專利名稱：一種硅油風扇離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車發(fā)動機冷卻系統(tǒng)組件，具體為一種硅油風扇離合器。
背景技術(shù)：
節(jié)約能源是國家經(jīng)濟發(fā)展的一項長遠方針。根據(jù)有關(guān)資料表明，汽車5 10%的能 量消耗在發(fā)動機的風扇冷卻上，而實際上汽車發(fā)動機工作的大部分時間是不需要風扇冷 卻，一般只有5 10%的時間才需要風扇冷卻，故現(xiàn)有技術(shù)中，存在一種硅油風扇離合器，采 用了該離合器的發(fā)動機風扇，可以使得風扇在發(fā)動機需要冷卻時才開始工作，發(fā)動機不需 要冷卻時風扇不工作?，F(xiàn)有的汽車硅油風扇離合器，其結(jié)構(gòu)為包括主軸、固定連接的前蓋和后蓋、設(shè)置 于前蓋和后蓋之間且固定于主軸的主動板、設(shè)置于前蓋、后蓋、主動板中的油路系統(tǒng)；所述 油路系統(tǒng)包括用于存儲硅油的儲油腔、用于離合前蓋、后蓋與主動板的動力腔、用于連接儲 油腔和動力腔的進油孔和回油孔；在所述油路系統(tǒng)的進油孔的進油口處對應(yīng)設(shè)置有閥片， 該閥片與一個感溫裝置相連，該感溫裝置可感受從散熱器吹來的空氣溫度并產(chǎn)生熱變形來 帶動閥片動作，進而控制進油孔的進油口處的開通和關(guān)閉。其工作原理為當感溫件受到 空氣流加熱到一定溫度點時產(chǎn)生的變形量將促使離合器中的閥片打開進油孔，從而儲油腔 中的硅油將在離心力作用下經(jīng)過進油孔進入到動力腔，由于硅油粘性較大，動力腔是在主 動板與前蓋和/或后蓋之間形成的腔室，故當動力腔中進入硅油后，使得主動板的旋轉(zhuǎn)可 帶動前蓋和后蓋一起旋轉(zhuǎn)，進而帶動固定在前蓋、后蓋外側(cè)的風扇旋轉(zhuǎn)；動力腔中的硅油越 多，離合器傳遞的力矩越大，離合器的滑差也越小，所以這時風扇的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地得到提升， 風量增大；當感溫件受到的空氣流溫度降低時，其變形量將減少甚至不足以使閥片打開閥 孔，從而阻止了儲存在儲油腔中的硅油進入到動力腔，動力腔中的硅油在離心力作用下將 通過回油孔回流到儲油腔，這樣動力腔中的硅油減少，離合器傳遞的力矩變小，滑差增大， 風扇轉(zhuǎn)速降低，風量減少。這樣，即可達到根據(jù)從散熱器吹來的空氣溫度判斷并控制風扇旋 轉(zhuǎn)或者停止的目的，使得在發(fā)動機過熱時才開啟風扇散熱，節(jié)約了能源。但是，這種風扇離 合器在工作中卻存在以下缺陷1、由于熱空氣流溫度不是真正的發(fā)動機水溫，因此在控制 風扇轉(zhuǎn)速時，感溫控制系統(tǒng)并不能真正檢測和反映發(fā)動機實際水溫的情況，這樣就很容易 使發(fā)動機處于過冷或過熱的工作狀態(tài)，因此風扇的響應(yīng)時間會有一定的滯后，從而造成離 合器的控制精度受到影響。2、感溫件熱變形物理特性不穩(wěn)定，存在反應(yīng)滯后的特點，因此控 制不靈敏。3、傳統(tǒng)的離合器上的閥片只有開和關(guān)兩種狀態(tài)，因此也只能控制風扇在兩種轉(zhuǎn) 速狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，即高速和低速，它不能滿足發(fā)動機對其它風扇轉(zhuǎn)速的需求，而且在轉(zhuǎn)換過渡 時檔位的切換過于明顯，難以做到平滑調(diào)節(jié)。4、感溫件失效時，可能存在閥片完全關(guān)死閥孔 的情況，造成風扇轉(zhuǎn)速始終在低速狀態(tài)下運行，因此離合器可靠性、安全性不高。5、離合器 無法檢測風扇的轉(zhuǎn)速，因此發(fā)動機在運行過程中不能實時監(jiān)測到風扇的轉(zhuǎn)速，這也降低了 離合器工作的安全性。6、由于閥孔和儲油腔均設(shè)置在前蓋上，前蓋、后蓋和風扇的轉(zhuǎn)速是一 樣的，而當風扇轉(zhuǎn)速較低時，由于儲油腔的離心力很小，因此硅油通過閥孔進入到動力腔中
