专利名称：电流变流体风扇离合器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于汽车发动机风扇无级调速的节能装置。
车辆工程师们早就已经注意到，在各种车辆及其它工业设备中，发动机冷却系统中的风扇是一个主要的功率消耗者及明显的噪声源。风扇的功率消耗与其转速的3次方成正比，随转速的不同，风扇噪声与转速的4.6～7次方成正比，转速越高，指数越大。因此，降低风扇的功率消耗与风扇噪声的有效途径，就是在保证冷却能力的前提下降低风扇转速，或根据发动机温度的变化对风扇的转速进行调节。汽车发动机冷却系统的设计，一般是以该机所能遇到的最严重的工况(如最高使用温度、满载或瞬时超载、连续爬坡或顺风行驶)为依据，要求冷却系统与其它零部件相匹配，保证发动机不过热。但在实际使用中，发动机冷却系统在大多数时间内是不在设计工况下工作的。发动机在非设计工况下工作时，冷却系统的散热能力显得过大。也就是说，通过调节风扇转速来调节发动机温度是可能的。目前在汽车发动机中使用的风扇调速方法一般是电机驱动和硅油风扇离合器。使用电机驱动可以使风扇得到任选的转速及多种设计方案，且性能与发动机转速无关。但是，采用直流电机，冷却性能受电机功率与转速的限制，比交流电机的平均效率低；采用交流电机，若没有交流电源，就需要转换器，大多数较贵。采用电机驱动受发动机机舱内空间的限制，也会增加汽车不必要的重量。使用硅油风扇离合器，可以使风扇的转速作为风扇周围空气温度的函数而变化，当温度(或对冷却能力的要求)低时，离合器打滑，风扇以很低的转速运转；反之，当温度(或对冷却能力的要求)高时，离合器完全接合，风扇以接近输入轴的转速运转(但总有打滑)。在发动机的冷却负荷低于最大值时，使用硅油风扇离合器具有使风扇功率要求小、噪声低的优点，同时具有低载起动、过载保护、隔离发动机扭振等特点。但是硅油风扇离合器调速灵敏性较差，在很大程度上具有开关控制的特点，其无级调速性不太明显。
本实用新型的目的是提供一种电流变流体风扇离合器，它是在硅油风扇离合器基础上改进而成的，工作腔内装有电流变流体(ERF)。ER流体是一种由非常细小的粒子与不导电的液体所组成的悬浮液。这种流体在没有外加电场的情况下，具有牛顿流体的特性，高剪切率下其产生的剪切应力与剪切率成正比；在有外加电场(103v/mm)的情况下，ER流体出现一个屈服应力值，这样就不会出现剪切现象，直到所提供的剪切应力超过屈服值为止，该屈服值随电场强度的增加而增加，一般与电场强度的平方成正比。通过改变外加电场强度，可以对电流变流体的屈服应力进行无级控制，从而对发动机风扇离合器输出转速进行无级调节。
本实用新型的目的是由以下具体方案来实现的由主、被动盘及隔离环、绝缘轴承套、被动盘周向定位销、与被动盘相联的电极及螺栓构成的电流变流体离合器，在离合器的左壳体上装有绝缘轴承套，绝缘轴承套使离合器的主、被动部分绝缘。主、被动盘间隔布置，在主、被动盘的内环与外环处分别装有隔离环。离合器的正极通过螺栓与被动盘相联，负极为离合器主动轴，与发动机相联。
以下结合附图对本实用新型做详细说明图1为结构图。
