專利名稱：液體摩擦離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的液體摩擦離合器，特別是用于內(nèi)燃機(jī)冷卻器的風(fēng)扇的液體摩擦離合器。
在US 4 305 491中公開(kāi)了這種類型的液體摩擦離合器，它經(jīng)常也稱之為粘性離合器，用來(lái)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)冷卻器的風(fēng)扇。其離合器通過(guò)溫度傳感器控制。在這里使用了一種移動(dòng)磁鐵，它通過(guò)一個(gè)活塞桿操縱一個(gè)閥件，控制流入到工作室的粘性液體，在工作室中的液體在離合器的驅(qū)動(dòng)側(cè)和從動(dòng)側(cè)之間起到摩擦離合作用。
可以通過(guò)同軸設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸中的活塞桿控制閥件，把移動(dòng)磁鐵和其控制聯(lián)接件設(shè)置在離合器和由離合器驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇的背面。因而可以節(jié)約空間，獲得令人滿意的風(fēng)扇和離合器結(jié)構(gòu)。
在公知的液體摩擦離合器中，整體的移動(dòng)磁鐵—機(jī)構(gòu)以及由它所控制的活塞桿都組合在旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)軸上。而所必需的是通過(guò)易于磨損的滑動(dòng)接觸給隨驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的激勵(lì)線圈提供激勵(lì)電流。
本發(fā)明的任務(wù)在于改善上述類型的液體摩擦離合器，避免滑動(dòng)接觸的磨損。
具有權(quán)利要求1特征的液體摩擦離合器，解決了本發(fā)明的任務(wù)。
從屬權(quán)利要求給出了發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例和詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)活塞桿的銜鐵直接在空心驅(qū)動(dòng)軸中同軸導(dǎo)向。相反，勵(lì)磁線圈沒(méi)有組合在驅(qū)動(dòng)軸中，而是設(shè)置在一個(gè)特殊的磁體中，磁體同軸包圍其驅(qū)動(dòng)軸，其驅(qū)動(dòng)軸可以在磁體中旋轉(zhuǎn)。這樣，磁體可以與勵(lì)磁線圈固定裝配在一起，所以不需要摩擦接觸來(lái)為勵(lì)磁線圈提供電流。至少其驅(qū)動(dòng)軸的引導(dǎo)和包圍銜鐵的那部分由軟磁材料制成，其中由一種非磁性材料制成一隔離接合件，使得在驅(qū)動(dòng)軸中的磁通不是以短路徑封閉，而是通過(guò)銜鐵引導(dǎo)。同樣磁體也由軟磁材料制成，所以勵(lì)磁線圈的磁通通過(guò)磁體，包圍銜鐵的驅(qū)動(dòng)軸的區(qū)域，和銜鐵。勵(lì)磁線圈的固定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，不易損壞。
可以這樣設(shè)計(jì)磁鐵位移—控制裝趾置可以這樣構(gòu)成，即銜鐵在二端位置之間移動(dòng)。在一種稱之為開(kāi)—關(guān)—控制時(shí)，以短時(shí)間脈沖控制離合器和風(fēng)扇。若脈沖頻率超過(guò)由系統(tǒng)的慣性(質(zhì)量慣性和液體的粘度)所決定的頻率極限時(shí)，銜鐵和閥件不能在一個(gè)變換脈沖周期內(nèi)完成完全的沖程循環(huán)，從而銜鐵和閥件被調(diào)節(jié)到?jīng)_程路徑一個(gè)中間的位置上。通過(guò)脈沖頻率可以控制銜鐵在沖程路徑的位置，以及閥件開(kāi)啟的程度，所以可以得到一種連續(xù)的耦合聯(lián)接。
在另一種實(shí)施例中，磁鐵位移作為比例—位移磁鐵進(jìn)行控制。銜鐵的沖程位置可以在總沖程路徑內(nèi)連續(xù)地控制，具體的位置取決于作用在銜鐵上的力的平衡，也就是說(shuō)，一方面是由勵(lì)磁電流強(qiáng)度所決定的磁力，另一方面是彈簧的恢復(fù)力。在該實(shí)施例中通過(guò)控制勵(lì)磁電流強(qiáng)度和銜鐵進(jìn)入到驅(qū)動(dòng)軸鐵磁范圍，可以連續(xù)調(diào)節(jié)離合。
下面將依據(jù)一個(gè)實(shí)施例的圖示詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。圖中所示是一液體摩擦離合器軸向截面圖。