3的動力也很小，所以造成風扇由低速向高速變化時，響應(yīng)時間比較長，這樣容易出現(xiàn)離合器 在變速時反應(yīng)遲緩，延誤了制冷時間，引起發(fā)動機水溫偏高，以至于影響發(fā)動機正常工作
實用新型內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實用新型的目的在于提供一種在控制閥片開啟和 閉合時靈敏度更高，能夠平滑的調(diào)節(jié)風扇轉(zhuǎn)速以及能夠根據(jù)發(fā)動機的實際風量需求進行送 風，而且閥片的可靠性好，特別是風扇離合器在變速時能夠迅速作出反應(yīng)的硅油風扇離合
ο本實用新型的技術(shù)方案一種硅油風扇離合器，包括主軸、固定連接的前蓋和 后蓋、設(shè)置于前蓋和后蓋之間且固定于主軸上的主動板，以及設(shè)置于前蓋、后蓋和主動板之 間的油路系統(tǒng)；所述油路系統(tǒng)包括用于存儲硅油的儲油腔、用于離合前蓋、后蓋與主動板的 動力腔以及用于連接儲油腔和動力腔的進油閥孔和回油閥孔；其特征在于，還包括閥片機 構(gòu)、電磁鐵機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述閥片機構(gòu)一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔配合，所述閥片機構(gòu) 另一端與電磁鐵機構(gòu)配合；所述控制系統(tǒng)用于控制電磁鐵機構(gòu)內(nèi)電磁鐵的電流，進而通過 控制閥片機構(gòu)對進油閥孔進行控制?？刂葡到y(tǒng)在控制電磁鐵機構(gòu)時，既能控制電磁鐵機構(gòu) 的通電和斷電，還能在電磁鐵機構(gòu)通電狀態(tài)下控制其內(nèi)部的電流大小。當控制系統(tǒng)控制電 磁鐵機構(gòu)斷電時，閥片與進油閥孔分離且進油閥孔的開啟度最大；當控制系統(tǒng)控制電磁鐵 機構(gòu)通電時，隨著電磁鐵機構(gòu)內(nèi)電流的增大，閥片與進油閥孔之間的距離將減小，同樣的， 隨著電磁鐵機構(gòu)內(nèi)電流的減小，閥片與進油閥孔之間的距離將增大，閥片在這個過程中始 終保持平滑移動。當閥片轉(zhuǎn)動到一定角度后，閥片將進油閥孔封閉。本實用新型的控制系 統(tǒng)是采用成熟的電路結(jié)構(gòu)，在此不詳述。進一步，所述電磁鐵機構(gòu)包括設(shè)置為鐵芯的主軸和設(shè)置在主軸下端的電磁線圈， 作為鐵芯的主軸采用軟磁材料制得，電磁線圈與控制系統(tǒng)連接并受其控制。進一步，所述閥片機構(gòu)包括閥片和用于與電磁鐵機構(gòu)配合的銜鐵，閥片的中部以 主動板上的限位凸臺側(cè)邊為支點形成杠桿結(jié)構(gòu)，閥片的一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔配合， 閥片的另一端與銜鐵固定連接；所述銜鐵的另一端被向下限制在主動板上的一個限位塊 內(nèi)。