專利名稱：帶有渦流驅(qū)動器的雙速旋轉(zhuǎn)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)控制裝置，尤其是涉及一種能操作成用多速控制器來驅(qū)動冷卻風(fēng)扇的渦流風(fēng)扇驅(qū)動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在典型的渦流驅(qū)動器中，安裝例如永久磁鐵形式的第一磁場生成驅(qū)動部件，以便隨著例如離合器之類的旋轉(zhuǎn)控制裝置的輸入或輸出而旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)控制裝置用于與第二耦合驅(qū)動部件進(jìn)行磁耦合，第二耦合驅(qū)動部件安裝成隨著輸入或輸出而旋轉(zhuǎn)。第二耦合驅(qū)動部件典型地采用第一環(huán)的形式，該第一環(huán)由例如銅之類的導(dǎo)電材料制成，靠著安裝主體部分夾有例如鋼之類的磁通量傳導(dǎo)材料的第二環(huán)，安裝主體部分由導(dǎo)熱材料，例如鋁，制成，以便主體部分用作散熱器。螺釘穿過第一環(huán)和第二環(huán)，并且沿螺紋擰入主體部分。
這些耦合驅(qū)動部件存在各種問題和缺陷。鋼環(huán)和銅環(huán)到主體部分的機(jī)械連接增加了所需部件和裝配的數(shù)量，并且容易松開和/或分開，從而不利地影響可靠性。同樣，靠近風(fēng)扇以軸承方式安裝和固定第一和第二驅(qū)動部件。第一和第二驅(qū)動部件沿軸向布置成面對面并帶有固定間隙；在驅(qū)動部件之間不存在相對軸向運(yùn)動。這樣的布置提供雙速風(fēng)扇驅(qū)動。當(dāng)前的雙速冷卻風(fēng)扇用戶需要更多的驅(qū)動扭矩來旋轉(zhuǎn)更大的風(fēng)扇和以更高的速度旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇。用來操作冷卻風(fēng)扇的當(dāng)前渦流驅(qū)動系統(tǒng)不具有來處理這些應(yīng)用的扭矩容量。
存在能處理更大風(fēng)扇應(yīng)用所需扭矩的風(fēng)扇驅(qū)動器，然而，這些風(fēng)扇驅(qū)動器不包括想要的第二中速。在名稱為“Splineless Rotational ControlApparatus(無花鍵轉(zhuǎn)動控制裝置)”并轉(zhuǎn)讓給Horton，Inc.(本申請的受讓人)的美國專利US6092638中，公開了一種具有大扭矩容量的風(fēng)扇離合器。
風(fēng)扇離合器包括致動系統(tǒng)以便將軸向負(fù)荷施加在耦合部件上。致動系統(tǒng)通常由可旋轉(zhuǎn)部件之一或獨(dú)立部分構(gòu)成，以便在耦合部件和風(fēng)扇安裝摩擦盤(FMFD)(可旋轉(zhuǎn)部件之一)之間產(chǎn)生某一相對軸向運(yùn)動，從而驅(qū)動地互連兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件。典型地，耦合部件是由至少一根彈簧進(jìn)行作用的環(huán)形活塞，以便將活塞偏向觸發(fā)或釋放位置并且移動FMFD。
在典型的軸向布置的渦流風(fēng)扇驅(qū)動器中存在固定間隙，因?yàn)楫a(chǎn)生渦流耦合的兩個(gè)組件都以軸承方式安裝和固定到軸頸軸。渦流驅(qū)動器可以適合于大扭矩容量風(fēng)扇離合器，以便允許兩個(gè)組件之間的相對軸向運(yùn)動。在軸向致動風(fēng)扇離合器中，渦流組件的磁極定位成沿著平行于中心軸線的線，并且位于離開軸線的固定徑向距離上。渦流組件包括非磁性材料和沿軸向相鄰的磁性材料，磁性材料與磁鐵沿軸向間隔有氣隙。兩個(gè)組件之間的氣隙不是固定的，因?yàn)镕MFD沿軸向移動，并且兩個(gè)渦流耦合組件彼此相對沿軸向移動。因此，需要保持恒定間隙的渦流耦合，同時(shí)允許兩個(gè)組件之間的軸向相對運(yùn)動。
軸向致動風(fēng)扇離合器用來有選擇地控制旋轉(zhuǎn)力在第一和第二可相對旋轉(zhuǎn)部件之間的傳遞，尤其是用于驅(qū)動風(fēng)扇的摩擦離合設(shè)備。軸向致動風(fēng)扇離合器能處理必需的驅(qū)動扭矩來旋轉(zhuǎn)更大的風(fēng)扇和以更高的速度旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇。然而，軸向致動風(fēng)扇離合器典型地是單速的，而且在開和關(guān)位置之間驅(qū)動風(fēng)扇。
渦流驅(qū)動器典型地產(chǎn)生扭矩生成渦流和非扭矩生成渦流。當(dāng)產(chǎn)生非扭矩生成渦流(不傳遞扭矩的渦流)時(shí)，它在驅(qū)動器內(nèi)是損耗、無效和熱量增加的原因。利用實(shí)心鐵護(hù)鐵作為磁性材料的渦流驅(qū)動器產(chǎn)生非扭矩生成渦流。非扭矩生成渦流的消除增加了渦流驅(qū)動器的無效。
因此，需要一種渦流驅(qū)動器，其能消除非扭矩生成渦流、提高扭矩生成渦流的產(chǎn)生量(扭矩生成渦流對于提高風(fēng)扇驅(qū)動器的扭矩容量和以更高的速度操作風(fēng)扇來說是理想的)，以及能處理旋轉(zhuǎn)更大風(fēng)扇所需的扭矩，以便以更高的速度旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇和允許多個(gè)但固定的速度進(jìn)行操作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種包括第一可旋轉(zhuǎn)組件和第二可旋轉(zhuǎn)組件的旋轉(zhuǎn)控制裝置。第一組件可旋轉(zhuǎn)地安裝到第一支撐底座的第一軸。第二組件可旋轉(zhuǎn)地安裝到第一組件，其中第二組件可相對于第一組件沿軸向移動。第一組件和第二組件各自具有相互鄰近和隔開的同軸表面。第一組件和第二組件還具有各自的軸向表面，當(dāng)?shù)诙M件處于第一軸向位置時(shí)，各自的軸向表面相互摩擦嚙合，而當(dāng)?shù)诙M件處于第二軸向位置時(shí)，各自的軸向表面脫離。當(dāng)?shù)诙M件處于第二軸向位置時(shí)，第二組件獨(dú)立于第一組件旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)控制裝置包括由第一渦流耦合組件和第二渦流耦合組件組成的渦流驅(qū)動器。第一渦流耦合組件與第一組件的同軸表面相關(guān)聯(lián)，而第二渦流耦合組件與第二組件的同軸表面相關(guān)聯(lián)，其中第二渦流耦合組件鄰近第一渦流耦合組件，并在它們之間具有氣隙。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第二渦流耦合組件包括布置在第二組件的內(nèi)空腔中的多個(gè)同軸電絕緣環(huán)和同軸地定位成鄰近電絕緣環(huán)的非磁性環(huán)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種旋轉(zhuǎn)控制裝置，包括適合于保持在固定而防止旋轉(zhuǎn)的位置上的支撐底座。第一可旋轉(zhuǎn)組件包含第一部分和第二部分的，第一部分適合于互連到驅(qū)動源，而第二部分與第一部分沿軸向隔開，第二部分還包括外圓周表面。第一軸承單元插在支撐底座和第一可旋轉(zhuǎn)組件之間，其中第一可旋轉(zhuǎn)組件由支撐底座通過第一軸承單元可旋轉(zhuǎn)地支撐。第一嚙合表面設(shè)置在第一可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分上，以便與第一可旋轉(zhuǎn)組件同時(shí)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)控制裝置包括具有第一部分和第二部分的第二可旋轉(zhuǎn)組件。第二可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分包括徑向延伸部分和內(nèi)徑向表面部分，徑向延伸部分確定與第一可旋轉(zhuǎn)組件的外圓周表面對齊的內(nèi)徑向表面部分，內(nèi)徑向表面部分確定第二可旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔。