一种风扇离合器及方法与流程

1.本发明涉及发动机冷却技术领域，具体涉及一种风扇离合器及方法。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.用于汽车、牵引车、工程机械等机械工程所用的内燃发动机都配备有冷却系统，现在发动机冷却系统通过冷却风扇对发动机热循环系统的水温进行风冷降温，散热风扇与发动机之间装有电磁风扇离合器，风扇离合器通过电磁线圈感应原理实现冷却风扇变速，从而达到节省燃油、降低能耗的目的。
4.专利申请cn105065105a“一种带有增力机构的汽车风扇离合器”涉及一种带有增力机构的汽车风扇离合器，包括驱动力矩输入机构、动力传递机构以及联系二者并放大二者之间作用力的增力机构，其所述的驱动力矩输入机构为电磁离合机构，包括铁芯、内置铁芯的线圈等；所述的增力机构包括从动盘，与从动盘相对设置的主动盘，在从动盘上设置的至少三道第一凹槽球道，在主动盘上设置的至少三道与第一凹槽球道对应的第二凹槽球道以及设置在二者之间的钢球；第一凹槽球道与第二凹槽球道的槽深从中部向两端逐渐浅缩。
5.此专利申请的驱动力矩输入机构为电磁离合机构，但仍然存在线圈发热的问题。风扇离合器重载爬坡时为直驱全速工作，带有线圈的离合器电磁线圈需要长时间通电保持高速状态，浪费车辆电能，并且在电路发生故障时，离合器无法全速工作。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种风扇离合器及方法，以介质充入介质腔时产生的压力作为驱动力矩输入，取代线圈和铁芯结构，完全避免了线圈发热的问题，而且结构简单，制成成本低。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本发明的实施例提供了一种风扇离合器，包括缸体，缸体内设有活塞，活塞一侧的缸体内空间作为介质腔，活塞另一侧设外套，外套外部周向连接动力组件，外套内设有内套，内套与风扇驱动轴总成连接，外套和内套之间设有摩擦片总成，摩擦片总成包括内摩擦片和外摩擦片，外摩擦片与外套周向连接，内摩擦片与内套周向连接，摩擦片总成两侧设有固定在外套的外挡件和转动连接在风扇驱动轴总成的内挡件，内挡件与外套、活塞之间设有弹性件；活塞在缸体内滑动以通过外套和弹性件实现外挡件、内挡件将内摩擦片、外摩擦片压紧和松开状态的切换。
8.可选的，所述活塞的端部转动连接有顶推件，活塞能够通过顶推件推动外套运动，顶推件与内挡件之间设有弹性件。
9.可选的，所述缸体设有与介质腔连通的第一充填通道，第一充填通道与设置在介
质充填部件的第二充填通道连通，介质充填部件与动力组件转动连接。
10.可选的，所述风扇驱动轴总成包括主轴，主轴端部连接有风扇固定盘；所述内套与主轴固定，主轴与风扇固定盘固定，或者，内套与风扇固定盘固定，主轴与风扇固定盘转动连接。
11.可选的，所述动力组件的一端设有磁铁，风扇固定盘内嵌入有与磁铁对应的导磁软铁。
12.可选的，所述动力组件包括第一动力轮和第二动力轮，外套设置在第一动力轮内部且与第一动力轮周向连接，第二动力轮采用固定在第一动力轮端面的皮带轮以连接外部动力系统。
13.可选的，所述外挡件采用固定在外套内侧圆周面的挡圈，所述内挡件采用与风扇驱动轴总成转动连接的环状挡盘。
14.可选的，所述弹性件采用弹簧碟片，弹簧碟片的外边缘与内挡件接触，弹簧碟片的内边缘与顶推件接触，顶推件与活塞转动连接，所述外套设置有凸起，凸起与弹簧碟片靠近活塞的侧面接触。
15.可选的，所述内摩擦片和外摩擦片均设置多个，多个内摩擦片和外摩擦片交替设置。
