CN1727650B - 输入部件作为主体且盖体带密封的无离合器粘性风扇驱动 - Google Patents

输入部件作为主体且盖体带密封的无离合器粘性风扇驱动 Download PDF

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Abstract

形成一种无离合器粘性风扇驱动器系统，其中风扇驱动器的主体直接附接于输入轴并以输入转速全速转动。密封件在输出驱动器被压入盖体并在主体上抵靠铸铁密封圈实现密封。所形成的风扇驱动器无需离合器并因此不会在主体和盖体之间的粘性流体腔内积聚热量。主体以输入转速随着输入轴全速转动，将改善穿过主体侧肋片的空气流，从而改善风扇驱动器的冷却性能。

Description

输入部件作为主体且盖体带密封的无离合器粘性风扇驱动
技术领域
本发明总体而言涉及一种粘滞型流体耦合装置，更特殊地，涉及一种无离合器粘性风扇驱动器，其中输入部件作为本体且盖体带有密封。
背景技术
如今，多数汽车采用粘滞型流体耦合装置来驱动散热器冷却风扇。典型的粘滞型流体耦合装置包括输入耦合部件和输出耦合组件。输出耦合组件包括压铸壳体部件(主体)和压铸盖体部件(封闭件)，这些部件通过盖体部件外周向的滚边固定在一起。
流体耦合装置改造一般为由发动机驱动，并进而驱动散热器冷却风扇。风扇可以通过任何合适的装置附接于壳体部件。
输入耦合组件一般包括中心轴，离合器或离合器板安装其上。输入耦合组件一般也直接连接于发动机曲轴或非直接地通过皮带皮带轮系统连接于曲轴，其中皮带轮连接于轮毂，该轮毂连接于输入耦合组件。皮带轮也可连接于带外螺纹的水泵轴。该输入耦合组件作为轴承座内部凹槽的支撑来起作用，该轴承座位于壳体部件的内径上。输入耦合组件的转动因此引起输入耦合组件和水泵轴(如果采用)的转动。
壳体部件和盖体部件共同限定一流体腔，该腔被离合器和储存板分隔为流体操作腔和流体储存腔。流体储存腔因此由盖体部件和储存板限定，而流体操作腔由离合器和壳体部件限定。储存板被运行连接到致动器轴的最内端并具有一个填充口，粘性流体穿过该填充口从流体储存腔流到流体操作腔。
邻接操作腔径向外周设置的盖体部件包括泵元件，也称为  “刮擦器”元件，该泵元件在操作腔中可操作地接合相对转动的流体，并产生一个相对较高流体压力的局部区域。结果是，泵元件以本领域公知的方式，持续从操作腔穿过由盖体部件限定的径向通道将少量流体抽回到流体储存腔。
因此，如本领域技术人员能够想到的，这些系统中到主体和盖体的输出或扭矩是离合器转速和工作腔中所容纳粘性流体量的函数。另外，可电子控制的双金属元件或阀臂定位在储存板的填充口附近并控制从流体储存腔流向工作腔的粘性流体的量。这可在任何发动机给定转速下实现风扇驱动器输出到耦合风扇叶片的扭矩的精确控制
用于驱动风扇的传统型粘滞型流体耦合装置的一个问题是系统的复杂性。需要容纳在主体和壳体内的离合器来驱动输出。离合器和所有相关零件的制造和建造成本昂贵并可成为汽车故障的来源。因此非常需要简化粘滞型风扇驱动器的设计。
发明内容
上述目的可通过简化用于驱动风扇的粘性流体连接装置的设计来实现。在本发明的优选实施例中，无离合器粘性风扇驱动系统形成为：风扇驱动器的主体直接附接于输入轴并以输入转速全速转动。密封件被压入输出驱动器处的盖体并抵靠着主体上的铸造密封环实现密封。
所形成风扇驱动器不需要离合器，因此也不会在位于主体和盖体之间的粘性流体腔内积聚热量。主体以输入转速随着输入轴全速转动并将改善穿过主体侧肋片的空气流，从而改善风扇驱动器的冷却性能。
结合参考所附附图和附加的权利要求，本发明的其他特征、益处和优点将通过以下对发明的描述显示出来。
附图说明
附图1为根据本发明优选实施例的无离合器粘滞型风扇驱动器组件剖视图；
附图2和3分别为附图1中泵板的前视图和侧视图；
附图4为附图1中轴承座的透视图；且
附图5为附图4沿直线5-5方向的剖视图。
具体实施方式
附图1-5描述了一种依照本发明优选实施例制成的无离合器、粘滞型风扇驱动器组件10。
风扇驱动器组件10包括直接或非直接连接于发动机曲轴(未示出)的输入轴12。输入轴12直接连接于风扇驱动器组件10的主体14并通过一个法兰部13连接于一转动部件(设置在发动机相对一侧)。因此，具有多个主体侧肋片15的主体14以转动传递到发动机曲轴的发动机速度(即输入速度)的函数转动，并为风扇驱动器组件10提供冷却空气流。