第二可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分從第一部分沿徑向朝內(nèi)延伸，并且與第一可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分沿軸向隔開。第二嚙合表面提供在第二可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分上?；钊剌S向定位在第一可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分和第二可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分之間，其中活塞可相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件沿軸向移動。旋轉(zhuǎn)控制裝置包括用于相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件沿軸向移動活塞的設(shè)備，以使第一嚙合表面和第二嚙合表面之間有選擇地嚙合，從而使第一可旋轉(zhuǎn)組件和第二可旋轉(zhuǎn)組件互連。第二軸承單元使活塞和第二可旋轉(zhuǎn)組件互連，以便相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件同時(shí)軸向移動，允許活塞和第二可旋轉(zhuǎn)組件之間相對旋轉(zhuǎn)。第一渦流組件沿徑向安裝到第一可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分的外圓周表面上，而第二渦流組件沿徑向安裝到第二可旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔中。第二渦流組件與第一渦流組件沿徑向隔開并且與其同軸。第二渦流組件包括沿徑向布置在第二可旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔中并鄰近內(nèi)徑向表面部分的多個(gè)電絕緣環(huán)；以及連接到電絕緣環(huán)之一的非磁性材料的中間環(huán)，中間環(huán)位于多個(gè)電絕緣環(huán)和第一渦流組件之間。
將參考附圖進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中這幾個(gè)附圖中始終用相同的數(shù)字指示相同的結(jié)構(gòu)。
圖1A是依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)控制裝置的橫剖視圖。
圖1B是圖1A中所示的旋轉(zhuǎn)控制裝置的示意剖視圖，其中為了清楚而沒有圖示控制裝置的某些部分。
圖2表示旋轉(zhuǎn)控制裝置處于第一被嚙合位置時(shí)的局部橫剖視圖。
圖3表示旋轉(zhuǎn)控制裝置處于第二被脫離位置時(shí)的局部橫剖視圖。
圖4表示依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)控制裝置的局部橫剖視圖。
盡管上面標(biāo)識的附圖闡明了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但如論述中所注明的，也能想到其他實(shí)施例。就一切情況而論，這種公開以代表的方式體現(xiàn)了本發(fā)明而不是進(jìn)行限制。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員能想出許多落入本發(fā)明原理的范圍和本質(zhì)內(nèi)的其他修改和實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1A是依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)造的旋轉(zhuǎn)控制裝置10的橫剖視圖。旋轉(zhuǎn)控制裝置10構(gòu)成摩擦離合器，其特別適用于以多種固定速度驅(qū)動風(fēng)扇，例如用在機(jī)動車環(huán)境內(nèi)的冷卻風(fēng)扇。
旋轉(zhuǎn)控制裝置10包括整體形成且用于整個(gè)裝置的支撐底座12。支撐底座12適合于保持在固定而防止旋轉(zhuǎn)的位置上，并且包括凸緣部分14，多個(gè)固定器(未圖示)通過凸緣部分14容納在孔16內(nèi)，以便將支撐底座12固定到支撐結(jié)構(gòu)(未圖示)，例如發(fā)動機(jī)組。
支撐底座12包括適合于支撐第一可旋轉(zhuǎn)組件20的軸頸軸18。第一可旋轉(zhuǎn)組件20包括軸線21。第一可旋轉(zhuǎn)組件20由第一部分22和第二部分24構(gòu)成，第二部分24與第一部分22沿軸向隔開。第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一部分22包括外徑向表面，外徑向表面確定適合于通過傳動帶27耦合到驅(qū)動源(未圖示)的滑輪26，并且構(gòu)成旋轉(zhuǎn)控制裝置10的第一或輸入部件。第二部分24包括外圓周表面28。第一可旋轉(zhuǎn)組件20通過第一軸承單元30可旋轉(zhuǎn)地支撐在軸頸軸18上。第一軸承單元30插在第一可旋轉(zhuǎn)組件20的軸頸軸18和滑輪26之間。第一軸承單元30包括內(nèi)滾道和外滾道，它們分別滑動配合在軸頸軸18上并壓入配合在第一部分22內(nèi)。通過鄰接軸頸軸18位于一個(gè)軸向位置上的凸肩32，第一軸承單元30的內(nèi)滾道沿軸向滑動配合在軸頸軸18上，在隔開的軸向位置上，通過與保持器部件34的嚙合，內(nèi)滾道連在軸頸軸18的直徑縮小的內(nèi)軸向端36上。
第一部分22的滑輪26相對于第一軸承單元30配備有近凸肩38，近凸肩38沿軸向定位滑輪26。在圖示的實(shí)施例中，凸肩38表示第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一部分22的近延伸部分(朝向發(fā)動機(jī)組)?；?6確定外徑向開槽部分40，傳動帶27適合于在外徑向開槽部分40的周圍延伸以便將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力輸入到滑輪26。第一可旋轉(zhuǎn)組件20具有相互關(guān)聯(lián)的第一內(nèi)圓周表面42和更大的第二內(nèi)圓周表面44，它們兩個(gè)都位于第一可旋轉(zhuǎn)組件20的界限內(nèi)。而且，第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24還包括第一嚙合表面46，以便與第一可旋轉(zhuǎn)組件20同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)控制裝置10構(gòu)成液壓控制設(shè)備。在圖1A所示的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)控制裝置10包括橫跨第一內(nèi)圓周表面42而延伸的蓋部件48。蓋部件48也鄰接第一軸承單元30的外滾道，并且通過定位環(huán)50保持在徑向上。密封墊52插在蓋部件48和第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一內(nèi)圓周表面42之間。在蓋部件48的中心上固定管接頭54，管接頭54具有由此穿過的流體通道55。管接頭54的通道55與旋轉(zhuǎn)接頭58的導(dǎo)管56進(jìn)行流體流通。旋轉(zhuǎn)接頭58安裝在孔60內(nèi)，孔60形成在支撐底座12的軸頸軸18內(nèi)，旋轉(zhuǎn)接頭58具有軸向表面59A，軸向表面59A嚙合管接頭54的軸向表面59B以便在它們之間確定旋轉(zhuǎn)結(jié)合。通常，旋轉(zhuǎn)接頭58采用本領(lǐng)域公知的夾頭形式。導(dǎo)管56還與形成在軸頸軸18內(nèi)的通道62進(jìn)行流體流通。因此，由于這種布置，能迫使加壓流體的供應(yīng)經(jīng)由通道62、導(dǎo)管56和通道55有選擇地流入軸頸軸18和流過蓋部件48。