本實用新型還包括轉(zhuǎn)速反饋機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)速反饋機構(gòu)包括固定在主軸上的鐵質(zhì)的 感應(yīng)圈和用于檢測感應(yīng)圈轉(zhuǎn)速的磁電傳感器，所述磁電傳感器將檢測得到的信息通過脈沖 方波信號或正弦波信號發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過產(chǎn)生PWM脈沖控制信號控制閥片機 構(gòu)開啟、閉合進油閥孔的動作時間。更進一步，所述油路系統(tǒng)中的動力腔包括由分別設(shè)置在主動板和后蓋上并相互配 合的矩形迷宮槽形成的下腔體，所述動力腔與回油閥孔連通。更進一步，所述動力腔還包括由分別設(shè)置在主動板和前蓋的相對面上并相互配合 的矩形迷宮槽形成的上腔體，在主動板上還設(shè)有用于連通上腔體和下腔體的斜齒槽，所述 斜齒槽均勻分布在主動板的外沿上。本實用新型的工作原理當控制系統(tǒng)將電磁鐵機構(gòu)斷電時，電磁鐵無磁場產(chǎn)生，即電磁鐵機構(gòu)對銜鐵不產(chǎn) 生磁力，這時閥片與進油閥孔處于分離狀態(tài)，即進油閥孔開啟，這時儲油腔內(nèi)的硅油流入動力腔內(nèi)，因此風扇的轉(zhuǎn)速較快。但是由于限位塊的作用，當銜鐵向上轉(zhuǎn)動并與限位塊抵緊 后，閥片就無法轉(zhuǎn)動更大的角度，此時進油閥孔的開啟度最大。當控制系統(tǒng)給電磁鐵機構(gòu)通電后，電磁鐵在主軸周圍將產(chǎn)生磁場，隨即主軸對銜 鐵產(chǎn)生磁力并拉攏銜鐵，這時銜鐵帶動另一端的閥片繞主動板上的支點轉(zhuǎn)動，進而使閥片 與主動板上的進油閥孔接近，這時進油閥孔的開啟度減??；如果控制系統(tǒng)進一步增大電磁 鐵上的電流，主軸對銜鐵的吸力將增大并最終使閥片將進油閥孔封閉，這個過程中進入到 動力腔內(nèi)的硅油將逐漸減少并最終停止進油，因此風扇的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)的減慢。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點1、本實用新型的離合器在閥片開啟和閉合時都具有良好的靈敏度由于在閥片上 連接了 一塊銜鐵，而且在主軸上設(shè)置了電磁鐵機構(gòu)以及主軸采用了軟磁材料，因此對電磁 鐵通電后，產(chǎn)生磁場的可以使主軸對銜鐵產(chǎn)生磁吸力，以此可以控 制銜鐵的移動，進而帶動 閥片開啟或閉合閥孔；這種利用電磁鐵帶動閥片開、閉閥孔的方式在控制時靈敏度明顯提 高，也不會因為溫度檢測不準確而造成反應(yīng)滯后。2、平滑調(diào)節(jié)風扇轉(zhuǎn)速本實用新型用控制系統(tǒng)來控制電磁鐵機構(gòu)并帶動閥片機 構(gòu)，利用閥片機構(gòu)的動作來控制進油閥孔的開啟度；這里控制系統(tǒng)是通過PWM脈沖電信號 控制電磁鐵產(chǎn)生磁場，該磁場使主軸產(chǎn)生電磁力并施加在銜鐵上，從而可以帶動閥片開、關(guān) 閥孔，這種采用PWM電信號來控制閥片動作的方式，能夠更加精確地控制風扇在變速時的 節(jié)奏，使其調(diào)節(jié)更加平滑，真正做到了無級調(diào)速。3、能夠根據(jù)發(fā)動機的實際風量需求控制風扇送風本實用新型的控制系統(tǒng)不但可 以直接采集發(fā)動機水溫，而且可通過轉(zhuǎn)速反饋機構(gòu)等采集發(fā)動機其它參數(shù)(例如轉(zhuǎn)速等)， 這樣離合器可以控制風扇的轉(zhuǎn)速使其能夠真正反映發(fā)動機的實際風量要求。