16.第二方面，本发明的实施例提供了一种第一方面所述的风扇离合器的方法：介质腔内充入介质，活塞带动外套运动，外套带动外挡件朝向远离内挡件的方向运动，外摩擦片和内摩擦片松开，切断动力组件和风扇驱动轴总成之间的动力传递；介质腔内排出介质，在弹性件的作用下，外套和活塞复位，外挡件和内挡件压紧外摩擦片和内摩擦片，动力组件的动力经过内摩擦片、外摩擦片内套后传递给风扇驱动轴总成，风扇驱动轴总成全速工作。
17.本发明的有益效果如下：1.本发明的风扇离合器，具有缸体和活塞，活塞一侧作为介质腔，充入介质后，活塞能够带动其另一侧的外套运动，外套设有外挡件，主轴转动连接有内挡件，因此能够实现外挡件和内挡件将其之间的内摩擦片和外摩擦片松开，切断动力组件与风扇驱动轴总成之间的动力传递；介质腔放出介质时，在弹性件的作用下，活塞和外套复位，利用外挡件和内挡件将内摩擦片和外摩擦片压紧，实现动力组件和风扇驱动轴总成之间的动力传递，风扇固定盘能够带着风扇全速工作；采用介质腔内充放介质驱动代替了采用铁芯和线圈驱动，不存在发热现象，而且在介质腔没有介质的情况下内摩擦片和外摩擦片压紧，风扇驱动轴总成全速工作，离合器重载爬坡时，无需长时间通电，减少了车辆电能的使用，而且在介质腔无法正常充入介质的情况下，整个风扇离合器能够保持全速运转，进而保证风扇冷却效果。
18.2.本发明的风扇离合器，所述动力组件的一端设有磁铁，主轴固定有风扇固定盘，风扇固定盘内嵌入有与磁铁对应的导磁软铁，磁铁能够与风扇固定盘内设导磁软铁产生电涡流磁场，在动力组件与风扇驱动轴总成动力切断的情况下，动力组件的转动能够带动风扇固定盘实现柔性半速运转，使得在动力组件与风扇驱动轴总成动力切断的情况下也能够使风扇进行工作，保证冷却效果。
附图说明
19.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
20.图1是本发明实施例1整体结构示意图；图2是本发明实施例1内摩擦片示意图；图3是本发明实施例1外摩擦片示意图；图4是本发明实施例1弹簧碟片主视图；图5是本发明实施例1弹簧碟片侧视图；图6是本发明实施例3整体结构示意图；其中，1.缸体，2.活塞，3.第一挡圈，4.顶推件，5.弹簧碟片，6.外套，7.环状挡盘，8.内摩擦片，9.外摩擦片，10.加厚摩擦片，11.风扇固定盘，12.磁铁固定轮，13.磁铁，14.导磁软铁，15.皮带轮，16.内套，17.第二挡圈，18.介质充填部件。
具体实施方式
实施例1本实施例提供了一种风扇离合器，如图1所示，包括风扇驱动轴总成，所述风扇驱动轴总成包括主轴，主轴的一端固定有风扇固定盘11。
21.所述主轴穿过缸体1，缸体1采用环形结构，主轴穿过缸体1且与缸体1同轴设置，本实施例中，缸体1固定在外部架体上以实现固定设置，所述主轴与缸体1转动连接，缸体1不会妨碍主轴绕自身轴线的转动。
22.所述缸体1采用一端敞口设置的环形结构，缸体1靠近风扇固定盘11的一侧敞口设置，缸体1包括同轴设置的内环部分和外环部分，缸体1内设置有活塞2，活塞2在缸体1内滑动连接，以实现沿缸体1轴线的直线运动，由于缸体1为环形结构，因此，活塞2采用与缸体1形状相匹配的环形结构。
23.所述活塞2远离风扇固定盘11一侧的缸体1内空间作为介质腔，介质腔充入气体或液体等介质后，能够带动活塞2朝向缸体1敞口端的方向运动。
24.所述缸体1的外环部分的圆周内侧面设有第一挡圈槽，第一挡圈槽内设有第一挡圈3，第一挡圈3用于限制活塞2朝向缸体1敞口端的移动距离。
25.所述缸体1的封闭端设置有第一充填通道，第一充填通道的一端与介质腔连通，第一充填通道的另一端与第二充填通道的一端连通，第二充填通道设置在介质充填部件18内部，介质充填部件18用于固定在外部架体上以实现固定设置，第二充填通道的另一端用于连接介质源，所述介质源采用气源或液体源，优选采用气源。