在旋轉(zhuǎn)控制裝置10的初始裝配期間，第一軸承單元30最初定位成靠著位于第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一部分22內(nèi)的凸肩38。此后，第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第一軸承單元30在支撐底座12的軸頸軸18上沿軸向滑動，直到第一軸承單元30鄰接凸肩32。在第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第一軸承單元30裝配到支撐底座12上之前或之后，安裝旋轉(zhuǎn)接頭58。保持器部件34沿螺紋擰在軸頸軸18的內(nèi)軸向端36上。由于密封墊52和管接頭54連接在蓋部件48上，蓋部件48沿著第一內(nèi)圓周表面42滑動，并且壓在第一軸承單元30的外滾道上。此后，定位環(huán)50安裝在環(huán)形凹槽內(nèi)以便沿軸向保持蓋部件48，環(huán)形凹槽形成在第一內(nèi)圓周表面42內(nèi)。由于這種布置，有利地，支撐底座12能整體形成以增強(qiáng)其結(jié)構(gòu)特性，同時(shí)還使軸頸軸18徹底伸入第一可旋轉(zhuǎn)組件20。在一個(gè)實(shí)施例中，管接頭54的流體通道55車有用于接收螺釘或類似物的螺紋，以便允許拆除蓋部件48(在拆除定位環(huán)50之后)來進(jìn)行拆卸。
在圖1A所示的實(shí)施例中，保持器部件34形成有排液孔64，而軸頸軸18配備有排液通道66，排液通道66從排液孔64沿軸向穿過支撐底座12。由于這種結(jié)構(gòu)，如果在管接頭54和旋轉(zhuǎn)接頭58之間的旋轉(zhuǎn)結(jié)合上出現(xiàn)任何加壓流體的泄漏，流體將通過排液回路(排液孔64和排液通道66)排出，而不是通過第一軸承單元30，從而延長了軸承單元30的使用壽命。
旋轉(zhuǎn)控制裝置10還包括具有盤狀部分的活塞68，盤狀部分至少部分地由第一軸向側(cè)面70來確定，第一軸向側(cè)面70暴露給流經(jīng)管接頭54的加壓流體?；钊?8也包括第二軸向側(cè)面72，從第二軸向側(cè)面72突出外軸向延長部分74和內(nèi)軸向延長部分76。密封墊78插在外軸向延長部分74和第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的第二內(nèi)圓周表面44之間。在第一可旋轉(zhuǎn)組件20、蓋部件48和活塞68的第一軸向側(cè)面70之間確定流體腔80。優(yōu)選地，第一可旋轉(zhuǎn)組件20由低孔隙度金屬制成，例如鋼或鐵。如下面將進(jìn)一步詳述，活塞68適合于相對第一可旋轉(zhuǎn)組件20沿軸向有選擇地移動，以便嚙合和脫離旋轉(zhuǎn)控制裝置10。
在圖1A所示的實(shí)施例中，密封墊78固定到第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24。更具體地，反應(yīng)板84的軸向延長環(huán)形突起82捕獲位于第一可旋轉(zhuǎn)組件20和反應(yīng)板84之間的密封墊78?；钊?8可沿著突起82的軸向表面、密封墊78和第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24滑動。
反應(yīng)板84包括適合于固定到第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的最外圓周凸緣部分86。反應(yīng)板84確定第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一嚙合表面46，第一嚙合表面46可以由包含不同材料的摩擦襯墊來確定。反應(yīng)板84也包括內(nèi)軸向延長環(huán)形部分88，其有助于在反應(yīng)板84內(nèi)確定多個(gè)環(huán)狀和軸向延長空腔92。在圖1A所示的實(shí)施例中，12個(gè)這樣的空腔92在反應(yīng)板84內(nèi)沿環(huán)形平均隔開，空腔92的壁確定肋條(未圖示)，這些肋條在結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)反應(yīng)板84。每個(gè)空腔92適合于容納壓縮彈簧94，壓縮彈簧94在反應(yīng)板84、它的各個(gè)空腔底板93和活塞68的第二軸向側(cè)面72之間延伸。
由于存在彈簧94，使活塞68靠近地偏向軸頸軸18，但釋放到流體腔80內(nèi)的流體壓力逆著彈簧94的偏壓力，能使活塞68遠(yuǎn)離地離開軸頸軸18和第一可旋轉(zhuǎn)組件20。在這種軸向移動期間，活塞68也相對反應(yīng)板84沿軸向移動，并且沿著反應(yīng)板84的內(nèi)軸向延長部分88引導(dǎo)活塞68的內(nèi)軸向延長部分76?；钊?8的內(nèi)軸向延長部分76配備有密封墊90，密封墊90含有潤滑劑來潤滑活塞68的內(nèi)軸向延長部分76和反應(yīng)板84的環(huán)形部分88之間的界面，并且防止灰塵進(jìn)入該界面。按照本發(fā)明的一種形式，活塞68和反應(yīng)板84之間的界面95配備有減小摩擦、應(yīng)用于熱噴射的陶瓷/金屬涂層，對涂層進(jìn)行TEFLON浸染。
旋轉(zhuǎn)控制裝置10也包括第二可旋轉(zhuǎn)組件96，也稱為風(fēng)扇安裝摩擦盤(FMFD)。第二可旋轉(zhuǎn)組件96可旋轉(zhuǎn)地安裝到活塞68。FMFD 96具有連接到第二內(nèi)徑向部分100的第一外徑向部分98。第一外徑向部分98與第二嚙合表面102相互關(guān)聯(lián)，第二嚙合表面102可以由包含不同材料的磨損涂層來確定。第二嚙合表面102與第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一嚙合表面46并列。外徑向部分98由第一徑向部分98A和第二徑向部分98B構(gòu)成。第二嚙合表面102與FMFD 96是整體的。
優(yōu)選地，F(xiàn)MFD 96由鋁制成以便重量輕并容易制造和加工，并且具有低慣性、低總重量和非磁性。優(yōu)選地，活塞68和反應(yīng)板84也由例如鋁之類的輕質(zhì)非磁性材料制成。
FMFD 96的第二徑向部分98B具有外徑向部分104和內(nèi)徑向部分106。第二徑向部分98B的外徑向部分104包括多個(gè)冷卻片108，冷卻片108分散由旋轉(zhuǎn)控制裝置10在操作期間產(chǎn)生的熱量。第二徑向部分98B的外徑向部分104和內(nèi)徑向部分106確定位于它們之間的內(nèi)環(huán)形空腔110。FMFD 96的內(nèi)徑向部分106的內(nèi)表面106A并置在鄰近第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的外圓周表面28的位置上，以便外圓周表面28和內(nèi)表面106A與它們之間的間隙114沿徑向?qū)R。如圖2中所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)控制裝置10處于嚙合位置時(shí)(即，腔80未被加壓且活塞68還沒有移動)，第一摩擦嚙合表面46和第二摩擦嚙合表面102適合于相互鄰接，從而摩擦嚙合第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96以便耦合旋轉(zhuǎn)。
FMFD 96適合于通過使用具有頭部118的軸116安裝到活塞68。更具體地，軸116由具有扭矩配合的起重螺栓構(gòu)成，并且適合于容納在安裝轂120內(nèi)，安裝轂120被確定在FMFD 96的內(nèi)徑向部分100的中心部分上。安裝轂120也配備有凸肩122，第二軸承單元124的內(nèi)滾道定位成靠著凸肩122。第二軸承單元124具有靠著熱膨脹控制插件126進(jìn)行壓入配合的外滾道，插件126與活塞68鑄造成整體(即，插件126確定內(nèi)徑向延長部分76)，第二軸承單元124沿一個(gè)徑向方向鄰接活塞68，其中外滾道通過定位環(huán)128保持在它的理想位置上。
