩擦离合器。
背景技术
在US 4 305 491中公开了这种类型的液体摩擦离合器，它经常也称之为粘性离合器，用来驱动内燃机冷却器的风扇。其离合器通过温度传感器控制。在这里使用了一种移动磁铁，它通过一个活塞杆操纵一个阀件，控制流入到工作室的粘性液体，在工作室中的液体在离合器的驱动侧和从动侧之间起到摩擦离合作用。
可以通过同轴设置在驱动轴中的活塞杆控制阀件，把移动磁铁和其控制联接件设置在离合器和由离合器驱动的风扇的背面。因而可以节约空间，获得令人满意的风扇和离合器结构。
在公知的液体摩擦离合器中，整体的移动磁铁—机构以及由它所控制的活塞杆都组合在旋转的驱动轴上。而所必需的是通过易于磨损的滑动接触给随驱动轴旋转的激励线圈提供激励电流。
发明内容
本发明的任务在于改善上述类型的液体摩擦离合器，避免滑动接触的磨损。
为了解决本发明的任务，本发明提出一种用于内燃机冷却器的风扇的液体摩擦离合器，具有一个安装在该内燃机的轴上的驱动轴，一个抗扭固定在背离内燃机的该驱动轴的前端上的、驱动侧的第一离合件，一旋转固定在驱动轴的、从动侧的第二离合件，一阀件，该阀件控制用于第一和第二离合件液体摩擦耦合所用的粘性液体的流动，和一个阀件的磁铁位移—控制装置，该磁铁位移—控制装置包括一个轴向的、布置在空心驱动轴里的活塞杆，一个装在朝向内燃机的活塞杆的后端的衔铁，和一个同轴包围衔铁的励磁线圈，其中通过该活塞杆的从驱动轴凸出出来的背离内燃机的前端轴向驱动该阀件以克服一复位弹簧力，其中，该衔铁在驱动轴中同轴导向，驱动轴至少在导向衔铁的部分是由一种具有不被磁化的隔离接合件的软磁材料制成，该励磁线圈设置在一个由软磁材料制成的、同心包围驱动轴的磁体中，该驱动轴可以在磁体中旋转。这里，“抗扭固定”是指第一离合件固定在驱动轴上并可随该驱动轴旋转，“旋转固定”是指第二离合件固定在驱动轴上而可不随该驱动轴旋转。
根据本发明，驱动活塞杆的衔铁直接在空心驱动轴中同轴导向。相反，励磁线圈没有组合在驱动轴中，而是设置在一个特殊的磁体中，磁体同轴包围其驱动轴，其驱动轴可以在磁体中旋转。这样，磁体可以与励磁线圈固定装配在一起，所以不需要摩擦接触来为励磁线圈提供电流。至少其驱动轴的引导和包围衔铁的那部分由软磁材料制成，其中由一种非磁性材料制成一隔离接合件，使得在驱动轴中的磁通不是以短路径封闭，而是通过衔铁引导。同样磁体也由软磁材料制成，所以励磁线圈的磁通通过磁体，包围衔铁的驱动轴的区域，和衔铁。励磁线圈的固定结构简单，安装方便，不易损坏。
可以这样设计磁铁位移—控制装置，即衔铁在二端位置之间移动。在一种称之为开—关—控制时，以短时间脉冲控制离合器和风扇。若脉冲频率超过由系统的惯性(质量惯性和液体的粘度)所决定的频率极限时，衔铁和阀件不能在一个变换脉冲周期内完成完全的冲程循环，从而衔铁和阀件被调节到冲程路径一个中间的位置上。通过脉冲频率可以控制衔铁在冲程路径的位置，以及阀件开启的程度，所以可以得到一种连续的耦合联接。
在另一种实施例中，磁铁位移作为比例—位移磁铁进行控制。衔铁的冲程位置可以在总冲程路径内连续地控制，具体的位置取决于作用在衔铁上的力的平衡，也就是说，一方面是由励磁电流强度所决定的磁力，另一方面是弹簧的恢复力。在该实施例中通过控制励磁电流强度和衔铁进入到驱动轴铁磁范围，可以连续调节离合。
附图说明
下面将依据一个实施例的图示详细说明本发明。其中：
图1表示一液体摩擦离合器轴向截面图。
具体实施方式
液体摩擦离合器通过未在图中示出的马达前端的从动轴(例如曲轴，水泵轴)驱动一个也未在图中示出的内燃机冷却器的风扇。
借助一个法兰盘10，一驱动轴12抗扭固定在其从动轴的前端。驱动轴12是空心轴，由软磁材料制成。在与法兰盘10位置相反的驱动轴12的前端安装一个液体摩擦离合器，通过其液体摩擦离合器未示出的风扇可由驱动轴12驱动。
