帶有風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)打滑反饋的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器包括在掃除或填充通路中的一個(gè)可移動(dòng)部件，該可移動(dòng)部件根據(jù)與打滑速度成比例的壓力而移動(dòng)。將該部件移進(jìn)和移出該通路的力是直接與該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的打滑速度成比例的。這平衡了填充和掃除流量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶有風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)打滑反饋的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)、并且更具體地涉及帶有改善可控性的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]本發(fā)明涉及用于風(fēng)扇的流體耦合裝置，這些裝置具體的類(lèi)型是具有一個(gè)流體工作室以及一個(gè)流體儲(chǔ)存器室、連同有控制該工作室內(nèi)的粘性流體量的閥門(mén)安排。
[0004]盡管本發(fā)明可以有利地用于具有不同配置和應(yīng)用的流體耦合裝置中，但它在一種用于驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器冷卻風(fēng)扇類(lèi)型的耦聯(lián)裝置中是尤為有利的，并且將與此結(jié)合進(jìn)行說(shuō)明。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明可以與其他附件或部件一起使用并且可以用于工業(yè)應(yīng)用中，而不是僅用于如汽車(chē)和卡車(chē)的車(chē)輛。
[0005]粘性離合器類(lèi)型的流體耦合裝置已多年用于驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇(因此被稱(chēng)為“風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器”)。這類(lèi)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器可以導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)馬力的實(shí)質(zhì)性節(jié)省并且因此可以增加車(chē)輛每加侖燃料可以實(shí)現(xiàn)的行進(jìn)里程的量值。典型的流體耦連裝置只在需要冷卻時(shí)在接合的、相對(duì)較高速度的狀態(tài)下運(yùn)行，而在要求很少或者不要求冷卻時(shí)在脫離接合的、相對(duì)較低速度的狀態(tài)下運(yùn)行。
[0006]當(dāng)今，電致動(dòng)的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器是已知的并得到應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛梢栽诮雍?、部分接合、以及脫離接合的模式之間進(jìn)行控制，以便按照由車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)確定的一個(gè)給定的風(fēng)扇速度來(lái)控制輸出。
[0007]然而，現(xiàn)有的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器通常具有填充速度與回(或掃)流速度的不匹配現(xiàn)象。如果填充速度與掃流速度相同就可以改善該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的控制。
[0008]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是為車(chē)輛的冷卻風(fēng)扇提供一種改進(jìn)的粘性驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器帶有最小化這種填充速度不匹配并且進(jìn)而更好地控制該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)。
[0009]發(fā)明概述
[0010]本發(fā)明提供了一種粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)根據(jù)打滑速度的可移動(dòng)部件并且該可移動(dòng)部件調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)一個(gè)填充或掃除通路中的流體的量。這通過(guò)平衡填充和掃流速度來(lái)使得填充和返回流速之間的不匹配最小化。這產(chǎn)生的結(jié)果是對(duì)該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器更好控制。
[0011]該移動(dòng)部件是根據(jù)與打滑速度成比例的壓力來(lái)移動(dòng)的。在一個(gè)掃除通路中，由于來(lái)自泵送機(jī)構(gòu)(即刮片)的處于高壓的粘性流體，該可移動(dòng)部件具有一個(gè)施加到其上的反作用力。施加到該可移動(dòng)部件上的力是直接與該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的打滑速度成正比的(打滑速度是輸入速度與輸出速度之間的差值)。利用這個(gè)反饋，該可移動(dòng)部件補(bǔ)償了打滑速度中的差值。這種補(bǔ)償在該掃除端口流動(dòng)路徑中產(chǎn)生一種變化限制。
