專利名稱：一種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機(jī)熱管理系統(tǒng)技術(shù)，具體來說是ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
據(jù)有關(guān)研究資料顯示，汽車發(fā)動機(jī)5 10%的能量消耗在發(fā)動機(jī)的冷卻風(fēng)扇上。冷卻風(fēng)扇上損失的能量包括(I)、風(fēng)扇運行過程中的振動損失；(2)、風(fēng)扇運行過程中的摩擦損失等。電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇單向離合解耦輪可以很好的解決風(fēng)扇在運行過程中的振動問題；非線性調(diào)速模塊可以根據(jù)發(fā)動機(jī)エ況，調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，節(jié)約能源。從節(jié)約汽車能源考慮，汽車?yán)鋮s風(fēng)扇應(yīng)根據(jù)汽車發(fā)動機(jī)的熱負(fù)荷エ況要求，一方面，風(fēng)扇在發(fā)動機(jī)熱負(fù)荷較大時旋轉(zhuǎn)，從而為發(fā)動機(jī)散熱；另一方面，發(fā)動機(jī)工作溫度較低或在正常工作溫 度吋，風(fēng)扇應(yīng)停止旋轉(zhuǎn)，以防止發(fā)動機(jī)在過度冷卻的エ況下運行。因此，汽車發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇的自動離合技術(shù)成為了汽車節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)之一。離合裝置根據(jù)摩擦原理實現(xiàn)結(jié)合與分離，通常可通過機(jī)械、氣壓、液壓及電磁等方式實現(xiàn)離合。一般發(fā)動機(jī)風(fēng)扇位于發(fā)動機(jī)前端的単獨的支承軸頸上，利用氣壓和電磁控制實現(xiàn)離合的風(fēng)扇離合器通常具有ー個皮帶輪，可利用帶傳動進(jìn)行驅(qū)動，皮帶輪的軸承通常具有一個非轉(zhuǎn)動的支承軸頸。傳統(tǒng)的驅(qū)動風(fēng)扇的硅油離合器主從動盤之間存在相對滑轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且高溫容易失效的缺點。而采用電磁控制的干摩擦風(fēng)扇離合器，通過控制電磁線圈中電流的大小，對摩擦カ進(jìn)行非線性、精確控制，而且布置相對容易；在裝配中，先安裝驅(qū)動風(fēng)扇的皮帶輪，再安裝摩擦裝置，再安裝帶有單向離合與解耦裝置從動盤，拆卸時反向。這種裝配順序具有拆裝簡便、易于維修的優(yōu)點。發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇是高速旋轉(zhuǎn)部件，葉片會出現(xiàn)較大的振動。如果風(fēng)扇輪轂直接與旋轉(zhuǎn)軸剛性連接，這種振動就會直接傳遞到旋轉(zhuǎn)軸上，進(jìn)而影響整個發(fā)動機(jī)前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的振動。當(dāng)振動嚴(yán)重時可使風(fēng)扇葉片斷裂，出現(xiàn)打壞散熱器的情況，從而影響發(fā)動機(jī)エ作的可靠性。另外，高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇其等效轉(zhuǎn)動慣量較大，如果風(fēng)扇輪轂直接與旋轉(zhuǎn)軸剛性連接，當(dāng)發(fā)動機(jī)急減速或停機(jī)瞬間，風(fēng)扇仍以較大的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，這將增加帶與輪間的相對滑動，從而加劇皮帶的磨損、產(chǎn)生噪聲等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了ー種結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、響應(yīng)快、振動小、噪聲低的具有非線性調(diào)速和減振作用的電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置。本發(fā)明另一目的在于提供ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的實現(xiàn)方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，包括套設(shè)在軸上的第一軸承及第ニ軸承，第一軸承外部套設(shè)線圈，線圈外部設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外部設(shè)置皮帶輪，皮帶輪內(nèi)部和轉(zhuǎn)子的外端面設(shè)置風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊，風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊外端面設(shè)置從動盤，從動盤套設(shè)在第二軸承上，從動盤外端設(shè)置安裝法蘭盤，安裝法蘭盤一端面固接單向離合解耦輪，單向離合解耦輪另一端面與風(fēng)扇安裝法蘭固接，風(fēng)扇安裝法蘭與風(fēng)扇連接，線圈與電子控制元件連接。