本实用新型如图1所示，由主动轴14、主动盘2、被动盘3、主动盘隔离环5、被动盘隔离环10、绝缘轴套15、电极8、被动盘周向定位销9、双面密封轴承12及壳体1和15组成。主动盘在主动轴上的周向定位由花键联结实现。主、被动盘和电极均为导电性能良好的金属材料。离合器的主动轴与发动机相联，作为外加电场的负极。离合器的壳体作为被动部分与风扇相联，同时又是外加电场的正极。离合器由左壳体16、右壳体1构成，壳体上加工有散热筋4、17。主动轴14作为离合器的负极并与发动机相联。离合器的正极8通过螺栓与被动盘相联。壳体内间隔安装有主动盘2、被动盘3。在主、被动盘的内环与外环处分别装有隔离环5和10。主、被动盘及隔离环由导电性能良好的材料制成。在左壳体上装有绝缘轴承套15，绝缘轴承套使离合器的主、被动部分绝缘。被动盘3上有起周向定位的定位销孔，孔内安装定位销9。主动轴的项端加工有内螺纹，内螺纹起到轴向定位的作用。主动轴轴端圆周上加工有周向定位的花键。主、被动盘的轴向间距由隔离环5、10的厚度来确定。主动轴顶端的轴向定位盘6冲压成凹形，中心有孔。
当发动机水箱温度高时，离合器电极8与高压电源接通，在离合器的主、被动盘间形成一高压电场(103v/mm级)，封装在离合器内的ER流体出现一个屈服应力值，使ER流体具有抗剪切能力，动力从主动盘2经ER流体传递给被动盘，带动风扇高速运转。高压电源的输出电压随水箱温度连续变化，从而使离合器的输出转速也连续变化；当发动机水箱温度低时，高压电源停止供电，外加电场消失，ER流体具有牛顿流体的特性，几乎没有抗剪切能力，动力不能从主动盘传递到被动盘上，风扇停止转动或以很低的转速转动，这时风扇几乎不消耗任何功率，所产生的噪声也达到最小值。
离合器所用电源的输出电流一般为几个微安，因此即使在风扇高速运转时，所消耗的电源功率也非常小。
本实用新型的一个显著优点是利用ER流体对外加电场响应快的特性可以非常灵敏地对风扇转速进行调节。
1-右壳体；2-主动盘(共三个)；3-被动盘(共两个)；4-离合器散热筋；5-主动盘隔离环；6-轴端定位盘；7-轴端定位螺栓；8-电极正极；9-被动盘周向定位销；10-被动盘隔离环；11-螺栓；12-双面密封轴承；13-轴套；14-主动轴；15-绝缘轴承套；16-左壳体；17-离合器散热筋。
权利要求1.一种车辆发动机用电流变流体风扇离合器，主要包括左、右壳体、主、被动盘及隔离环、绝缘的轴承套、被动盘周向定位销，与被动盘相联的电极及螺栓，其特征在于在离合器的左壳体上装有绝缘轴承套，绝缘轴承套使离合器的主、被动部分绝缘，主、被动盘间隔布置，在主、被动盘的内环与外环处分别装有隔离环，离合器的正极通过螺栓与被动盘相联，负极为离合器主动轴，与发动机相联。
2.如权利要求1所述的风扇离合器，其特征在于离合器被动盘上定位销孔，其孔内装定位销，主动轴的顶端加工有内螺纹，主动轴轴端圆周上加工有花键。
3.如权利要求1所述的风扇离合器，其特征在于主、被动盘的轴向间距由隔离环厚度来确定。
4.如权利要求1所述的风扇离合器，其特征在于主动轴顶端的轴向定位盘冲压成凹形，中心有孔。
专利摘要本实用新型为电流变流体风扇离合器。在离合器的壳体上装有绝缘轴承套，使主、被动部分绝缘。主、被动盘间隔布置。主动轴为负极，正极通过螺栓与被动盘相联。它利用对外加电场响应非常快的性能良好的电流变流体作为工作介质，在离合器主、被动部分间传递动力，将该离合器用于汽车发动机上，可实现对发动机风扇的无级调速，从而达到发动机节能、降噪的目的。本实用新型采用了一种新的绝缘方法及零部件定位方法，使主、被动元件在离合器有限的空间内传递尽可能大的动力。
文档编号F04D29/00GK2270134SQ95229119
公开日1997年12月10日 申请日期1995年12月20日 优先权日1995年12月20日
发明者魏宸官, 张少华 申请人:北京理工大学