在旋轉(zhuǎn)控制裝置10的后續(xù)裝配階段期間，將活塞68插入第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24和反應(yīng)板84內(nèi)，其中位于空腔92內(nèi)的彈簧94固定到第一可旋轉(zhuǎn)組件20。由于軸116穿過第二軸承單元124，第二軸承單元124壓入配合在插件126內(nèi)并且鄰接活塞68。此后，插入定位環(huán)128以便沿軸向保持第二軸承單元124的外滾道。主要由于反應(yīng)板84的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該認(rèn)識到，第二軸承單元124在活塞68插入第一可旋轉(zhuǎn)組件20內(nèi)之前也能連接到活塞68。接著，安裝轂120連接到第二可旋轉(zhuǎn)組件96，并且插入第二軸承單元124內(nèi)。此后，將扭矩施加到軸116來旋轉(zhuǎn)軸116，并且將第二可旋轉(zhuǎn)組件96拉入第二軸承單元124內(nèi)，直到凸肩122鄰接第二軸承單元124的內(nèi)滾道。在將軸116固定到安裝轂120內(nèi)時(shí)，頭部118嚙合第二軸承單元124的內(nèi)滾道以便內(nèi)滾道保持在頭部118和凸肩122之間。
由于這種安裝布置和第二軸承單元124的存在，允許活塞68和第二可旋轉(zhuǎn)組件96彼此相對旋轉(zhuǎn)。另外，因?yàn)榈诙S承單元124位于內(nèi)徑向位置上，由于在旋轉(zhuǎn)控制裝置10的操作期間產(chǎn)生的離心力，雜質(zhì)和灰塵將趨于沿徑向朝外流動并流出第二軸承單元124。同樣，固定到第二可旋轉(zhuǎn)組件96的多個(gè)沿環(huán)形隔開的軸或螺栓130在內(nèi)徑向部分100處提供到第二可旋轉(zhuǎn)組件96上。由于按照本發(fā)明的最優(yōu)選形式，旋轉(zhuǎn)控制裝置10構(gòu)成摩擦風(fēng)扇離合器，軸130適合于容納風(fēng)扇葉片環(huán)131，其中風(fēng)扇葉片131A位于風(fēng)扇葉片環(huán)131上(圖1A中按照剖視圖來圖示)。
當(dāng)用作離合器時(shí)，其中允許第一可旋轉(zhuǎn)組件10和第二可旋轉(zhuǎn)組件96旋轉(zhuǎn)，彈簧94將活塞68偏壓入某一位置，該位置在第一摩擦嚙合表面46和第二摩擦嚙合表面102之間引起嚙合(圖2中圖示)。然而，能將加壓流體引入流體腔80內(nèi)以便引起活塞68軸向移動。由于活塞68和第二可旋轉(zhuǎn)組件96通過第二軸承單元124相互嚙合，活塞68相對第一可旋轉(zhuǎn)組件20的軸向移動將導(dǎo)致第二可旋轉(zhuǎn)組件96同時(shí)軸向移動。第二可旋轉(zhuǎn)組件96的這個(gè)軸向移動將在第一摩擦嚙合表面46和第二摩擦嚙合表面102之間引起脫離，從而脫離旋轉(zhuǎn)控制裝置10的摩擦咬合操作(圖3中圖示)。
要說明的是，活塞68的第一軸向側(cè)面70是盤狀的，即非平面的。這種結(jié)構(gòu)建立了通過引入流體腔80的加壓流體而起作用的大活塞面積。因此，對于給定流體壓力而言，大活塞面積能使高脫離力出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)控制裝置10內(nèi)，同時(shí)也允許大量彈簧力產(chǎn)生快速嚙合，減少滑動和磨損。
當(dāng)?shù)谝豢尚D(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96嚙合時(shí)，旋轉(zhuǎn)力從一個(gè)到另一個(gè)的傳遞出現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)控制裝置10的外徑向部分上。更具體地，這些力通過第一摩擦嚙合表面46和第二摩擦嚙合表面102在第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96之間直接傳遞。
當(dāng)活塞68處于第二脫離位置時(shí)，即，當(dāng)?shù)谝荒Σ羾Ш媳砻?6和第二摩擦嚙合表面102脫離時(shí)，本發(fā)明與渦流驅(qū)動系統(tǒng)132協(xié)作來以中速驅(qū)動第二可旋轉(zhuǎn)組件96。圖1B是旋轉(zhuǎn)控制裝置10的部分視圖的示意圖解，尤其是渦流驅(qū)動系統(tǒng)132。為了圖解清楚，在圖1B中未圖示旋轉(zhuǎn)控制裝置10的中心部分。圖2是旋轉(zhuǎn)控制裝置處于第一嚙合位置時(shí)的局部橫剖視圖，而圖3是旋轉(zhuǎn)控制裝置處于第二脫離位置時(shí)的局部橫剖視圖。
渦流驅(qū)動系統(tǒng)132由第一渦流耦合組件134和第二渦流耦合組件136組成。第一渦流耦合組件134安裝到第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的外圓周表面28，鄰接第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96之間的間隙114。第一渦流耦合組件134包括多個(gè)護(hù)鐵(back iron)碟片138和多個(gè)沿圓周隔開的磁鐵140(即，圖1B內(nèi)的磁鐵140A和140B)。一對磁鐵140固定到每個(gè)護(hù)鐵碟片138，這對磁鐵間隔約14.7度，盡管這個(gè)距離能更大或更小。每對磁鐵140和它們的相關(guān)護(hù)鐵碟片138具有固定到護(hù)鐵碟片138且沿圓周間隔180度的相應(yīng)對的磁鐵140。在圖1B所示的第一渦流耦合組件134的實(shí)施例中，有四對磁鐵140(總共8個(gè)磁鐵)連接到四個(gè)護(hù)鐵碟片138。
護(hù)鐵碟片138由多個(gè)固定器142來相對第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的外圓周表面28進(jìn)行固定，固定器142穿過護(hù)鐵碟片138，并且由第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24接收。每個(gè)磁鐵140通過固定器144固定到護(hù)鐵碟片138，固定器144穿過磁鐵140，并且由護(hù)鐵碟片138接收。第一渦流耦合組件134的外表面134A位于第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96之間的間隙114內(nèi)，并且與第二可旋轉(zhuǎn)組件96的第二徑向部分98B的內(nèi)徑向部分106的內(nèi)表面106A隔開和對齊，以便在它們之間形成間隙146。
第二渦流耦合組件136包括層壓護(hù)鐵147和第二可旋轉(zhuǎn)組件96的第二徑向部分98B的內(nèi)徑向部分106，層壓護(hù)鐵147由一堆導(dǎo)磁的電絕緣鋼環(huán)148構(gòu)成。層壓護(hù)鐵147包括堆疊在環(huán)形空腔110內(nèi)的絕緣環(huán)148，環(huán)形空腔110確定在第二徑向部分98B的外徑向部分104和內(nèi)徑向部分106之間。絕緣環(huán)148堆疊在環(huán)形空腔110內(nèi)，垂直于第二可旋轉(zhuǎn)組件96的旋轉(zhuǎn)軸線21。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣環(huán)148由鋼制成以便完成磁力線回路，消除非扭矩生成渦流的產(chǎn)生，并且增加渦流驅(qū)動器132的效率。
如圖2和3中所示，每個(gè)絕緣環(huán)148具有表面148A和表面148B。絕緣涂層堆積在每個(gè)環(huán)148沿軸向隔開的徑向表面148A和148B上，以使環(huán)148與相鄰的環(huán)148電絕緣。然而，沿著環(huán)的徑向延伸圓周邊緣沒有堆積絕緣涂層。每個(gè)絕緣環(huán)148的厚度在約0.009英寸和約0.019英寸之間，在一個(gè)實(shí)施例中，厚度約為0.018英寸。定位環(huán)152使絕緣環(huán)148保持在環(huán)形空腔110內(nèi)。定位環(huán)152安裝到形成在第二徑向部分98B的外徑向部分104內(nèi)環(huán)形槽中。