风扇驱动器组件10还包括一个利用具有轴承体21的轴承20可转动地安装于输入轴12的盖体18。弹簧挡圈22保持输入轴12不会从轴承20和主体14中脱离。
盖体18带有以外径26压入盖体的密封，优选变唇型密封24。变唇型密封24抵靠形成在主体14一部分上的铸钢环28形成密封。盖体18和主体14因此在其中限定一个腔体70。盖体18可连接到一个具有多个风扇叶片(未示出)的附接风扇(未示出)。盖体18还具有多个用于冷却散热器(未示出)的冷却侧肋19。
具有一个或多个填充口34的泵板32(附图2最佳显示)被连接在盖体18位于腔体70内的内表面40和轴承体21的端部23之间(也在附图3中示出)。因此，腔体70被分隔为由泵板32和盖体18限定的流体储存腔72。
腔体70还被分隔为操作腔74，限定在形成于盖体18一部分上的脊76、槽78与形成于主体14一部分上的脊80、槽82之间。填充口34将流体储存腔72流体地连接到操作腔74。
与操作腔74径向外圆邻接设置的盖体18包括泵元件90，也称“刮擦器”元件，该泵元件在操作腔74中可操作地接合相对转动的流体，并产生一个具有相对较高流体压力的局部区域。因此，采用本领域公知的方式，泵元件90可连续从操作腔74穿过由盖体部件18限定的径向通道92将少量流体抽回流体储存腔72。
可转动地安装在盖体18内的阀轴42将阀臂44连接到双金属控制元件46。O型环48将阀轴42密封于盖体18。阀臂44的端部46是否覆盖填充口34取决于阀臂44的相对转动定位，阀臂的转动定位由双金属控制元件46决定。优选地，阀臂44保持在覆盖填充口34的位置。
双金属控制元件46，这里指双金属线圈，通过传导感知发动机温度。当发动机温度升高到预定温度阙值以上时，双金属控制元件46相应加热。额外的热量导致线圈46扩张并解开，这使得连接在一起的阀轴42和阀臂44响应转动到一个位置以不覆盖填充口34，从而允许流体从流体储存腔72流到工作腔74。这可根据穿过填充口34的流动速度来增加工作腔74中的粘性流体，从而产生驱动盖体18的剪切力。盖体18和其肋片19转动更快，这样产生空气流以帮助冷却紧耦合散热器中的冷却剂，并进而冷却发动机。
在发动机温度阙值之下，双金属控制元件46缩回其原始形状，这样使得阀轴42和阀臂44转动以覆盖填充口34，从而阻止粘性流体从流体储存腔72流动到操作腔74。这可降低粘性流体的量，并因此降低工作腔7 4中产生的剪切力。这可降低用以转动盖体18和肋片19所产生的扭矩，进而可减少用于冷却散热器中冷却剂的空气流。
正如本领域技术人员公知的，扩张并解开双金属控制元件46的发动机温度阙值依赖于许多因素。例如，双金属控制元件46以及无离合器风扇驱动器组件10到发动机机体的相对位置通常对此有着显著影响。另外，双金属控制元件的成分、厚度和形状也影响发动机温度阙值。例如，较薄的元件将更容易扩张和转动。因此，本领域技术人员可在精确控制的发动机温度下通过阀臂44精确地控制填充口34的开合。
当然，在可选实施例(未示出)中，阀臂44可位于阻止或允许粘性流体从工作腔74经回流管流向流体储存腔72的位置，以取代位于覆盖或非覆盖填充口的位置，这仍落入本发明的范围之内。
本发明的主要优点在于，主体和盖体内离合器的不存在基本防止了热量在离合器内部积聚。无离合器风扇驱动器不必与现有可利用的离合器风扇驱动器一样通过粘性流体将热量传递到风扇驱动器和肋片之外。而且由于主体以输入速度全速转动，与离合器风扇驱动器相比，能够实现穿过主体侧面肋片的改良的空气流，从而能改善冷却效率。
实现本发明的最佳实施例已经在此详细说明，那些熟知本发明所述技术的技术人员能够想到不同的可替代设计和实施例以实现本发明，正如下述权利要求定义的那样。所有这些处于所给出权利要求的保护范围及精神范围之内的实施例和变形均属本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于冷却发动机的粘性风扇驱动器，粘性风扇驱动器包括：
一个包括输入轴和主体的输入部件，所述主体具有密封环，所述输入部件以给定发动机速度的函数转动；
一个轴承支撑在所述输入轴上的输出部件，所述输出部件包括盖体；
一个压入所述盖体并密封接合到所述主体的密封件；
一个由所述主体、所述盖体和所述密封件限定的腔体；