作為ー種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊包括傳動銷柱、鍵、銜鐵、彈簧、通磁盤、隔環(huán)、摩擦盤和磁鉄；其中，銜鐵套設(shè)在轉(zhuǎn)子上，且皮帶輪通過鍵連接銜鐵并傳遞カ矩，銜鐵與彈簧、通磁盤和隔環(huán)通過傳動銷柱緊密連接，隔環(huán)外端面設(shè)置摩擦盤，隔環(huán)和摩擦盤設(shè)有通孔，通孔中設(shè)置磁鐵，磁鐵與通磁盤連接。作為ー種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述單向離合解耦輪包括單向離合器、弧形螺旋彈簧和弧形螺旋彈簧安裝盤；其中，弧形螺旋彈簧安裝盤與安裝法蘭盤固接，弧形螺旋彈簧安裝盤上安裝弧形螺旋彈簧，弧形螺旋彈簧通過殼體與單向離合器及弧形螺旋彈簧安裝盤連接。作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述軸為階梯軸。為了加強(qiáng)散熱效果，所述從動盤一端面上設(shè)有散熱片。

ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的實現(xiàn)方法，包括以下步驟(I)、通過電子控制元件采集預(yù)定參數(shù)的信息，并經(jīng)過編輯的程序轉(zhuǎn)化為電信號；(2)、線圈根據(jù)電子控制元件傳遞的電流大小，產(chǎn)生相對應(yīng)大小的磁場，磁場穿過轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁力吸引銜鐵；(3)、銜鐵在電磁力的作用下向皮帶輪ー側(cè)沿皮帶輪軸線方向移動，從而控制通磁盤施加在隔環(huán)上的壓緊カ；(4)、隔環(huán)壓緊カ的大小控制了摩擦盤與從動盤之間摩擦力的大小，從而調(diào)節(jié)從動盤轉(zhuǎn)速的高低；(5)、當(dāng)摩擦盤與從動盤之間的摩擦力變大時，從動盤會帶動風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)摩擦盤與從動盤之間的摩擦力變小時，風(fēng)扇便在低轉(zhuǎn)速エ況下工作；(6)、當(dāng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速大于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，此時單向離合器處于結(jié)合狀態(tài)，皮帶輪帶動風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)；當(dāng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，單向離合器處于分離狀態(tài)，風(fēng)扇可以自由旋轉(zhuǎn)，此時高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不會反驅(qū)動皮帶輪，也不會引起皮帶輪與皮帶間較大的相對滑動。所述步驟(I)電子控制元件采集預(yù)定參數(shù)的信息，包括發(fā)動機(jī)工作溫度、車速、環(huán)境溫度和散熱器溫度。所述步驟(4)包括(4-1)、當(dāng)摩擦盤與從動盤結(jié)合時，弧形螺旋彈簧緩沖摩擦盤與從動盤突然接合時產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊カ，如果皮帶輪的轉(zhuǎn)速大于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，此時單向離合器處于結(jié)合狀態(tài)，皮帶輪帶動風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)；(4-2)、當(dāng)發(fā)動機(jī)急減速或停機(jī)，皮帶輪的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，單向離合器處于分離狀態(tài)，風(fēng)扇可以自由旋轉(zhuǎn)，此時高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不會反驅(qū)動皮帶輪，也不會引起皮帶輪與皮帶間較大的相對滑動。本發(fā)明的實現(xiàn)原理ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，包括套設(shè)在軸上的第一軸承及第ニ軸承，第一軸承外部套設(shè)線圈，線圈外部設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外部設(shè)置皮帶輪，皮帶輪內(nèi)部和轉(zhuǎn)子的外端面設(shè)置風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊，風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊外端面設(shè)置從動盤，從動盤套設(shè)在第二軸承上，從動盤外端設(shè)置安裝法蘭盤，安裝法蘭盤一端面固接單向離合解耦輪，單向離合解耦輪另一端面與風(fēng)扇安裝法蘭固接，風(fēng)扇安裝法蘭與風(fēng)扇連接，線圈與電子控制元件連接。