4、可靠性好由于閥片設(shè)置在主動板上，在未受電磁力作用時與進油閥孔處于分 離的狀態(tài)，這一特點使得離合器在緊急狀態(tài)下可以采用斷開電磁鐵電源的方式，使閥片與 進油閥孔自動分離，這樣就能實現(xiàn)開啟閥孔的操作，讓儲油腔中的硅油進入到動力腔中從 而使風扇運轉(zhuǎn)提速，增大風量防止發(fā)動機出現(xiàn)水溫過高現(xiàn)象，這使得離合器的可靠性和安 全性都得到了提高。5、變速時反應(yīng)迅速由于離合器的儲油腔和進油閥孔均設(shè)置在主動板上，而主動 板始終與發(fā)動機轉(zhuǎn)速同步，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速也始終高于風扇轉(zhuǎn)速(最低也有600rpm)，這樣在 任何發(fā)動機工況下儲油腔的離心力都足夠大，硅油的流動動力也完全可以滿足快速流動的 要求，所以即使風扇在低速運行狀態(tài)，也能在很短的時間內(nèi)讓其變換到高速狀態(tài)，從而達到 快速響應(yīng)的效果。

圖1為本實用新型硅油風扇離合器的結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中，1一主軸，2—前蓋，3—后蓋，4一主動板，5—儲油腔，6—動力腔，61—下腔 體，62—上腔體，7—進油閥孔，8—回油閥孔，9一電磁線圈，10 —閥片，11 一銜鐵，12—限位 凸臺，13—限位塊，14 一感應(yīng)圈，15—磁電傳感器，16—隔板，17—斜齒槽，18—控制系統(tǒng)。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，一種硅油風扇離合器，包括主軸1、固定連接的前蓋2和后蓋3、設(shè)置 于前蓋2和后蓋3之間且固定于主軸1上的主動板4，以及設(shè)置于前蓋2、后蓋3和主動板 4之間的油路系統(tǒng)；所述油路系統(tǒng)包括用于存儲硅油的儲油腔5、用于離合前蓋2、后蓋3與 主動板4的動力腔6以及用于連接儲油腔5和動力腔6的進油閥孔7和回油閥孔8 ；還包 括閥片機構(gòu)、電磁鐵機構(gòu)和控制系統(tǒng)18，所述閥片機構(gòu)一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔7配合， 所述閥片機構(gòu)另一端與電磁鐵機構(gòu)配合，所述控制系統(tǒng)18用于檢測主軸1運轉(zhuǎn)速度并控制 電磁鐵機構(gòu)內(nèi)電磁鐵的電流大小，所述電磁鐵機構(gòu)的電磁鐵通電或斷電時通過控制閥片機 構(gòu)使得進油閥孔7閉合或開啟。所述電磁鐵機構(gòu)包括設(shè)置為鐵芯的主軸1和設(shè)置在主軸下端的電磁線圈9，作為 鐵芯的主軸1采用軟磁材料制得，電磁線圈9與控制系統(tǒng)18連接并受其控制。安裝時，電 磁鐵機構(gòu)通過線圈套筒整體包封形成，然后固定在主軸1的下端，電磁鐵機構(gòu)通過電磁線 圈9與控制系統(tǒng)18的導(dǎo)線連通；所述電磁鐵機構(gòu)在通電時產(chǎn)生磁場使得閥片機構(gòu)被吸附在 主軸1上。這里主軸選用軟磁材質(zhì)，可以進一步增大產(chǎn)生的磁力，同時也可以降低電磁鐵機 構(gòu)內(nèi)電能的消耗。為實時監(jiān)控發(fā)動機的實際需求風量，本實用新型還設(shè)置了轉(zhuǎn)速反饋機構(gòu)， 所述轉(zhuǎn)速反饋機構(gòu)包括固定在主軸1上的鐵質(zhì)的感應(yīng)圈14和用于檢測感應(yīng)圈轉(zhuǎn)速的磁電 傳感器15。在包封電磁鐵機構(gòu)時，感應(yīng)圈14和磁電傳感器15也同時被包封在塑料的線圈 套筒內(nèi)，磁電傳感器15通過導(dǎo)線與控制系統(tǒng)18相連。