具有填充和清扫控制的粘性风扇驱动系统的制作方法

专利名称：具有填充和清扫控制的粘性风扇驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及风扇驱动系统。更具确切地说，本发明涉及粘性风 扇驱动器以及与之相关联的可操作的接合与脱离接合控制技术。
背景技术：
本发明涉及流体连接装置，其类型为既包括一个流体工作室也包括一 个流体储存室。这些流体连接装置通常具有阀门安排，它控制流入和流出 其工作室的流体量。这些装置可以是电子或者机械控制的。
尽管本发明可以有利地在具有不同配置和用途的流体连接装置中使 用，但它尤其有利的是用在驱动内燃机的散热器冷却风扇的类型的连接装 置中，并将结合这种类型对本发明进行说明。
粘性剪切力类型流体连接装置("风扇驱动器")多年以来一直普遍地 用于驱动发动机冷却风扇，主要是因为它们的使用导致显著节省发动机马 力。在需要冷却时这些流体连接装置典型地仅在一种接合的、速度相对较 高的情况下工作。在要求极少或不要求冷却时这些流体连接装置在一种脱 离接合的、速度相对较低的情况下工作。目前，普遍使用电致动粘性风扇 驱动器，因为它们可以在接合、部分接合和脱离接合模式之间精确地进行 控制，以将输出控制在由车辆发动机的计算机所确定的一个给定的风扇速 度。
基于电气或者机械的可控粘性风扇驱动器通过控制"填充"与"清扫" 的平衡来调节风扇驱动器输出速度。术语"填充"是指从流体储存器流入工 作室的粘性流体的量和速率。术语"清扫"是指从工作室再流入流体储存器 的流体的量和速率。为了控制这种平衡， 一个旋转类型或轴向类型的阀门 臂被用来通过揭开或覆盖该流体储存器中的一个或多个注入端口来改变 对流入该工作室的粘性流体流的限制。这种控制通常基于发动机运行参 数。
将该风扇驱动器控制在一个稳态输出速度的一些主要因素是工作室
6的几何形状、流体粘度以及工作室中流体的体积或流体量。该工作室的几 何形状通过设计来固定并且该流体粘滞度被固定在稳态速度上。因此，该 输出速度取决于流体的体积。为了提高输出速度，该填充速率被提高到超 过该清扫速率，而降低输出速率则发生相反的过程。
由于该风扇驱动器的接合取决于以一个给定输入速度通过这个或这 些注入端口进入该工作室的粘性流体的量以及阀门臂的位置，所以风扇驱 动器的调节稳健性就内在地受到限制，因为风扇驱动器缺乏对粘性流体流 出流体工作室的速率的主动控制。因此，风扇驱动器的接合、脱离接合以 及泵出性能，特别是在低输入速度时，就受到了不利的影响。
因此，对于克服与现有技术的系统相关联的这些缺点与局限性的一种 改良的粘性风扇驱动器系统以及相关的控制技术存在着 一种需求。

发明内容
本发明是对已知风扇驱动器的 一 种改进并且减少或克服了它们的缺陷。
本发明的 一个实施方案提供了用于流体连接装置的 一种接合系统，这 种接合系统包括一个第 一接合构件以及与该第 一接合构件一起运行的一 个第二接合构件。 一个工作室被设置在该第一接合构件与该第二接合构件 之间并至少部分地由这些接合构件限定。该工作室具有一个输入端口和一 个输出端口。 一个流体储存器被流体连接到该工作室。 一个清扫阀被连接 在该工作室与该流体储存器之间并调节流经该输出端口的流体流动。
本发明的另 一个实施方案提供了用于流体连接装置的 一种接合系统， 这种接合系统包括一个第 一接合构件和与该第 一接合构件一起运行的一 个第二接合构件。
一 个工作室被设置在该第 一接合构件和该第二接合构件 之间并至少部分地由这些接合构件限定。该工作室包括沿着该第 一接合构 件外周的一个工作室进入端口。 一个流体储存器被流体连接至该工作室。 一个阀门被连接在该工作室与该流体储存器之间并调节流经该工作室输
入口的;充体的:^动。
本发明的这些实施方案提供了几个优点。其中 一个优点是结合了 一个 机构来直接控制流出流体连接装置的一个工作室的流体流动。这就在允许 所希望的填充速率控制的同时提供了有效的泵出。