[0012]低速的儲(chǔ)存器設(shè)計(jì)可以將這個(gè)發(fā)明應(yīng)用到返回流體路徑和來(lái)自流體儲(chǔ)存器的填充流體路徑中的一個(gè)或兩者。
[0013]本發(fā)明可以與任何類(lèi)型的已知粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器一起使用，特別是電致動(dòng)的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器。這些致動(dòng)器可以在風(fēng)扇致動(dòng)器的前部或后部，或者該風(fēng)扇致動(dòng)器可以是無(wú)繩設(shè)計(jì)的。這些儲(chǔ)存器可以是高速或低速的并且該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器可以任選地具有一個(gè)“失效保護(hù)”操作或一個(gè)抗回流特征。
[0014]當(dāng)與附圖以及所附的權(quán)利要求一起考慮時(shí)，本發(fā)明的其他益處、特征以及優(yōu)點(diǎn)將從本發(fā)明的以下說(shuō)明中變得清楚。
[0015]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0016]圖1是一個(gè)其中可以利用本發(fā)明的已知粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例的一個(gè)分解圖
/j、Ο
[0017]圖2是如圖1所示的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的局部截面透視圖。
[0018]圖3是如圖1和圖2中所示的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的截面視圖。
[0019]圖4Α-4Β分別展示了如圖1至圖3中所示的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的閥組件的接合和脫離接合的位置。
[0020]圖5Α至圖?展示了根據(jù)圖1至圖3中所示的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的打滑速度傳感器的多個(gè)部件以及它們的運(yùn)行。
[0021]圖6描述了本發(fā)明處于低壓、低打滑位置并且?guī)в械蛼叱窂阶枇Φ囊粋€(gè)實(shí)施例。
[0022]圖7描述了本發(fā)明處于高壓、高打滑位置并且?guī)в懈邟叱窂阶枇Φ囊粋€(gè)實(shí)施例。
[0023]優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明
[0024]如上所述，本發(fā)明實(shí)際上可以與任何已知的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器一起使用。為了說(shuō)明本發(fā)明以及其環(huán)境，將在此對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，該優(yōu)選實(shí)施例與一種電致動(dòng)的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器一起使用，該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器帶有一個(gè)前部安裝的風(fēng)扇以及沒(méi)有拴系線束的電致動(dòng)器。所使用的代表性粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)倒置的粘性離合器、一個(gè)驅(qū)動(dòng)皮帶輪、以及一個(gè)分立式電磁致動(dòng)器，從而導(dǎo)致一種機(jī)械的封裝件。一個(gè)倒置的離合器是常規(guī)離合器實(shí)質(zhì)上被翻轉(zhuǎn)的離合器，這樣使該控制軸是輸出軸而這些輸出構(gòu)件(如本體和蓋件)是輸入。
[0025]同樣，首先將針對(duì)在掃除返回端口和通路(通道)中的使用對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但應(yīng)理解的是本發(fā)明還可以被用于該填充路徑或通路中而對(duì)該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的可控制性產(chǎn)生大體上相同的益處和作用。
[0026]現(xiàn)在參見(jiàn)附圖(它們并非旨在限制本發(fā)明)，圖1至圖3展示了本發(fā)明可以利用的一種流體耦合裝置10( “粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器”)的一個(gè)代表性實(shí)施例。該裝置10包括一個(gè)粘性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12，該粘性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被用于控制一個(gè)冷卻風(fēng)扇14的旋轉(zhuǎn)速度。該粘性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12被附接到一個(gè)皮帶輪16上，該皮帶輪是由車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)前部上的一條皮帶(未示出)來(lái)運(yùn)行的。該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器是由一個(gè)電線圈18電致動(dòng)的，該電線圈被固定地安裝到一個(gè)靜止的安裝構(gòu)件20上。該安裝構(gòu)件20可以是被附接到車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)或類(lèi)似裝置上的一個(gè)支架、或者是用于車(chē)輛水泵的一個(gè)安裝支架。例如，圖1至圖3示出了一個(gè)水泵22的一部分。