第二徑向部分98B的內(nèi)徑向部分106確定第二渦流耦合組件136的中間環(huán)。內(nèi)徑向部分106由非磁性材料，例如鋁，制成，并且定位成鄰近第一渦流耦合組件134和層壓護(hù)鐵147。然而，在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，中間環(huán)可以由非磁性材料，例如鋁或銅，制成。在一個(gè)實(shí)施例中，第一渦流耦合組件134和第二渦流耦合組件136之間的距離約為0.060英寸，這由氣隙146和內(nèi)徑向部分106來確定。
當(dāng)活塞68處于嚙合位置時(shí)，第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一嚙合表面46和第二可旋轉(zhuǎn)組件96的第二嚙合表面102分別相互嚙合和鄰接。第一渦流耦合組件134和第二渦流耦合組件136由氣隙146沿徑向相互隔開，并且基本上沿徑向相互對齊(即，如圖2中所示，沿軸向稍微偏離)。在嚙合位置時(shí)，第二可旋轉(zhuǎn)組件96(和風(fēng)扇葉片131A)通過與第一可旋轉(zhuǎn)組件20的摩擦耦合而被驅(qū)動，尤其是滑輪26。
當(dāng)活塞68處于第二脫離位置，并且第一嚙合表面46和第二嚙合表面102脫離時(shí)，第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96不進(jìn)行摩擦接合。然而，渦流驅(qū)動器132仍使第二可旋轉(zhuǎn)組件96進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。第二可旋轉(zhuǎn)組件96關(guān)于第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第一渦流耦合組件134沿軸向移動。因?yàn)闇u流驅(qū)動器132沿徑向安裝，第一渦流耦合組件134和第二渦流耦合組件136之間的氣隙146保持恒定，同時(shí)允許在兩個(gè)渦流耦合組件之間沿軸向移動。因此，當(dāng)?shù)谝粐Ш媳砻?6和第二嚙合表面102脫離時(shí)，第一渦流耦合組件134和第二渦流耦合組件136之間的間隙146保持固定。
在活塞脫離位置(圖3中圖示)，第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第一嚙合表面46和第二可旋轉(zhuǎn)組件96的第二嚙合表面102脫離并且不相互鄰接(即，表面46和102之間存在間隙154)。在脫離位置，第二可旋轉(zhuǎn)組件96沿軸向遠(yuǎn)離軸頸軸18，以便摩擦嚙合表面46和102脫離。因此，第二渦流耦合組件136沿軸向遠(yuǎn)離軸頸軸18。然而，第一渦流耦合組件134和第二渦流耦合組件136的軸向尺寸是這樣的，即一旦移動時(shí)，第二渦流耦合組件136與第一渦流耦合組件134沿軸向?qū)R(即，如圖3中所示，它們的端部在徑向延伸平面156和158內(nèi)對齊)。在脫離位置時(shí)，第二可旋轉(zhuǎn)組件96(和連接到其上的風(fēng)扇葉片131A)由渦流驅(qū)動器132進(jìn)行驅(qū)動，因?yàn)闇u流耦合組件保持沿軸向?qū)R，當(dāng)?shù)诙u流耦合組件136關(guān)于第一渦流耦合組件134沿軸向移動時(shí)，渦流驅(qū)動器132操作。
當(dāng)?shù)谝粐Ш媳砻?6和第二嚙合表面102嚙合時(shí)(圖2中圖示)，沒有渦流產(chǎn)生，并且第二可旋轉(zhuǎn)組件96(因此軸130和風(fēng)扇葉片131A)由第一可旋轉(zhuǎn)組件20，尤其是滑輪26，進(jìn)行驅(qū)動。當(dāng)?shù)谝粐Ш媳砻?6和第二嚙合表面102處于脫離位置時(shí)，由內(nèi)徑向部分106和這堆電絕緣環(huán)148構(gòu)成的第二渦流耦合組件136與第二可旋轉(zhuǎn)組件96一起相對活塞68旋轉(zhuǎn)。因?yàn)檫@個(gè)相對旋轉(zhuǎn)，在第二渦流耦合組件136的中間環(huán)106內(nèi)產(chǎn)生渦流。這堆電絕緣環(huán)148阻止非扭矩生成渦流的產(chǎn)生。然而，渦流驅(qū)動器132仍產(chǎn)生扭矩生成渦流。
環(huán)148的厚度小于渦流直徑，因此，更大直徑的渦流不能穿過每個(gè)環(huán)148的絕緣涂層，小電路(渦流)中斷并且未形成。每個(gè)鋼環(huán)148包含所有磁通量，并且絕緣涂層防止渦流躍過每個(gè)環(huán)之間的氣隙。因此，由渦流驅(qū)動器132產(chǎn)生的熱量減少，并且只有磁通量圍繞這堆電絕緣環(huán)148移動。另外，冷卻片108分散由驅(qū)動器產(chǎn)生的熱量，從而進(jìn)一步減少風(fēng)扇驅(qū)動器內(nèi)的熱量。在脫離位置時(shí)，渦流驅(qū)動器132相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件20以第二中速驅(qū)動風(fēng)扇，即，第二可旋轉(zhuǎn)組件96。
本發(fā)明使用這堆電絕緣環(huán)148來消除非扭矩生成渦流，同時(shí)使用實(shí)心非磁性中間環(huán)106來產(chǎn)生扭矩生成渦流。在沿徑向布置的渦流驅(qū)動器132內(nèi)，磁場與第一渦流耦合組件134一起相對于第二渦流耦合組件136旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生扭矩生成渦流的磁力線相對于軸線21和垂直于中間環(huán)106沿徑向延伸。圖1B中圖示了示例性磁力線133。當(dāng)磁力線在鄰近中間環(huán)106的這堆電絕緣環(huán)148內(nèi)轉(zhuǎn)向時(shí)，磁力線不再垂直于中間環(huán)106并且不產(chǎn)生扭矩生成渦流，因?yàn)檫@堆電絕緣環(huán)148阻止非扭矩生成渦流的產(chǎn)生。
在本發(fā)明的渦流驅(qū)動系統(tǒng)132內(nèi)，磁力線133沿垂直于中心軸線的徑向方向離開第一磁鐵140A(磁鐵組的一個(gè)磁鐵)，跨越氣隙146，繼續(xù)沿徑向穿過中間環(huán)106，并進(jìn)入這堆電絕緣環(huán)148(其形成第二護(hù)鐵)。磁力線133容納在每個(gè)電絕緣環(huán)148內(nèi)并且在其內(nèi)沿圓周轉(zhuǎn)向，然后又轉(zhuǎn)向以便繼續(xù)沿徑向朝內(nèi)從后面穿過中間環(huán)106，從后面跨越氣隙146并進(jìn)入沿圓周與第一磁鐵140A隔開的磁鐵140B。第一渦流耦合組件134的護(hù)鐵碟片138容納磁力線133，并且通過在其內(nèi)沿圓周轉(zhuǎn)向磁力線來完成磁力線回路。
在渦流驅(qū)動器132的徑向布置中，在第一渦流耦合組件134(護(hù)鐵碟片138和磁鐵140)與第二渦流耦合組件136(中間環(huán)136和一堆電絕緣環(huán)148)之間存在相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，存在與第一渦流耦合組件134一起并相對于第二渦流耦合組件136旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。