26.所述介质充填部件18采用环形结构，其中心设有主轴穿过的通孔。
27.所述缸体1的敞口端一侧设有外套6，外套6位于主轴外周且与主轴同轴设置，活塞2的运动能够带动外套6沿主轴的轴线方向运动。
28.本实施例中，所述外套6采用一端敞口设置的筒状结构，其敞口端靠近风扇固定盘11设置，另一侧的封闭端设有用于主轴等部件穿过的孔洞。
29.所述外套6与动力组件周向连接，动力组件同轴设置在外套6的外周且与外套6的周向外侧面周向连接，优选的，所述外套6的周向外侧面采用键连接的方式与动力组件连
接，动力组件能够带动外套6做同步的绕自身轴线方向的转动，同时，外套6能够沿自身轴线方向运动。
30.由于外套6沿周向为运动部件,活塞2沿周向为非运动部件，为了使得活塞2能够顺利的推动外套6做直线运动，所述活塞2靠近外套6的端部通过轴承转动连接有顶推件4，在活塞2的作用下，顶推件4能够与外套6的端面接触。
31.所述动力组件包括第一动力轮和第二动力轮，第一动力轮和第二动力轮沿主轴的轴线方向分布，所述第一动力轮靠近风扇固定盘11设置，作为磁铁固定轮12，所述第二动力轮固定在第一动力轮远离风扇固定盘11的端面，第二动力轮采用皮带轮15，能够通过皮带传动机构与外部动力系统连接，外部动力系统用于带动整个动力组件的转动。
32.本实施例中，所第二动力轮通过轴承与介质充填部件18的周向外侧面转动连接。
33.所述外套6内部同轴设置有内套16，内套16采用一端敞口设置的环形结构，其敞口端朝向缸体1设置。
34.所述内套16套在主轴外周且与主轴的轴面固定连接。
35.所述内套16的周向外侧面与外套6的周向内侧面之间设有环状的摩擦片总成。
36.摩擦片总成包括内摩擦片8和外摩擦片9，优选的，包括多个交替设置的内摩擦片8和外摩擦片9，本实施例中，包括两个内摩擦片8和两个外摩擦片9。
37.优选的，所述内摩擦片8的两个侧面均设置有涂层，外摩擦片9的两个侧面光滑无涂层。
38.在其他一些实施例中，内摩擦片8和外摩擦片9均只在一个侧面设置涂层，且内摩擦片8和外摩擦片9设置的涂层的侧面为同一侧的侧面。
39.优选的，所述涂层采用现有的铜基粉末冶金材料制成。
40.所述内摩擦片8和外摩擦片9均采用环形结构，其中，内摩擦片8的内环面与内套16的周向外侧面周向连接，优选的，如图2所示，所述内摩擦片8的内环面设置有花键结构，所述内套16的周向外侧面设置有与内摩擦片8的花键结构相匹配的花键槽，内摩擦片8通过花键结构与内套16的周向外侧面键连接，内摩擦片8能够带动内套16绕自身轴线转动，同时，内摩擦片8能够沿自身轴线方向做直线运动。
41.外摩擦片9的外环面与外套6的周向内侧面周向连接，优选的，如图3所示，所述外摩擦片9的外环面设置有花键结构，所述外套6的周向内侧面设置有与外摩擦片9的花键结构相匹配的花键槽，外摩擦片9通过花键结构与外套6的周向内侧面键连接，外套6能够带动外摩擦片9绕自身轴线转动，同时，外摩擦片9能够沿自身轴线方向做直线运动。
42.所述摩擦片总成的一侧设有外挡件，摩擦片总成的另一侧设置有内挡件，外挡件靠近风扇固定盘11设置，外挡件和内挡件用于对摩擦片总成的多个内摩擦片8和外摩擦片9进行轴向限位。
43.本实施例中，外挡件和摩擦片总成之间设有一个环状的加厚摩擦片10，加厚摩擦片10的两侧面不设置涂层，加厚摩擦片10的厚度大于外摩擦片9的厚度和内摩擦片8的厚度，加厚摩擦片10通过键连接的方式与外套6的周向内侧面周向连接，连接方式与外摩擦片9与外套6的连接方式相同，在此不进行重复叙述。
44.所述外挡件采用第二挡圈17，第二挡圈17通过外套6周向内侧面设置的第二挡圈槽与外套6固定连接，所述内挡件采用环状挡盘7，环状挡盘7与主轴同轴设置且环状挡盘7
