CN115789125B - 一种车用风扇、水泵一体式离合器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于离合器领域，具体公开了一种车用风扇、水泵一体式离合器及车辆，本发明为了解决原结构离合器的使用寿命不足的问题，第一吸合盘通过第一弹簧片与风扇固定盘连接；第二吸合盘通过第二弹簧片与散热盘连接；第一吸合盘在第一弹簧片的连接作用下相对风扇固定盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使第一吸合盘与传动盘端面贴合，第一吸合盘与风扇固定盘周向同步转动；第二吸合盘在第二弹簧片的作用下相对散热盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使第二吸合盘与传动盘端面贴合，第二吸合盘与散热盘周向同步转动，本专利中第一吸合盘的摩擦面积大于第二吸合盘的摩擦面积，与实际工作情况相符，因此提高离合器的使用寿命。

Description

一种车用风扇、水泵一体式离合器及车辆

技术领域

本发明涉及汽车用电磁离合器，尤其是一种车用风扇、水泵一体式离合器。

背景技术

水泵和风扇是汽车冷却***不可或缺的两大零部件，同时也消耗了发动机的大量功率，随着排放法规的日益严苛，水泵和风扇的可控化成为一个必然趋势。

传统轻卡用发动机水泵与风扇共同使用一根轴串联，两个零件不能同时实现可控化。

在专利CN201721184522.7中，公开了一种车用风扇与水泵一体式离合器及车辆，该专利中，叶轮全速工作时，第一吸合盘与传动盘接合，叶轮扭矩通过两者之间的摩擦力传递；风扇全速工作时，第二吸合盘与传动盘接合，风扇扭矩通过两者之间的摩擦力传递；由于风扇的需求扭矩要大于叶轮的需求扭矩，需求扭矩越大，需要的摩擦力就越大，摩擦面就需要更加耐磨，故第二吸合盘的摩擦面需要比第一吸合盘的摩擦面的耐磨程度要高，而摩擦面积的数值是影响摩擦面耐磨程度的重要因之一，但该结构中第一吸合盘的摩擦面积要大于第二吸合盘的摩擦面积，与实际工作情况不符，导致第二吸合盘更容易磨损，离合器的使用寿命可能会不足。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种离合器装置。本装置通过改进相应的结构，提高离合器的寿命。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种车用风扇、水泵一体式离合器，包括：水泵壳体、轴连轴承、轴承、皮带轮、铁芯、线圈、传动盘、第一吸合盘、第二吸合盘、第一弹簧片、第二弹簧片、风扇固定盘、散热盘、轴套；

所述皮带轮通过轴承安装于水泵壳体上，可相对水泵壳体自由转动；轴套安装于水泵的轴连轴承上；风扇固定盘通过轴承安装于轴套上，相对轴连轴承自由转动；散热盘固定安装在轴套上，与轴连轴承同步转动；铁芯固定安装于水泵壳体上，线圈安装在铁芯内，控制第一吸合盘和/或第二吸合盘是否被吸合；皮带轮固定连接有传动盘；

第一吸合盘通过第一弹簧片与风扇固定盘连接；第二吸合盘通过第二弹簧片与散热盘连接；

第一吸合盘在第一弹簧片的连接作用下相对风扇固定盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使第一吸合盘与传动盘端面贴合，第一吸合盘与风扇固定盘周向同步转动；

第二吸合盘在第二弹簧片的作用下相对散热盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使第二吸合盘与传动盘端面贴合，第二吸合盘与散热盘周向同步转动；

