用于附件驅動的摩擦離合器的制造方法
【專利說明】用于附件驅動的摩擦離合器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請是2013年12月19日提交的美國專利申請序列號14/135，280 (DKT 12180A (BffA 0427 PUS))的一個部分繼續(xù)申請，該美國專利申請是2012年12月24日提交的美國專利申請?zhí)朜0.61/745,647的一個非臨時性申請。本申請還涉及均在2011年4月13日提交的美國專利申請序列號61/474，862和美國專利申請序列號61/474，928。
技術領域
[0003]在此披露了摩擦離合器驅動組件，特別是用于車輛附件，如冷卻劑泵。
[0004]背景
[0005]在例如帶有內(nèi)燃發(fā)動機的汽車和載重車的車輛中通常使用如水泵和冷卻風扇的附件。這些附件典型地是由皮帶驅動的，該皮帶被直接或間接地附接到發(fā)動機的曲軸上并因此以發(fā)動機轉速的某些比例運轉。這些水泵具有一個葉輪，該葉輪用于將發(fā)動機冷卻劑從發(fā)動機循環(huán)到散熱器并且返回以便使該冷卻劑保持在可接受的溫度極限之內(nèi)。冷卻風扇具有一個帶葉片的風扇，該風扇將大氣空氣提供到散熱器，例如用來對發(fā)動機冷卻劑進行冷卻。
[0006]如今正不斷努力減少發(fā)動機附件(如水泵和風扇驅動器)的功率消耗以便改善燃料經(jīng)濟性并減少排放。因此優(yōu)選的是如果此類附件能夠被制作成以更小的功率運行，或者僅在需要時以更小的功率運行，以便減少發(fā)動機上的負荷，并且進而改善燃料經(jīng)濟性并減少來自發(fā)動機的不希望有的排放物。
[0007]發(fā)明概述
[0008]在此披露了一種車輛附件驅動組件，例如冷卻器泵或風扇驅動器，該驅動組件具有一種改進的干式摩擦離合器機構。該附件可以具有一種對電磁操作摩擦離合器的開關操作，該電磁操作摩擦離合器能夠選擇性地使軸構件旋轉。用于這種操作的這些部件是作為一種包括皮帶輪構件的多部件組件的一部分而包括在內(nèi)的。皮帶輪由定位在皮帶輪構件上的發(fā)動機皮帶以輸入速度旋轉。在用作水泵時，連接到水泵的葉輪上的一個軸被定位在該組件中并且由一個摩擦離合器機構以開關的方式進行控制。類似地，在用作風扇驅動器時，該附件驅動器的操作是由一個摩擦離合器機構以開關的方式來控制的。
[0009]摩擦離合器組件被定位在該組件的內(nèi)部以便選擇性地允許皮帶輪構件機械地操作。干式摩擦離合器組件是通過接通/斷開一個螺線管而被致動的。當螺線管被斷開(即，未被通電)時，離合器將被接合，并且因此離合器處于失效保護狀態(tài)。多個彈簧推動一個電樞板，該電樞板將摩擦片夾在該電樞板與一個蓋構件之間。扭矩是通過該摩擦片的兩側而被傳遞的。通過接通該螺線管使得該離合器脫接合。
[0010]當螺線管被接通(即，被通電)時，螺線管的力克服這些彈簧的力并且將電樞板向后拉靠在該皮帶輪上。一個回位彈簧推動該摩擦片遠離蓋件并且將其固持在一個止擋件上，從而在摩擦片的兩側上產(chǎn)生空氣隙。在這種操作狀態(tài)中，輸入端(皮帶輪)與輸出端(軸)被斷開連接，從而消除了輸入端與輸出端之間的相互作用(例如，軸承阻力)。
[0011]當結合附圖和附加權利要求來考慮時，本發(fā)明另外的目的、特征和益處將在本發(fā)明的以下說明中闡述。
[0012]附圖的簡要說明
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛水泵組件的截面視圖。
[0014]圖2是圖1的組件的一個分解視圖。
[0015]圖2A是圖1的組件的一部分的分解視圖。
[0016]圖3是圖1和圖2所示的組件的截面視圖，其中這些部件被示出是在螺線管的脫接合位置中。
[0017]圖4是圖1和圖2所示的組件的截面視圖，其中這些部件被示出是在螺線管的接合位置中。
[0018]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的車輛冷卻風扇組件的截面視圖。
[0019]優(yōu)選實施方式的說明
[0020]為了促進和理解本發(fā)明的原理的目的，現(xiàn)在將參見在圖中所展示的這些實施例并且將使用特定的語言對它們進行說明。盡管如此，應理解在此并不旨在限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明包括在所展示的裝置和所說明的方法中以及本發(fā)明的原理的進一步應用中的任何替代方案以及其他修改，這些將是在本發(fā)明所涉及的領域中的人員或普通技術人員通常會想到的。
[0021]在此描述的本發(fā)明具體涉及尤其用于冷卻劑泵和冷卻風扇的摩擦離合器組件。冷卻劑泵使冷卻劑在發(fā)動機(例如汽車內(nèi)燃發(fā)動機)中循環(huán)。(術語“水泵”和“冷卻劑泵”在此是可交換使用的。使用冷卻風扇來推動或拖動空氣經(jīng)過散熱器，以便幫助降低發(fā)動機冷卻劑的溫度。