本发明的另一个实施方案所提供的另一个优点是一个流体连接装置的工作室的外周的填充和清扫。这就提供了流体更快填充和从该工作室的 更快的泵出。
上述优点提供了调节稳健性和更短的响应时间，或换言之，流体连接 装置的更快接合与脱离接合的控制。这种调节在低输入构件速度时是尤为 有利。
本发明也为上述接合控制提供了对于故障保险(failsafe)的安静启动 以及非故障保险配置的一种选择。
通过参照以下详细说明并结合附图，就会更好地理解本发明本身以及 进一步的目的和所具有的优点。


为了更充分地理解本发明，应参考在附图中详细示出并在下面通过举 例描述的本发明的实施方式，在附图中
图1是根据本发明的一个实施方案结合了 一个两用阀的粘性流体连接 装置的一个轴向截面图2是图1的流体连接装置的盖板构件和一个两用岡门臂的致动器侧 的一个透^L图3是图2的盖板构件和阀门臂沿着截面线3-3的一个透视截面图； 图4是图2的组件的盖板构件和相关的注入与清扫端口的工作室侧的 一个放大透视图5是图2的盖板构件的一个工作室的视图，图中示出了该阀门臂处 于无供电状态和一种缺省或者故障保险的配置；
图6是图2的盖板构件的一个工作室的视图，图中示出了该阀门臂处 于一个无供电状态和非故障保险配置；
图7是根据本发明的另一个实施方案的一个粘性流体连接装置的一个 轴向截面，该粘性流体连接装置结合了一个两用阀门，该两用阀门经由一 个双金属控制装置致动；以及
图8是一个逻辑流程图，图中示出了控制一个流体连接装置的运行包 括其接合的一种方法。
具体实施例方式
在下面的附图中，相同的参考数字将用于指代相同的部件。尽管本发明可被有利地用于具有不同配置和用途的离合器装置，但它在用于驱动内 燃机的散热器冷却风扇类型的 一个电子和/或机械控制的流体连接装置中 使用是特别有利的。尽管为了简单起见结合一个冷却风扇对本发明的流体 连接装置进行描述，应理解本发明并不局限于这些用途和结构。
而且，还构思出其他各种实施方案，这些实施方案具有本发明的下述 特征的不同组合、具有在此说明的这些特征之外 一些特征或者甚至缺少这 些特征中的一个或多个。这样，应理解可用其他不同的适用的方式来实现 本发明。
在以下描述中，针对一种已构建的实施方案描述了不同的运行参数和 部件。这些具体的参数和部件作为实例包括在内，且并不旨在进行限制。
现在参看图1，图中示出了根据本发明的一个实施方案的具有一个接 合系统10并结合一个两用阀门11的粘性流体连接装置9的一个轴向截面
图。接合系统10包括总体上标为12的输入连接组件和总体上标为13的 输出连接组件。该输入连接组件12可与输出连接组件13接合并为其才是 供转动能量。流体连接装置9被适配为由一个发动机(未示出)来驱动并 反过来可以驱动一个散热器冷却风扇F。风扇F可以经由多个紧固件19附 装到输出连接组件13上。然而，应理解，本发明的用途并不局限于任何 特定的流体连接装置的配置或者它们的任何特定的应用。
输入连接组件12包括一个输入轴14,该输入轴可以例如连接到一个 发动机(未示出)的曲轴上并连接到一个转子15上。转子15被安装在输 入轴14上，并在输出连接组件13中旋转。通过一个法兰盘16可旋转地 驱动输入轴14,该法兰盘可以栓接到一个发动机水泵(未示出)的一个匹 配的法兰盘上。输入轴14作为轴承组18的内座圈17的一个支撑件，该 轴承组座在输出连接组件13的风扇构件21的内径上。输入轴14的前端 20 (图1中的左端)具有在一个锯齿部分27和一个开口 28之间的过盈配 合。开口 28由输入连接组件12的轴毂部分29来限定。其结果是，输入 轴14的旋转导致转子15的旋转。
输出连接组件13包括一个壳体30，该壳体具有后构件或者风扇构件 21和前构件或者盖板构件31。这些构件21和31由该风扇构件21上的盖 板构件31的外周32的一个翻转部紧固在一起。风扇构件21与盖板构件 31相互配合以限定一个流体运作或者工作室33。因此，可以看出，该转 子被设置在工作室33内。盖板构件31限定了一个向前突出的、圓环形的储存器限定部分37,将该储存器部分设置成总体上与一条旋转轴线A同
