專利名稱：用于重負荷多速風(fēng)扇離合器的機械滑移故障保險系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多速風(fēng)扇離合器系統(tǒng)，如在汽車系統(tǒng)中所使用的那些系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于重負荷多速風(fēng)扇離合器的一種機械滑移故障保險系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
黏性剪切型的流體連接裝置("風(fēng)扇驅(qū)動器")已被多年廣泛用于驅(qū)動發(fā)動機冷卻風(fēng)扇，主要是因為它們的使用造成發(fā)動機馬力的實質(zhì)上的節(jié)省。僅當(dāng)需要冷卻時，典型的流體連接裝置在一種接合的并且相對高速的狀態(tài)下運行。此外，當(dāng)需要很少冷卻或不需冷卻時，該典型的流體裝置在一種脫離接合的、相對較低的速度狀態(tài)下運行。
當(dāng)前，黏性流體風(fēng)扇離合器或風(fēng)扇驅(qū)動器被用于汽車發(fā)動機冷卻組件
中；并且不斷地開發(fā)了多種額外的應(yīng)用。這些風(fēng)扇離合器的風(fēng)扇速度可以通過控制內(nèi)部的風(fēng)扇離合器扭矩的傳送來進行控制，以便用于更有效的車輛運轉(zhuǎn)以及更好的;令卻。
翁性流體風(fēng)扇離合器大體上包括功率輸入構(gòu)件和功率輸出構(gòu)件。離合器的功率輸入構(gòu)件由一臺發(fā)動機或由一個輔助性功率源來驅(qū)動。該功率輸出構(gòu)件驅(qū)動風(fēng)扇來吸引冷卻空氣經(jīng)過散熱器、油冷卻器以及空氣調(diào)節(jié)器的冷凝器的多個熱交換元件。這些離合器使用一種黏性流體，用于將轉(zhuǎn)矩從功率輸入構(gòu)件傳送到輸出構(gòu)件。在這些裝置的操作中，功率輸入構(gòu)件通常以比輸出構(gòu)件的更高的速度旋轉(zhuǎn)。輸入構(gòu)件與輸出構(gòu)件的速度之差被稱作滑差或滑移量?；畲碓擄L(fēng)扇驅(qū)動離合器中的一種功率損失并且人們在不斷地為在極端運轉(zhuǎn)狀態(tài)的熱量的過程中出現(xiàn)的滑差狀況提供故障保險系統(tǒng)尋找各種方法。
翁性驅(qū)動器總是在某種程度上滑動，致使它們不能以完全接合的峰值運行速度轉(zhuǎn)動或以高于最初設(shè)計的速度轉(zhuǎn)動。因為黏性驅(qū)動器是連續(xù)滑動的，它們連續(xù)產(chǎn)生熱量(不像摩擦離合器組件)。黏性驅(qū)動器受到的進一步的限制在于，發(fā)動機越是需要更多的冷卻，就越是需要更大更昂貴的祐性驅(qū)動器和冷卻風(fēng)扇。因此，黏性驅(qū)動器在尺寸和成本上對于增大的發(fā)動機冷卻需求變得不切實際。
由于發(fā)動機冷卻需求的增加，對于風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)存在 一種當(dāng)前的需要，該風(fēng)扇驅(qū)動系統(tǒng)不但能提供較傳統(tǒng)風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)增加的冷卻量，而且具有黏性驅(qū)動器的這些相關(guān)優(yōu)點(如以上所陳述的，不帶有這些相關(guān)的缺點)。還希望風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)在尺寸和成本上是實用的并且合理的，以至于大致地相似于(并且優(yōu)選不超過)傳統(tǒng)風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)。本發(fā)明正是針對這些目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
用于重負荷多速風(fēng)扇離合器的一種故障保險系統(tǒng)包括一個熱動閥門，該熱動閥門被連接在 一 個離合器壓力管孔口回路內(nèi)，用于保護離合器組件免受熱降解。當(dāng)該離合器的油溫達到一種程度時會發(fā)生熱降解，該熱動閥門允許流體以 一種最高的運行壓力進入一個離合器活塞系統(tǒng)，由此接合一個離合器驅(qū)動器并且使該離合器冷卻至一種安全狀態(tài)。該熱動閥門可以是一種熱控開關(guān)或一種傳感器。
盡管本發(fā)明可以有利地使用在具有不同配置和應(yīng)用的多個流體連接裝置中，但尤其有利的是使用在被用來驅(qū)動內(nèi)燃機的散熱器冷卻風(fēng)扇的類型的一種連接裝置中，并且將以此結(jié)合進行說明。
當(dāng)根據(jù)附圖和所附的權(quán)利要求書進行考慮時，本發(fā)明的其他特征、益處以及優(yōu)點將從本發(fā)明的以下說明中變得清楚。


為了更充分理解本發(fā)明，應(yīng)參考在附圖中更詳細示出并在下面通過舉
例說明的本發(fā)明的這些實施方案，在附圖中