液體摩擦離合器通過(guò)未在圖中示出的馬達(dá)前端的從動(dòng)軸(例如曲軸，水泵軸)驅(qū)動(dòng)一個(gè)也未在圖中示出的內(nèi)燃機(jī)冷卻器的風(fēng)扇。
借助一個(gè)法蘭盤10，一驅(qū)動(dòng)軸12旋轉(zhuǎn)固定在其從動(dòng)軸的前端。驅(qū)動(dòng)軸12是空心軸，由軟磁材料制成。在與法蘭盤10位置相反的驅(qū)動(dòng)軸12的前端安裝一個(gè)液體摩擦離合器，通過(guò)其液體摩擦離合器未示出的風(fēng)扇可由驅(qū)動(dòng)軸12驅(qū)動(dòng)。
液體摩擦離合器包括一第一驅(qū)動(dòng)側(cè)的離合件14，其離合件基本是圓盤形的，并旋轉(zhuǎn)固定在驅(qū)動(dòng)軸12的前端上。從動(dòng)軸側(cè)的第二個(gè)離合件由一個(gè)離合體16組成，它在第一個(gè)離合件14的后端，通過(guò)一個(gè)軸承18旋轉(zhuǎn)支承在驅(qū)動(dòng)軸12上。離合體16的周圍帶有未示出的風(fēng)扇葉片。在離合體16上密封固定一個(gè)離合體蓋20。離合體蓋20在前端封閉了離合體16，并由此形成一個(gè)容納粘性液體的容納室。其容納室被第一個(gè)離合件14分隔成在第一個(gè)離合件14和離合體蓋20之間的一個(gè)儲(chǔ)備室，和在第一個(gè)離合件14和離合體16之間的工作室。
第一個(gè)離合件14和離合體16的園盤形的切面在徑向平面相對(duì)，在工作室里的粘性液體進(jìn)入到切面之間時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸12驅(qū)動(dòng)的第一個(gè)離合件14通過(guò)液體摩擦帶動(dòng)其離合體16，產(chǎn)生液體摩擦耦合，并由此驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。為控制液體摩擦離合采用一個(gè)閥件22，它是設(shè)置在儲(chǔ)備室里，與閥口共同作用，使粘性液體從儲(chǔ)備室流入到工作室里。若閥件22遠(yuǎn)離第一個(gè)離合件14，也就是在圖中向左移動(dòng)的話，開(kāi)啟閥口，這樣液體就可以進(jìn)入到工作室里，在第一個(gè)離合件14和離合體16之間產(chǎn)生摩擦。若閥件22向著第一個(gè)離合件14，也就是在圖中向右移動(dòng)的話，逐漸關(guān)閉閥口，這樣進(jìn)入到工作室里的液體量逐漸減少，最后沒(méi)有液體流入工作室，由第一個(gè)離合件14傳遞到離合體16和風(fēng)扇的轉(zhuǎn)矩也就逐漸減少，直至最后停止。
液體摩擦離合器和閥件的結(jié)構(gòu)并不是本發(fā)明的內(nèi)容，可以隨意設(shè)計(jì)。因此不必要詳細(xì)說(shuō)明。
為操縱閥件22使用了下面陳述的移動(dòng)磁鐵控制。
驅(qū)動(dòng)軸12是空心體軸，活塞桿24可以在里移動(dòng)。閥件22固定在突出于驅(qū)動(dòng)軸12前端的活塞桿24前端上。一由螺旋壓縮彈簧構(gòu)成的復(fù)位彈簧26，在驅(qū)動(dòng)軸12前端，圍繞著活塞桿24，復(fù)位彈簧26的前端支撐在閥件22上，后端支撐在驅(qū)動(dòng)軸12的內(nèi)肩上，所以復(fù)位彈簧26向著閥開(kāi)啟位置也就是圖中左方向予壓閥件22。
在活塞桿24的后端裝有一圓柱形的，由軟磁材料制成的銜鐵28。銜鐵28在驅(qū)動(dòng)軸12軸向內(nèi)孔的擴(kuò)大的鏜孔內(nèi)可軸向移動(dòng)。其銜鐵28在圖中所示的前沖擊位置和后沖擊位置之間軸向移動(dòng)。前沖擊位置是銜鐵28軸向沖擊驅(qū)動(dòng)軸12的內(nèi)肩的位置。在該沖擊位置，閥件22遠(yuǎn)離其閥口，此時(shí)粘性液體可以流入工作室，并實(shí)現(xiàn)耦合。后沖擊位置是活塞桿24帶著銜鐵28沖擊一個(gè)由軟磁材料制成的檔鐵30的位置，檔鐵封閉了驅(qū)動(dòng)軸12的擴(kuò)大內(nèi)孔的后端。在檔鐵28處于后端時(shí)，閥件22關(guān)閉閥口，此時(shí)粘性液體不能從儲(chǔ)備室流入工作室，其耦合作用消失。
驅(qū)動(dòng)軸12的外周圍上，在銜鐵沖擊路徑的區(qū)域內(nèi)放置一由軟磁材料制成的磁體32。其磁鐵32同軸地環(huán)繞驅(qū)動(dòng)軸12，并包圍一個(gè)勵(lì)磁線圈34，它設(shè)置在磁體32的內(nèi)周面上。其磁鐵32在勵(lì)磁線圈34軸向兩端通過(guò)滾珠軸承36可旋轉(zhuǎn)地支承在驅(qū)動(dòng)軸12上。