一个连接到所述输出部件并容纳在所述腔体内的泵板，所述泵板具有填充口；
一个由所述泵板和所述盖体限定的流体储存腔；
一个由所述盖体和所述主体限定的操作腔，所述操作腔通过所述填充口可通流体地连接到所述流体储存腔；和
一定量粘性流体，容纳在所述流体储存腔和所述操作腔中；
其中，所述操作腔中所述粘性流体的相对量在所述输入部件的给定转速下，控制所述输出部件的接合扭矩。
2.根据权利要求1所述的粘性风扇驱动器，还包括：
一个连接到所述盖体的双金属控制元件，所述双金属控制元件能够以发动机操作温度的函数转动；
一个连接于所述双金属控制元件并延伸穿过所述盖体到达所述腔体的阀轴，所述阀轴可随所述双金属控制元件转动；
一个O型密封环，围绕所述阀轴并密封连接到所述盖体；和
一个连接于所述阀轴的阀臂，所述阀臂可随阀轴转动以覆盖及打开所述填充口；
其中，所述阀臂的相对位置在所述输入部件的所述给定转速下控制容纳于所述操作腔内的所述粘性流体的所述相对量。
3.根据权利要求2所述的粘性风扇驱动器，其中，当发动机操作温度低于预定温度阙值时所述阀臂基本覆盖所述填充口，而当发动机操作温度高于所述预定温度阙值时基本不覆盖所述填充口。
4.根据权利要求2所述的粘性风扇驱动器，其中，当发动机操作温度低于预定温度阙值时所述阀臂基本覆盖所述填充口，以阻止所述粘性流体从所述流体储存腔流到所述操作腔，从而使所述操作腔中的所述粘性流体的所述相对量最小化，并在所述输入部件的给定转速下使所述输出部件的所述接合扭矩最小化。
5.根据权利要求2所述的粘性风扇驱动器，其中，当发动机操作温度高于所述预定温度阙值时，所述阀臂基本不覆盖所述填充口，以允许最多的所述粘性流体从所述流体储存腔流到所述操作腔，从而使所述操作腔中的所述粘性流体的所述相对量最大化，并在所述输入部件的给定转动速度下使所述输出部件的所述接合扭矩最大化。
6.根据权利要求2所述的粘性风扇驱动器，其中，所述双金属控制元件包括一个线圈。
7.根据权利要求1所述的粘性风扇驱动器，所述主体具有多个主体侧肋片。
8.根据权利要求1所述的粘性风扇驱动器，其中，所述盖体具有多个盖体侧肋片。
9.一种在给定发动机速度下控制发动机温度的方法，包括：
(a)形成一个粘性风扇驱动器，包括：
一个包括输入轴和主体的输入部件，所述主体具有密封环，所述输入部件以给定发动机速度的函数转动；
一个轴承支撑在所述输入轴上的输出部件，所述输出部件包括盖体；
一个压入所述盖体并密封接合到所述主体的密封件；
一个由所述主体、所述盖体和所述密封件限定的腔体；
一个连接到所述输出部件并容纳在所述腔体内的泵板，所述泵板具有填充口；
一个由所述泵板和所述盖体限定的流体储存腔；
一个由所述盖体和所述主体限定的操作腔，所述操作腔通过所述填充口可通流体地连接到所述流体储存腔；和
一定量粘性流体，容纳在所述流体储存腔和所述操作腔中；以及
(b)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量，其中所述粘性流体的所述相对量正比于所述输出部件的响应扭矩。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述粘性风扇驱动器还包括：
一个连接到所述盖体的双金属控制元件，所述双金属控制元件能够以发动机操作温度的函数转动；
一个连接于所述双金属控制元件并延伸穿过所述盖体到达所述腔体的阀轴，所述阀轴可随所述双金属控制元件转动；
一个O型密封环，围绕所述阀轴并密封连接到所述盖体；和
一个连接于所述阀轴的阀臂，所述阀臂可随阀轴转动以覆盖及打开所述填充口；其中，所述阀臂的相对位置在所述输入部件的所述给定转速下控制容纳于所述操作腔内的所述粘性流体的所述相对量。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，(b)在给定发动机速度下控制所述操作腔中容纳的所述粘性流体的相对量包括：
当发动机操作温度低于预定温度阙值时用所述阀臂基本覆盖所述填充口，并在发动机操作温度高于所述预定温度阙值时用所述阀臂基本不覆盖所述填充口。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，(b)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量包括：