[0022]在此描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例尤其被適配用于卡車、乘用車和越野車輛。
[0023]圖1至圖4示出了用于運行冷卻泵的附件組件的實施例。這個實施例總體上由參考數(shù)字200來表示。該組件包括一個殼體202和一個用來使發(fā)動機冷卻流體在車輛中循環(huán)的葉輪204。
[0024]殼體202包括一個基底構件206和一個蓋構件208，該基底構件和該蓋構件可以由多個緊固件(例如多個螺栓210)緊固在一起。一個螺線管致動摩擦離合器機構212被定位在該殼體中。一個中央軸構件214被居中地定位在該殼體中并且用來使葉輪204旋轉。葉輪被定位在一個殼體(未示出)中并且由一個裝配組件216連接到該軸構件214上。軸的下部末端214L以任何常規(guī)方式被緊固到組件216上。
[0025]這個組裝好的殼體包括一個皮帶輪構件220。該皮帶輪構件被適配成通過發(fā)動機皮帶由該發(fā)動機曲軸直接地或間接地驅動。盡管該皮帶輪構件的外表面223在附圖中是光滑的，它還可以具有任何常規(guī)形狀以便與發(fā)動機皮帶相嚙合或相配合。
[0026]該軸構件214通過軸承組構件230來可旋轉地支撐在殼體202中。盡管只示出了一個軸承組230,但還可以使用不止一組的軸承或疊層式軸承。
[0027]摩擦離合器機構212包括一個電樞板232、一個摩擦片234和兩個摩擦材料環(huán)形環(huán)圈236、238。電樞板232優(yōu)選地是由一種磁性金屬材料(例如低碳鋼)制成的。摩擦片234優(yōu)選地是由一種非磁性材料(例如不銹鋼)制成的。
[0028]摩擦材料236、238可以是現(xiàn)今用在摩擦離合器中的任何常規(guī)摩擦材料，并且可以是完整的環(huán)、多段環(huán)、或者總體上在附圖中示出環(huán)圈236、238的位置上定位的多個簡單的摩擦材料件。這些摩擦材料是例如通過使用粘合劑進行粘結而固定地附接到摩擦片的兩側上的。
[0029]優(yōu)選由非磁性材料(例如不銹鋼)制成的這個蓋構件208是通過這些連接銷構件(例如多個緊固件或螺栓210)來直接連接到皮帶輪構件220上的。這些緊固件的末端可以是有螺紋的以用于與皮帶輪構件220中的多個開口 221中的相對應的匹配螺紋進行配合。因此，當發(fā)動機皮帶(未示出)使皮帶輪旋轉時，蓋構件208以相同的輸入速度旋轉。
[0030]皮帶輪構件220優(yōu)選地是由一種磁性材料(例如低碳鋼)制成。皮帶輪構件圍繞這些軸承240自由旋轉。盡管這些軸承可以具有任何會具有足夠的耐久性和性能的類型，但如附圖中所示的還可以使用一對疊層式軸承240。
[0031]摩擦離合器組件的操作是由一個螺線管組件250來執(zhí)行的。螺線管組件包括一個被定位在殼體202的基底構件206中的螺線管線圈252。螺線管線圈構件包括銅導線的一個甜甜圖形狀線圈，而螺線管殼體優(yōu)選地是由一種磁性材料(例如低碳鋼)制成。螺線管線圈構件252優(yōu)選地被承裝在殼體構件206中。
[0032]螺母構件260是有旋擰在，或者是以其他方式牢固地固定在軸構件214的末端上。摩擦片構件234例如是用鍵固定而連接到螺母構件260上。如圖2所示，該螺母構件具有多個花鍵構件261，這些花鍵構件裝配在摩擦片構件234中心的相對應的槽口 235中。以此方式，螺母與摩擦片構件隨該軸構件214旋轉。螺母構件260以及軸構件214將一個止擋構件270與軸承構件230牢固地夾在一起。軸構件214以及其上固定的所有部件都是通過軸承構件230軸向地定位的。止擋構件270優(yōu)選地是由一種非磁性材料(例如不銹鋼)制成。
[0033]為了將軸承構件230在殼體206內(nèi)部固定在一個軸向位置中，使用了一個波形彈簧構件280和軸承保持器構件282。軸承保持器構件282被螺紋附接到殼體206上，如通過參考號284所示。
[0034]使用止擋構件270來止擋該摩擦片構件234在螺線管組件250通電時的軸向運動，如在以下進行說明。一個復位彈簧290被定位在螺母構件260與摩擦片構件234之間并且在螺線管組件250被致動時起作用來使摩擦片構件234返回其機械脫接合位置。
[0035]螺線管線圈252是通過一個電路板(未示出)來供電的。電氣引線和導線可以是插入模制在殼體206中的，以便將電信號運送給螺線管線圈構件252。該電路板通過如CAN網(wǎng)絡的車輛通信網(wǎng)絡而進一步與該車輛的電子控制單元(ECU)相聯(lián)通。水泵組件控制器電路板還可以被定位在殼體206內(nèi)、可能具有甜甜圖形狀。
[0036]水泵的致動是根據(jù)發(fā)動機所需要的冷卻來選定的。多個傳感器將相關數(shù)據(jù)饋送給ECU,然后ECU對泵控制器發(fā)送一個信號請求致動該泵。然后該泵控制器接合該摩擦離合器，這樣允許葉輪由皮帶輪驅動。
[0037]當水泵不需要致動時，螺線管組件250使摩擦離合器組件保持在脫接合位置。這在圖4中示出。當螺線管線圈構件252被電致動時產(chǎn)生一個通量回路300，該通量回路起