驅(qū)動(dòng)軸12在包圍銜鐵28的容納室的軸向區(qū)域由隔離接合件38分開(kāi)，其隔離接合件由一種不可磁化的材料制造。隔離接合件38呈環(huán)形，它被裝在例如焊接，熔接或粘接在驅(qū)動(dòng)軸12的外表面上。如圖所示，隔離接合件38軸向尺寸和位置是這樣的，即在其銜鐵28往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其銜鐵28自由后端面在向后擴(kuò)張的一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸12的軟磁外套的錐形的肩44內(nèi)軸向地移動(dòng)。隨著銜鐵28與增加材料厚度的肩44在軸向重合增加，在勵(lì)磁線圈34的電流和銜鐵28的沖擊力之間產(chǎn)生比例關(guān)系。勵(lì)磁線圈34基本在隔離接合件38長(zhǎng)度上軸向延伸，勵(lì)磁線圈34的內(nèi)圓周面相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸12和隔離接合件具有足夠的軸向間隙，使其可以自由旋轉(zhuǎn)。磁鐵32在勵(lì)磁線圈34二個(gè)軸向端超過(guò)隔離接合件38，在軸向上與驅(qū)動(dòng)軸12的軟磁材料重疊。
如果不需要對(duì)移動(dòng)磁鐵進(jìn)行比例控制(例如在ON-OFF-驅(qū)動(dòng)時(shí))，其肩44也可以設(shè)計(jì)不同的形狀，或銜鐵的往復(fù)路徑與驅(qū)動(dòng)軸12的軟磁外套也可以完全不重疊。
驅(qū)動(dòng)軸12通過(guò)法蘭盤10與從動(dòng)軸聯(lián)結(jié)，并由此帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)。磁鐵32與勵(lì)磁線圈34位置固定的安裝，所以可以通過(guò)一個(gè)位置固定的連接線40和一個(gè)插頭座42為勵(lì)磁線圈34提供勵(lì)磁電流。往復(fù)磁鐵—控制裝置和它們的連接線是在液體摩擦離合器和風(fēng)扇的后面，可以位置固定安裝。由此一方面節(jié)約了空間，另一方面安裝簡(jiǎn)單。
操縱時(shí)通過(guò)從動(dòng)軸帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸12。一個(gè)電控裝置根據(jù)冷卻的要求(例如冷卻水的溫度)控制勵(lì)磁線圈34的電流。如果需要較高的冷卻效果，中止向勵(lì)磁線圈34供電。沒(méi)有磁力作用在銜鐵28上。復(fù)位彈簧26使閥件22離開(kāi)閥口，使液體流入工作室，實(shí)現(xiàn)耦合，啟動(dòng)風(fēng)扇。
如果要降低冷卻效果，向勵(lì)磁線圈34供電。勵(lì)磁線圈34產(chǎn)生的磁通通過(guò)軟磁磁體32，軟磁驅(qū)動(dòng)軸12和軟磁銜鐵28，以及軟磁的檔鐵30，如圖中點(diǎn)線所示。作用在銜鐵28的磁力增加，當(dāng)銜鐵向后，也就是圖中向右方向移動(dòng)時(shí)，在銜鐵28后端棱和隔離接合件38后邊緣的磁肩44之間的磁通截面變大。作用在銜鐵28上的使銜鐵向后移動(dòng)的磁力與復(fù)位彈簧26的復(fù)位力相反。在作為比例—磁鐵位移操縱時(shí)，這二個(gè)力的平衡決定了銜鐵28的移動(dòng)狀態(tài)和由此關(guān)聯(lián)的閥件22開(kāi)啟的程度。提高勵(lì)磁線圈34的電流強(qiáng)度，增加作用在銜鐵28上的磁力，銜鐵28向后移動(dòng)，閥件22向關(guān)閉位置移動(dòng)，直至復(fù)位彈簧26的復(fù)位力上升到與磁力平衡為止。當(dāng)銜鐵28處在后面的最終位置時(shí)，閥件22完全關(guān)閉了閥口，所以不再有液體流入耦合工作室，風(fēng)扇將停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
在開(kāi)—關(guān)—工作時(shí)，勵(lì)磁線圈34是這樣脈沖地激勵(lì)，銜鐵28移動(dòng)到它后面中止的位置上，或中止提供電流，這樣只有復(fù)位彈簧26作用在銜鐵28。如果激發(fā)和中斷的轉(zhuǎn)換頻率是這樣的高，而由于銜鐵28的慣性和流經(jīng)閥件22液體的粘度的原因，不能完全實(shí)現(xiàn)這樣高的轉(zhuǎn)換頻率，銜鐵28自調(diào)節(jié)，閥件22處在中間位置。