液体摩擦离合器包括一第一驱动侧的离合件14，其离合件基本是圆盘形的，并抗扭固定在驱动轴12的前端上。从动轴侧的第二个离合件由一个离合体16组成，它在第一个离合件14的后端，通过一个轴承18旋转支承在驱动轴12上。离合体16的周围带有未示出的风扇叶片。在离合体16上密封固定一个离合体盖20。离合体盖20在前端封闭了离合体16，并由此形成一个容纳粘性液体的容纳室。其容纳室被第一个离合件14分隔成在第一个离合件14和离合体盖20之间的一个储备室，和在第一个离合件14和离合体16之间的工作室。
第一个离合件14和离合体16的园盘形的切面在径向平面相对，在工作室里的粘性液体进入到切面之间时，驱动轴12驱动的第一个离合件14通过液体摩擦带动其离合体16，产生液体摩擦耦合，并由此驱动风扇。为控制液体摩擦离合采用一个阀件22，它是设置在储备室里，与阀口共同作用，使粘性液体从储备室流入到工作室里。若阀件22远离第一个离合件14，也就是在图中向左移动的话，开启阀口，这样液体就可以进入到工作室里，在第一个离合件14和离合体16之间产生摩擦。若阀件22向着第一个离合件14，也就是在图中向右移动的话，逐渐关闭阀口，这样进入到工作室里的液体量逐渐减少，最后没有液体流入工作室，由第一个离合件14传递到离合体16和风扇的转矩也就逐渐减少，直至最后停止。
液体摩擦离合器和阀件的结构并不是本发明的内容，可以随意设计。因此不必要详细说明。
为操纵阀件22使用了下面陈述的移动磁铁控制。
驱动轴12是空心体轴，活塞杆24可以在里移动。阀件22固定在突出于驱动轴12前端的活塞杆24前端上。一由螺旋压缩弹簧构成的复位弹簧26，在驱动轴12前端，围绕着活塞杆24，复位弹簧26的前端支撑在阀件22上，后端支撑在驱动轴12的内肩上，所以复位弹簧26向着阀开启位置也就是图中左方向予压阀件22。
在活塞杆24的后端装有一圆柱形的，由软磁材料制成的衔铁28。衔铁28在驱动轴12轴向内孔的扩大的镗孔内可轴向移动。该衔铁28在图中所示的前冲击位置和后冲击位置之间轴向移动。前冲击位置是衔铁28轴向冲击驱动轴12的内肩的位置。在该冲击位置，阀件22远离其阀口，此时粘性液体可以流入工作室，并实现耦合。后冲击位置是活塞杆24带着衔铁28冲击一个由软磁材料制成的档铁30的位置，档铁封闭了驱动轴12的扩大内孔的后端。在衔铁28处于后端时，阀件22关闭阀口，此时粘性液体不能从储备室流入工作室，其耦合作用消失。
驱动轴12的外周围上，在衔铁冲击路径的区域内放置一由软磁材料制成的磁体32。其磁体32同轴地环绕驱动轴12，并包围一个励磁线圈34，它设置在磁体32的内周面上。该磁体32在励磁线圈34轴向两端通过滚珠轴承36可旋转地支承在驱动轴12上。
驱动轴12在包围衔铁28的容纳室的轴向区域由隔离接合件38分开，其隔离接合件由一种不可磁化的材料制造。隔离接合件38呈环形，它被装在例如焊接，熔接或粘接在驱动轴12的外表面上。如图所示，隔离接合件38轴向尺寸和位置是这样的，即在其衔铁28往复运动时，其衔铁28自由后端面在向后扩张的一个驱动轴12的软磁外套的锥形的肩44内轴向地移动。随着衔铁28与增加材料厚度的肩44在轴向重合增加，在励磁线圈34的电流和衔铁28的冲击力之间产生比例关系。励磁线圈34基本在隔离接合件38长度上轴向延伸，励磁线圈34的内圆周面相对于驱动轴12和隔离接合件具有足够的径向间隙，使其可以自由旋转。磁体32在励磁线圈34二个轴向端超过隔离接合件38，在轴向上与驱动轴12的软磁材料重叠。
如果不需要对移动磁铁进行比例控制(例如在ON-OFF-驱动时)，其肩44也可以设计不同的形状，或衔铁的往复路径与驱动轴12的软磁外套也可以完全不重叠。