通过轴承与主轴转动连接，环状挡盘7设置在外套6的封闭端与内套16的敞口端之间。
45.所述环状挡盘7与外套6的封闭端、顶推件4之间设置有弹性件，介质腔内介质排出后，弹性件能够通过弹力将活塞2、顶推件4和外套6进行复位。
46.进一步的，所述弹性件采用弹簧碟片5，结构简单、质量轻。
47.如图4-图5所示，所述弹簧碟片5为环状结构，其内环面设有花键结构，弹簧碟片5内环边缘与顶推件4设置的凸起结构接触，弹簧碟片5的外环边缘与环状挡盘7靠近外套6封闭端侧面的外边缘接触。
48.所述外套6的封闭端靠近风扇固定盘11的内侧面设置有凸起，凸起为环形结构，凸起与弹簧碟片5靠近外套6封闭端的侧面接触。
49.本实施例中，所述第一动力轮靠近风扇固定盘11的端面固定有磁铁13，相应的，所述风扇固定盘11内部嵌入安装有与磁铁13对应的导磁软铁14，导磁软铁14采用现有材料即可，在此不进行详细叙述。
50.实施例2本实施例提供了一种实施例1所述的风扇离合器的方法：当介质腔内不通入介质时，在弹簧碟片5的弹力作用下，活塞2处于初始位置，第二挡圈17和环状挡盘7将交替设置的内摩擦片8和外摩擦片9压紧，内摩擦片8和外摩擦片9之间能够通过摩擦力传递动力，外部动力系统通过皮带传动机构将动力传递给第二动力轮，整个动力组件转动，动力组件与外套6周向连接，因此，动力组件带动外套6做同步的转动，外套6在键连接作用下带动外摩擦片9转动，外摩擦片9在摩擦力的作用下带动内摩擦片8转动，内摩擦片8通过键连接带动内套16转动，内套16由于与主轴固定，因此带动主轴转动，主轴能够通过风扇固定盘11带动风扇转动，此种工况下，整个的风扇离合器实现了全速工作。
51.当介质腔内通入介质，活塞2和顶推件4克服弹簧碟片5的弹力带动外套6朝向风扇固定盘11方向运动，第二挡圈17和环状挡盘7松开外摩擦片9和内摩擦片8，外摩擦片9和内摩擦片8之间无法传递动力，因此外部动力系统的动力无法传递至内摩擦片8，进而无法传递给内套16和主轴，动力组件与主轴之间的动力传递被切断，此时，磁铁13与风扇固定盘11内设的导磁软铁14产生电涡流磁场，动力组件的转动驱动风扇固定盘11实现柔性半速运转，使得在动力组件与主轴动力切断的情况下也能够使风扇进行工作，保证冷却效果。
52.本实施例的风扇离合器，采用介质腔内通入介质驱动代替采用铁芯和线圈驱动，不存在发热现象，而且在介质腔没有介质的情况下内摩擦片8和外摩擦片9压紧，主轴全速工作，离合器重载爬坡时，无需长时间通电，减少了车辆电能的使用，而且在介质腔无法正常充入介质的情况下，整个风扇离合器能够保持全速运转，进而保证风扇冷却效果，另外，本实施例的风扇离合器结构简单，制作方便，成本低。
53.实施例3本实施例提供了一种风扇离合器，如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例的主轴固定设置，而实施例1的主轴能够转动，相应的，本实施例的风扇固定盘11通过轴承与主轴转动连接，所述内套16直接通过螺栓与风扇固定盘11固定，本实施例的其他结构与实施例1相同，在此不进行详细叙述。
54.实施例4本实施例提供了一种实施例3所述的风扇离合器的方法，与实施例2相比，区别仅
在于全速工作时，动力直接通过内套16传递给风扇固定盘11而不传递给主轴，其他方法步骤与实施例2相同，在此不进行重复叙述。