所述磁電傳感器15將檢測得到的信 息通過脈沖方波信號或正弦波信號發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)18通過內(nèi)部的PWM脈沖控制 模塊產(chǎn)生PWM脈沖控制信號控制閥片機構(gòu)開啟、閉合進油閥孔的動作時間，從而達到實時 調(diào)節(jié)風扇轉(zhuǎn)速的目的。本實用新型的閥片機構(gòu)包括閥片10和用于與電磁鐵機構(gòu)配合的銜鐵11，閥片10 的中部以主動板4上的限位凸臺12側(cè)邊為支點形成杠桿結(jié)構(gòu)，閥片10的一端與銜鐵11固 定連接，閥片10的另一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔7配合；所述銜鐵11的另一端被向下限制 在主動板4上的一個限位塊13內(nèi)。本實用新型油路系統(tǒng)中的儲油腔5是由主動板4和鉚接于主動板4上的隔板16 形成，所述隔板16位于主動板4和前蓋2之間，所述儲油腔5與油路系統(tǒng)中的回油管路連 通。油路系統(tǒng)中的動力腔6包括由分別設(shè)置在主動板4和后蓋3上并相互配合的矩形迷宮 槽形成的下腔體61，以及由分別設(shè)置在主動板4和前蓋2的相對面上并相互配合的矩形迷 宮槽形成的上腔體62，在主動板4上還設(shè)有用于連通上腔體62和下腔體61的斜齒槽17， 所述斜齒槽17均勻分布在主動板4的外沿上。由于斜齒槽17為斜向設(shè)置，因此工作時，斜 齒槽17在豎直方向上會產(chǎn)生一個分力，使得下腔體61內(nèi)的硅油能夠被快速的輸送至上腔 體62內(nèi)，以此可以增強動力腔內(nèi)硅油的動力，離合器的動力性能也明顯加強。所述動力腔 6與回油閥孔8連通，由于回油管路又是與儲油腔5連通的，這樣整個油路系統(tǒng)在工作時形 成回路。本實用新型的控制系統(tǒng)18在控制風扇的轉(zhuǎn)速時，是通過控制電磁鐵上線圈內(nèi)的 電流大小實現(xiàn)改變主軸對銜鐵的吸力，從而控制閥片轉(zhuǎn)動的角度，達到控制進油閥孔的開 啟度的目的，這樣就實現(xiàn)了平滑調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，控制也更加精確。當電磁鐵上的電流減小時，主軸1對 銜鐵11的吸力也相應(yīng)的減小，這時銜鐵11在自身重力作用下將向上旋轉(zhuǎn)回 位，同樣也會帶動閥片10轉(zhuǎn)動，即實現(xiàn)進油閥孔7開啟度的增大。
權(quán)利要求一種硅油風扇離合器，包括主軸(1)、固定連接的前蓋(2)和后蓋(3)、設(shè)置于前蓋(2)和后蓋(3)之間且固定于主軸(1)上的主動板(4)，以及設(shè)置于前蓋(2)、后蓋(3)和主動板(4)之間的油路系統(tǒng)；所述油路系統(tǒng)包括用于存儲硅油的儲油腔(5)、用于離合前蓋(2)、后蓋(3)與主動板(4)的動力腔(6)以及用于連接儲油腔(5)和動力腔(6)的進油閥孔(7)和回油閥孔(8)；其特征在于，還包括閥片機構(gòu)、電磁鐵機構(gòu)和控制系統(tǒng)(18)，所述閥片機構(gòu)一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔(7)配合，另一端與電磁鐵機構(gòu)配合；所述控制系統(tǒng)(18)用于控制電磁鐵機構(gòu)內(nèi)電磁鐵的電流，進而通過控制閥片機構(gòu)對進油閥孔(7)進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的硅油風扇離合器，其特征在于，所述電磁鐵機構(gòu)包括設(shè)置為鐵 芯的主軸(1)和設(shè)置在主軸兩側(cè)的電磁線圈(9)，作為鐵芯的主軸(1)采用軟磁材料制得， 電磁線圈(9)與控制系統(tǒng)(18)連接并受其控制。