第一吸合盘尺寸大于第二吸合盘的尺寸。

作为进一步的技术方案，在所述的传动盘上安装有两组磁铁，一组与风扇固定盘对应，另外一组与散热盘相对应。

作为进一步的技术方案，所述的线圈包括两个，在两个线圈之间设置导磁环。

作为进一步的技术方案，所述传动盘在与第一吸合盘、第二吸合盘配合立壁上设置隔磁槽。

作为进一步的技术方案，所述隔磁槽通过填充隔磁材料的方式实现。

作为进一步的技术方案，所述填充隔磁材料的方式为铜焊接、不锈钢焊接和粉末冶金。

作为进一步的技术方案，所述铁芯与水泵壳体过盈配合，或通过键与水泵壳体连接、或通过销钉与水泵壳体连接、或通过螺纹与水泵壳体连接。

作为进一步的技术方案，所述散热盘与轴套过盈配合，或通过键与轴套连接、或通过销钉与轴套连接、或通过螺纹与轴套连接。

作为进一步的技术方案，所述轴套与轴连轴承过盈配合，或通过键与轴连轴承连接、或通过销钉与轴连轴承连接，或通过螺纹与轴连轴承连接。

本发明该提供了一种车辆，包括所述的车用风扇、水泵一体式离合器。

本发明的有益效果是：

（1）本发明中的第一吸合盘通过第一弹簧片与风扇固定盘连接；第二吸合盘通过第二弹簧片与散热盘连接；第一吸合盘在第一弹簧片的连接作用下相对风扇固定盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使吸合盘与传动盘端面贴合，第一吸合盘与风扇固定盘周向同步转动；第二吸合盘在第二弹簧片的作用下相对散热盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使吸合盘与传动盘端面贴合，第二吸合盘与散热盘周向同步转动，风扇工作时的需求扭矩大于叶轮工作时的需求扭矩，需求扭矩越大，需要的摩擦力就越大，摩擦面就需要更加耐磨，而摩擦面积的数值是影响摩擦面耐磨程度的原因之一，本专利中第一吸合盘的摩擦面积大于第二吸合盘的摩擦面积，与实际工作情况相符，因此提高离合器的使用寿命。

（2）本结构可以使水泵和风扇的工作达到同时可控，能够令发动机更快速的升温到设定工作温度，从而保证了机动车在提高燃油经济性并减少有害物排放的同时还不影响车辆的正常运行。

（3）水泵两速可调，风扇两速可调，可以使发动机工作温度控制的更加精确。

附图说明

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。

图1是本发明实施例1公开的离合器结构示意图；

图2是本发明实施例2公开的离合器结构示意图；

图3是本发明实施例3公开的离合器结构示意图；

图4是本发明风扇固定盘与第一吸合盘的连接示意图；

图5是本发明散热盘与第二吸合盘的连接示意图；

图中：1.叶轮、2.水泵壳体、3.轴连轴承、4.大轴承、5.皮带轮、6.铁芯、7.小线圈、8.大线圈、9.传动盘、10.第一吸合盘、11.第一弹簧片、12.第一磁铁、13.风扇固定盘、14.第二磁铁、15.第二吸合盘、16.第二弹簧片、17.散热盘、18.小轴承、19.轴套、20. 导磁环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例公开了一种离合器装置，如图1所示，包括叶轮1、水泵壳体2、轴连轴承3、大轴承4、皮带轮5、铁芯6、小线圈7、大线圈8、传动盘9、第一吸合盘10、第一弹簧片11、第一磁铁12、风扇固定盘13、第二磁铁14、第二吸合盘15、第二弹簧片16、散热盘17、小轴承18和轴套19；其中，第一吸合盘10尺寸大于第二吸合盘15的尺寸；

皮带轮5通过大轴承4安装于水泵壳体2上，可以相对水泵壳体2自由转动；轴套19安装于水泵的轴连轴承3上；风扇固定盘13通过小轴承18安装于轴套19上，相对轴连轴承3自由转动；散热盘17固定安装在轴套19上，与轴连轴承3同步转动；具体的，所述散热盘17可以通过过盈、键连接、销钉、螺纹等方式与轴套19连接；所述轴套19可以通过过盈、键连接、销钉、螺纹等方式与轴连轴承3连接；所述铁芯6可以通过过盈、键连接、销钉、螺纹等方式与水泵壳体2连接；

