專利名稱：剪切增稠液汽車風扇離合器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車風扇離合器，特別是指利用剪切增稠材料由柔性到剛性的可逆轉變來控制汽車風扇離合器中的主動件與被動件之間的離合器件。
背景技術：
現代汽車已成為人們生產、生活不可缺少的交通工具，隨著汽車與人類生活的關系越來越密切以及整個社會對節能環保意識和成本意識的提高，人們對汽車性能的要求也越來越高。自1973年發生世界性石油危機后，汽車燃油消耗成為受人關注的問題。車輛設計者一直在不斷努力地通過各種新技術來達到節能、環保、降噪、降低成本等目的。 現有的汽車發動機風扇離合器主要是硅油風扇離合器與電磁風扇離合器，由于硅油在運行過程中的阻尼大，不利于硅油的循環，導致硅油溫度升高，從而降低硅油的粘度，而當娃油粘度太低時，不能有效地帶動從動板，傳動效率降低。電磁風扇離合器是通過電磁耦合傳動來實現，雖然具有柔性轉動較好的特點，但還存在因輸出轉速低于輸入轉速而形成較大的轉速差，導致傳動效率低并造成電磁風扇離合器工作溫度過高而降低了使用壽命。專利CN201020160461. 2通過加入了智能控制裝置來改善輸出轉速與輸入轉速的同步性，可以降低工作溫度，但是無法解決電磁汽車風扇離合器傳動效率低的缺陷。為了改善現有硅油汽車風扇離合器和電磁汽車風扇離合器所存在的缺陷，專利CN95229119. 3和專利CN201010107312. 4分別采用電流變液和磁流變液這兩種新型智能材料作為傳動介質設計了汽車風扇離合器。但目前電流變液體所能得到的屈服應力一般不超過IOkPa,傳動效率低，且電流變液汽車風扇離合器和磁流變液汽車風扇離合器分別需要復雜的電路設計和磁路設計做支撐，因此結構復雜，功耗高。為了解決上述問題，本發明提供一種剪切增稠液汽車風扇離合器。剪切增稠液是一種粘度可隨外界剪切速率改變的功能材料。這種材料在常態下如流體一樣柔軟，當遇到高速的沖擊或剪切時，材料變得堅硬。當外力消失后，材料又重新恢復到柔軟狀態。把剪切增稠液作為傳動介質，其初始粘度低，在運行過程中的無用阻尼小，這就有利于剪切增稠液的循環，防止剪切增稠液溫度升高。而當剪切增稠液到達工作面時，粘度瞬間增大，變為類固體，使得主動板帶動從動板做功，從而帶動風扇轉動。基于這一特性設計的汽車風扇離合器無需外源控制，功耗低，結構簡單，響應迅速，易于控制，通過改性、配方調整可以設計不同臨界剪切速率和不同增稠幅值的剪切增稠液，由于剪切增稠液在工作腔轉動時能形成類固體狀態，從而大大提高了汽車風扇離合器的傳動效率。
發明內容
本發明提供一種剪切增稠液汽車風扇離合器，與其他汽車風扇離合器相比，這種汽車風扇離合器利用剪切增稠液從柔性到剛性的可逆轉變來實現主動件與從動件之間的宦人閑口 O附圖I為本發明剪切增稠液汽車風扇離合器的結構示意圖，附圖2為剪切增稠液汽車風扇離合器的工作原理圖，現根據附圖I、附圖2對本發明剪切增稠液汽車風扇離合器的結構說明如下
剪切增稠液風扇離合器由前蓋、殼體、主動板、從動板、閥片、主動軸、雙金屬感溫器、閥片軸、軸承、風扇等組成。前蓋、殼體和從動板用螺釘組成一體，通過軸承裝在主動軸上。風扇裝在殼體上。從動板與前蓋之間的空腔為貯液腔，其內裝有剪切增稠液(液面低于軸中心線)，從動板與殼體之間的空腔為工作腔。主動板與主動軸固定連接，主動軸與水泵軸連接。從動板上有進液孔，在常態下閥片關閉，若偏轉閥片，則進液孔即可打開。閥片的偏轉由螺旋雙金屬感溫器控制，從動板上有凸臺限制閥片最大偏轉角。雙金屬感溫器的外端固定在前蓋上，內端卡在閥片軸的槽內。從動板外緣有回液孔，中心有漏液孔，以防靜態時從閥片軸周圍泄漏剪 切增稠液。