3.如權(quán)利要求1所述的硅油風扇離合器，其特征在于，所述閥片機構(gòu)包括閥片(10)和 用于與電磁鐵機構(gòu)配合的銜鐵(11)，閥片(10)的中部以主動板(4)上的限位凸臺(12)側(cè)邊 為支點形成杠桿結(jié)構(gòu)，閥片(10)的一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔(7)配合，閥片(10)的另一 端與銜鐵(11)固定連接；所述銜鐵(11)的另一端被向上限制在主動板(4)上的一個限位塊 (13)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的硅油風扇離合器，其特征在于，還包括轉(zhuǎn)速反饋機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)速 反饋機構(gòu)包括固定在主軸(1)上的鐵質(zhì)的感應(yīng)圈(14)和用于檢測感應(yīng)圈轉(zhuǎn)速的磁電傳感 器(15)，所述磁電傳感器(15)將檢測得到的信息通過脈沖方波信號或正弦波信號發(fā)送給 控制系統(tǒng)(18)。
5.如權(quán)利要求1所述的硅油風扇離合器，其特征在于，所述油路系統(tǒng)中的儲油腔(5)是 由主動板(4)和鉚接于主動板(4)上的隔板(16)形成，所述隔板(16)位于主動板(4)和前 蓋(2)之間。
6.如權(quán)利要求5所述的硅油風扇離合器，其特征在于，所述油路系統(tǒng)中的動力腔(6) 包括由分別設(shè)置在主動板(4)和后蓋(3)相對面上并相互配合的矩形迷宮槽形成的下腔體 (61)，以及由分別設(shè)置在主動板(4)和前蓋(2)相對面上并相互配合的矩形迷宮槽形成的 上腔體(62)，所述動力腔(6)與回油閥孔(8)連通。
7.如權(quán)利要求6所述的硅油風扇離合器，其特征在于，在主動板(4)上還設(shè)有用于連通 上腔體(62)和下腔體(61)的斜齒槽(17)，所述斜齒槽(17)均勻分布在主動板(4)的外沿 上。
專利摘要一種硅油風扇離合器，包括主軸、固定連接的前蓋和后蓋、設(shè)置于前蓋和后蓋之間的主動板，以及設(shè)置于前蓋、后蓋和主動板之間的油路系統(tǒng)；所述油路系統(tǒng)包括用于存儲硅油的儲油腔、動力腔以及進油閥孔和回油閥孔；還包括閥片機構(gòu)、電磁鐵機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述閥片機構(gòu)一端與油路系統(tǒng)的進油閥孔配合，所述閥片機構(gòu)另一端與電磁鐵機構(gòu)配合，所述控制系統(tǒng)用于檢測主軸運轉(zhuǎn)速度并控制電磁鐵機構(gòu)內(nèi)電磁鐵的電流大小，所述電磁鐵機構(gòu)的電磁鐵通電或斷電時通過控制閥片機構(gòu)使得進油閥孔閉合或開啟。本離合器在控制閥片開、閉時靈敏度高，能夠平滑的調(diào)節(jié)風扇轉(zhuǎn)速以及可根據(jù)發(fā)動機的實際風量需求進行送風，而且閥片可靠性好，在變速時能夠迅速反應(yīng)。
文檔編號F01P7/04GK201730669SQ20102050594
公開日2011年2月2日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者丁維福, 王應(yīng)剛, 郭火平 申請人:五龍控股有限公司