無論何時(shí)存在磁場相對于磁性或非磁性材料或者以與其不同的速度旋轉(zhuǎn)，都在磁性或非磁性材料內(nèi)產(chǎn)生垂直于磁力線的渦流。在本發(fā)明的渦流驅(qū)動器132的徑向布置中，當(dāng)磁場垂直于中間環(huán)106時(shí)，渦流與圍繞軸線21的中間環(huán)106相切，并且渦流在軸線21周圍產(chǎn)生扭矩。在徑向布置中，產(chǎn)生扭矩生成渦流的磁力線垂直于中心軸線并垂直于中間環(huán)106。當(dāng)磁力線在這堆電絕緣環(huán)148內(nèi)轉(zhuǎn)向時(shí)，它們不再垂直于中間環(huán)106并且不產(chǎn)生扭矩生成渦流。在現(xiàn)有技術(shù)中，渦流組件具有鄰近非磁性中間環(huán)的實(shí)心護(hù)鐵材料，仍然產(chǎn)生這些非扭矩生成渦流，但認(rèn)為它們無效并且由于熱量而使其本身陡然下降。在本發(fā)明中，通過使用這堆電絕緣環(huán)148來避免非扭矩生成渦流，這堆電絕緣環(huán)148消除了無效的非扭矩生成渦流和相關(guān)熱量。
圖4是旋轉(zhuǎn)控制裝置10的第二實(shí)施例的局部橫剖視圖。除了渦流驅(qū)動器132安裝在旋轉(zhuǎn)控制裝置10內(nèi)之外，所有特征與圖1A-3的實(shí)施例保持相同。第二實(shí)施例的渦流驅(qū)動器132由第一渦流耦合組件160和第二渦流耦合組件162構(gòu)成。第二可旋轉(zhuǎn)組件96的第二徑向部分98B包括確定內(nèi)空腔164的外徑向部分104。相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的外圓周表面28來安裝和固定第一渦流耦合組件160，其中在第一可旋轉(zhuǎn)組件20和第二可旋轉(zhuǎn)組件96之間形成有間隙166。第一渦流耦合組件160由環(huán)形帶或護(hù)鐵168和多個(gè)被環(huán)形隔開的磁鐵170構(gòu)成，環(huán)形帶或護(hù)鐵168相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件20的第二部分24的外圓周表面28進(jìn)行固定，磁鐵170固定到護(hù)鐵168。內(nèi)空腔164在一側(cè)朝間隙166開口。
第二渦流耦合組件162包括層壓護(hù)鐵171和中間非磁性環(huán)174，層壓護(hù)鐵171由多個(gè)沿軸向疊置的電絕緣鋼環(huán)172構(gòu)成，中間非磁性環(huán)174可以是鋁或銅。絕緣環(huán)172疊置在內(nèi)空腔164內(nèi)，并且通過多個(gè)固定器172固定在適當(dāng)位置，固定器172穿過這堆絕緣環(huán)172，并且由第二可旋轉(zhuǎn)組件96的較低外徑向部分98B接收。中間環(huán)174安裝到至少一個(gè)位于第一渦流耦合組件160和絕緣環(huán)172之間的絕緣環(huán)172，其中在第一渦流耦合組件160和第二渦流耦合組件162之間確定有氣隙178。圖4中所示實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)控制裝置10按照與上面關(guān)于圖1A-3中所示實(shí)施例所述相同的方式進(jìn)行操作。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將公認(rèn)，不脫離本發(fā)明的本質(zhì)和范圍，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)的變化。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)控制裝置，包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到第一支撐底座的第一軸的第一組件；可旋轉(zhuǎn)地安裝到第一組件的第二組件，其中第二組件可相對于第一組件沿軸向地移動，第一組件和第二組件各自具有相互鄰近和隔開的同軸表面，第一組件和第二組件還具有各自的軸向表面，當(dāng)?shù)诙M件處于第一軸向位置時(shí)，各自的軸向表面相互摩擦地嚙合，而當(dāng)?shù)诙M件處于第二軸向位置時(shí)，第一組件和第二組件的各自的軸向表面脫離，其中當(dāng)?shù)诙M件處于第二軸向位置時(shí)，第二組件獨(dú)立于第一組件旋轉(zhuǎn)；以及由第一渦流耦合組件和第二渦流耦合組件組成的渦流驅(qū)動器，第一渦流耦合組件與第一組件的同軸表面相關(guān)聯(lián)，而第二渦流耦合組件與第二組件的同軸表面相關(guān)聯(lián)，而且第二渦流耦合組件與第一渦流耦合組件鄰近和隔開，其中第二渦流耦合組件鄰近第一渦流耦合組件，并在它們之間具有氣隙。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中第二渦流耦合組件包括布置在第二組件的內(nèi)空腔中的多個(gè)同軸電絕緣環(huán)；以及同軸地定位成鄰近電絕緣環(huán)的非磁性環(huán)。
3.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中第一渦流耦合組件包括連接到第一組件的同軸表面的一對護(hù)鐵碟片，護(hù)鐵碟片沿圓周隔開和相對；以及固定到每個(gè)護(hù)鐵碟片的一對磁鐵。
4.一種旋轉(zhuǎn)控制裝置，包括具有軸向延伸軸的支撐底座；可旋轉(zhuǎn)地安裝到軸上的第一組件；第一組件由第一構(gòu)件和第二構(gòu)件一起構(gòu)成，第一構(gòu)件具有外徑向表面部分、與外徑向表面部分隔開的外圓周表面、第一外軸向表面部分、以及第二外軸向表面部分，其中外徑向表面部分配置成嚙合驅(qū)動源，外圓周表面包括第一渦流組件，第一外軸向表面部分確定空腔，其中第二構(gòu)件安裝到第一構(gòu)件的第二軸向表面部分，第二構(gòu)件包括第一摩擦表面；可滑動地安裝到第二構(gòu)件的活塞，活塞可在第一位置和第二位置之間的空腔內(nèi)沿軸向移動，其中使活塞偏向第一位置；相對于活塞可旋轉(zhuǎn)地安裝的第三構(gòu)件，第三構(gòu)件獨(dú)立于第一組件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，第三構(gòu)件包括內(nèi)徑向表面部分、環(huán)形空腔，內(nèi)徑向表面部分與第一構(gòu)件的外圓周表面沿徑向隔開并與其同軸，環(huán)形空腔與內(nèi)徑向表面隔開，其中第二渦流組件位于環(huán)形空腔內(nèi)，第三構(gòu)件還包括鄰近第二構(gòu)件的第一摩擦表面的第二摩擦表面，其中當(dāng)活塞處于第一位置時(shí)，第一摩擦表面和第二摩擦表面相互嚙合，而當(dāng)活塞處于第二位置時(shí)，第一摩擦表面和第二摩擦表面彼此相對隔開；其中第二渦流組件包括沿徑向布置在環(huán)形空腔內(nèi)的層壓護(hù)鐵；以及連接到層壓護(hù)鐵的非磁性帶，非磁性帶位于層壓護(hù)鐵和第一渦流組件之間。
5.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中每個(gè)層壓護(hù)鐵包括堆疊在環(huán)形空腔內(nèi)的多個(gè)電絕緣磁性帶，每個(gè)磁性帶包括沉積在磁性帶頂面和底面上的絕緣涂層。
6.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中多個(gè)帶包括鋼帶。
7.如權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中每個(gè)帶的厚度約為0.009英寸至0.019英寸。
8.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中非磁性帶包括鋁或銅帶。
9.如權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中非磁性帶、和第二渦流組件與第一構(gòu)件的外圓周表面部分之間的間距的總厚度約為0.060英寸。
10.一種改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置，包括具有軸的支撐底座、包含第一可旋轉(zhuǎn)組件的第一構(gòu)件和第二構(gòu)件、活塞、以及第三構(gòu)件，其中第一可旋轉(zhuǎn)組件可旋轉(zhuǎn)地安裝到軸上，第二構(gòu)件確定空腔，活塞可滑動地安裝到第二構(gòu)件并且可在第一位置和第二位置之間的空腔內(nèi)沿軸向移動，第三構(gòu)件相對于活塞可旋轉(zhuǎn)地安裝，并且獨(dú)立于第一可旋轉(zhuǎn)組件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置還包括安裝到第一構(gòu)件的外圓周表面的第一渦流組件；以及沿徑向布置在第三構(gòu)件的內(nèi)空腔中的第二渦流組件，第二渦流組件與第一渦流組件沿徑向間隔有間隙并且與第一渦流組件同軸，其中內(nèi)徑向表面部分確定第三構(gòu)件的內(nèi)空腔。