電子控制元件采集預(yù)定參數(shù)的信息，并經(jīng)過編輯的程序轉(zhuǎn)化為電信號，然后根據(jù)電流大小產(chǎn)生磁場，吸引銜鐵，則作用在彈簧上的壓カ發(fā)生變化，從而控制通磁盤施加在隔環(huán)上的壓緊力，隔環(huán)壓緊カ的大小控制了摩擦盤與從動盤間摩擦力的大小，當(dāng)摩擦カ夠大時，從動盤會帶動風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)摩擦力較小時，風(fēng)扇便在低轉(zhuǎn)速エ況下工作，當(dāng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速大于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，此時單向離合器處于結(jié)合狀態(tài)，皮帶輪帶動風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)；當(dāng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，單向離合器處于分離狀態(tài)，風(fēng)扇可以自由旋轉(zhuǎn)，此時高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不會反驅(qū)動皮帶輪，也不會引起皮帶輪與皮帶間較大的相對滑動。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技木，具有如下的優(yōu)點及效果I、本發(fā)明采用了包括套設(shè)在軸上的第一軸承及第ニ軸承，第一軸承外部套設(shè)線圈，線圈外部設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外部設(shè)置皮帶輪，皮帶輪內(nèi)部和轉(zhuǎn)子的外端面設(shè)置風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊，風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊外端面設(shè)置從動盤，從動盤套設(shè)在第二軸承上，從動盤上設(shè) 置安裝法蘭盤，安裝法蘭盤連接單向離合解耦輪，單向離合解耦輪與風(fēng)扇安裝法蘭固接，風(fēng)扇安裝法蘭與風(fēng)扇連接，線圈與電子控制元件信號連接，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、響應(yīng)快、振動小、噪聲低的具有非線性調(diào)速和減振作用等特點。2、本發(fā)明中的銜鐵在電磁力的作用下向皮帶輪ー側(cè)沿皮帶輪軸線方向移動，從而控制通磁盤施加在隔環(huán)上的壓緊カ；隔環(huán)壓緊力的大小控制了摩擦盤與從動盤之間摩擦力的大小，從而調(diào)節(jié)從動盤轉(zhuǎn)速的高低，因此，具有非線性調(diào)速功能。3、本發(fā)明中如果發(fā)動機(jī)急減速或停機(jī)，皮帶輪的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，單向離合器處于分離狀態(tài)，風(fēng)扇可以自由旋轉(zhuǎn)，此時高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不會反驅(qū)動皮帶輪，也不會引起皮帶輪與皮帶間較大的相對滑動，這就有效減小了皮帶輪與皮帶之間的摩擦，提高皮帶的使用壽命和降低帶-輪間的摩擦噪聲。4、本發(fā)明中的弧形螺旋彈簧具有緩沖作用，可以緩沖摩擦盤與從動盤突然接合時產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力，使風(fēng)扇能平穩(wěn)運行。5、匹配合適的弧形螺旋彈簧的剛度，可以將大轉(zhuǎn)動慣量風(fēng)扇的振動與發(fā)動機(jī)前端附件驅(qū)動系統(tǒng)各個輪和皮帶的振動解耦，從而減小風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時葉片振動及其對發(fā)動機(jī)前端附件驅(qū)動系統(tǒng)的影響。


圖I為本發(fā)明ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置中風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明ー種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置中單向離合解耦輪局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號與名稱如下
權(quán)利要求
1.一種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，其特征在于包括套設(shè)在軸上的第一軸承及第二軸承，第一軸承外部套設(shè)線圈，線圈外部設(shè)有轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外部設(shè)置皮帶輪，皮帶輪內(nèi)部和轉(zhuǎn)子的外端面設(shè)置風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊，風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊外端面設(shè)置從動盤，從動盤套設(shè)在第二軸承上，從動盤外端設(shè)置安裝法蘭盤，安裝法蘭盤一端面固接單向離合解耦輪，單向離合解耦輪另一端面與風(fēng)扇安裝法蘭固接，風(fēng)扇安裝法蘭與風(fēng)扇連接，線圈與電子控制兀件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的 