[0027]該風(fēng)扇構(gòu)件14可以是當(dāng)今已知和使用的任何類(lèi)型的風(fēng)扇構(gòu)件，如塑料風(fēng)扇或金屬風(fēng)扇。該風(fēng)扇構(gòu)件14是由多個(gè)緊固件(如多個(gè)螺栓15)直接安裝到轉(zhuǎn)子構(gòu)件34上并且隨其旋轉(zhuǎn)。
[0028]該粘性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)蓋板構(gòu)件30、一個(gè)軸承構(gòu)件32、一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)件34、一個(gè)電樞構(gòu)件36、一個(gè)儲(chǔ)存器板構(gòu)件38、以及一個(gè)本體構(gòu)件40。該本體構(gòu)件40具有多個(gè)外部鰭片構(gòu)件100，這些鰭片構(gòu)件用于幫助冷卻該蓋構(gòu)件以及在粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的這些內(nèi)部部件和流體。該轉(zhuǎn)子構(gòu)件、儲(chǔ)存器板構(gòu)件以及本體構(gòu)件優(yōu)選地是由一種鋁材料制成。該蓋板優(yōu)選地是由一種金屬材料(例如鋼)制成的。該電樞構(gòu)件36優(yōu)選地是由一種塑料材料制成的。
[0029]同樣，如圖3所示，該蓋板構(gòu)件30被固定地緊固到該本體構(gòu)件40上。這可以通過(guò)使該本體構(gòu)件的一部分在該蓋構(gòu)件(如由參考號(hào)31所示)的邊緣上變形并進(jìn)行型鍛來(lái)實(shí)現(xiàn)。該本體構(gòu)件進(jìn)而被多個(gè)螺栓或其他緊固件47直接附接到該皮帶輪構(gòu)件16上。
[0030]一個(gè)旋轉(zhuǎn)密封件42被用于對(duì)該蓋板構(gòu)件30與該本體構(gòu)件40之間的聯(lián)接處進(jìn)行密封，以防止鄰近風(fēng)扇構(gòu)件14的粘性流體的滲漏。
[0031]一個(gè)安裝螺栓44與一個(gè)墊圈46 (還被稱(chēng)作“拋擲環(huán)(slinger) ” ) 一起被用于將該粘性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12和皮帶輪構(gòu)件16安裝到該安裝構(gòu)件20上。該安裝螺栓44裝配在一個(gè)空心軸構(gòu)件48之內(nèi)，該空心軸構(gòu)件被安裝在旋轉(zhuǎn)軸50的末端49上，該旋轉(zhuǎn)軸在這個(gè)實(shí)例中是一個(gè)水泵軸。
[0032]該軸50通過(guò)軸承構(gòu)件52和54被可旋轉(zhuǎn)地安裝在靜止的安裝構(gòu)件20之內(nèi)。該安裝螺栓44被螺紋安裝到該旋轉(zhuǎn)軸50上，如圖3所示。
[0033]與該代表性粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一起使用的電磁系統(tǒng)包括一個(gè)線圈18、連同一個(gè)鋼的殼體構(gòu)件19，它們二者均被安裝到該靜止的安裝構(gòu)件20上。該線圈18具有一個(gè)導(dǎo)線束60，該導(dǎo)線束被電氣連接到一個(gè)控制器62以及一個(gè)電源64上。該控制器62接收來(lái)自多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器66的關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)的電信號(hào)。這些運(yùn)行狀態(tài)可以是發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、燃料經(jīng)濟(jì)性、排放物或影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的其他的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。例如，這些傳感器66中的一個(gè)傳感器可以是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝的冷卻劑傳感器或安裝到空調(diào)器上的一個(gè)壓力傳感器。該控制器62具有一個(gè)存儲(chǔ)的查詢(xún)表,該查詢(xún)表確定了對(duì)于一個(gè)給定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的一個(gè)希望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍。當(dāng)該控制器62確定這些傳感器66中的一個(gè)或多個(gè)傳感器正感測(cè)到所希望的運(yùn)行范圍之外的冷卻狀態(tài)時(shí)，該外部控制器62將依據(jù)這個(gè)電信號(hào)而指示電源64向線圈18發(fā)送電力。因此，例如，如果該外部控制器62確定發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的溫度太低或者發(fā)動(dòng)機(jī)溫度太低，則從該控制器62可以向該電源64發(fā)送一個(gè)信號(hào)，以便致動(dòng)該線圈18到達(dá)其所希望的脈沖寬度，其中在該流體耦合裝置10內(nèi)提供一個(gè)磁場(chǎng)。
