带有摩擦离合器和电动马达的附件驱动器的制造方法
【专利说明】带有摩擦离合器和电动马达的附件驱动器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是在2013年12月19日提交的美国专利申请序列号14/135，280 (DKT12180 A(BffA 0427 PUS))的部分继续申请，该专利申请是在2012年12月24日提交的美国专利申请号61/745，647的非临时申请。本申请还涉及美国专利申请序列号61/474，862和美国专利申请序列号61/474,928，这两个申请均是在2011年4月13日提交的。
技术领域
[0003]改进的摩擦离合器组件，特别用于冷却剂泵和类似物的混合动力附件驱动器。
[0004]背景
[0005]车辆发动机附件，例如水泵和冷却风扇，常用于汽车和其他车辆中。这些附件典型地是由一个皮带驱动，该皮带被附接到发动机曲轴上并因此以发动机速度的某个百分比运转。这些水泵具有一个叶轮，该叶轮用于将发动机冷却剂循环到散热器并且返回发动机以便使该冷却剂保持在可接受的温度极限之内。冷却风扇具有一个带有多个叶片的风扇，该风扇供应大气空气到例如散热器以便冷却发动机冷却剂。
[0006]如今正不断努力减少发动机附件(如水泵和风扇驱动器)的功率消耗以便改善燃油经济性和降低排放。因此更优选的是此类附件如果能够被制作成以可变速度或以更小的功率运行，以便减小发动机所承受的负荷，并且进而改善燃油经济性并减少来自发动机的不希望有的排放物。
[0007]发明概述
[0008]披露了一种车辆附件驱动器组件，例如冷却泵或风扇驱动器，该车辆附件驱动器组件具有改进的干式摩擦离合器机构。该附件驱动器优选地具有两种运行模式，第一模式由发动机皮带机械传动，而第二模式由如无刷DC(BLDC)马达的一个马达来操作。用于这两种运行模式的部件作为包含皮带轮构件的一个多部件式组件的一部分。该皮带轮由定位在该皮带轮构件上的发动机皮带驱动并以输入速度旋转。连接到水泵的叶轮上或风扇的叶片上的一个轴被定位在该组件中并且该轴依据某些因素而通过机械操作或电操作或二者来控制。
[0009]该摩擦离合器组件被定位在一个壳体内部并且选择性地允许由该皮带轮组件对附件进行机械地操作。该干式摩擦离合器组件是通过使得一个螺线管通电/断电而致动的。在一个实施例中，当螺线管由于任何原因而断电时，该离合器将被接合，并且因此离合器是失效保护的。当螺线管断电时，一个或多个弹簧构件或偏置构件致动一个板，这个板将一个摩擦构件夹靠在盖件上。扭矩被传递通过该摩擦板。通过致动该螺线管而使该离合器脱接合。
[0010]当螺线管通电时，螺线管力克服这些偏置构件的力并且致使这个板接触该皮带轮，并且另一个弹簧构件或偏置构件将这个板与该盖件分开并且将其保持在一个止挡件上，从而在这个板的两侧产生气隙。当离合器脱接合时，输入端(皮带轮)与输出端(轴)解除连接，从而消除了该输入端与输出端之间的相互作用(以及轴承阻力)。
[0011]附件在其大部分运行范围内通常由该马达驱动。当需要高峰用量时，采取机械运行模式并且该附件由皮带轮构件直接驱动。
[0012]当结合附图和权利要求来考虑时，本发明另外的目的、特征和益处将在本发明的以下说明中给出。
[0013]附图的简要说明
[0014]图1是结合有本发明的一个实施例的车辆附件的截面视图。
[0015]图2A和2B是如图1所示的组件的多个部件的分解视图。
[0016]图3是图1所示的组件的放大截面视图，其中这些部件是以接合的位置示出的。
[0017]图4是图1所示的组件的放大截面视图，其中这些部件是以脱接合的位置示出的。
[0018]图5是图4所示的截面的一部分的放大视图。
[0019]图6描绘了本发明的一个替代性的实施例。
[0020]优选实施方式的说明