在铁芯6内安装有小线圈7、大线圈8，通过控制小线圈7和大线圈8的通电与否，控制第二吸合盘15、第一吸合盘10是否吸合。

上述的风扇固定盘13和散热盘17均由包裹软铁材质制成；传动盘9端面安装有两组磁铁，分别是第一磁铁12和第二磁铁14，第二磁铁14与散热盘17对应安装；第一磁铁12和风扇固定盘13对应安装，当第一磁铁12和第二磁铁14与散热盘17、风扇固定盘13相互转动时，二者产生电磁感应现象。

风扇固定盘13一端通过第一弹簧片11与第一吸合盘10连接，第一吸合盘10可以在第一弹簧片11的连接作用下相对风扇固定盘13轴向移动，在其中一个位置时与传动盘9端面贴合，第一吸合盘10与风扇固定盘13周向同步转动；

第二吸合盘15通过第二弹簧片16安装在散热盘17上，第二吸合盘15可以在第二弹簧片16的作用下相对散热盘17轴向移动，在其中一个位置，第二吸合盘15与传动盘9端面贴合，第二吸合盘15与散热盘17周向同步转动。风扇工作时的需求扭矩大于叶轮工作时的需求扭矩，需求扭矩越大，需要的摩擦力就越大，摩擦面就需要更加耐磨，而摩擦面积的数值是影响摩擦面耐磨程度的原因之一，本专利中第一吸合盘的摩擦面积大于第二吸合盘的摩擦面积，与实际工作情况相符，因此提高离合器的使用寿命。

进一步的，所述传动盘9在与第二吸合盘15、第一吸合盘10配合立壁上可以设置隔磁槽，防止漏磁；所述隔磁槽可以通过填充隔磁材料的方式实现；所述填充隔磁材料的方式可以为铜焊接、不锈钢焊接和粉末冶金。

本实施例的离合器装置工作原理为：

工作状态一：当小线圈7、大线圈8均不通电时；

第一吸合盘10和第二吸合盘15分别在第一弹簧片11和第二弹簧片16作用下与传动盘9端面分离，安装于传动盘9端面的第一磁铁12、第二磁铁14相对风扇固定盘13和散热盘17绕皮带轮5轴线转动，电磁感应产生的磁场带动风扇固定盘13和散热盘17转动，最终带动风扇和水泵叶轮1转动，但是由于动力经过磁场传递，风扇和叶轮1转速会低于皮带轮转速；

工作状态二：当小线圈7不通电、大线圈8通电时；（此种状态不限于这一种控制方式）

第二吸合盘15在电磁力作用下与传动盘9端面结合，传动盘9带动散热盘17全速转动，此时水泵全速工作；第一吸合盘10与传动盘9端面分离，皮带轮5动力通过第一磁铁12传递给风扇固定盘13，风扇低速工作。

工作状态三：当小线圈7、大线圈8均通电时；

第一吸合盘10和第二吸合盘15分别在电磁力的作用下与传动盘9端面接合，第一吸合盘10带动风扇固定盘13转动，第二吸合盘15带动散热盘17转动，此时风扇、水泵全速工作。

基于上述结构，本实施例还提供了一种车辆，包括所述的车用风扇、水泵一体式离合器。

实施例2：

本实施例还公开了另外一种离合器装置，其结构如图2所示，相比实施例1，本实施例中的传动盘9上不安装第一磁铁12和第二磁铁14。

皮带轮5通过大轴承4安装于水泵壳体2上，可以相对水泵壳体2自由转动；轴套19安装于水泵轴连轴承3上；风扇固定盘13通过小轴承18安装于轴套19上，相对轴连轴承3自由转动；散热盘17固定安装在轴套19上，与轴连轴承3轴同步转动；

在铁芯6内安装有小线圈7、大线圈8，通过控制小线圈7的通电与否，控制第二吸合盘15是否吸合；通过控制大线圈8的通电与否，控制第一吸合盘10是否吸合。

风扇固定盘13一端通过第一弹簧片11与第一吸合盘10连接，第一吸合盘10可以在第一弹簧片11的连接作用下相对风扇固定盘13轴向移动，在其中一个位置时与传动盘9端面贴合，第一吸合盘10与风扇固定盘13周向同步转动；