[0034]類(lèi)似地，如果該外部控制器62從這些傳感器66中的一個(gè)或多個(gè)傳感器確定了發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度是高于一個(gè)不希望的高范圍，那么沒(méi)有信號(hào)從外部控制器62發(fā)送到電源64以及線圈18。因此，以此方式，該控制器62解釋來(lái)自傳感器的這些信號(hào)以指示電源64經(jīng)由導(dǎo)線束60向線圈18發(fā)送或不發(fā)送電流，從而以在此說(shuō)明的一種方式來(lái)控制該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器10的輸出。
[0035]如所表明的，該靜止的安裝構(gòu)件20可以包括一個(gè)水泵軸50，該水泵軸使用多個(gè)螺栓或其他常規(guī)緊固件被直接安裝到曲軸皮帶輪(未示出)附近的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體(未示出)上。在一個(gè)替代實(shí)施例(未示出)中，該安裝水泵的支架可以是一個(gè)獨(dú)立的支架-皮帶輪子組件。該水泵軸50被連接至多個(gè)葉輪23(未示出)上，這些葉輪用于控制一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑的流動(dòng)，以冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。該水泵軸50通過(guò)該空心軸構(gòu)件48被安裝到該皮帶輪16上。因此，該軸構(gòu)件50以與皮帶輪16相同的旋轉(zhuǎn)速率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以驅(qū)動(dòng)這些葉輪并且在其中向發(fā)動(dòng)機(jī)提供冷卻劑流。
[0036]如所表明的，該皮帶輪16被一個(gè)傳動(dòng)皮帶(未示出)連接到該發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上并且以一個(gè)速率來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)該本體構(gòu)件40，該速率是由通過(guò)曲軸和皮帶被轉(zhuǎn)換到該皮帶輪16上的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度來(lái)確定的。該本體構(gòu)件40具有一個(gè)覆蓋區(qū)域31，該覆蓋區(qū)域用于將模壓的蓋板構(gòu)件30在該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器中固定地保持在位。該本體構(gòu)件40以及蓋板30以與該皮帶輪構(gòu)件16相同的旋轉(zhuǎn)速率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0037]該風(fēng)扇構(gòu)件14使用滾珠軸承構(gòu)件32被可旋轉(zhuǎn)地安裝在該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器內(nèi)并且被固定到該轉(zhuǎn)子構(gòu)件34上。該轉(zhuǎn)子構(gòu)件和風(fēng)扇構(gòu)件因此包括了該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的輸出。
[0038]圍繞該轉(zhuǎn)子構(gòu)件34并且由該蓋件30以及本體構(gòu)件40界定的空間體積限定了一個(gè)流體儲(chǔ)存器70，其中提供了一定量的粘性流體(未示出)。該蓋構(gòu)件30和儲(chǔ)存器板38限定了一個(gè)流體室72。該轉(zhuǎn)子構(gòu)件34的徑向在外的部分與該本體構(gòu)件40之間的空間體積限定了用于該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的流體工作室74。
[0039]當(dāng)電樞構(gòu)件36以一種以下說(shuō)明的方式移動(dòng)時(shí)，流體儲(chǔ)存器70與該流體室流體性地連接。根據(jù)該電線圈18的致動(dòng)，該電樞構(gòu)件的軸向運(yùn)動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉了一個(gè)掃除流體流動(dòng)路徑，該線圈的致動(dòng)控制著該流體儲(chǔ)存器與流體室之間流體的流動(dòng)。此外，該流體室72被流體性地連接到一個(gè)工作室74上，該工作室以一種常規(guī)的方式限定在與該本體構(gòu)件40組合的轉(zhuǎn)子構(gòu)件的這些外端與該蓋構(gòu)件30之間。包含在該工作室74內(nèi)的粘性流體的量、連同被連接到該皮帶輪構(gòu)件16上的蓋件和本體構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度確定了傳遞到該轉(zhuǎn)子構(gòu)件34上的扭矩，該轉(zhuǎn)子構(gòu)件使該風(fēng)扇構(gòu)件14旋轉(zhuǎn)。換言之，該扭矩響應(yīng)是在該工作室74內(nèi)的粘性剪切的結(jié)果。如所表明的，該風(fēng)扇構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)被用于按照發(fā)動(dòng)機(jī)控制器以及這些適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞯囊髞?lái)冷卻散熱器或其他發(fā)動(dòng)機(jī)部件。
