專利名稱：剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種汽車風(fēng)扇離合器，特別是指利用剪切增稠材料由柔性到剛性的可逆轉(zhuǎn)變來(lái)控制汽車風(fēng)扇離合器中的主動(dòng)件與被動(dòng)件之間的離合器件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代汽車已成為人們生產(chǎn)、生活不可缺少的交通工具，隨著汽車與人類生活的關(guān)系越來(lái)越密切以及整個(gè)社會(huì)對(duì)節(jié)能環(huán)保意識(shí)和成本意識(shí)的提高，人們對(duì)汽車性能的要求也越來(lái)越高。自1973年發(fā)生世界性石油危機(jī)后，汽車燃油消耗成為受人關(guān)注的問(wèn)題。車輛設(shè)計(jì)者一直在不斷努力地通過(guò)各種新技術(shù)來(lái)達(dá)到節(jié)能、環(huán)保、降噪、降低成本等目的。現(xiàn)有的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇離合器主要是硅油風(fēng)扇離合器與電磁風(fēng)扇離合器，由于硅油在運(yùn)行過(guò)程中的阻尼大，不利于硅油的循環(huán)，導(dǎo)致硅油溫度升高，從而降低硅油的粘度， 而當(dāng)硅油粘度太低時(shí)，不能有效地帶動(dòng)從動(dòng)板，傳動(dòng)效率降低。電磁風(fēng)扇離合器是通過(guò)電磁耦合傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然具有柔性轉(zhuǎn)動(dòng)較好的特點(diǎn)，但還存在因輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速而形成較大的轉(zhuǎn)速差，導(dǎo)致傳動(dòng)效率低并造成電磁風(fēng)扇離合器工作溫度過(guò)高而降低了使用壽命。專利CN201020160461. 2通過(guò)加入了智能控制裝置來(lái)改善輸出轉(zhuǎn)速與輸入轉(zhuǎn)速的同步性，可以降低工作溫度，但是無(wú)法解決電磁汽車風(fēng)扇離合器傳動(dòng)效率低的缺陷。為了改善現(xiàn)有硅油汽車風(fēng)扇離合器和電磁汽車風(fēng)扇離合器所存在的缺陷，專利CN 95229119. 3和專利CN201010107312. 4分別采用電流變液和磁流變液這兩種新型智能材料作為傳動(dòng)介質(zhì)設(shè)計(jì)了汽車風(fēng)扇離合器。但目前電流變液體所能得到的屈服應(yīng)力一般不超過(guò) IOkPa,傳動(dòng)效率低，且電流變液汽車風(fēng)扇離合器和磁流變液汽車風(fēng)扇離合器分別需要復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)和磁路設(shè)計(jì)做支撐，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功耗高。為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器。剪切增稠液是一種粘度可隨外界剪切速率改變的功能材料。這種材料在常態(tài)下如流體一樣柔軟，當(dāng)遇到高速的沖擊或剪切時(shí)，材料變得堅(jiān)硬。當(dāng)外力消失后，材料又重新恢復(fù)到柔軟狀態(tài)。把剪切增稠液作為傳動(dòng)介質(zhì)，其初始粘度低，在運(yùn)行過(guò)程中的無(wú)用阻尼小，這就有利于剪切增稠液的循環(huán)，防止剪切增稠液溫度升高。而當(dāng)剪切增稠液到達(dá)工作面時(shí)，粘度瞬間增大，變?yōu)轭惞腆w，使得主動(dòng)板帶動(dòng)從動(dòng)板做功，從而帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)?；谶@一特性設(shè)計(jì)的汽車風(fēng)扇離合器無(wú)需外源控制，功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)迅速，易于控制，通過(guò)改性、配方調(diào)整可以設(shè)計(jì)不同臨界剪切速率和不同增稠幅值的剪切增稠液，由于剪切增稠液在工作腔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能形成類固體狀態(tài)，從而大大提高了汽車風(fēng)扇離合器的傳動(dòng)效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器，與其他汽車風(fēng)扇離合器相比， 這種汽車風(fēng)扇離合器利用剪切增稠液從柔性到剛性的可逆轉(zhuǎn)變來(lái)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)件與從動(dòng)件之間的離合。