心。环形部分37限定了一个总体上呈圆柱形的轴支撑部分39并且包括该 流体储存器室35。一根阀门轴41被可旋转地设置在该轴支撑部分39之内， 该阀门轴穿过盖板构件31向外延伸(在图1中向左)。出于将会清楚的原 因并结合本发明的随后说明，该阀门轴41也被称为"电枢轴"。
将两用阀门或阀门臂11设置在该阀门轴41的后端42附近(图1中 的右端)并且在流体储存器室35之中。可将阀门臂11称为注入阀门或清 扫阀门。该阀门臂11的运动控制在储存器室35与工作室33之间流体的 流动。后端42包括一个直径减小的部分89,该部分形成用于一个螺旋扭 力弹簧93的内端91的心轴。弹簧93将该阀门臂偏置到一个默认位置。 该内端91以任何适当的方式才几械地接至部分89。弹簧93包括一个径向延 伸的外端95，该外端坐靠在一个座构件97上并乂人该座构件轴向延伸。座 构件97包括一个接片，该接片可从该阀门臂11冲压出来。座构件97也 可以由来自电枢98的一个突出件形成，该突出件延伸穿过阀门臂11中的 一个开口。
输入连接组件12可通过转子15与盖板构件31的接合同输出连接组 件13相接合。转子15包括一个前向表面99,该前向表面限定多个环形凸 台100。盖^1构件31的临近表面101形成多个环形凸台102。这些凸台100 与102相互交错，以在它们之间限定一个回旋的粘性剪切空间，该空间在 下文中也可通过参考标记100和102来指代。当扭矩从输入轴14传递 到转子15时，其结果是这些剪切空间100、 102中所容纳的粘性流体的剪 切导致到输出连接组件13和冷却风扇F的扭矩传递。该扭矩的传递取决 于这些剪切空间100、 102中的粘性流体的量和状态。
现在也参照图2至图6，这些图示出了盖板构件和两用阀门臂的透视 图、截面图、放大图和侧视图。盖板构件31具有一个盘形内部构件103， 该构件具有一个工作室侧面或输入侧面105和一个^f诸存器侧面或專lr出侧面 106。盖板构件31可用铸铝或其他某些适当的材料形成。 一个两用刮刷构 件104在输入侧105上并配置成将来自工作室33的流体在被向外指向并 且绕着内部构件103的圆周外通道111循环时引导到流体储存器35。刮刷 104与内部构件103的4t转一起在外通道111内4妄近于工作室输进入端口 118处产生一个低压，以将外通道内的流体吸至工作室33。刮刷104也用 作一个隔板，以将流体引出工作室33。如图所示，刮刷104可以是一个单独的连续单元，或者可以被分为多个单元。输入侧105具有带有这些环
形凸台102的一个接合部分107。多个冷却片108轴向位于输出侧面106 上的这些环形凸台102的附近。 一个注入通道IIO和一个清扫通道112在 接合部分107之中径向延伸，并且在内部构件103的一个指定的控制区段 109内，该指定的控制区段在这些环形凸台102与这些冷却片108之间。 填充通道IIO和清扫通道112提供了流体通过内部元件113的径向循环。 填充通道110和清扫通道112在流体储存器35与工作室33之间延伸。填 充通道110具有一个储存器输出端口 114和一个工作室进入端口 118,该 储存器输出端口带有一个相关联的储存器输出开口 116。储存器输出端口 114与工作室进入端口 118可#1称作注入端口 。清扫通道112具有一个工 作室输出端口 120和带有相关联的储存器输入开口 124的一个储存器进入 端口 122。工作室输出端口 120与储存器进入端口 122可被称作清扫端口。 工作室33中的流体通常比流体储存器35中的流体的压力高。因此，在工 作中，该流体4诸存器35中的流体通过注入通道110而进入工作室33并通 过清扫通道112返回至流体储存器35。
虽然示出的是一个单独的注入通道和一个单独的清扫通道，但也可以 包括各自通道的任何数量。而且，也可以改变通道的大小。在一个实施方 案中，清扫通道112的尺寸大于填充通道110。在另一个示例性实施方案 中，使用了一个单独的注入通道和多个清扫通道。所述的这些实施方案提 供了有效的泵出，并且由于这些清扫通道可以部分或完全地被关闭，所以 可以提供所希望的注入。