当发动机操作温度低于预定温度阙值时用所述阀臂基本覆盖所述填充口，以阻止所述粘性流体从所述流体储存腔流入所述操作腔，从而使所述操作腔中的所述粘性流体的所述相对量最小化，并在所述输入部件的给定转速下使所述输出部件的所述响应扭矩最小化。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，(b)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量包括：
当发动机操作温度高于所述预定温度阙值时，所述阀臂基本不覆盖所述填充口，从而使所述操作腔中的所述粘性流体的所述相对量最大化，并在所述输入部件的给定转速下使所述输出部件的所述响应扭矩最大化。
14.一种用于操作具有改良空气流动特性和最小热量积聚的粘性风扇驱动器的方法，该方法包括：
(a)形成一个粘性风扇驱动器，包括：
一个包括输入轴和主体的输入部件，所述主体具有密封环，所述输入部件以给定发动机速度的函数转动；
一个轴承支撑在所述输入轴上的输出部件，所述输出部件包括盖体；
一个压入所述盖体并密封接合到所述主体的密封件；
一个由所述主体、所述盖体和所述密封件限定的腔体；
一个连接到所述输出部件并容纳在所述腔体内的泵板，所述泵板具有填充口；
一个由所述泵板和所述盖体限定的流体储存腔；
一个由所述盖体和所述主体限定的操作腔，所述操作腔通过所述填充口可通流体地连接到所述流体储存腔；和
一定量粘性流体，容纳在所述流体储存腔和所述操作腔中；
(b)连接所述输入部件到发动机的转动组件，这样使得所述输入部件随着所述转动组件转动，所述转动组件以发动机给定转速的函数转动；且
(c)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量，使得所述粘性流体的所述相对量正比于所述输出部件的响应扭矩。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述粘性风扇驱动器还包括：
一个连接到所述盖体的双金属控制元件，所述双金属控制元件能够以发动机操作温度的函数转动；
一个连接于所述双金属控制元件并延伸穿过所述盖体到达所述腔体的阀轴，所述阀轴可随所述双金属控制元件转动；
一个O型密封环，围绕所述阀轴并密封连接到所述盖体；和
一个连接于所述阀轴的阀臂，所述阀臂可随阀轴转动以覆盖及打开所述填充口；其中，所述阀臂的相对位置在所述输入部件的所述给定转速下控制容纳于所述操作腔内的所述粘性流体的所述相对量。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，(c)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量包括：
当发动机操作温度低于预定温度阙值时用所述阀臂基本覆盖所述填充口，并在发动机操作温度高于所述预定温度阙值时用所述阀臂基本不覆盖所述填充口。
17.根据权利要求14所述的方法，其中，(b)将所述输入部件连接到发动机的转动组件包括：连接所述输入轴到发动机的转动组件。
18.根据权利要求14所述的方法，其中，(b)将所述输入部件连接到发动机的转动组件包括：连接所述输入轴的法兰部到发动机的转动组件。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，(c)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量包括：
当发动机操作温度低于预定温度阙值时用所述阀臂基本覆盖所述填充口，以阻止所述粘性流体从所述流体储存腔流入所述操作腔，从而使所述操作腔中的所述粘性流体的所述相对量最小化，并在所述输入部件的给定转速下使所述输出部件的所述响应扭矩最小化。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，(c)在给定发动机速度下控制容纳在所述操作腔中的所述粘性流体的相对量包括：
当发动机操作温度高于所述预定温度阙值时用所述阀臂基本不覆盖所述填充口，从而使所述操作腔中的所述粘性流体的所述相对量最大化，并在所述输入部件的给定转速下使所述输出部件的所述响应扭矩最大化。
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