[0040]在該代表性的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，如大多數(shù)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一樣，一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)件(例如轉(zhuǎn)子構(gòu)件34)包括一個(gè)掃除系統(tǒng)，該掃除系統(tǒng)使粘性流體從該工作室返回到該儲(chǔ)存器室。鄰近該工作室的徑向外圓周布置的是一個(gè)泵送元件，該泵送元件還被稱(chēng)為“刮片”元件。該刮片元件運(yùn)行以接合工作室中的相對(duì)旋轉(zhuǎn)的流體并且產(chǎn)生了具有相對(duì)較高流體壓力的一個(gè)局部區(qū)域。其結(jié)果是，少量的流體通過(guò)一個(gè)掃除通道(如通道75)從該工作室被連續(xù)地泵送返回該儲(chǔ)存器室之中。
[0041]該電樞構(gòu)件36具有被附接到其外部圓周上的一個(gè)金屬電樞環(huán)37。(這在圖5B中更清楚地示出)該電樞環(huán)37是由一種鐵質(zhì)材料制成的。此外，一個(gè)多極的環(huán)狀磁鐵43被附接到該電樞構(gòu)件36的一部分上。該電樞環(huán)以及多極環(huán)狀磁鐵與由線圈構(gòu)件18所引起的電磁回路相組合而起作用，以使該電樞構(gòu)件在軸向方向上沿該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的縱向軸線移動(dòng)。在這一方面，縱向軸線是由中心線51(圖3、圖4A、圖4B以及圖5A)表明的。
[0042]輪轂構(gòu)件39是由一種含鐵的或金屬材料制成并且被插鑄模制到本體構(gòu)件40之中。該輪轂構(gòu)件具有一種圓錐的形狀，它具有具體如在圖3以及圖4A至圖4B中所示的U形截面。在本體構(gòu)件被鑄造為使輪轂構(gòu)件在其中之后，在該輪轂構(gòu)件中形成一個(gè)環(huán)形通道53。通道53與電樞構(gòu)件36上的電樞環(huán)37是在軸向上對(duì)齊的。由環(huán)形通道53形成的空間提供了一個(gè)工作空隙，當(dāng)該電磁系統(tǒng)致動(dòng)時(shí)，該電樞環(huán)被拖入該空隙并且被定位在其中。
[0043]電樞構(gòu)件36實(shí)質(zhì)上是一個(gè)閥門(mén)構(gòu)件并且其運(yùn)行來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉粘性離合器機(jī)構(gòu)的掃除流體的流動(dòng)路徑。這更加具體地在圖4A以及圖4B中示出。圖4A描繪了在接合位置中的閥門(mén)構(gòu)件，而圖4B展示了在脫離接合的位置中的閥門(mén)構(gòu)件。在脫離接合的位置中，在電樞構(gòu)件36與儲(chǔ)存器板構(gòu)件38之間提供了一個(gè)開(kāi)口 80，從而允許該掃除流體的流動(dòng)路徑打開(kāi)并且允許粘性流體77A流回到儲(chǔ)存器室70中。這使風(fēng)扇構(gòu)件脫離接合。在接合的位置中，工作室74充滿了粘性流體并且這些輸出構(gòu)件(即轉(zhuǎn)子構(gòu)件24和風(fēng)扇構(gòu)件14)在以全速或全能力旋轉(zhuǎn)并且按照需要對(duì)散熱器或其他發(fā)動(dòng)附件提供全部的冷卻作用。在這個(gè)運(yùn)行位置中，開(kāi)口 80被關(guān)閉并且經(jīng)過(guò)掃除通道75從工作室74中被掃除到流體室72的粘性流體77B被再循環(huán)到工作室74。
[0044]作為該風(fēng)扇構(gòu)件被接合和脫離接合的這種方式的結(jié)果，附圖中所示的代表性粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器正常地是處于“開(kāi)啟”位置。這被稱(chēng)為“故障安全”狀態(tài)。此外，電樞構(gòu)件36在軸向上被移動(dòng)的量以及開(kāi)口 80被打開(kāi)的對(duì)應(yīng)的量調(diào)節(jié)了返回到該流體儲(chǔ)存器的粘性流體的量以及被再循環(huán)到該工作室的量。這就調(diào)節(jié)了風(fēng)扇構(gòu)件的速度。因此，該風(fēng)扇構(gòu)件可以處于“開(kāi)啟”狀態(tài)、“關(guān)閉”狀態(tài)、以及處于那兩種狀態(tài)之間的任何旋轉(zhuǎn)速度。
[0045]通過(guò)一個(gè)替代的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施例還有可能提供一種粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器一直是處于“關(guān)閉”位置并且該風(fēng)扇構(gòu)件僅當(dāng)提供了電力并且電磁回路被致動(dòng)時(shí)才被接合。這可以配備有與故障安全實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)和部件，但將要求在控制器62中的程序設(shè)計(jì)的修改。