權(quán)利要求
1.特別用于內(nèi)燃機(jī)冷卻器的風(fēng)扇的液體摩擦離合器，具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，一個(gè)旋轉(zhuǎn)固定在驅(qū)動(dòng)軸前端的，驅(qū)動(dòng)側(cè)的第一離合件，一旋轉(zhuǎn)固定在驅(qū)動(dòng)軸的，從動(dòng)側(cè)的第二離合件，一閥件，它控制用于第一和第二離合件液體摩擦耦合所用的粘性液體的流動(dòng)，和一個(gè)閥件的磁鐵位移—控制裝置，其磁鐵位移—控制裝置包括一個(gè)軸向的，布置在空心驅(qū)動(dòng)軸里的活塞桿，一個(gè)裝在活塞桿后端的銜鐵，和一個(gè)同軸包圍銜鐵的勵(lì)磁線圈，其中通過(guò)其活塞桿的從驅(qū)動(dòng)軸凸出出來(lái)的前端軸向驅(qū)動(dòng)其閥件克服其復(fù)位彈簧力，其特征在于，其銜鐵(28)在驅(qū)動(dòng)軸(12)中同軸導(dǎo)向，驅(qū)動(dòng)軸(12)至少在導(dǎo)向銜鐵(28)的部分是由一種軟磁材料制造的，不被磁化的隔離接合件(38)組成，其勵(lì)磁線圈(34)設(shè)置在一個(gè)由軟磁材料制成的，同心包圍驅(qū)動(dòng)軸(12)的磁體(32)中，其驅(qū)動(dòng)軸(12)可以在磁體(32)中旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的液體摩擦離合器，其特征在于，驅(qū)動(dòng)軸(12)借助滾珠軸承(36)支撐在磁體(32)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的液體摩擦離合器，其特征在于，其銜鐵(28)在驅(qū)動(dòng)軸(12)軸向內(nèi)孔擴(kuò)大的鏜孔中導(dǎo)向。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的液體摩擦離合器，其特征在于，磁鐵位移—控制裝置由比例—移動(dòng)磁鐵或開(kāi)—關(guān)的轉(zhuǎn)換磁體構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的液體摩擦離合器，其特征在于，在銜鐵(28)往復(fù)位移時(shí)銜鐵(28)后端面所掃過(guò)的在隔離接合件(38)內(nèi)軸向區(qū)域內(nèi)具有一驅(qū)動(dòng)軸(12)的在直徑上向后擴(kuò)大的肩(44)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求的之一的液體摩擦離合器，其特征在于，隔離接合件(38)由分?jǐn)囹?qū)動(dòng)軸(12)的，并插在驅(qū)動(dòng)軸中的一非磁化材料環(huán)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6的之一的液體摩擦離合器，其特征在于，銜鐵(28)的往復(fù)位置由提供給勵(lì)磁線圈(34)的電流強(qiáng)度控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6的之一液體摩擦離合器，其特征在于，對(duì)勵(lì)磁線圈(34)提供時(shí)間脈沖電流，銜鐵(28)的往復(fù)位置由電流脈沖頻率決定。
全文摘要
提供一種液體摩擦離合器,特別用于內(nèi)燃機(jī)冷卻器的風(fēng)扇的液體摩擦離合器。一控制耦合的閥件(22)借助一活塞桿(24)通過(guò)一磁鐵位移一控制方式驅(qū)動(dòng),其活塞桿同軸地在耦合的驅(qū)動(dòng)軸(12)中導(dǎo)向。其活塞桿(24)具有一在驅(qū)動(dòng)軸(12)中導(dǎo)向的銜鐵(28)。一勵(lì)磁線圈(34)裝在一磁體(32)中,其磁體可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸(12)上。引導(dǎo)銜鐵(28)的驅(qū)動(dòng)軸(12)形成一個(gè)非磁化的隔離接合件(38)。
文檔編號(hào)F16D35/02GK1382924SQ02121530
公開(kāi)日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2002年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月6日
發(fā)明者C·蒂利, T·布徹霍茲, U·奈德梅爾 申請(qǐng)人:博格華納公司