第二吸合盘15通过第二弹簧片16安装在散热盘17上，第二吸合盘15可以在第二弹簧片16的作用下相对散热盘17轴向移动，在其中一个位置，第二吸合盘15与传动盘9端面贴合，第二吸合盘15与散热盘17周向同步转动。风扇工作时的需求扭矩大于叶轮工作时的需求扭矩，需求扭矩越大，需要的摩擦力就越大，摩擦面就需要更加耐磨，而摩擦面积的数值是影响摩擦面耐磨程度的原因之一，本专利中第一吸合盘的摩擦面积大于第二吸合盘的摩擦面积，与实际工作情况相符，因此提高离合器的使用寿命。

本实施例的离合器装置工作原理为：

工作状态一：当小线圈7、大线圈8均不通电时；

第一吸合盘10和第二吸合盘15分别在第一弹簧片11和第二弹簧片16作用下与传动盘9端面分离，安装于轴套19上的风扇固定盘13和散热盘17均不转动，风扇和叶轮1均不转动。

工作状态二：当小线圈7不通电、大线圈8通电时；（此种状态不限于这一种控制方式）

第二吸合盘15在电磁力作用下与传动盘9端面结合，传动盘9带动散热盘17全速转动，此时水泵全速工作；第一吸合盘10与传动盘9端面分离，风扇固定盘13不转动，风扇不转动。

工作状态三：当小线圈7和大线圈8均通电时；

第一吸合盘10和第二吸合盘15分别在电磁力的作用下与传动盘9端面接合，第一吸合盘10带动风扇固定盘13转动，第二吸合盘15带动散热盘17转动，此时风扇和叶轮1均全速工作。

基于上述结构，本实施例还提供了一种车辆，包括所述的车用风扇、水泵一体式离合器。

实施例3：

本实施例还公开了另外一种离合器装置，其结构如图3所示，本实施例在实施2的基础之上，在所述铁芯6在大线圈8和小线圈7之间设置有导磁环20。

皮带轮5通过大轴承4安装于水泵壳体2上，可以相对水泵壳体2自由转动；轴套19安装于水泵的轴连轴承3上；风扇固定盘13通过小轴承18安装于轴套19上，相对轴连轴承3自由转动；散热盘17固定安装在轴套19上，与轴连轴承3轴同步转动。

风扇固定盘13一端通过第一弹簧片11与第一吸合盘10连接，第一吸合盘10可以在第一弹簧片11的连接作用下相对风扇固定盘13轴向移动，在其中一个位置时与传动盘9端面贴合，第一吸合盘10与风扇固定盘13周向同步转动；

第二吸合盘15通过第二弹簧片16安装在散热盘17上，第二吸合盘15可以在第二弹簧片16的作用下相对散热盘17轴向移动，在其中一个位置，第二吸合盘15与传动盘9端面贴合，第二吸合盘15与散热盘17周向同步转动。与现有技术中的控制方式，正好相反，因此提高离合器的使用寿命。

本实施例的离合器装置工作原理为：

工作状态一：当小线圈7、大线圈8均不通电时；

第一吸合盘10和第二吸合盘15分别在第一弹簧片11和第二弹簧片16作用下与传动盘9端面分离，安装于轴套19上的风扇固定盘13和散热盘17均不转动，风扇和叶轮1均不转动。

工作状态二：当大线圈8通电、小线圈7不通电时；

第一吸合盘10在电磁力作用下与传动盘9端面结合，传动盘9带动风扇固定盘13全速转动，此时风扇全速工作；第二吸合盘15分离，散热盘17不转动，水泵不转动。

工作状态三：当小线圈7通电、大线圈8不通电时；

第二吸合盘15在电磁力作用下与传动盘9端面结合，传动盘9带动散热盘17全速转动，此时水泵全速工作；第一吸合盘10分离，风扇固定盘13不转动，风扇不转动。

工作状态四：当小线圈7、大线圈8均通电时；

第一吸合盘10和第二吸合盘15分别在电磁力的作用下与传动盘9端面接合，第一吸合盘10带动风扇固定盘13转动，第二吸合盘15带动散热盘17转动，此时风扇和叶轮1均全速工作。