圖1是利用根據(jù)本發(fā)明的實施方案的液壓控制風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)的車輛的透^L圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的液壓控制系統(tǒng)的截面圖；圖3A是利用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的處于關(guān)閉位置的壓力釋放閥的液壓控制系統(tǒng)的部分截面圖3B是利用根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案的處于打開位置的壓力釋放閥的液壓控制系統(tǒng)的部分截面圖3C示意性地披露了本發(fā)明的一個實施方案。
具體實施例方式
在以下這些附圖中，相同的參考數(shù)字將被用來表示相同的部件。雖然
本發(fā)明是針對一個風(fēng)扇離合器故障保險系統(tǒng)13的方法和系統(tǒng)來說明的，但本發(fā)明可^皮適配和應(yīng)用于不同的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)包括車輛系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)、摩擦驅(qū)動器系統(tǒng)、或其他系統(tǒng)。
在以下說明中，不同的運行參數(shù)和部件被用來說明一種已構(gòu)建的實施方案。這些特殊的參數(shù)和部件作為實例被包括在內(nèi)，且并不旨在是限制性的。
同樣，在以下這些說明中，不同的風(fēng)扇驅(qū)動部件和組件是作為一個展示性實例進行說明的。沖艮據(jù)應(yīng)用，可以修改這些風(fēng)扇驅(qū)動器部件和組件。
現(xiàn)在參見圖1，示出了使用一個風(fēng)扇離合器系統(tǒng)12的車輛10的透視圖，該風(fēng)扇離合器系統(tǒng)具有根據(jù)本發(fā)明的實施方案的一個風(fēng)扇離合器故障保險系統(tǒng)13(在圖2、圖3A以及圖3B中被進一步展示)。系統(tǒng)12利用來自一臺液體冷卻的發(fā)動機14的旋轉(zhuǎn)能量、以一種增加的比率使散熱器冷卻風(fēng)扇16轉(zhuǎn)動，以便提供穿過一臺散熱器18的氣流。系統(tǒng)12包括一個殼體組件20,該殼體組件被固定到一個皮帶輪22上，該皮帶輪通過一對皮帶24被連接到一個發(fā)動機搶25內(nèi)的發(fā)動機14的一個曲軸(未示出)上并相對于該曲軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，本發(fā)明可以關(guān)于不同的部件并且通過任何數(shù)量的皮帶或其他連接裝置(例如一個正時鏈)相對地運行。
殼體組件20通過一個安裝托架26被安裝在發(fā)動機14上。殼體組件20在所希望的冷卻間隔中液壓地接合風(fēng)扇16以用來降低發(fā)動機14的溫度或者用來執(zhí)行以下進一步討論的其他任務(wù)。風(fēng)扇離合器故障保險系統(tǒng)13被包括在風(fēng)扇離合器系統(tǒng)12內(nèi)，用于進一步防止系統(tǒng)部件的熱降解。
風(fēng)扇16可以通過任何適當(dāng)?shù)难b置(例如，在本領(lǐng)域中普遍已知的)被附加到殼體組件20上。然而，應(yīng)該認識到，除了如在下文中確切指出的之外，本發(fā)明的使用不限于系統(tǒng)12或者風(fēng)扇安裝安排的任何特別配置，或者用于系統(tǒng)12的任何特別應(yīng)用。
現(xiàn)在參見圖2、圖3A和圖3B,示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方案的系統(tǒng)12的一個第一部分和一個第二部分的截面圖。系統(tǒng)12包括風(fēng)扇離合器故障保險系統(tǒng)13、 一個4lT入回3各30、殼體組件20、 一個活塞組件34、具有一個機械部分38的一個4妄合回路36、 一個電氣部分40以及一個可變冷卻和潤滑回if各42。
用于重負荷多速離合器16的故障保險系統(tǒng)13包括一對熱動閥門218、219,這些熱動閥門被連接在一個離合器壓力管孔口系統(tǒng)221之內(nèi)，該管孔口系統(tǒng)與一個離合器壓力管152相連接，保護一種離合器組件156免受熱降解。當(dāng)離合器16的油溫達到可以發(fā)生熱降解的水平時，熱動閥門218允許油流以最高的運行壓力進入一個離合器活塞區(qū)域或活塞系統(tǒng)116中，由此接合一個離合器片組件134的一個離合器驅(qū)動器并且將離合器16冷卻到一種安全狀態(tài)。
壓力管孔口系統(tǒng)221包括一個殼體222，該殼體限定一個入口 224,該入口通向一個第一閥門管線226以及一個第二閥門管線228。換言之，壓力管孔口系統(tǒng)152 一皮連接到一個托架組件26上并且包i舌一個流動連接點(殼體222、入口 224、第一閥門管線226、第二閥門管線228),該流動連^^妻點-接收來自4乇架組件26的油流。