55.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种风扇离合器，包括缸体，缸体内设有活塞，活塞一侧的缸体内空间作为介质腔，活塞另一侧设外套，外套外部周向连接动力组件，外套内设有内套，内套与风扇驱动轴总成连接，外套和内套之间设有摩擦片总成，摩擦片总成包括内摩擦片和外摩擦片，外摩擦片与外套周向连接，内摩擦片与内套周向连接，摩擦片总成两侧设有固定在外套的外挡件和转动连接在风扇驱动轴总成的内挡件，内挡件与外套、活塞之间设有弹性件；活塞在缸体内滑动以通过外套和弹性件实现外挡件、内挡件将内摩擦片、外摩擦片压紧和松开状态的切换。2.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述活塞的端部转动连接有顶推件，活塞能够通过顶推件推动外套运动，顶推件与内挡件之间设有弹性件。3.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述缸体设有与介质腔连通的第一充填通道，第一充填通道与设置在介质充填部件的第二充填通道连通，介质充填部件与动力组件转动连接。4.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述风扇驱动轴总成包括主轴，主轴连接有风扇固定盘；所述内套与主轴固定，主轴与风扇固定盘固定，或者，内套与风扇固定盘固定，主轴与风扇固定盘转动连接。5.如权利要求4所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述动力组件的一端设有磁铁，风扇固定盘内嵌入有与磁铁对应的导磁软铁。6.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述动力组件包括第一动力轮和第二动力轮，外套设置在第一动力轮内部且与第一动力轮周向连接，第二动力轮采用固定在第一动力轮端面的皮带轮以连接外部动力系统。7.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述外挡件采用固定在外套内侧圆周面的挡圈，所述内挡件采用与风扇驱动轴总成转动连接的环状挡盘。8.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述弹性件采用弹簧碟片，弹簧碟片的外边缘与内挡件接触，弹簧碟片的内边缘与顶推件接触，顶推件与活塞转动连接，所述外套设置有凸起，凸起与弹簧碟片靠近活塞的侧面接触。9.如权利要求1所述的一种风扇离合器，其特征在于，所述内摩擦片和外摩擦片均设置多个，多个内摩擦片和外摩擦片交替设置。10.一种权利要求1-9任一项所述的风扇离合器的方法，其特征在于：介质腔内充入介质，活塞带动外套运动，外套带动外挡件朝向远离内挡件的方向运动，外摩擦片和内摩擦片松开，切断动力组件和风扇驱动轴总成之间的动力传递；介质腔内排出介质，在弹性件的作用下，外套和活塞复位，外挡件和内挡件压紧外摩擦片和内摩擦片，动力组件的动力经过内摩擦片、外摩擦片内套后传递给风扇驱动轴总成，风扇驱动轴总成全速工作。

技术总结
本发明涉及一种风扇离合器及方法，属于发动机冷却技术领域，解决了采用线圈、铁芯驱动所存在的缺陷，包括缸体，缸体内设有活塞，活塞一侧的缸体内空间作为介质腔，活塞另一侧设有外套，外套外部周向连接动力组件，外套内设有内套，内套与风扇驱动轴总成连接，外套和内套之间设有摩擦片总成，摩擦片总成包括内摩擦片和外摩擦片，外摩擦片与外套周向连接，内摩擦片与内套周向连接，摩擦总成两侧设有固定在外套的外挡件和转动连接在风扇驱动轴总成的内挡件，内挡件与外套、活塞之间设有弹性件，本发明的风扇离合器采用介质腔充填介质驱动代替线圈和铁芯驱动，避免了发热的现象。避免了发热的现象。避免了发热的现象。


技术研发人员：李小霞 赵虎 王艳立 徐军领 王兆宇
受保护的技术使用者：山东宇太智能科技有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/9/16