剪切增稠液汽車風扇離合器的工作原理是當發動機冷起動或在小負荷下工作時，冷卻水及通過散熱器的氣流溫度不高，進液孔被閥片關閉，工作腔內無剪切增稠液，離合器處于分離狀態。主動軸轉動時，僅僅由于密封圈和軸承的摩擦，使風扇隨同殼體在主動軸上空轉打滑，轉速極低。當發動機負荷增加時，冷卻液和通過散熱器的氣流溫度隨之升高，感溫器受熱變形從而帶動閥片軸及閥片轉動。當流經感溫器的氣流溫度超過設定溫度時，進液孔被完全打開，剪切增稠液從貯液腔進入工作腔，在離心力的作用下，剪切增稠液從工作腔中心向四周擴散，主動板與從動板之間的相對線速度隨著徑向半徑的增大而增大，剪切增稠液所受的剪切力也隨著徑向半徑的增大而增大，因此主動板邊緣的剪切增稠液將變得十分粘稠，成為類固體，主動板即可利用剪切增稠液的高粘性帶動殼體和風扇轉動，此時風扇離合器處于接合狀態，風扇轉速迅速提高。為不使工作腔中的剪切增稠液溫度過高，粘度下降，設置冷卻循環系統使剪切增稠液在殼體內不斷循環。由于主動板轉速高于從動板，因此受離心力作用從主動板甩向工作腔外緣的壓力比貯液腔外緣的壓力高，剪切增稠液從工作腔經回液孔流向貯液腔，貯液腔再經進液孔及時向工作腔補充剪切增稠液。為使剪切增稠液從工作腔流回貯液腔的速度加快，縮短風扇脫開時間，在從動板的回液孔旁，有一個刮液突起伸入工作腔縫隙內。剪切增稠液最后到達工作腔邊緣，這時剪切增稠液脫離主動板，剪切增稠液剪切力減小，又變為低粘度液態，在離心力的作用下剪切增稠液從泄液孔進入儲液腔。本發明與現有技術相比，具有以下顯著特點和積極效果
I.采用剪切增稠液這種智能材料的由柔性到剛性可逆轉變來控制風扇與皮帶輪的自動離合，無需外源控制，降低能耗，響應迅速，靈敏度高。2.剪切增稠液在剪切力作用下，在達到臨界剪切速率后可變為類固體，因此傳動動力較普通的娃油風扇離合器和電磁風扇離合器大，傳動效率高。3.采用剪切增稠液作為傳動材料，只需通過改性、配方調整來設計不同臨界剪切速率和不同增稠幅值的剪切增稠液，從而省去了電流變液、磁流變液汽車風扇離合器中復雜的電路、磁路設計，結構簡單，工作可靠，而且易于控制。4.采用剪切增稠液作為傳動材料，材料粘度只是在工作面變稠，在非工作面材料粘度很稀，這不但使得風扇離合器可以及時得到所需要的驅動力矩，而且有利于加快剪切增稠液的循環，及時進行冷卻，減少不必要的阻尼。
附圖I為本發明剪切增稠液汽車風扇離合器的結構示意圖。其中I為聯接螺釘，2為前蓋，3為密封圈，4為雙金屬感溫器，5為閥片傳動銷，6為閥片，7為主動板，8為從動板，9為殼體，10為軸承。11為主動軸，12為鎖止板,13為固定螺栓,14為鎖止螺釘,15為風扇，27為進液孔,28為回液孔,29為泄液孔。附圖2為剪切增稠液汽車風扇離合器的工作原理圖。其中16為風扇外殼，17為密封圈，它固定在外殼16上，18為主動板，19為軸承，20為主動軸，21為工作腔，22控制閥，23為剪切增稠液，24為儲液腔，25為從動板，26為氮氣。
具體實施方式
當發動機冷起動或在小負荷下工作時，冷卻水及通過散熱器的氣流溫度不高，雙金屬感溫器4沒有動作，進液孔27被閥片6、22關閉，工作腔21內無剪切增稠液23，離合器處于分離狀態。主動軸11、20轉動時，僅僅由于密封圈3、17和軸承10、19的摩擦，使風扇15、16隨同殼體在主動軸10、19上空轉打滑，轉速極低。當發動機負荷增加時，冷卻液和通過散熱器的氣流溫度隨之升高，感溫器4受熱變形而帶動閥片軸及閥片6、22轉動。