第一閥門管線226限定一個第一螺線管閥門控制的孔口 230，該孔口接收來自入口 224的油流。第一孔口 230受控于一個第一螺線管閥門232,該閥門可以由包括其對應(yīng)的控制邏輯的一個流體控制器118來控制。
第二閥門管線228限定一個第二螺線管閥門控制的孔口 234 (第二孔口 )，該孔口接收來自該流動連接點的油流。第二孔口 234受控于一個第二螺線管閥門236，該第二螺線管閥門也可受控于流體控制器118。
活塞系統(tǒng)116包括響應(yīng)于進入活塞系統(tǒng)116的油流壓力的增加而接合的離合器驅(qū)動器，該活塞系統(tǒng)來自第 一閥門管線226或第二閥門管線228
中的至少一個o
第一熱動閥門218 (雙金屬線圈閥門)被連4妄在入口 224與第一螺線管控制的孔口 230之間的殼體222內(nèi)，這樣第一熱動閥門218響應(yīng)于超過一個預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此改變進入活塞系統(tǒng)116的油流的壓力。在冷態(tài)時，第一熱動閥門218允許到該第一孔口的油流；而在熱態(tài)時，該第一熱動閥門通過全部接合來阻塞流動。第一熱動閥門218保持完全地接合，直到其熱控溫度降至低于該預(yù)定量。
正如該第一熱動閥門，第二熱動閥門219 (雙金屬線圏閥門)被連接在入口 224與第二螺線管控制的孔口 234之間的殼體222內(nèi)，這樣，第二熱動閥門219響應(yīng)于超過一個預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此改變進 入活塞系統(tǒng)116的油流的壓力。在冷態(tài)時，第二熱動閥門219允許到第二 孔口 234的油流；而在熱態(tài)時，該第二熱動閥門通過完全4妄合來阻塞流動。 第二熱動閥門218保持完全地接合，直到其熱控溫度降至^f氐于該預(yù)定量。
輸入回路30將旋轉(zhuǎn)能量提供給殼體組件20。接合回路36通過活塞組 件34使殼體組件20與一個風(fēng)扇軸44接合，以使風(fēng)扇16旋轉(zhuǎn)。風(fēng)扇16 可以通過多個花鍵46與風(fēng)扇軸44相連(在風(fēng)扇軸44中螺紋連接)或者 通過本領(lǐng)域已知的其他:技術(shù)(例如)與風(fēng)扇4侖轂47相連。風(fēng)扇軸44可以 是單個單元(如所示的)或者可以被分成一個風(fēng)扇軸部分和一個離合器軸 部分。可變冷卻回路42將液壓流體48分配到各處，并且進而冷卻和潤滑 在殼體組件20內(nèi)的多個部件。該液壓流體可以是一種基于油的流體或者 是本領(lǐng)域中已知的相似流體。
輸入回路30包括皮帶輪22,該皮帶輪圍繞一組皮帶輪軸承50上的安 裝托架26旋轉(zhuǎn)。將這些皮帶輪軸承50夾持在多個皮帶輪軸承凹口 52 (在 皮帶輪22的一個步進的內(nèi)部通道54中)與多個皮帶輪軸承定位環(huán)56 (這 些定位環(huán)擴展進入皮帶輪22的一個內(nèi)壁60內(nèi)的多個皮帶4^環(huán)的縫隙58) 之間。皮帶輪22可以具有不同的類型和式樣，如本領(lǐng)域中已知。內(nèi)部通 道54與殼體組件20內(nèi)的一個第 一中心開口 62相對應(yīng)。液壓流體48流經(jīng) 中心開口 62進入內(nèi)部通道54并且冷卻和潤滑這些軸承50。 一個第一密封 件64留在皮帶輪22的一個發(fā)動機側(cè)66上的內(nèi)部通道54內(nèi)，用于保留殼 體組件20內(nèi)的液壓流體48。
殼體組件20包括一個壓鑄本體構(gòu)件70以及一個壓鑄蓋構(gòu)件72,這些 構(gòu)件可以由穿過壓鑄構(gòu)件70和蓋構(gòu)件72的外周邊74的多個通道73的螺 栓(未示出)而固定在一起?？梢允褂帽绢I(lǐng)域中已知的其他方法將壓鑄構(gòu) 件70與蓋構(gòu)件72固定在一起。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于利用一個壓鑄蓋 構(gòu)件，而是還可以利用其他構(gòu)件(例如沖壓的蓋構(gòu)件)。殼體組件20通過 多個緊固件(未示出)被緊固到皮帶輪22上，這些緊固件延伸穿過蓋構(gòu) 件20進入所指定的多個緊固孔76中。殼體組件20直接關(guān)于皮帶輪22旋 轉(zhuǎn)并且靠在一個殼體軸承78上，該殼體軸承存在于殼體組件20與風(fēng)扇軸 44之間。殼體軸承78被夾持在殼體組件20之內(nèi)，該殼體組件在本體構(gòu)件 70內(nèi)的一個對應(yīng)的殼體軸承凹口 80與擴展進入一個殼體環(huán)》逢隙84的一個 殼體軸承固定環(huán)82之間。一個第二中心開口 86存在于本體構(gòu)件70內(nèi)，用于允i午液壓流體48 循環(huán)、冷卻并且潤滑這些殼體軸承78。 一個第二密封件88留在殼體組件 20的一個風(fēng)扇側(cè)90上，用于保留殼體組件20內(nèi)的液壓流體48。