[0046]如所表明的，該轉(zhuǎn)子構(gòu)件34具有一個(gè)掃除通道75，該掃除通道提供了用于使粘性流體從該工作室返回該流體室和/或流體儲(chǔ)存器中的一個(gè)返回路徑。
[0047]在圖4B中通過(guò)箭頭A示出了電磁回路的通量路徑。通量路徑A包括含鐵的輪轂構(gòu)件39以及含鐵的殼體構(gòu)件19。如所表明的，當(dāng)這些傳感器66向控制器62表明該風(fēng)扇構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)不是所希望的或者不是以相同的程度所希望的，于是線圈構(gòu)件18被啟動(dòng)。線圈構(gòu)件的啟動(dòng)產(chǎn)生了通量路徑A (這是由于多極環(huán)狀磁鐵43)、使該電樞構(gòu)件在軸向上移動(dòng)并且使電樞環(huán)37定位在通道(或“工作空隙”)53中。
[0048]就來(lái)自外部控制器62以及電源64的脈沖寬度調(diào)制而言供應(yīng)的電力的量值增加了可供用于控制在軸向上可移動(dòng)的電樞閥門(mén)構(gòu)件36的相對(duì)定位的磁通量的量值。該控制器接收來(lái)自不同的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器66 (它們監(jiān)控不同的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài))的一組電輸入?？刂破髦械牟樵?xún)表確定了對(duì)于一個(gè)給定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的一個(gè)希望的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行范圍。當(dāng)從這些傳感器之一到該控制器的輸入表明冷卻狀態(tài)是處于所希望的運(yùn)行范圍之外時(shí)，外部控制器62將依據(jù)這個(gè)電信號(hào)指示電源64向線圈構(gòu)件18發(fā)送電力。因此，例如，如果該電樞構(gòu)件在軸向上被拖動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，在電樞構(gòu)件36與儲(chǔ)存器板38之間打開(kāi)了一個(gè)空隙，該空隙允許粘性流體返回儲(chǔ)存器70。這進(jìn)而減少了工作室中粘性流體的量。因此，連接到輸出構(gòu)件上的一個(gè)風(fēng)扇將會(huì)較慢地旋轉(zhuǎn)。
[0049]類(lèi)似地，如果該外部控制器62從這些傳感器66中的一個(gè)或多個(gè)傳感器確定發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻溫度是高于一個(gè)不希望的高范圍，那么沒(méi)有信號(hào)從該外部控制器62發(fā)送到該電源64以及線圈18上。該電樞閥門(mén)構(gòu)件36因此被保持在一個(gè)位置中，在該位置中該空隙80被關(guān)閉從而允許從該流體儲(chǔ)存器70到該流體室72以及到該工作室74的最大流體流動(dòng)。這提供了該轉(zhuǎn)子34的最大扭矩響應(yīng)，這進(jìn)而使該風(fēng)扇構(gòu)件14旋轉(zhuǎn)，以便對(duì)散熱器提供最大的冷卻從而使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑冷卻。
[0050]附圖中所示出的現(xiàn)有技術(shù)代表性的風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器10出于對(duì)比目的使用了一個(gè)整合式打滑速度傳感器，該打滑速度傳感器在本發(fā)明中是不必要的。圖5A-?所示的整合式打滑速度傳感器包括多個(gè)額外的部件，這些部件是昂貴的并且這些部件增加了該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的復(fù)雜性。該傳感器通過(guò)一個(gè)電磁回路來(lái)監(jiān)測(cè)離合器輸出速度，該電磁回路部分地由與離合器共用的多個(gè)部件構(gòu)成。這種回路配置提供了一個(gè)速度傳感器，該速度傳感器測(cè)量在離合器輸出與離合器輸入之間的速度差。當(dāng)被控制器(或一個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī))測(cè)量到時(shí)，從離合器輸入速度中減去該差動(dòng)速度以確定輸出速度。
[0051]對(duì)于該電磁回路，提供了一個(gè)傳感器磁極構(gòu)件41，連同一個(gè)霍耳效應(yīng)裝置(HED) 110、或者另一個(gè)磁感應(yīng)裝置。HED 110被定位在一個(gè)通量集中件111的末端上，該集中件被附接到線圈構(gòu)件18上。在圖5C和圖?中與描繪了打滑速度傳感器系統(tǒng)的通量路徑B的圖5A相組合更具體地將它們示出。磁極構(gòu)件41具有多個(gè)磁極112,這些磁極圍繞一個(gè)外部環(huán)114的內(nèi)側(cè)環(huán)圓周地安排。通量路徑B包括HED傳感器110、空心軸構(gòu)件48、環(huán)狀磁鐵43、磁極構(gòu)件41以及輪轂構(gòu)件39。
[0052]環(huán)形磁極構(gòu)件41以輸入速度相對(duì)于靜止的HED 110旋轉(zhuǎn)。環(huán)狀磁鐵41的這些交替磁極在磁回路中產(chǎn)生了交替方向的磁通量，它是與輸入和輸出的差動(dòng)速度成比例的。差動(dòng)速度是由磁極構(gòu)件41與環(huán)狀磁鐵43之間的速度差確定的。
