具有可調泵送機構和/或通過轉子的返回孔的粘性離合器的制造方法
【專利說明】具有可調泵送機構和/或通過轉子的返回孔的粘性離合器
[0001] 背景
[0002] 本發明涉及離合器，并且更具體地涉及粘性離合器。
[0003] 粘性離合器用于多種自動應用中（諸如用于驅動風扇泵等）以及用于其他環境 中。這些離合器通常使用相對厚的硅油（一般稱為剪切流體或粘性流體）以用于扭矩在兩 個可旋轉部件之間的選擇性傳遞。能夠通過選擇性地允許機油進入或離開位于輸入構件與 輸出構件之間的離合器的工作區域而使離合器接合或斷開接合。在典型粘性離合器中，旋 轉輸入件是連接到驅動軸或滑輪的轉子盤狀件，而旋轉輸出件是能連接到風扇、泵、軸或其 他輸出元件的殼體或蓋。閥用于控制機油經過輸入件與輸出件之間的工作區域的流動。已 經變得常見的是，電動地控制離合器。已經這樣做以增加離合器的可控性，并且還使離合器 能夠響應于車輛中的多種冷卻需要，諸如響應于冷卻液溫度、進氣溫度、空氣調節壓力和/ 或機油溫度。
[0004] 粘性離合器在過去已經被用作安裝在發動機前部的旋轉滑輪上的獨立部件。離合 器的旋轉輸入件傳統上為發動機曲軸和水泵。在過去十年期間，由于日益嚴格的發動機減 排要求而提高了冷卻要求。在這個時期，帶輪的使用已經成為向風扇離合器提供輸入的更 常見方法，其中，帶輪（同義地稱為槽輪）能夠增加風扇速度，以便獲得更多冷卻氣流以用 于車輛的熱交換器（多個熱交換器）。帶驅動由于其簡單性、低成本和易于獲得期望旋轉速 度而是期望的。由于風扇離合器的旋轉輸入件與水泵或曲軸分開，所以冷卻系統工程師能 夠針對給定應用選擇提供必要且期望冷卻所需的精確風扇速度。
[0005] 粘性離合器的實例包括在共同轉讓的美國專利第7, 938, 240號以及PCT公開申 請TO2011/062856A3和W02012/024497A3中披露的實例。粘性離合器的其他示例包括 在美國專利第4, 046, 239號；第6, 419, 064號和第7, 828, 529號中、在美國公開申請第 2012/0164002號中以及在歐洲公開專利申請第EP2 487 380Al中披露的實例。
[0006] 因此，期望提供這樣一種可替換的離合器設計，即，該離合器設計適于在相對高的 輸入速度和扭矩負荷的情況下使用，其具有相對低的質量并提供相對好的熱消散以及其他 可能的特征和益處。此外或可替換地，希望提供這樣一種可替換離合器設計，即，該離合器 設計適于多種應用，而無需詳盡的定制以及整個離合器重新設計，并且該離合器設計具有 其他可能的特征和益處。
【發明內容】
[0007] 在一個方面中，一種粘性離合器包括：殼體組件；轉子組件；貯存器，該貯存器用 于容納一定量的剪切流體；工作腔室，該工作腔室能操作地定位在殼體組件與轉子組件之 間；以及流體返回孔，該流體返回孔可選地徑向延伸穿過轉子組件的至少外徑部分而到達 工作腔室。剪切流體到工作腔室的選擇性引入促進殼體組件與轉子組件之間的選擇性扭矩 傳遞。流體返回孔能形成流體返回路徑的從工作腔室到貯存器的至少一部分。
[0008] 在另一方面，考慮到除了第一方面之外或替換該第一方面，一種粘性離合器包括： 殼體組件；轉子組件；貯存器，該貯存器用于容納一定量的剪切流體；工作腔室，該工作腔 室可操作地定位在殼體組件與轉子組件之間，其中，剪切流體到工作腔室的選擇性引入促 進殼體組件與轉子組件之間的選擇性扭矩傳遞；以及泵送孔嵌入件，該泵送孔嵌入件具有 與流體返回路徑流體連通的孔，該流體返回路徑從工作腔室延伸到貯存器。
[0009] 本領域技術人員將會認識到本發明的其他方面和實施例是可能的。