本體構(gòu)件70具有包含液壓流體48的一個流體儲存器92。多個散熱片 94被連接到本體構(gòu)件70的一個外側(cè)96上并且作為一個熱交換器而運作， 該熱交換器去除液壓流體48中的熱量并且釋i文發(fā)動機搶25內(nèi)的熱量。利 用本領(lǐng)域中已知的各種方法可以將蓋構(gòu)件72緊固到本體構(gòu)件70上。為了 進一步說明殼體組件20，見標(biāo)題為"澆鑄的冷卻風(fēng)扇，，的美國專利申請?zhí)?09/711,735，該文件通過引用結(jié)合在此。注意，盡管風(fēng)扇16被示作被附加 到本體構(gòu)件70上，但還可以將它連接到蓋構(gòu)件72上。
活塞組件34包括被剛性地連接到一個分配塊102上的一個活塞殼體 IOO,該分配塊在一個第一端104上被剛性地連接到托架26上。分配塊102 在一個第二端108上被連接到一個風(fēng)扇軸的軸承106上，該分配塊允許風(fēng) 扇軸44圍繞第二端108旋轉(zhuǎn)?；钊麣んwIOO具有一個主皮托管管道110, 該主皮托管管道具有一個活塞支路112以及一個控制器支路114，分別用 于液壓流體48到一個平移活塞116以及到一個液壓流體控制器118的流 動。活塞116被連接在殼體IOO的螺旋管形的通道120內(nèi)并且具有一個壓 力側(cè)122以及一個驅(qū)動器側(cè)124 (帶有各自的壓力凹座126和驅(qū)動器凹座 128)。該活塞沿一條中心線130平移以便通過來自活塞支路112的流體壓 力使殼體組件20與風(fēng)扇軸44接合。
接合回^各36包括一個液壓流體供應(yīng)回路132、一個離合器片組件134、 一個返回組件136以及一個控制回路138。液壓回路132將壓力提供在活 塞116上以用來驅(qū)動一個末端片140，該液壓回3各靠在末端片140與活塞 116之間的一個分離支承142上，反對離合器片組件134內(nèi)的多個離合器 片144并且接合風(fēng)扇16?？刂苹芈?38控制活塞116的操作以及風(fēng)扇16 的接合。當(dāng)然，可以使用任何數(shù)量的離合器片。同樣，盡管利用了一組離 合器片來接合風(fēng)扇16，但還可以使用本領(lǐng)域中已知的其他接合技術(shù)。
液壓回路132可以包括一個擋板146，該擋+反將一個相對熱的腔體側(cè) 面148與流體儲存器92的一個相對冷的腔體側(cè)面150以及一個壓力皮托 管152分隔開。盡管被示作管形的壓力管152還可以具有不同的尺寸和形 狀。壓力管152接收來自冷卻側(cè)150內(nèi)的液壓流體48,給接合回路36提 供冷卻(由于來自旋轉(zhuǎn)殼體組件20的流體48的流動)，攜帶以徑向模式圍繞殼體組件20的一個內(nèi)部周邊154的流體48。壓力管152凈皮剛性地連 接在主管道110內(nèi)，并且因此是穩(wěn)定的。當(dāng)流體48圍繞內(nèi)部周邊154循 環(huán)時， 一部分流體48進入壓力管152并且將壓力施加在活塞116的壓力 側(cè)122上。根據(jù)貝努利方程(被示作方程1 ),可以表示經(jīng)過壓力管152的 流體48所產(chǎn)生的不同速度。
" [1]
在使用方程1時，離合器片組件134上的所造成速率V是就速度壓力 P、密度p以及重力g而言來表示的。因此，隨著殼體組件20的轉(zhuǎn)速增加， 施加在離合器組件134上的壓力也增加，提供了風(fēng)扇16的可變的驅(qū)動速 度，如在以下所進一步討論。壓力管152內(nèi)的壓強P隨速率V的平方改變 比例，并且因為風(fēng)扇16的轉(zhuǎn)矩還隨速率V的平方改變，所以風(fēng)扇16以輸 入速度或速率V的一個近似的比例常量百分比旋轉(zhuǎn)。
因為風(fēng)扇16由于壓力管152內(nèi)的比例壓力而具有一個可變的驅(qū)動器 速度，在低發(fā)動機速度下(例如在一種空閑狀態(tài)中)，風(fēng)扇16以低速旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)發(fā)動機14處于功率斷開時，在風(fēng)扇16中存在最小轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩可以被 這些皮帶24吸收(不同于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩)。在一種常規(guī)風(fēng)扇離合器 系統(tǒng)中，當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)或接合時，風(fēng)扇典型地以高速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)一臺發(fā)動機處 于功率斷開時，存在于常規(guī)風(fēng)扇和風(fēng)扇離合器系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)矩被轉(zhuǎn)移進入發(fā) 動機皮帶，使皮帶老化或損壞。 一些常規(guī)系統(tǒng)合并多個電控裝置，這樣， 當(dāng)點火系統(tǒng)被斷開功率時，在發(fā)動機被斷開功率之前，該風(fēng)扇離合器系統(tǒng) 脫離接合。這些常規(guī)的電控裝置增加了復(fù)雜性和成本。同樣，總體上不希 望在點火系統(tǒng)被斷開功率后允許發(fā)動機繼續(xù)運行一段時間。由于如以上講 述的它的比例風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)速度的設(shè)計，本發(fā)明消除了對于額外電氣裝置以及 風(fēng)扇離合器系統(tǒng)的初始脫離接合的需要。