11.如權(quán)利要求10所述的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中第二渦流組件包括沿徑向布置在第三構(gòu)件的內(nèi)空腔中并鄰近內(nèi)徑向表面部分的多個(gè)導(dǎo)磁材料的電絕緣金屬環(huán)；以及連接到絕緣環(huán)之一的非磁性材料的中間環(huán)，中間環(huán)位于多個(gè)絕緣環(huán)和第一渦流組件之間。
12.如權(quán)利要求11所述的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中每個(gè)絕緣金屬環(huán)包括頂面和底面，并且絕緣涂層沉積在金屬環(huán)的頂面和底面上。
13.如權(quán)利要求11所述的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中多個(gè)絕緣金屬環(huán)疊置在內(nèi)空腔中。
14.如權(quán)利要求13所述的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置，還包括定位環(huán)以便將絕緣金屬環(huán)固定在內(nèi)空腔中。
15.如權(quán)利要求10所述的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中第一渦流組件包括連接到第一構(gòu)件的外圓周表面的一對護(hù)鐵碟片，護(hù)鐵碟片沿圓周隔開并相對；以及固定到每個(gè)護(hù)鐵碟片的一對磁鐵。
16.一種旋轉(zhuǎn)控制裝置，包括適合于被保持在防止旋轉(zhuǎn)而固定的位置上的支撐底座；包含第一部分和第二部分的第一可旋轉(zhuǎn)組件，第一部分適合于互連到驅(qū)動源，而第二部分與第一部分沿軸向隔開，第二部分還包括外圓周表面；插在支撐底座和第一可旋轉(zhuǎn)組件之間的第一軸承單元，其中第一可旋轉(zhuǎn)組件由支撐底座通過第一軸承單元可旋轉(zhuǎn)地支撐；設(shè)置在第一可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分上的第一嚙合表面，以便與第一可旋轉(zhuǎn)組件同時(shí)旋轉(zhuǎn)；包含第一部分和第二部分的第二可旋轉(zhuǎn)組件，第二可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分包括徑向延伸部分和內(nèi)徑向表面部分，徑向延伸部分確定與第一可旋轉(zhuǎn)組件的外圓周表面對齊的內(nèi)徑向表面部分，內(nèi)徑向表面部分確定第二可旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔，第二可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分從第一部分沿徑向朝內(nèi)延伸，并且與第一可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分沿軸向隔開；設(shè)置在第二可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分上的第二嚙合表面；沿軸向定位在第一可旋轉(zhuǎn)組件的第一部分和第二可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分之間的活塞，其中活塞可相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件沿軸向移動；用于相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件沿軸向移動活塞的設(shè)備，以使第一嚙合表面和第二嚙合表面之間有選擇地進(jìn)行嚙合，從而使第一可旋轉(zhuǎn)組件和第二可旋轉(zhuǎn)組件互連；使活塞和第二可旋轉(zhuǎn)組件互連的第二軸承單元，以便相對于第一可旋轉(zhuǎn)組件同時(shí)軸向移動，同時(shí)允許活塞和第二可旋轉(zhuǎn)組件之間相對旋轉(zhuǎn)；沿徑向安裝到第一可旋轉(zhuǎn)組件的第二部分的外圓周表面上的第一渦流組件；沿徑向安裝到第二可旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔中的第二渦流組件，第二渦流組件與第一渦流組件沿徑向隔開并且與其同軸；其中第二渦流組件包括沿徑向布置在第二可旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔中并鄰近內(nèi)徑向表面部分的多個(gè)電絕緣環(huán)；以及連接到電絕緣環(huán)之一的非磁性材料的中間環(huán)，中間環(huán)位于多個(gè)電絕緣環(huán)和第一渦流組件之間。
17.如權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中每個(gè)電絕緣環(huán)包括頂面和底面，并且絕緣涂層沉積在電絕緣環(huán)的頂面和底面上。
18.如權(quán)利要求16所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中多個(gè)電絕緣環(huán)疊置在內(nèi)空腔中。
19.如權(quán)利要求18所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，還包括定位環(huán)以便將電絕緣環(huán)固定在內(nèi)空腔中。
20.一種用于車輛的冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括包含軸頸軸的支撐底座；可旋轉(zhuǎn)地安裝到軸上的第一組件；第一組件包括第一嚙合表面并且具有內(nèi)空腔，內(nèi)空腔帶有徑向布置的外壁；沿軸向定位在內(nèi)空腔中的活塞，其中活塞可關(guān)于第一組件可滑動地移動；相對于活塞可旋轉(zhuǎn)的第二組件，第二組件具有沿徑向布置的內(nèi)壁和第二嚙合表面；沿徑向安裝到第一組件并且布置成鄰近第二組件的第一渦流耦合組件；以及沿徑向安裝成鄰近第二組件內(nèi)壁的第二渦流耦合組件，其中第二渦流耦合組件定位成鄰近第一渦流耦合組件并在它們之間具有氣隙，第二渦流耦合組件包括沿徑向布置成鄰近第二組件的內(nèi)壁的多個(gè)電絕緣環(huán)；以及沿徑向布置在電絕緣環(huán)和氣隙之間的中間環(huán)；以及用于相對于第一組件沿軸向移動活塞的設(shè)備，當(dāng)沿軸向移動活塞來有選擇地互連第一組件和第二組件時(shí)，使得第一嚙合表面和第二嚙合表面之間有選擇地嚙合。
21.如權(quán)利要求20所述的冷卻系統(tǒng)，其中當(dāng)活塞沿軸向移動時(shí)，第二組件可在第一位置和第二位置之間移動。
22.如權(quán)利要求21所述的冷卻系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)诙M件處于第一位置時(shí)，第一嚙合表面和第二嚙合表面嚙合。
23.如權(quán)利要求21所述的冷卻系統(tǒng)，其中當(dāng)?shù)诙M件處于第二位置時(shí)，第一嚙合表面和第二嚙合表面脫離。
24.如權(quán)利要求21所述的冷卻系統(tǒng)，其中第一和第二渦流耦合組件包括渦流驅(qū)動器，當(dāng)?shù)诙M件處于第二位置時(shí)，渦流驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)第二組件。
25.如權(quán)利要求20所述的冷卻系統(tǒng)，其中第一渦流耦合組件包括護(hù)鐵碟片和多個(gè)磁鐵，護(hù)鐵碟片安裝到第一組件，而多個(gè)磁鐵布置成鄰近氣隙。