【附圖說明】
[0010] 圖1是根據本發明的離合器的實施例的一部分的剖面圖。
[0011] 圖2是圖1中的離合器的一部分的放大剖面圖。
[0012] 圖3是適于與圖1中的離合器一起使用的泵送孔嵌入件的剖面圖。
[0013] 圖4是離合器沿著圖1中的線4-4截取的另一部分的剖面圖。
[0014] 圖5是適于與圖1中的離合器一起使用的弧刷的立體圖。
[0015] 圖6是適于與圖1中的離合器一起使用的閥組件的實施例的剖面圖。
[0016] 圖7是適于與圖1中的離合器一起使用的閥組件的另一實施例的示意方框圖。
[0017] 圖8是適于與圖1中的離合器一起使用的電磁線圈組件的實施例的示意方框圖。
[0018] 圖9是裝配并使用根據本發明的離合器的方法的實施例的流程圖。
[0019] 雖然上文描述的附圖示出了本發明的一個或多個實施例，但是也預期到其他實施 例。在所有情況下，本公開均以代表性而非限制性的方式呈現本發明。應當理解到，本領域 技術人員能夠想到落入本發明的原理的精神和范圍之內的許多其他修改和實施例。附圖可 以不按比例繪制，并且本發明的應用和實施例可包括未在附圖具體地示出的特征和部件。
【具體實施方式】
[0020] 本申請要求2012年9月22號提交的美國臨時專利申請序列號為61/704, 457的 優先權，其全部內容通過引證結合于此。
[0021] 總的來說，本發明涉及一種粘性離合器，該粘性離合器能夠從所提供的扭矩輸入 選擇性地傳遞期望的扭矩輸出。與大部分其他粘性離合器相比，本離合器是"向后的"，其 中，輸入構件（例如，滑輪或槽輪）附接至裝置的殼體組件而非轉子。這樣，轉子可附接至 輸出構件（諸如風扇），并且由此提供離合器的輸出。另外，連接至輸入構件的殼體組件可 一起向離合器提供旋轉輸入。這種方法的優點包括：每當提供旋轉輸入時，不僅當輸出件被 選擇性地驅動時，允許散熱部件（例如，殼體組件或其他輸入構件（多個其他輸入構件）） 以相對高的輸入速度旋轉。這樣，由于與環境空氣較大的交互作用（這在較高的旋轉速度 下是可能的），所以能更有效地使離合器的散熱片（coolingfin，冷卻葉片）散熱。而且， 離合器的貯存器可以位于殼體組件中，其由于接近離合器的外部并且接近散熱片而允許工 作或剪切流體（例如，硅油）的更大的冷卻。此外，將輸入構件（例如，滑輪或槽輪）附接 到殼體可允許去除輸入構件的中心區段的至少一部分，從而節省了大量的重量（質量）。盡 管重量（質量）減小，但輸入構件當配置為滑輪或槽輪時（如果具體應用需要）仍可提供 相對大的外徑。
[0022] 此外或可替換地，本發明的離合器可包括可拆卸/可互換的弧刷，這允許弧刷的 尺寸被容易地改變，以幫助調節離合器的泵送速率。另外，可使用可互換的泵送孔嵌入件， 以提供不同的孔通道尺寸，這也可幫助調節離合器的泵送速率。可調且可互換的弧刷以及 泵送孔嵌入件特征可幫助將離合器調整為與多種輸出構件（例如，風扇）一起工作，而無需 完全重新設計整個離合器。除了在工廠或實驗室中外，當在現場時，這也允許離合器被更容 易地調整。
[0023] 鑒于本發明的全部內容（包括附圖），本領域技術人員將會認識到本發明的另外 特征和益處。
[0024] 圖1是離合器20的實施例的一部分的剖面圖，而圖2是離合器20的一部分的放大 剖面圖。為了簡明，在圖1中僅示出了離合器20的在旋轉軸線A以上的一部分。本領域技 術人員應意識到，離合器20的在圖1中省略的位于旋轉軸線A以下的部分可具有與在軸線 A以上所描述的部分類似的構造，其中應理解到，離合器的實施例通常具有關于旋轉軸線A 不完全對稱的某些常規特征。在所示的實施例中，離合器20包括軸頸托架（或安裝軸）22、 滑輪（或槽輪）24、轉子組件26、殼體組件28、閥組件30、電磁線圈組件32、第一軸承組34、 第二軸承組36、貯存器38、工作腔室40、密封軸承42和傳感器組件44。離合器20限定了 旋轉軸線A。