離合器片組件134包括一個鼓形殼體158內(nèi)的一個離合器組件156。 離合器組件156包括多個離合器片144，這些離合器片被分隔成連接到鼓 形殼體158上的一個第一序列160以及連接到風(fēng)扇軸44上的一個第二序 列162?；钊?16驅(qū)動末端片140以將壓力施加在這些離合器片144上， 該活塞接合風(fēng)扇16。風(fēng)扇軸44具有多個冷卻通^各164,這些冷卻通路在 一個風(fēng)扇軸室166與一個內(nèi)鼓形室168之間延伸，以便允許其中的流體48 通過。流體48進入鼓形室168后橫穿并直接冷卻這些片144,而且經(jīng)過鼓形殼體158內(nèi)的多個縫隙170回到流體4諸存室92。當(dāng)然，這些縫隙170可 以具有不同的尺寸和形狀并且具有相對于中心軸線130的不同的定向。盡 管這些冷卻通路164^皮示為垂直于中心軸線130而延伸，它們可以平^f亍中 心軸線130延伸(類似于這些縫隙170)。
返回組件136包括一組返回彈簧172以及一個彈簧座圈174。這些彈 簧172留在風(fēng)扇軸室166內(nèi)并且被連接在風(fēng)扇軸44與彈簧座圏174之間。 彈簧座圈174具有一個"L"形的四分之一交叉段并且被連接在驅(qū)動側(cè)124 與末端片140之間。這些彈簧172處于壓縮并且將力施加在活塞116上， 以便在壓力側(cè)122上的流體壓力低于一個預(yù)定水平時使這些離合器片144 脫離接合。
控制回路138包括分配塊102、流體控制器118以及一個主控制器176。 根據(jù)流體控制器118的類型和式樣，分配塊102可以具有不同的配置(僅 示出一種)。分配塊102包括一個返回通道177,該返回通道被連接到控制 器支路114上。流體控制器118可以連接在塊102的一個主中心通道178 內(nèi)，調(diào)節(jié)經(jīng)過返回通道177的流體流；可以#:連4姿在托架26之內(nèi)或者在 塊102和托架26的外部。當(dāng)流體控制器U8被連4妾在托架26之內(nèi)或者從 中連接在外部時，多個管(未示出)可以連接并且從控制器支路114延伸、 經(jīng)過主中心通道178(當(dāng)被外部連接時有可能經(jīng)過托架26的一個中心部分 180)至流體控制器118。如圖所示，流體控制器118通過返回通道177來 調(diào)節(jié)經(jīng)過控制器支路114(越過主中心通道178)的流體流動，隨后，該 流體返回儲存器92。在調(diào)節(jié)經(jīng)過控制器支路114的流體流動中，流體控制 器118調(diào)節(jié)由活塞116接收的壓力。當(dāng)流體控制器118減少經(jīng)過控制器支 路114的流體流動時，活塞支路112中的壓力以及活塞116上的壓力增加。
流體控制器118可以用電氣、機械或通過其組合來調(diào)節(jié)流體壓力。流 體控制器118盡管被示作一種用電控制的配量閥，它還可以具有本領(lǐng)域中 已知的不同類型和式樣。流體控制器118可以是螺線管、雙金屬線圈裝置、 閥門形式或是流體控制器的某些其他形式。流體控制器U8可以具有內(nèi)部 邏輯或者反應(yīng)性^L構(gòu)，以〗更確定何時改變流體流動或可以連4^到一個分離 的控制器(如所示的，用于這種決定)上。當(dāng)流體控制器118未接收到一 個功率信號或處于默認模式時，優(yōu)選地該流體控制器處于 一種關(guān)閉的狀
態(tài)，以便增加活塞116上的壓力并且接合這些離合器片144。因此，當(dāng)發(fā) 動機14運行時，流體控制器118進入一種默認的關(guān)閉狀態(tài)，以便即使當(dāng)控制器118不工作時仍提供冷卻。通過具有一種默認的關(guān)閉狀態(tài)，通過簡
單地防止流體控制器118接收功率信號而容易地完成系統(tǒng)12的診斷測試， 該診斷測試可以通過電氣地拔除控制器118或者通過利用一種診斷工具或 控制器(未示出)來完成。
主控制器176被電氣地連接到不同發(fā)動機運行的多個傳感器179上或 者可以包含在系統(tǒng)12內(nèi)或者可以與所示的系統(tǒng)12分離。優(yōu)選地，主控制 器176基于(例如) 一臺計算機的微處理器，這種計算機具有一個中央處 理單元、 一個存儲器(隨機存儲器和/或只讀存儲器)以及相關(guān)的輸入與輸 出總線。主控制器176可以是一個中央車輛主控制單元的、 一個交互車輛 動態(tài)模塊的、 一個冷卻系統(tǒng)控制器的一部分，或者可以是如所示的一個獨 立的控制器。主控制器176產(chǎn)生一個冷卻信號，該信號以脈寬調(diào)制(PWM) 電流或模擬電流形式，包括信息如何時希望冷卻以及希望冷卻的量。