[0008]附圖1為本實(shí)用新型剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的結(jié)構(gòu)示意圖，附圖2為剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的工作原理圖，現(xiàn)根據(jù)附圖1、附圖2對(duì)本實(shí)用新型剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的結(jié)構(gòu)說(shuō)明如下剪切增稠液風(fēng)扇離合器由前蓋、殼體、主動(dòng)板、從動(dòng)板、閥片、主動(dòng)軸、雙金屬感溫器、閥片軸、軸承、風(fēng)扇等組成。前蓋、殼體和從動(dòng)板用螺釘組成一體，通過(guò)軸承裝在主動(dòng)軸上。風(fēng)扇外殼上固定密封圈，主動(dòng)板固定連接在主動(dòng)軸上，主動(dòng)軸和風(fēng)扇外殼通過(guò)軸承連接，從動(dòng)板與風(fēng)扇外殼固定連接，外殼，密封圈，主動(dòng)板，從動(dòng)板，控制閥組成工作腔，外殼，從動(dòng)板，控制閥組成儲(chǔ)液腔，工作腔、儲(chǔ)液腔中充有剪切增稠液，以及氮?dú)?。主?dòng)板與從動(dòng)板之間加入剪切增稠液， 通過(guò)主動(dòng)板與從動(dòng)板之間的轉(zhuǎn)速差來(lái)產(chǎn)生剪切力，通過(guò)剪切力的作用，使得剪切增稠液由低粘度轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒扯龋纬深惞腆w，從而帶動(dòng)風(fēng)扇外殼的轉(zhuǎn)動(dòng)。密封圈與風(fēng)扇外殼固定，密封圈構(gòu)成工作腔的最外緣。工作腔設(shè)計(jì)成中心窄周圍寬的漏斗形。主動(dòng)板與主動(dòng)軸固定連接，主動(dòng)軸與水泵軸連接。從動(dòng)板上有進(jìn)液孔，在常態(tài)下閥片關(guān)閉，若偏轉(zhuǎn)閥片，則進(jìn)液孔即可打開(kāi)。閥片的偏轉(zhuǎn)由螺旋雙金屬感溫器控制，從動(dòng)板上有凸臺(tái)限制閥片最大偏轉(zhuǎn)角。雙金屬感溫器的外端固定在前蓋上，內(nèi)端卡在閥片軸的槽內(nèi)。從動(dòng)板外緣有回液孔，中心有漏液孔，以防靜態(tài)時(shí)從閥片軸周圍泄漏剪切增稠液。剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的工作原理是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)或在小負(fù)荷下工作時(shí)，冷卻水及通過(guò)散熱器的氣流溫度不高，進(jìn)液孔被閥片關(guān)閉，工作腔內(nèi)無(wú)剪切增稠液，離合器處于分離狀態(tài)。主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，僅僅由于密封圈和軸承的摩擦，使風(fēng)扇隨同殼體在主動(dòng)軸上空轉(zhuǎn)打滑，轉(zhuǎn)速極低。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，冷卻液和通過(guò)散熱器的氣流溫度隨之升高，感溫器受熱變形從而帶動(dòng)閥片軸及閥片轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)流經(jīng)感溫器的氣流溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，進(jìn)液孔被完全打開(kāi)，剪切增稠液從貯液腔進(jìn)入工作腔，在離心力的作用下，剪切增稠液從工作腔中心向四周擴(kuò)散，主動(dòng)板與從動(dòng)板之間的相對(duì)線速度隨著徑向半徑的增大而增大，剪切增稠液所受的剪切力也隨著徑向半徑的增大而增大，因此主動(dòng)板邊緣的剪切增稠液將變得十分粘稠，成為類固體，主動(dòng)板即可利用剪切增稠液的高粘性帶動(dòng)殼體和風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)風(fēng)扇離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速迅速提高。為不使工作腔中的剪切增稠液溫度過(guò)高，粘度下降，設(shè)置冷卻循環(huán)系統(tǒng)使剪切增稠液在殼體內(nèi)不斷循環(huán)。由于主動(dòng)板轉(zhuǎn)速高于從動(dòng)板，因此受離心力作用從主動(dòng)板甩向工作腔外緣的壓力比貯液腔外緣的壓力高，剪切增稠液從工作腔經(jīng)回液孔流向貯液腔，貯液腔再經(jīng)進(jìn)液孔及時(shí)向工作腔補(bǔ)充剪切增稠液。 