[0021]为了促进和理解本发明的原理的目的，现在将参见在图中所展示的这些实施例并且将使用特定的语言对它们进行说明。尽管如此，应理解在此并不旨在限制本发明的范围。本发明包括在所展示的装置和所说明的方法中以及本发明的原理的进一步应用中的任何替代方案以及其他修改，这些将是在本发明所涉及的领域中的人员或普通技术人员通常会想到的。
[0022]在此披露的是这些发明涉及特别用于附件的双模式摩擦离合器组件，这些附件是例如将冷却剂或空气循环进入或穿过发动机(例如，汽车内燃发动机)的冷却剂泵和风扇。(术语“水泵”和“冷却剂泵”在此可互换地使用。)然而，本发明也可以用于其他发动机附件装置。
[0023]在此描述的本发明的优选冷却剂泵实施例特别被适配成用于卡车、乘用轿车以及非公路用车辆、并且将关于其在双模式冷却剂泵中的用途加以描述。应理解的是，本专利发明不局限于或受限于用作冷却剂泵、或局限于在此描述的精确结构和操作。
[0024]根据这个优选实施例，该电动马达是无刷DC(BLDC)马达。对于机械运行模式，该附件由附接至发动机曲轴上的发动机皮带驱动，例如缠绕型附件皮带。作为一个双模式附件运行机构，它在大多数情况下是电力驱动的。然而，在需要更大功率或速度的情况下它也可以是机械接合的。因此，当车辆在大部分正常情况下行驶时，该附件是由该电动马达驱动和操作的。
[0025]在“最坏条件”的情况下，如当车辆处于重载时、当它牵引一个挂车时、当它在夏天上山时、等等，该附件被适配成直接由皮带来用发动机机械驱动。这样提供了在此类情况下的必要的动力或致动性能。
[0026]一个带有根据本发明的摩擦离合器组件的混合动力(双模式)水泵实施例在图1至图5中示出并且总体上是由参考数字20指示的。该混合动力水泵包括一个马达壳体22、一个螺线管壳体24、一个皮带轮构件26以及一个盖构件28。泵20使一个中央轴构件30旋转，从而操作该水泵叶轮32。如图所示，该皮带轮构件具有一个光滑外表面27，一个发动机皮带(未示出)定位于该外表面上。该皮带轮构件的外表面还可以包括多个圆周凹槽或任何用于与带有对应凹槽或匹配结构的发动机皮带相匹配的其他常规结构。
[0027]图2A和2B示出了水泵组件20的这些部件的分解视图。图3至图5中示出了多个放大视图，这些视图中示出了摩擦离合器机构的螺线管失活和致动的运行模式。
[0028]叶轮轴30是通过轴承34和36在该多部件式组件中保持在位的。一个冷却剂密封件38用于防止该泵中的冷却剂泄漏到马达壳体中。
[0029]一个马达50被定位在马达壳体22内部。马达50包括一个转子支架52、多个磁体53、以及一个定子54。多个磁体53结合至转子支架52上并且一起形成该马达的转子。马达50优选是一个无刷DC(BLDC)马达。转子52牢固地附接至、例如压力配合至轴30上，这在马达50运行时使得该轴并且因此叶轮32旋转。给马达50的电力是由一个电源(未示出)供应的。
[0030]马达壳体22具有多个安装构件，例如紧固件开孔23，如图中所示。还提供了其他开口以用于将该水泵组件20附接在车辆的发动机隔室内部。安装构件的大小、定位和数量将取决于附件的类型以及在车辆中的位置和/或取决于要安装该附件的发动机。
[0031]该摩擦离合器组件总体上用参考号60表示。该摩擦离合器组件总体上包括一个电枢板62、一个摩擦片64和两个摩擦材料环形环圈66和68。电枢板62优选地是由一种磁性金属材料(例如低碳钢)制成的。摩擦片64(也称为“离合器片”)优选地是由一种非磁性材料(例如不锈钢)制成的。
[0032]摩擦材料66和68可以是现今用在摩擦离合器中的任何常规摩擦材料，并且可以是完整的环、多段环、或者总体上被定位在附图中环圈66和68所在位置的多个简单的摩擦材料件。优选地，摩擦材料66、68被永久附接至摩擦片64上，例如通过一种粘接剂。
[0033]优选由非磁性材料(例如不锈钢)制成的这个盖构件28优选是直接压力配合到该皮带轮构件26上的。这个盖构件还可以通过其他常规方式、例如通过焊接或通过一个倾翻组件来固定地附接至该皮带