储存器端口 114和122以及工作室端口 118和120在指定的控制区段 109中位于互相接近或邻近的位置。注意储存器端口 114和122位于接合 部分107的内周124上或沿着该内周，并且这些工作室端口 118和120位 于接合部分107的外周126上或沿着该外周。这就提高了在较低速度下的 流体进入工作室33的流动速率，这进而允许更迅速的接合。这也提高了 流体流出工作室33的流动速率，这进而允许更迅速的脱离接合。
阀门臂11具有一个轴端130和一个端口末端132。在启动阀门臂11 时，端口末端132被定位于完全覆盖、部分覆盖或者离开储存器输出端口 114。当端口末端132完全覆盖流体储存器输出端口 114时，阀门臂ll处 于一个"完全脱离接合，，的位置。这样，阀门臂11防止一定量的粘性流体从 储存器35进入工作室33以将输入连接组件12接合至输出连接组件13。 ii当端口末端132完全覆盖流体储存器进入端口 122时，阀门臂11处于一 个"完全接合"位置。当完全接合时，粘性流体被允许进入工作室33,但 被防止从工作室33流出。这就提供了输出连接组件13的最大扭矩接合， 并因此而在一个给定的输入连接组件的转速下提供最大的风扇旋转。端口 末端132可以部分地覆盖流体储存器输出端口 114、流体储存器进入端口 122,或者可以同时部分地覆盖这两个端口。这被称作"部分接合"。另外， 该部分接合的情形是阀门臂11允许一定量的粘性流体既可从储存器35流 入工作室33也可流出工作室而进入储存器以接合输出连接组件13。部分 接合量与这些开口 116和124的覆盖的量或者大小直接相关。接合、部分 接合以及脱离接合的行为可被称为调节或调节流体连接装置9。部分接合 的无限可变性提供了流体连接装置9的精确控制。
如图所示，阀门臂11的运动控制着流体通过储存器输出端口 114以 及工作室进入端口 118从储存器35到工作室33的流动。至工作室33的 流体流动被称为"注入"并且与之相关进行的控制和任务称为"注入过程"。 阀门臂11的运动还同时控制着流体通过工作室输出端口 120和储存器进 入端口 122从工作室33到储存器35的流动。流体从工作室33流出并到 达储存器35被称为"清扫"，并且与之相关而执行的控制和任务称为"清扫 过程"。尽管示出 一个单独的阀门臂来控制注入和清扫流体流的两个方面， 但也可以使用任何数量的阀门臂或阀门。而且，尽管示出了特定数量的注 入与清扫通道以及注入与清扫端口 ，但每一个都可以包括任何数量。
现在主要参看图1，附接到盖板构件31的是一个致动器组件，总体上 用140表示，并且它被设置在盖板构件31的一个前向表面142附近。提 供致动器组件140作为一个实例，而且如图所示，该致动器组件包括一个 控制电路144和一个电磁电路146。参照图7提供并描述了致动器组件的 另一个实例。组件140响应于电输入信号中的变化启动阀门臂11,并且具 有无限的相关联的位置可变性。这样，流体连接装置9具有无限的接合可 变性。
致动器组件140的作用是将阀门臂11旋转离开其默认位置。致动器 组件140可以响应从一个远程位置传输的电气输入信号，在该位置感测一 个预定条件的变化。该预定条件的变化由传输到致动器组件140的一个电 气信号的变化来表示。所感测的一个或多个预定条件可在多种应用之间变 化。作为一个实例，该预定的条件可以指一个车辆发动机气缸块中的一种液体冷却剂的温度。然而，本领域中熟练的技术人员会认识到，有无限数 量的可被感测的其他条件，这些条件可以涉及车辆状态参数、发动机状态 参数、与环境有关的参数或本领域中公知的其他参数。
致动器组件可对应一个接合条件朝向一个位置偏置阀门臂11,在该位