為使剪切增稠液從工作腔流回貯液腔的速度加快，縮短風(fēng)扇脫開(kāi)時(shí)間，在從動(dòng)板的回液孔旁，有一個(gè)刮液突起伸入工作腔縫隙內(nèi)。剪切增稠液最后到達(dá)工作腔邊緣，這時(shí)剪切增稠液脫離主動(dòng)板，剪切增稠液剪切力減小，又變?yōu)榈驼扯纫簯B(tài)，在離心力的作用下剪切增稠液從泄液孔進(jìn)入儲(chǔ)液腔。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著特點(diǎn)和積極效果1.采用剪切增稠液這種智能材料的由柔性到剛性可逆轉(zhuǎn)變來(lái)控制風(fēng)扇與皮帶輪的自動(dòng)離合，無(wú)需外源控制，降低能耗，響應(yīng)迅速，靈敏度高。2.剪切增稠液在剪切力作用下，在達(dá)到臨界剪切速率后可變?yōu)轭惞腆w，因此傳動(dòng)動(dòng)力較普通的硅油風(fēng)扇離合器和電磁風(fēng)扇離合器大，傳動(dòng)效率高。3.采用剪切增稠液作為傳動(dòng)材料，只需通過(guò)改性、配方調(diào)整來(lái)設(shè)計(jì)不同臨界剪切速率和不同增稠幅值的剪切增稠液，從而省去了電流變液、磁流變液汽車風(fēng)扇離合器中復(fù)雜的電路、磁路設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，而且易于控制。4.采用剪切增稠液作為傳動(dòng)材料，材料粘度只是在工作面變稠，在非工作面材料粘度很稀，這不但使得風(fēng)扇離合器可以及時(shí)得到所需要的驅(qū)動(dòng)力矩，而且有利于加快剪切增稠液的循環(huán)，及時(shí)進(jìn)行冷卻，減少不必要的阻尼。

附圖1為本實(shí)用新型剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為聯(lián)接螺釘，2為前蓋，3為密封圈，4為雙金屬感溫器，5為閥片傳動(dòng)銷，6為閥片，7為主動(dòng)板，8為從動(dòng)板，9為殼體，10為軸承。11為主動(dòng)軸，12為鎖止板，13為固定螺栓，14為鎖止螺釘，15為風(fēng)扇，27為進(jìn)液孔，28為回液孔，29為泄液孔。附圖2為剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器的工作原理圖。其中16為風(fēng)扇外殼，17為密封圈，18為主動(dòng)板，19為軸承，20為主動(dòng)軸，21為工作腔，22控制閥，23為剪切增稠液，24 為儲(chǔ)液腔，25為從動(dòng)板，26為氮?dú)狻?br> 具體實(shí)施方式
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)或在小負(fù)荷下工作時(shí)，冷卻水及通過(guò)散熱器的氣流溫度不高，雙金屬感溫器4沒(méi)有動(dòng)作，進(jìn)液孔27被閥片6、22關(guān)閉，工作腔21內(nèi)無(wú)剪切增稠液23，離合器處于分離狀態(tài)。主動(dòng)軸11、20轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，僅僅由于密封圈3、17和軸承10、19的摩擦，17固定在外殼16上，使風(fēng)扇15、風(fēng)扇外殼16隨同殼體在主動(dòng)軸10、20上空轉(zhuǎn)打滑，轉(zhuǎn)速極低。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加時(shí)，冷卻液和通過(guò)散熱器的氣流溫度隨之升高，感溫器4 受熱變形而帶動(dòng)閥片軸及閥片6、22轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)流經(jīng)感溫器的氣流溫度超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，進(jìn)液孔27被完全打開(kāi)，于是剪切增稠液23從貯液腔M進(jìn)入工作腔21，在離心力的作用下，剪切增稠液23從工作腔21中心向四周擴(kuò)散，主動(dòng)板7、18與從動(dòng)板8、25之間的相對(duì)線速度隨著徑向半徑的增大而增大，從而剪切增稠液23所受的剪切力隨之增大，剪切增稠液23將變得十分粘稠，主動(dòng)板7、18即可利用剪切增稠液23的粘性帶動(dòng)從動(dòng)板8、25及殼體9和風(fēng)扇 15、風(fēng)扇外殼16轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)風(fēng)扇離合器處于接合狀態(tài)，風(fēng)扇15、風(fēng)扇外殼16轉(zhuǎn)速迅速提高。 剪切增稠液23最后到達(dá)工作腔邊緣，這時(shí)剪切增稠液23脫離主動(dòng)板7、18，剪切增稠液23 剪切力減少，剪切增稠液23又變?yōu)榈驼扯纫簯B(tài)，在離心力的作用下剪切增稠液23從泄液孔 29進(jìn)入儲(chǔ)液腔24。 