[0025] 軸頸托架（或安裝軸）22可為固定到期望安裝位置（諸如車輛的發動機艙中的發 動機組）的靜止（即，不旋轉）部件。應當理解到，雖然軸頸托架22被描述為"靜止"，但 其可被安裝在移動車輛內，并且術語"靜止"在本文中與安裝位置有關地使用。在所示的實 施例中，軸頸托架22包括軸向延伸的軸部分22-1和大致徑向延伸的凸緣部分22-2。管道 22-3可選地被界定為穿過軸頸托架22,并且該管道可大體沿著軸部分22-1的整個軸向長 度延伸。如所示的，管道22-3與軸線A同軸地對齊。根據具體應用的需要，電線或其他物 品可穿過管道22-3。制造軸頸托架22的合適方法包括用金屬材料（諸如鐵或鋼）來進行 鑄造。在優選實施例中，軸頸托架22由球墨鑄件鑄造，然后用機器加工。
[0026] 所示的實施例的殼體組件28包括基部28-1和蓋28-2。基部28-1和蓋28-2可用 任何合適的方式（諸如使用緊固件、焊接等）固定在一起。散熱片28-3可設置在殼體組件 28的外部上，以幫助將由離合器20產生的熱量消散到環境空氣。如在圖1的實施例中示 出的，多個大致徑向延伸的且成角度地間隔開的散熱片28-3被定位在蓋28-2的前部面上。 另外的大致徑向延伸的且周向地間隔開的散熱片28-4位于殼體組件28的基部28-1的外 表面上。應當認識到，散熱片28-3和/或28-4的具體數量、布置和構造可根據具體應用需 要而改變。例如，在另一實施例中，另外的散熱片可布置在基部28-1、蓋28-2和/或離合 器20的其他部件上。將散熱片28-3和/或28-4設置在殼體組件28上（當殼體組件被配 置為用于離合器20的旋轉輸入件時）允許散熱片28-3和/或28-4每當存在到離合器20 的旋轉輸入時旋轉，由此促進熱消散。在所示的實施例中，殼體組件28通過第一軸承組34 而可旋轉地支撐在軸頸托架22的軸部分22-1上，并且殼體組件28大致包圍軸部分22-1。 具體地，第一軸承組34可在與滑輪24大致軸向對齊的位置處且從貯存器38徑向向內地支 撐基部28-1，但是在另外的實施例中其他構造是可能的。第一軸承組34可包括錐形輥軸 承，錐形輥軸承可提供相對高的負荷能力，或者如果需要則可包括其他類型的軸承。殼體組 件28的蓋28-2還可通過支承密封件42而可旋轉地支撐在轉子組件26上。支承密封件42 可諸如以軸頸軸承的形式提供流體密封功能和結構旋轉支撐功能。如在圖1中示出的，第 一組軸承34和支承密封件42位于工作腔室40的沿軸向方向上測量的相對側上。殼體組 件28的基部28-1和蓋28-2均可由金屬材料（諸如模鑄鋁）鑄造，然后用機器加工。顯著 地，如在下文進一步解釋的，殼體組件28可形成離合器20的輸入件或扭矩接收部分的一部 分。
[0027] 在所示的實施例中，殼體組件28承載貯存器38,貯存器與殼體組件28 -起旋轉。 貯存器38可容納由離合器20使用的一定量剪切流體（例如，硅油），其中，當離合器20斷 開接合時，大量剪切流體被容納在貯存器38中。因為殼體組件28是輸入子組件的一部分， 所以每當存在到殼體組件28的旋轉輸入時，殼體組件28總是旋轉。殼體組件28的旋轉進 而使剪切流體保持在貯存器38中的壓力下，從而允許剪切流體被維持在相對高的動能水 平，以幫助促進離合器20的快速接合。在一個實施例中，貯存器38可被設置為殼體組件 28的基部