需要进一步说明的是，在实施例1或实施例2中，小线圈7、大线圈8共用一个磁路，因此只有三种工作状态：

1.第一吸合盘10、第二吸合盘15均不吸合；

2.第一吸合盘10不吸合，第二吸合盘15吸合（通过设计合理的电磁力，使得小线圈7和大线圈8产生的电磁力不足以使第一吸合盘10吸合，而从第一吸合盘10漏过来的电磁力，就可以使第二吸合盘15吸合）；

3.第一吸合盘10、第二吸合盘15同时吸合，所以不存在第一吸合盘10吸合，第二吸合盘15分离的情况，因为共用一个磁路；

而在本实施例中因为增加了导磁环20之后，第一吸合盘10、第二吸合盘15分别对应两个不同的磁路，所以可以实现本实施例中的第四种工作状态。

基于上述结构，本实施例还提供了一种车辆，包括所述的车用风扇、水泵一体式离合器。

上述的实施例1、实施例2、实施例3中的第一吸合盘10尺寸大于第二吸合盘15的尺寸。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车用风扇、水泵一体式离合器，包括：水泵壳体、轴连轴承、轴承、皮带轮、铁芯、线圈、传动盘、第一吸合盘、第二吸合盘、第一弹簧片、第二弹簧片、风扇固定盘、散热盘和轴套；

所述皮带轮通过轴承安装于水泵壳体上，可相对水泵壳体自由转动；轴套安装于水泵轴连轴承上；风扇固定盘通过轴承安装于轴套上，相对轴连轴承自由转动；散热盘固定安装在轴套上，与轴连轴承同步转动；铁芯固定安装于水泵壳体上，线圈安装在铁芯内，控制第一吸合盘和/或第二吸合盘是否被吸合；皮带轮固定连接有传动盘；其特征在于：在所述的传动盘上安装有两组磁铁，一组与风扇固定盘对应，另外一组与散热盘相对应；

第一吸合盘通过第一弹簧片与风扇固定盘连接；第二吸合盘通过第二弹簧片与散热盘连接；

第一吸合盘在第一弹簧片的连接作用下相对风扇固定盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使第一吸合盘与传动盘端面贴合，第一吸合盘与风扇固定盘周向同步转动；

第二吸合盘在第二弹簧片的作用下相对散热盘轴向移动，在其中至少一个位置时可使第二吸合盘与传动盘端面贴合，第二吸合盘与散热盘周向同步转动；

第一吸合盘尺寸大于第二吸合盘的尺寸。

2.根据权利要求1所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述的线圈包括两个，在两个线圈之间设置导磁环。

3.根据权利要求1所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述传动盘在与第一吸合盘、第二吸合盘配合立壁上设置隔磁槽。

4.根据权利要求3所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述隔磁槽内填充隔磁材料。

5.根据权利要求4所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述填充隔磁材料的方式为铜焊接、不锈钢焊接和粉末冶金。

6.根据权利要求1所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述铁芯与水泵壳体过盈配合，或通过键与水泵壳体连接、或通过销钉与水泵壳体连接、或通过螺纹与水泵壳体连接。

7.根据权利要求1所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述散热盘与轴套过盈配合，或通过键与轴套连接、或通过销钉与轴套连接、或通过螺纹与轴套连接。

8.根据权利要求1所述的车用风扇、水泵一体式离合器，其特征在于，所述轴套与轴连轴承过盈配合，或通过键与轴连轴承连接、或通过销钉与轴连轴承连接，或通过螺纹与轴连轴承连接。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的车用风扇、水泵一体式离合器。

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