當(dāng)電流通過控制器176的線圏250時產(chǎn)生磁通量，該磁通量延伸經(jīng)過 電樞236、氣隙247、磁極片246、通量管254以及閥體240。所產(chǎn)生的》茲 通量使電樞組件232朝彈簧250軸向移動，移動量取決于所產(chǎn)生的磁通量 的大小。閥門234的向右移動(如圖3B所示)開啟了這些通風(fēng)孔248 (還 已知為打開位置)，其中允許流體48從皮托管152中逸出，經(jīng)過一個管狀 區(qū)域243并且離開這些通風(fēng)孔248到液壓回路132,液壓流體48于是返回 流體儲存器92。這減少了皮托管152內(nèi)的流體壓力。由于通風(fēng)的結(jié)果，皮 托管152中減少的流體壓力允許活塞116從離合器組件156離開，其中脫 離接合這些片144并且減少風(fēng)扇16的旋轉(zhuǎn)速度。
當(dāng)然，雖然圖3B示出了處于完全打開位置的電樞組件，根據(jù)傳送到 該線圈的電流的強度，可以實現(xiàn)任何數(shù)量的部分中間打開的位置。因此， 在一個部分打開的位置中，閥門234部分開啟這些通風(fēng)孔，允許更精確地 控制流體壓力。
該PWM系統(tǒng)的設(shè)計需要工作循環(huán)的控制，該工作循環(huán)用來控制釋放 閥門組件225的平均"打開"時間。當(dāng)閥門組件225被關(guān)閉時，風(fēng)扇驅(qū)動 器的固有的儲能器效應(yīng)允許壓力增加，而當(dāng)閥門組件225處于打開時，允 許壓力降低。循環(huán)流體壓力被均分到活塞116以及離合器組件156上并且 導(dǎo)致到該輸出軸的 一種受控的轉(zhuǎn)矩。
模擬系統(tǒng)的設(shè)計以與該PWM的設(shè)計基本上相同的方式工作，但不使 該循環(huán)流體壓力"平均'，。反之，該螺線管的設(shè)計為給定的電流信號提供了一種給定的流率。在這種設(shè)計中，需要將某些類型的閥門位置反饋給一 種嵌入式控制器或主控制器176。
在圖2、圖3A和圖3B中還示出的是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的 一個內(nèi)部溫度保護裝置270。裝置270被定位在由這些通風(fēng)孔248產(chǎn)生的 腔體內(nèi)以及通量管254內(nèi)。該裝置被電氣地連接到雙向二極管組件256和 電阻器258上，該組件和電阻器也被電氣地串聯(lián)連接到線圏250和主控制 器176上。
裝置270是溫度敏感的，在于當(dāng)液壓流體48的溫度超過一個預(yù)定的 溫度水平時，裝置220防止電流從主控制器176流到線圈250。這使組件 225保持在關(guān)閉的位置中，允許壓力管152內(nèi)的大部分流體指向活塞支路 并且完全4妄合這些片144。通過完全接合這些片144,在這些片144之間 不存在滑移，并且減少了這些片14連同流體48以及系統(tǒng)12的溫度。
如以上提到的，釋放閥門組件225還利用一個分離的故障保險機構(gòu)， 該故障保險機構(gòu)被設(shè)計用來防止風(fēng)扇組件在使用中損壞。當(dāng)皮托管152中 的流體壓力在正常操作過程中增加時，它通過管狀區(qū)域243將壓力施加在 閥門232的末端266上。在一定的閾值壓力下，該流體壓力足以克服彈簧 260以迫使閥門232軸向地朝向彈簧250到達開;^丈位置，其中允許皮托管 152內(nèi)的流體48的 一部分經(jīng)過管狀區(qū)域243以及這些通風(fēng)孔244逸出并且 返回流體儲存器92。閥門組件225保留在打開的位置中，直到皮托管152 內(nèi)的流體壓力處于或低于預(yù)定的閾值壓力時。甚至在沒有電激活線圈280 的情況下，這種軸向運動也可以因此發(fā)生。
當(dāng)然，作為本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，閾值壓力取決于彈
簧260推動閥門232覆蓋這些通風(fēng)孔248的強度。 一種更有力的彈簧260 將需要更高的流體壓力來使這些通風(fēng)孔248暴露。因此，需要較小閾值壓 力通風(fēng)的系統(tǒng)將利用一種較弱的彈簧。通過控制彈簧260的尺寸和強度， 因此，可將釋放閥門組件225設(shè)置為以對應(yīng)任何風(fēng)扇速度的任何預(yù)定的閾 值壓力打開，以防止高風(fēng)扇速度對系統(tǒng)12的損害。
本發(fā)明提供一種風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)，該風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)帶有超過現(xiàn)有技 術(shù)的風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)的增大的內(nèi)部冷卻能力。本發(fā)明結(jié)合了摩擦離合器組 件以及包括反復(fù)循環(huán)的黏性驅(qū)動器二者的優(yōu)點，以較高的發(fā)動機每分種轉(zhuǎn) 數(shù)的速度進行接合，具有變化的接合程度，并且能夠完全接合或完全脫離 接合。通過具有可變的風(fēng)扇運行速度，本發(fā)明增加了車輛燃料的經(jīng)濟性，提供了更協(xié)調(diào)的發(fā)動機冷卻，并且減少了散熱器冷卻風(fēng)扇以一種完全接合 的模式中運行的時間量。