當流經感溫器的氣流溫度超過設定溫度時，進液孔27被完全打開，于是剪切增稠液23從貯液腔24進入工作腔21，在離心力的作用下，剪切增稠液23從工作腔21中心向四周擴散，主動板7、18與從動板8、25之間的相對線速度隨著徑向半徑的增大而增大，從而剪切增稠液23所受的剪切力隨之增大，剪切增稠液23將變得十分粘稠，主動板7、18即可利用剪切增稠液23的粘性帶動從動板8、25及殼體9和風扇15、16轉動。此時風扇離合器處于接合狀態，風扇15、16轉速迅速提高。剪切增稠液23最后到達工作腔邊緣，這時剪切增稠液23脫離主動板7、18，剪切增稠液23剪切力減少，剪切增稠液23又變為低粘度液態，在離心力的作用下剪切增稠液23從泄液孔29進入儲液腔24。為不使工作腔中的剪切增稠液23溫度過高，粘度下降，使剪切增稠液23在殼體內不斷循環。由于主動板7、18轉速高于從動板8、25，因此受離心力作用從主動板7、18甩向工作腔外緣的壓力比貯液腔24外緣的壓力高，剪切增稠液23從工作腔21經回液孔28流向貯液腔24，而貯液腔24又經進液孔27及時向工作腔21補充剪切增稠液23。為使剪切增稠液23從工作腔21流回貯液腔24的速度加快，縮短風扇15、16脫開時間，在從動板8、25的回液孔28旁，有一個刮液突起部伸入工作腔21縫隙內。為了保護剪切增稠液23不被氧化，在工作腔21、儲液腔24中充入氮氣26。為了加快剪切增稠液23的循環，工作腔21設計成下面窄上面寬的漏斗形。以上所述，僅是本發明的較佳實施方式，不應被視為對本發明范圍的限制，而且本發明所主張的權利要求范圍并不局限于此，凡熟悉此領域技術的人士，依照本發明所披露的技術內容，均應落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種剪切增稠液汽車風扇離合器，其特征在于風扇外殼16上固定密封圈17,主動板18固定連接在主動軸20上，主動軸20和風扇外殼16通過軸承19連接，從動板25與風扇外殼16固定連接，外殼16，密封圈17，主動板18，從動板25，控制閥22組成工作腔21，外殼16，從動板25，控制閥22組成儲液腔24，工作腔21、儲液腔24中充有剪切增稠液23，以及氮氣26。
2.根據權利要求I所述的剪切增稠液汽車風扇離合器，其特征在于主動板18與從動板25之間加入剪切增稠液23，通過主動板18與從動板25之間的轉速差來產生剪切力，通過剪切力的作用，使得剪切增稠液23由低粘度轉變為高粘度，形成類固體，從而帶動風扇16的轉動。
3.根據權利要求I所述的剪切增稠液汽車風扇離合器，其特征在于密封圈17與風扇外殼16固定，密封圈16構成工作腔21的最外緣。
4.根據權利要求I所述的剪切增稠液汽車風扇離合器，其特征在于工作腔設計成中心窄周圍寬的漏斗形。
全文摘要
剪切增稠液汽車風扇離合器。剪切增稠液是一種粘度可隨外界剪切速率改變的功能材料。這種材料在常態下柔軟，當遇到高速的沖擊或剪切時，材料變得堅硬。當外力消失后，材料又重新恢復到柔軟狀態。把剪切增稠液作為傳動介質，其初始粘度低，有利于剪切增稠液的循環，防止剪切增稠液溫度升高。而當剪切增稠液到達工作面時，粘度瞬間增大，變為類固體，使得主動板帶動從動板做功，帶動風扇轉動。基于此特性設計的汽車風扇離合器無需外源控制，功耗低，結構簡單，響應迅速，易于控制。把工作腔設計成漏斗形，有利于剪切增稠液的循環，可進一步降低工作腔溫度。剪切增稠液在工作腔轉動時能形成類固體狀態，這大大提高了汽車風扇離合器的傳動效率。
文檔編號F01P7/08GK102966422SQ20111025584
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者王家松, 韓國立, 李小娟, 李曉春, 韓躍, 余勇, 雷衛武 申請人:浩華科技實業有限公司