電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，其特征在于所述風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊包括傳動銷柱、鍵、銜鐵、彈簧、通磁盤、隔環(huán)、摩擦盤和磁鐵；其中，銜鐵套設(shè)在轉(zhuǎn)子上，且皮帶輪通過鍵連接銜鐵并傳遞力矩，銜鐵與彈簧、通磁盤和隔環(huán)通過傳動銷柱緊密連接，隔環(huán)外端面設(shè)置摩擦盤，隔環(huán)和摩擦盤設(shè)有通孔，通孔中設(shè)置磁鐵，磁鐵與通磁盤連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，其特征在于所述單向離合解耦輪包括單向離合器、弧形螺旋彈簧和弧形螺旋彈簧安裝盤；其中，弧形螺旋彈簧安裝盤與安裝法蘭盤固接，弧形螺旋彈簧安裝盤上安裝弧形螺旋彈簧，弧形螺旋彈簧通過殼體與單向離合器及弧形螺旋彈簧安裝盤連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，其特征在于所述軸為階梯軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，其特征在于所述從動盤一端面上設(shè)有散熱片。
6.一種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)、通過電子控制元件采集預(yù)定參數(shù)的信息，并經(jīng)過編輯的程序轉(zhuǎn)化為電信號； (2)、線圈根據(jù)電子控制元件傳遞的電流大小，產(chǎn)生相對應(yīng)大小的磁場，磁場穿過轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁力吸引銜鐵； (3 )、銜鐵在電磁力的作用下向皮帶輪一側(cè)沿皮帶輪軸線方向移動，從而控制通磁盤施加在隔環(huán)上的壓緊力； (4)、隔環(huán)壓緊力的大小控制了摩擦盤與從動盤之間摩擦力的大小，從而調(diào)節(jié)從動盤轉(zhuǎn)速的聞低； (5)、當(dāng)摩擦盤與從動盤之間的摩擦力變大時，從動盤會帶動風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)摩擦盤與從動盤之間的摩擦力變小時，風(fēng)扇便在低轉(zhuǎn)速工況下工作； (6)、當(dāng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速大于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速,此時單向離合器處于結(jié)合狀態(tài),皮帶輪帶動風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)；當(dāng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，單向離合器處于分離狀態(tài)，風(fēng)扇可以自由旋轉(zhuǎn)，此時高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不會反驅(qū)動皮帶輪，也不會引起皮帶輪與皮帶間較大的相對滑動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的實現(xiàn)方法，其特征在于所述步驟(I)電子控制元件采集預(yù)定參數(shù)的信息，包括發(fā)動機(jī)工作溫度、車速、環(huán)境溫度和散熱器溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述步驟(4)包括 (4-1)、當(dāng)摩擦盤與從動盤結(jié)合時，弧形螺旋彈簧緩沖摩擦盤與從動盤突然接合時產(chǎn)生的強(qiáng)大沖擊力，如果皮帶輪的轉(zhuǎn)速大于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，此時單向離合器處于結(jié)合狀態(tài)，皮帶輪帶動風(fēng)扇一起旋轉(zhuǎn)； (4-2)、當(dāng)發(fā)動機(jī)急減速或停機(jī)，皮帶輪的轉(zhuǎn)速低于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速時，單向離合器處于分 離狀態(tài)，風(fēng)扇可以自由旋轉(zhuǎn)，此時高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇不會反驅(qū)動皮帶輪，也不會引起皮帶輪與皮帶間較大的相對滑動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置，包括軸、第一軸承及第二軸承、線圈、轉(zhuǎn)子、皮帶輪、風(fēng)扇非線性調(diào)速模塊、從動盤、安裝法蘭盤、單向離合解耦輪、風(fēng)扇及電子控制元件。本發(fā)明還提供一種電磁控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇驅(qū)動裝置的實現(xiàn)方法。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中容易產(chǎn)生相對滑轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高溫容易失效、風(fēng)扇葉片易斷裂、發(fā)動機(jī)工作的可靠性差、皮帶磨損大及產(chǎn)生噪聲大等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、響應(yīng)快、振動小、噪聲低及具有非線性調(diào)速和減振作用等特點。
文檔編號F04D27/00GK102767416SQ20121026000
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月25日
發(fā)明者上官文斌, 曾祥坤, 段耀龍, 胡惠祥, 賀頻艷, 陳強(qiáng) 申請人:雪龍集團(tuán)股份有限公司