另外，本發(fā)明通過利用多個皮托管提供了便宜的接合回路以及全部包 括在一個單個殼體組件內(nèi)的冷卻和潤滑回路。本發(fā)明還提供了故障保險能 力，其中當(dāng)主控制器不工作時，它能默認一種接合的狀態(tài)或者風(fēng)扇運行的 狀態(tài)。
此外，本發(fā)明使風(fēng)扇驅(qū)動器系統(tǒng)的運行噪聲最小化，這是通過能夠液 壓地在多個選擇的、或預(yù)定較慢的部分接合的速度來接合一個散熱器冷卻 風(fēng)扇，而不是以完全接合的速度(當(dāng)不需要完全接合的速度時)。
同樣，本發(fā)明通過一種模擬或脈寬調(diào)制致動提供了精確的電子控制， 用于控制被用來接合風(fēng)扇的皮托管內(nèi)的流體壓力。
本發(fā)明還提供一種附加的故障保險方法，這是在任何類型的操作過程 中通過將皮托管中的流體壓力限制為 一個最大的閾值流體壓力來幫助保 護風(fēng)扇，并且最重要地保護蓋/殼體結(jié)構(gòu)避免由于流體壓力積蓄而造成的損 壞。
雖然已經(jīng)結(jié)合一個實施方案說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限于 該實施方案。相反，本發(fā)明覆蓋可以包括在所附權(quán)利要求的精神與范圍之 內(nèi)的所有替代方案、改進、以及等效物。
權(quán)利要求
1. 用于車輛系統(tǒng)的一種離合器故障保險系統(tǒng)，該故障保險系統(tǒng)具有一個活塞系統(tǒng)以及一個響應(yīng)驅(qū)動器，該驅(qū)動器響應(yīng)于該活塞系統(tǒng)中黏性流體流的壓力變化而進行接合，該故障保險系統(tǒng)包括一個壓力管孔口系統(tǒng)，包括一個殼體，該殼體限定一個入口并且被連接到一個第一閥門管線上，所述第一閥門管線限定一個第一孔口，該第一孔口接收來自所述入口的一種黏性流體流，其中該驅(qū)動器響應(yīng)于從所述第一閥門管線進入該活塞系統(tǒng)中的黏性流體流的壓力變化而進行接合；以及一個第一熱動閥門，該閥門被連接在所述入口與所述第一孔口之間的所述殼體內(nèi)，所述第一熱動閥門響應(yīng)于超過一個預(yù)定量的熱控溫度而完全閉合，由此改變進入該活塞系統(tǒng)中的所述黏性流體流的壓力。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括控制所述第一孔口的一個第 一螺線管。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述壓力管孔口系統(tǒng)進一步包括一 個第二閥門管線。
4. 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第二閥門管線進一步限定一個 第二孔口 ，該孔口接收來自所述入口的所述恭性流體流。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動器響應(yīng)于從所述第一閥門 管線或所述第二閥門管線中的至少一個進入該活塞系統(tǒng)中的黏性流體流 的壓力的一個變化而進行接合。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進一步包括控制所述第二孔口的一個第 二螺線管。
7. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進一步包括一個第二熱動閥門，該第二 熱動閥門被連接在所述入口與所述第二孔口之間的所述殼體內(nèi)，這樣所述 第二熱動閥門響應(yīng)于超過所述預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此改變進入該活塞系統(tǒng)中的所述教性流體流的壓力。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進一步包括一個托架組件，該組件;故連 接到該活塞系統(tǒng)上并且從中接收所述凝性流體流，其中所述壓力管孔口系 統(tǒng)被連接到所述托架組件上并且從中接收所述黏性流體流。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一熱動閥門包括一個雙金屬線圏。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中該驅(qū)動器驅(qū)動一個風(fēng)扇。