26.如權(quán)利要求20所述的冷卻系統(tǒng)，其中每個(gè)電絕緣環(huán)包括沉積在環(huán)頂面和底面上的絕緣涂層。
27.一種旋轉(zhuǎn)控制裝置，包括包含軸的支撐底座；可旋轉(zhuǎn)地安裝到軸上的第一旋轉(zhuǎn)組件，第一旋轉(zhuǎn)組件包括滑輪、軸套和第一嚙合表面，滑輪適合于互連到驅(qū)動源，軸套與滑輪沿軸向隔開，第一嚙合表面設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)組件的軸套上；插在支撐底座和第一旋轉(zhuǎn)組件之間的第一軸承單元，其中第一旋轉(zhuǎn)組件通過第一軸承單元可旋轉(zhuǎn)地安裝到軸上；相對于活塞旋轉(zhuǎn)的第二旋轉(zhuǎn)組件，第二旋轉(zhuǎn)組件具有內(nèi)空腔和第二嚙合表面，內(nèi)空腔帶有沿徑向布置的內(nèi)壁；沿軸向定位在第一旋轉(zhuǎn)組件和第二旋轉(zhuǎn)組件之間的活塞，活塞包括徑向部分和內(nèi)軸向延伸部分，其中第一旋轉(zhuǎn)組件的軸套可滑動地支撐活塞的軸向延伸部分，以便活塞可相對于第一旋轉(zhuǎn)組件沿軸向移動；插在軸套和活塞的徑向部分之間的至少一根彈簧；插在活塞的軸向延伸部分和第二旋轉(zhuǎn)組件之間的第二軸承單元，第二軸承單元使活塞和第二旋轉(zhuǎn)組件互連，以便允許活塞和第二旋轉(zhuǎn)組件之間相對旋轉(zhuǎn)；用于相對于第一旋轉(zhuǎn)組件沿軸向移動活塞的設(shè)備，當(dāng)沿軸向移動活塞來有選擇地互連第一旋轉(zhuǎn)組件和第二旋轉(zhuǎn)組件并且在第一位置和第二位置之間移動第二旋轉(zhuǎn)組件時(shí)，使得第一嚙合表面和第二嚙合表面之間有選擇地嚙合；由第一渦流耦合組件和第二渦流耦合組件構(gòu)成的渦流驅(qū)動器，第一渦流耦合組件與第一旋轉(zhuǎn)組件的外圓周表面相關(guān)聯(lián)，而第二渦流耦合組件與第二旋轉(zhuǎn)組件相關(guān)聯(lián)，并且第二渦流耦合組件與第一渦流耦合組件鄰近并隔開，其中第二渦流耦合組件定位成鄰近第一渦流耦合組件，并在它們之間具有氣隙，第二渦流耦合組件包括布置在第二旋轉(zhuǎn)組件的內(nèi)空腔中并鄰近內(nèi)壁的多個(gè)同軸絕緣環(huán)；以及同軸地定位成鄰近絕緣環(huán)的非磁性環(huán)；其中當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)組件處于第一位置時(shí)，第一嚙合表面和第二嚙合表面嚙合，以便第一旋轉(zhuǎn)組件和第二旋轉(zhuǎn)組件相對于支撐底座以第一轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及其中當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)組件處于第二位置時(shí)，第一嚙合表面和第二嚙合表面脫離，以便第一旋轉(zhuǎn)組件相對于支撐底座進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且渦流驅(qū)動器關(guān)于活塞以第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)第二旋轉(zhuǎn)組件。
28.如權(quán)利要求27所述的旋轉(zhuǎn)控制裝置，其中第一渦流耦合組件包括一對護(hù)鐵碟片，其中一對磁鐵連接到每個(gè)護(hù)鐵碟片以便磁鐵布置成鄰近氣隙。
29.一種用于有選擇地互連第一和第二可相對旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)控制裝置，該旋轉(zhuǎn)控制裝置包括包含軸的支撐底座，支撐底座適合于保持在固定位置上，其中第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地安裝到軸上；沿軸向定位在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的活塞，其中第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相對于活塞旋轉(zhuǎn)，活塞可相對于第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件沿軸向移動，以使第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間有選擇地互連，并且在第一位置和第二位置之間移動第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件；由第一渦流耦合組件和第二渦流耦合組件構(gòu)成的渦流驅(qū)動器，第一渦流耦合組件與第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的外圓周表面相關(guān)聯(lián)，而第二渦流耦合組件與第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，第二渦流耦合組件與第一渦流耦合組件鄰近并隔開，其中第二渦流耦合組件鄰近第一渦流耦合組件并在它們之間具有氣隙，該第二渦流耦合組件包括布置在第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的內(nèi)空腔中并鄰近內(nèi)壁的多個(gè)同軸絕緣環(huán)；以及同軸地定位成鄰近絕緣環(huán)的非磁性環(huán)；其中當(dāng)?shù)诙尚D(zhuǎn)構(gòu)件處于第一位置時(shí)，第一和第二構(gòu)件互連以便第一和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相對于支撐底座以第一轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；以及其中當(dāng)?shù)诙尚D(zhuǎn)構(gòu)件處于第二位置時(shí)，第一和第二構(gòu)件不互連以便第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件相對于支撐底座旋轉(zhuǎn)，并且渦流驅(qū)動器相對于活塞以第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)控制裝置(10)包括第一可旋轉(zhuǎn)組件(20)和第二可旋轉(zhuǎn)組件(96)。第一可旋轉(zhuǎn)組件(20)可旋轉(zhuǎn)地安裝到第一支撐底座(12)。第二可旋轉(zhuǎn)組件(96)可旋轉(zhuǎn)地安裝到第一組件(20)并且可相對于第一組件(20)沿軸向移動。第一和第二組件(20，96)各自具有相互鄰近和隔開的同軸表面(28，106A)，并且還具有各自的軸向表面(46，102)，當(dāng)?shù)诙M件(96)處于第一軸向位置時(shí)，各自的軸向表面(46，102)相互摩擦嚙合，而當(dāng)?shù)诙M件(96)處于第二軸向位置時(shí)，各自的軸向表面(46，102)相互脫離。當(dāng)?shù)诙M件(96)處于第二軸向位置時(shí)，第二組件(96)獨(dú)立于第一組件(20)旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)控制裝置(10)包括由第一渦流耦合組件(134)和第二渦流耦合組件(136)構(gòu)成的渦流驅(qū)動器(132)，第一渦流耦合組件(134)與第一組件(20)的同軸表面(28)相關(guān)聯(lián)，而第二渦流耦合組件(136)與第二組件(96)的同軸表面(106A)相關(guān)聯(lián)，第二渦流耦合組件(136)鄰近第一渦流耦合組件(134)，并在它們之間具有氣隙(114)。
文檔編號H02P15/00GK1839532SQ200480024023
公開日2006年9月27日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者克里斯·A·尼爾森 申請人:霍頓公司