置中端口末端132覆盖储存器进入端口 122并打开储存器输出端口 114。 这种接合的偏置被称为"故障保险偏置"。在失去供电时，流体被传送到工 作室33以允许(例如)发动机的冷却。然而，应理解，本发明并不局限 于此，并且，在本发明的范围内，可以向一个位置偏置阀门臂11以覆盖 储存器输出端口 114并打开储存器进入端口 122 。这样的一个装置被称为 "非故障保险"，因为在失去供电时，阀门臂11被偏置朝向一个脱离接合位 置，该脱离接合位置防止流体注入工作室33。在图5和图6中示出失效保 险和非失效保险配置。
控制电路144包括一个控制器148，该控制器被连接至电磁电路146。 控制器148从电源150接收电能并经由电磁电路146来控制阀门臂11的 启动。控制器148从多个传感器152接收关于发动机和车辆运行状况的电 气信号。控制器148解释这些信号，以指示电源150发送电流给一个电磁 线圏156，以控制来自流体连接装置9的输出，其控制方式将在下文作详 细说明。
控制器148可基于微处理器，如一台计算机，这种计算机具有一个中 央处理器、 一个存储器(随机存储器和/或只读存储器)和相关的输入与输 出总线。控制器148可以是专用集成电路或者是由本领域公知的其他逻辑 器件和电路形成。控制器148可以是一个中心车辆主控单元的一部分、一 个具有电源的控制电路、组合到一个单独的集成控制器之中、位于该流体 连接装置之上或者之外、可以是一个独立的控制器、或者是多个控制器的 一种组合。
对于图l的实施方案而言，电磁电路146具有一个总体上呈环形的铁 磁壳体构件158，该构件安装在盖板构件31附近。可以看出，壳体构件 158在轴向截面上总体上呈C形，以在其中容纳绕在一个线筒160上的电 磁线圈156。壳体构件158与一组滚珠轴承164的外座圈162相接合。轴 承组164包括围绕轴41设置的一个内座圈166。设置在内座圈166右侧的 是一个嵌入件168,该嵌入件可被铸制到盖板构件31之中。嵌入件168 的功能是提供一个硬化表面，轴41被压配合到该硬化表面中。设置在后端42周围的是总体上标记为98的电枢组件或电枢，该电枢 组件或电枢设置在该流体储存器35之中。电枢98可以是铁磁的并由一个 单独的整体构件形成并且可包括一个粉末金属件。电枢98包括一个中心 轴毂部分170 ,并从该中心轴毂径向地的延伸出多个电枢段172。设置在 轴41与电枢98之间的是一个非铁的或不传导的轴承表面或轴承套174。 轴承套174可以由一种低摩擦材料制成，如一种青铜或陶瓷材料。
阀门臂11通过一对铆钉176附着于电枢组件98的一个横向表面上， 以使阀门臂11被固定到电枢组件98上，并以一种随后描述的方式随着该 电枢组件旋转。阀门臂11可以包括一个配重平衡臂部分并限定一个大的 圓形开口 178。开口 178的直径至少与轴41的直径一样大，这样，当线圈 156通电时，在轴41与阀门臂11之间无电磁"耦合"。
一个f兹通环180一皮附着到盖板构件上并与这些电枢段172^t通连通。 在一个实施方案中，磁通环180由铁磁材料形成。磁通环180包括一前向 环形部分182,该环形部分从前向表面142轴向向前略微突出。磁通环180 包括多个磁极片184，每一个磁极片都与环形部分182整体形成。作为一 个实例，可以有八个;兹极片，对应八个电枢段。应注意，每个磁极片184 与相邻的电枢段172以至少部分交叠的关系来设置并且在径向上间隔很 小。然而，各个电枢段172与对应的磁极片184的一个初始交叠并不是必 要的。本领域中熟练的技术人员会理解，将它们之间的间隙最小化，以将 所产生的磁通路径的电磁磁阻最小化(接下来将作说明)。必要之处仅在 于各个电枢段172与其磁极片相互"操作性关联"，以达到所希望的结果。 这些磁极片184的内表面可以限定储存器室35的外边界。在主题实施方 案中，在线圈156被完全通电时，电枢组件98可以逆时针旋转约22。，直 到各个电枢段172与对应的磁极片184完全重叠。当然，旋转的角度可根 据每种应用而改变。因此，所希望的阀门臂11与电枢98的角旋转量是这 些电枢段与磁极片的数量和间隙选择的一个因素。