11. 一種離合器故障保險系統(tǒng)，包括一個活塞系統(tǒng)，包括一個離合器驅(qū)動器，該驅(qū)動器響應(yīng)于進入所述活塞系統(tǒng)的油流壓力的增加而進行接合；一個壓力管孔口系統(tǒng)，包括一個流動連接點，該連接點接收來自所述活塞系統(tǒng)的油流；一個第一閥門管線，限定了一個第一螺線管閥門控制的孔口，該孔口接收來自所述流動連接點的所述油流；一個第二閥門管線，限定了一個第二螺線管閥門控制的孔口，該孔口接收來自所述流動連4妄點的所述油流；以及一個第一熱動閥門，該閥門被連接在所述流動連接點與所述第一螺線管閥門控制的孔口之間，這樣所述第一熱動閥門響應(yīng)于超過一個預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此增加進入所述活塞系統(tǒng)中的所述油流的壓力并且接合所述離合器驅(qū)動器。
12. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括一個第二熱動閥門，該閥門被連接在所述流動連接點與所述第二孔口之間，這樣所述熱動閥門響應(yīng)于超過所述預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此改變進入所述活塞系統(tǒng)中的所述油流的壓力。
13. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述熱動閥門包括一個雙金屬線圈或者一個熱傳感器。
14. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括一個托架組件，該組件被連接到該活塞系統(tǒng)上并且從中接收所述黏性流體流，其中所述壓力管孔口系統(tǒng)被連接到所述托架組件上并且從中接收所述黏性流體流。
15. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述離合器驅(qū)動器驅(qū)動一個風(fēng)扇。
16. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，進一步包括一個控制器，該控制器控制所述第一螺線管閥門控制的孔口以及所述第二螺線管閥門控制的孔口 。
17. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中在冷態(tài)時所述第一熱動閥門允許到所述第一孔的所述流動，并且在熱態(tài)時通過完全接合來阻塞所述流動而且保持完全接合直到所述熱控溫度降至低于所述預(yù)定量。
18. 驅(qū)動發(fā)動機冷卻風(fēng)扇的一種重負荷多速離合器系統(tǒng)，該離合器包括一個活塞系統(tǒng)，包括一個離合器驅(qū)動器，該驅(qū)動器響應(yīng)于所述活塞系統(tǒng)中的油流壓力的增加而被接合；一個托架組件，該組件被連接到所述活塞系統(tǒng)上并且從中接收油流；一個壓力管孔口系統(tǒng)，該壓力管孔口系統(tǒng)凈皮連接到所述托架組件上并且包括一個流動連4妻點，該4妄點通過一個入口 4妻收所述油流，所述流動連接點包括一個殼體，該殼體部分圍繞一個第 一閥門管線以及一個第二閥門管線，所述第 一閥門管線包括一個第一螺線管閥門控制的孔口 ，該孔口接收來自所述入口的所述油 流，所述第二閥門管線限定一個第二螺線管閥門控制的孔口 ，該孔口接收來自所述入口的所述油 流;一個第一雙金屬閥門，該第一雙金屬閥門^皮連接在所述入口與所述第一螺線管閥門控制的孔口之間的所述殼體內(nèi)，這樣所述第 一雙金屬閥門響應(yīng)于超過一個預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此增加進入所述活塞系統(tǒng)中的所述油流的壓力并且接合所述離合器驅(qū)動器；以及一個第二雙金屬閥門，該第二雙金屬閥門被連接在所述入口與所述第二孔口之間，這樣所述第二雙金屬閥門響應(yīng)于超過所述預(yù)定量的熱控溫度而完全關(guān)閉，由此改變進入所述活塞系統(tǒng)中的所述油流的壓力。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進一步包括一個控制器，該控制器控制所述第一螺線管閥門控制的孔口以及所述第二螺線管閥門控制的孔口 。
20. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中在冷態(tài)時所述第一雙金屬閥門允許到所述第一孔口的所述流動，并且在熱態(tài)時通過完全接合來阻塞所述流動并且保持完全接合，直到所述熱控溫度降至低于所述預(yù)定量。
全文摘要
用于重負荷多速離合器的一種故障保險系統(tǒng)包括一個熱動閥門，該閥門被連接在一個離合器壓力管孔口回路之內(nèi)，用于保護離合器組件免受熱降解。當(dāng)離合器的油溫達到一定水平時將發(fā)生熱降解，該熱動閥門允許油流以最大的工作壓力進入離合器活塞系統(tǒng)，由此接合離合器驅(qū)動器并且將離合器冷卻到一種安全狀態(tài)。
文檔編號F16D11/00GK101548112SQ200780045140
公開日2009年9月30日 申請日期2007年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者D·M·皮克爾曼, T·A·馬洛特 申請人:博格華納公司