[0053]在圖6和圖7中示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例并且提供了一個(gè)具有依賴(lài)打滑速度的可移動(dòng)構(gòu)件的機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)。本發(fā)明呈現(xiàn)了如上所述的不必要的打滑速度傳感器系統(tǒng)。如所表明的，該打滑速度是該風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的輸入速度與輸出速度之間的差值。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例包括一個(gè)機(jī)構(gòu)200，該機(jī)構(gòu)被定位在與該掃除通道214處于流體連通的一個(gè)通路212中。該掃除通道可以是例如如上所述的粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器實(shí)施例10中的并且在圖3、4、4A和圖5A中所示的掃除通路75。
[0054]在圖6和圖7中，粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器中的流體在該工作室與該掃除通路中的流動(dòng)是通過(guò)箭頭220示出的。離合器片的初始速度(即輸入速度)是通過(guò)箭頭VP示出的。本體和蓋體的次級(jí)速度，即輸出速度是通過(guò)箭頭％示出的。該刮片構(gòu)件222 (該刮片構(gòu)件也是一個(gè)泵送機(jī)構(gòu))以其將流體轉(zhuǎn)移到該掃除通道的常規(guī)位置示出。這兩個(gè)速度％與￥3之間的差值以及合成壓力匕和P H被直接分配給該打滑速度。
[0055]該可移動(dòng)構(gòu)件210被螺旋彈簧構(gòu)件216在通過(guò)箭頭217所示的方向上偏置，以便使得該構(gòu)件不會(huì)在低壓(低打滑)的狀態(tài)下通過(guò)孔230而伸入該掃除通路214中。在如圖6所示的情況下，壓力匕由于打滑低的量值而是低的，例如最小量。該掃除通道214中的阻力是低的。
[0056]在存在顯著的打滑量值的高壓情況下，該掃除通道214中的壓力PH是高的。這在該掃除路徑中產(chǎn)生了高阻力并且從通路212中的流體流動(dòng)中產(chǎn)生了足夠的力以克服該彈簧偏置構(gòu)件的力并且致使該可移動(dòng)構(gòu)件210通過(guò)孔230伸入到該掃除通道中。
[0057]任何粘性離合器中所需要的彈簧力的量值都將取決于該粘性離合器的大小和構(gòu)造，還有所計(jì)算的或測(cè)得的該掃除通路中的高壓力或低壓力。這個(gè)彈簧力優(yōu)選地適合于允許該可移動(dòng)構(gòu)件平衡或大體上平衡該掃除和填充通路中的流量。
[0058]該可移動(dòng)構(gòu)件210具有一個(gè)基部或本體部分和一個(gè)更小的凸出部分。該基部部分大于該凸出部分。這在附圖中示出。
[0059]該構(gòu)件210的凸出到掃除通道中的量取決于流體壓力的量值并且進(jìn)而直接取決于打滑速度的量值。該可移動(dòng)部件補(bǔ)償打滑速度的差值并且起到平衡該填充和掃除通路中的流量的作用。這種補(bǔ)償是以對(duì)該掃除流動(dòng)路徑進(jìn)行變化限制的形式。這調(diào)節(jié)了該掃除通路中將流體返回到該儲(chǔ)存器中的流體流動(dòng)，并且進(jìn)而改善了該粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器的可控制性。
[0060]如所表明的，該可移動(dòng)構(gòu)件根據(jù)一個(gè)與該打滑速度成比例的壓力移進(jìn)和移出該掃除通道。在代表性實(shí)施例中所示的可移動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)補(bǔ)償打滑速度的差值的機(jī)械反饋引起的。為了粘性風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器在所有運(yùn)行狀態(tài)下的最佳可控制性，優(yōu)選的是填充和掃除速率是一樣的或大體上一樣。
[0061]該可移動(dòng)構(gòu)件210的可移動(dòng)量還可以通過(guò)一個(gè)常規(guī)傳感器232讀取并且直接被轉(zhuǎn)送給該車(chē)輛的電子控制單元(ECU)，盡管這可能是多余或不必要的。該EUC可以利用這些參數(shù)并且可以對(duì)應(yīng)地調(diào)整通過(guò)該填充和掃除端口流出和流入該儲(chǔ)存器的流體的量。
[0062]在本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例中，該可移動(dòng)構(gòu)件可以被定位在從該儲(chǔ)存器通往該工作室的填充通路或通道中。特別是低速儲(chǔ)存器設(shè)計(jì)可以從這個(gè)實(shí)施例中受益。
[0063]雖然在此已經(jīng)示出并且描述了本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，但本領(lǐng)域那些普通技術(shù)人員將會(huì)想到眾多的變體以及替代性實(shí)施例。因此，在此的意圖是本發(fā)明并不限于在此說(shuō)明的這些優(yōu)選實(shí)施例而是受限于所附權(quán)利要求的條款。
【權(quán)利要求】