驱动轴12通过法兰盘10与从动轴联结，并由此带动其旋转。磁体32与励磁线圈34位置固定的安装，所以可以通过一个位置固定的连接线40和一个插头座42为励磁线圈34提供励磁电流。往复磁铁—控制装置和它们的连接线是在液体摩擦离合器和风扇的后面，可以位置固定安装。由此一方面节约了空间，另一方面安装简单。
操纵时通过从动轴带动驱动轴12。一个电控装置根据冷却的要求(例如冷却水的温度)控制励磁线圈34的电流。如果需要较高的冷却效果，中止向励磁线圈34供电。没有磁力作用在衔铁28上。复位弹簧26使阀件22离开阀口，使液体流入工作室，实现耦合，启动风扇。
如果要降低冷却效果，向励磁线圈34供电。励磁线圈34产生的磁通通过软磁磁体32、软磁驱动轴12、软磁衔铁28以及软磁的档铁30，如图中点线所示。作用在衔铁28的磁力增加，当衔铁向后，也就是图中向右方向移动时，在衔铁28后端棱和隔离接合件38后边缘的磁肩44之间的磁通截面变大。作用在衔铁28上的使衔铁向后移动的磁力与复位弹簧26的复位力相反。在作为比例—磁铁位移操纵时，这二个力的平衡决定了衔铁28的移动状态和由此关联的阀件22开启的程度。提高励磁线圈34的电流强度，增加作用在衔铁28上的磁力，衔铁28向后移动，阀件22向关闭位置移动，直至复位弹簧26的复位力上升到与磁力平衡为止。当衔铁28处在后面的最终位置时，阀件22完全关闭了阀口，所以不再有液体流入耦合工作室，风扇将停止转动。
在开—关—工作时，励磁线圈34是这样脉冲地激励，衔铁28移动到它后面中止的位置上，或中止提供电流，这样只有复位弹簧26作用在衔铁28。如果激发和中断的转换频率是这样的高，而由于衔铁28的惯性和流经阀件22液体的粘度的原因，不能完全实现这样高的转换频率，衔铁28自调节，阀件22处在中间位置。

Claims (8)

1.用于内燃机冷却器的风扇的液体摩擦离合器，具有一个安装在该内燃机的轴上的驱动轴，一个抗扭固定在背离内燃机的该驱动轴的前端上的、驱动侧的第一离合件，一旋转固定在驱动轴的、从动侧的第二离合件，一阀件，该阀件控制用于第一和第二离合件液体摩擦耦合所用的粘性液体的流动，和一个阀件的磁铁位移—控制装置，该磁铁位移—控制装置包括一个轴向的、布置在空心驱动轴里的活塞杆，一个装在朝向内燃机的活塞杆的后端的衔铁，和一个同轴包围衔铁的励磁线圈，其中通过该活塞杆的从驱动轴凸出出来的背离内燃机的前端轴向驱动该阀件以克服一复位弹簧力，其特征在于，该衔铁(28)在驱动轴(12)中同轴导向，驱动轴(12)至少在导向衔铁(28)的部分是由一种具有不被磁化的隔离接合件(38)的软磁材料制成，该励磁线圈(34)设置在一个由软磁材料制成的、同心包围驱动轴(12)的磁体(32)中，该驱动轴(12)可以在磁体(32)中旋转。
2.根据权利要求1的液体摩擦离合器，其特征在于，磁体(32)借助滚珠轴承(36)支撑在驱动轴(12)上。
3.根据权利要求1或2的液体摩擦离合器，其特征在于，其衔铁(28)在驱动轴(12)轴向内孔扩大的镗孔中导向。
4.根据权利要求1的液体摩擦离合器，其特征在于，磁铁位移—控制装置由比例型移动磁铁或开—关的转换磁体构成。
5.根据权利要求4的液体摩擦离合器，其特征在于，在衔铁(28)往复位移时，在衔铁(28)的后端面所经过的在隔离接合件(38)内的轴向区域内具有一驱动轴(12)的在直径上向后扩大的肩(44)。
6.根据权利要求1的液体摩擦离合器，其特征在于，隔离接合件(38)由一非磁化材料环构成，该环中断驱动轴(12)，并插在驱动轴(12)中。
7.根据权利要求1的液体摩擦离合器，其特征在于，衔铁(28)的往复位置由提供给励磁线圈(34)的电流强度控制。
8.根据权利要求1的液体摩擦离合器，其特征在于，对励磁线圈(34)提供时间脉冲电流，衔铁(28)的往复位置由电流脉冲频率决定。
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