為不使工作腔中的剪切增稠液23溫度過(guò)高，粘度下降，使剪切增稠液23在殼體內(nèi)不斷循環(huán)。由于主動(dòng)板7、18轉(zhuǎn)速高于從動(dòng)板8、25，因此受離心力作用從主動(dòng)板7、18甩向工作腔外緣的壓力比貯液腔M外緣的壓力高，剪切增稠液23從工作腔21經(jīng)回液孔觀流向貯液腔對(duì)，而貯液腔M又經(jīng)進(jìn)液孔27及時(shí)向工作腔21補(bǔ)充剪切增稠液23。為使剪切增稠液23從工作腔21流回貯液腔M的速度加快，縮短風(fēng)扇15、風(fēng)扇外殼16脫開(kāi)時(shí)間，在從動(dòng)板8、25的回液孔觀旁，有一個(gè)刮液突起部伸入工作腔21縫隙內(nèi)。為了保護(hù)剪切增稠液23不被氧化，在工作腔21、儲(chǔ)液腔M中充入氮?dú)?6。為了加快剪切增稠液23的循環(huán)， 工作腔設(shè)計(jì)成中心窄周圍寬的漏斗形。 以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，不應(yīng)被視為對(duì)本實(shí)用新型范圍的限制，而且本實(shí)用新型所主張的權(quán)利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士，依照本實(shí)用新型所披露的技術(shù)內(nèi)容，可輕易思及的等效變化，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器，其特征在于風(fēng)扇外殼(16)上固定密封圈(17)，主動(dòng)板(18)固定連接在主動(dòng)軸00)上，主動(dòng)軸00)和風(fēng)扇外殼(16)通過(guò)軸承(19)連接，從動(dòng)板05)與風(fēng)扇外殼(16)固定連接，外殼(16)，密封圈(17)，主動(dòng)板(18)，從動(dòng)板(25),控制閥(22)組成工作腔(21)，外殼(16)，從動(dòng)板(25)，控制閥(22)組成儲(chǔ)液腔 (M)，工作腔(21)、儲(chǔ)液腔04)中充有剪切增稠液(23)，以及氮?dú)?6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器，其特征在于主動(dòng)板(18)與從動(dòng)板0 之間加入剪切增稠液(23)，通過(guò)主動(dòng)板(18)與從動(dòng)板0 之間的轉(zhuǎn)速差來(lái)產(chǎn)生剪切力，通過(guò)剪切力的作用，使得剪切增稠液03)由低粘度轉(zhuǎn)變?yōu)楦哒扯?，形成類固體，從而帶動(dòng)風(fēng)扇外殼(16)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器，其特征在于密封圈(17)與風(fēng)扇外殼(16)固定，密封圈(17)構(gòu)成工作腔(21)的最外緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器，其特征在于工作腔設(shè)計(jì)成中心窄周圍寬的漏斗形。
專利摘要剪切增稠液汽車風(fēng)扇離合器。剪切增稠液在常態(tài)下柔軟，當(dāng)遇到高速剪切時(shí)，材料變得堅(jiān)硬。當(dāng)外力消失后，材料恢復(fù)到柔軟狀態(tài)。把剪切增稠液作為傳動(dòng)介質(zhì)，其初始粘度低，有利于剪切增稠液的循環(huán)。把主動(dòng)板固定在主動(dòng)軸上，主動(dòng)軸和風(fēng)扇外殼通過(guò)軸承連接，從動(dòng)板與風(fēng)扇外殼固定，外殼,密封圈,主動(dòng)板,從動(dòng)板,控制閥組成工作腔，外殼，從動(dòng)板，控制閥組成儲(chǔ)液腔，工作腔、儲(chǔ)液腔中充有剪切增稠液。而當(dāng)剪切增稠液到達(dá)工作面時(shí)，粘度瞬間增大，使得主動(dòng)板帶動(dòng)從動(dòng)板做功，帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)?；诖颂匦栽O(shè)計(jì)的汽車風(fēng)扇離合器無(wú)需外源控制，功耗低，響應(yīng)迅速，易于控制。剪切增稠液在工作腔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成類固體狀態(tài)，這大大提高了汽車風(fēng)扇離合器的傳動(dòng)效率。
文檔編號(hào)F01P7/08GK202300617SQ201120324900
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者余勇, 李小娟, 李曉春, 王家松, 雷衛(wèi)武, 韓國(guó)立, 韓躍 申請(qǐng)人:浩華科技實(shí)業(yè)有限公司