1.一種用于風(fēng)扇構(gòu)件的粘性流體耦合組件，包括: 一個(gè)輸出構(gòu)件，該輸出構(gòu)件包括一個(gè)中央軸并且被配置為用于附接到一個(gè)風(fēng)扇構(gòu)件上； 一個(gè)輸入構(gòu)件，該輸入構(gòu)件被軸承安裝到所述輸出構(gòu)件上并且是可以輸入速度相對(duì)所述輸出構(gòu)件來(lái)旋轉(zhuǎn)的； 一個(gè)粘性流體供給機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被定位在所述輸入構(gòu)件之中并且包括:一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)件、具有一個(gè)流體孔的一個(gè)儲(chǔ)存器板構(gòu)件、一個(gè)流體儲(chǔ)存器、一個(gè)掃除通路、一個(gè)刮片、一個(gè)工作室以及一定量的粘性流體； 一個(gè)用于控制所述輸出構(gòu)件與所述輸入構(gòu)件的粘性流體接合的閥機(jī)構(gòu)，所述閥機(jī)構(gòu)具有一個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件，該可移動(dòng)構(gòu)件用于打開(kāi)、部分地打開(kāi)并且覆蓋所述流體孔；以及一個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件，該可移動(dòng)構(gòu)件是與所述掃除通路運(yùn)行性地相關(guān)聯(lián)地定位的； 所述可移動(dòng)構(gòu)件是可移進(jìn)或移出所述掃除通路的并且能夠改變所述掃除通路中的粘性流體的流動(dòng)； 所述可移動(dòng)構(gòu)件是可根據(jù)與打滑速度成比例的壓力來(lái)移動(dòng)的。
2.如權(quán)利要求1所述的粘性流體耦合組件，進(jìn)一步包括一個(gè)電子控制件以用于控制所述閥機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的粘性流體耦合組件,其中所述輸出構(gòu)件包括一個(gè)殼體并且所述輸入構(gòu)件包括一個(gè)本體構(gòu)件和一個(gè)蓋構(gòu)件。
4.如權(quán)利要求3所述的粘性流體耦合組件，其中所述輸入構(gòu)件是圍繞所述輸出構(gòu)件定位并且以輸入速度旋轉(zhuǎn)的。
5.如權(quán)利要求1所述的粘性流體耦合組件，其中所述可移動(dòng)構(gòu)件是可通過(guò)所述通路中的一個(gè)孔而移動(dòng)到所述掃除通路中的。
6.如權(quán)利要求5所述的粘性流體耦合組件，進(jìn)一步包括一個(gè)偏置構(gòu)件，該偏置構(gòu)件將所述可移動(dòng)構(gòu)件偏置離開(kāi)而不進(jìn)入所述掃除通路中。
7.如權(quán)利要求1所述的粘性流體耦合組件，進(jìn)一步包括一個(gè)輔助通路，該輔助通路是與所述掃除通路處于流體連通的并且該輔助通路將流體壓力施加到所述可移動(dòng)構(gòu)件上。
8.一種用于風(fēng)扇構(gòu)件的粘性流體耦合組件，包括: 一個(gè)輸出構(gòu)件，該輸出構(gòu)件包括一個(gè)中央軸并且被配置為用于附接到一個(gè)風(fēng)扇構(gòu)件上； 一個(gè)輸入構(gòu)件，該輸入構(gòu)件被軸承安裝到所述輸出構(gòu)件上并且是可以輸入速度相對(duì)于所述輸出構(gòu)件來(lái)旋轉(zhuǎn)的； 一個(gè)粘性流體供給機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被定位在所述輸入構(gòu)件之中并且包括:一個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)件、具有一個(gè)流體孔的一個(gè)儲(chǔ)存器板構(gòu)件、一個(gè)流體儲(chǔ)存器、一個(gè)掃除通路、一個(gè)填充通路、一個(gè)刮片、一個(gè)工作室以及一定量的粘性流體； 一個(gè)用于控制所述輸出構(gòu)件與所述輸入構(gòu)件的粘性流體接合的閥機(jī)構(gòu)，所述閥機(jī)構(gòu)具有一個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件，該可移動(dòng)構(gòu)件用于打開(kāi)、部分地打開(kāi)并且覆蓋所述流體孔；以及一個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件，該可移動(dòng)構(gòu)件是與所述填充通路運(yùn)行性地相關(guān)聯(lián)地定位的； 所述可移動(dòng)構(gòu)件是可移進(jìn)或移出所述填充通路的并且能夠改變所述填充通路中的粘性流體的流動(dòng)； 所述可移動(dòng)構(gòu)件是可根據(jù)與打滑速度成比例的壓力來(lái)移動(dòng)的。
9.如權(quán)利要求1所述的粘性流體耦合組件，其中所述可移動(dòng)構(gòu)件是可通過(guò)所述通路中的一個(gè)孔來(lái)移動(dòng)到所述填充通路中的。
10.如權(quán)利要求9所述的粘性流體耦合組件，進(jìn)一步包括一個(gè)偏置構(gòu)件，該偏置構(gòu)件將所述可移動(dòng)構(gòu)件偏置離開(kāi)而不進(jìn)入所述填充通路中。
11.如權(quán)利要求1所述的粘性流體耦合組件，進(jìn)一步包括一個(gè)輔助通路，該輔助通路是與所述填充通路處于流體連通的并且該輔助通路將流體壓力施加到所述可移動(dòng)構(gòu)件上。
【文檔編號(hào)】F16D35/00GK104508273SQ201380040022
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
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