由于电枢98和阀门臂11处于非致动位置，所以存在每个磁极片184 相对于其接近的电枢段172的微小重叠。该重叠限定了磁环180与电枢98 之间的一个优选的电磁的磁通路径，而且这也限定了电枢98的旋转方向。 因此，在电；兹线圈156通电时，电枢98逆时针旋转。由于每个;兹极片184 与其接近的电枢段180之间只有几度的圆周重叠，所以该磁通路径的电磁 磁阻处于其最大值。当线圏156被通电时，在电枢98上的生成的扭矩将倾向于增加该重叠，从而减小该;兹通路径的》兹阻。因此，施加到线圈156 的电流的量决定阀门臂11的相对定位，并因此而确定输出连接组件13的 接合量。对于一个给定输入速度而言，在任何给定的瞬时，该输出速度与
在工作室33中的粘性流体的量成比例。工作室33中的粘性流体的量与注 入速率和清扫速率之差的时间积分成比例。
环形壳体构件158还包括一个环形部分190，该环形部分在电；兹线圈 69圆周的大部分将该电磁线圈包围。环形部分190设置为跨越一个狭窄的 气隙与环形^兹环部分182成面对面的关系。另外，环形部分182与190具 有基本上相同的径向尺寸，以优化它们之间的磁通路径。
在将线圈156通电时，由磁通路径FP表示的磁通量使电枢98与阀门 臂11从一个接合位置朝向一个位置旋转，以使该流体连接装置处于一种 部分接合或完全脱离接合的状态。随着至线圈156的电流的增加，转矩被 施加到电枢98上，使该电枢克服扭矩弹簧93的偏置力而旋转。磁路FP 穿过环形构件158、轴向沿着轴41穿过环形部分37和外座圈162、径向 穿过轴毂部分170和电枢段172并穿过》兹通环180轴向返回至环形构件 158。致动器组件140通常被称作可变磁阻扭矩致动器。电磁扭矩被产生 并可作用于电枢98，随着电枢98的旋转，达到某点，在该点电枢段172 与磁极片184之间的重叠将达到一个最大值。这个点就是储存器输出端口 114被阀门臂11完全覆盖的点。
一个速度传感器200可位于环形壳体构件158的径向向内的部分。速 度传感器200可以是霍尔效应传感器的形式，如图所示，或者可以是本领 域共知的某种其他形式。 一个环形圈202围绕该阀门轴件41的前向末端 而设置，且牢固地保持靠在内座圈166上。圏202中已经模制了圓周上隔 开的一系列》l^及片204。速度传感器200感测这些经过的^^及片204,并 发送一个速度信号，该信号表明输出连接组件13的速度。该速度信号被 发送至控制器148。控制器148响应于该速度信号可以生成至该线圈156 的一个输入信号。
流体连接装置9还可以包括一个止回阀210,该止回阔i殳置在该注入 通道110的外端212。止回阀210可以是一种弹簧滚珠阀的形式并且具有 一个默认位置，其中，该阀门210的滚J朱214堵塞工作室进入端口 118。 当输出连接组件13旋转时，止回阀210打开。这些旋转力使滚珠214克 服偏置弹簧216。当输出连接组件13停止旋转时，偏置弹簧216将滚珠
15214推到工作室进入端口 118上。这就在有关车辆或发动机关闭时防止流
体排入工作室33。流体排放进入工作室33会导致重新启动时的流体连接 装置9不希望的接合。对于电控风扇驱动器而言， 一个控制器如控制器148 在发动机停止期间保持止回阀210足够长时间的闭合，以允许流体连接装 置9停止旋转。这样，控制器148可以电气连接到止回阀210上。
现在参见图5和图6，图中示出了盖板构件31的后视图，且展示了处 于用于一个故障保险配置的"无供电"状态和处于用于非故障保险配置的 "无供电"状态的阀门臂。在故障保险配置中，在没有扭矩被施加到阀门臂 ll上时，阀门臂11处于覆盖清扫端口 120的位置，如图5所示。在非故 障保险配置中，在没有扭矩被施加到阀门臂11上时，阀门臂11处于覆盖 该注入端口 118的位置，如图6所示。箭头220和222分别示出在相对于 盖板构件31旋转时阀门臂11的旋转。
现在参见图7,图中示出了一个根据本发明的另一个实施方案的粘性 流体连接装置9'的一个轴向截面图，该流体连接装置结合一个两用阀门或 阀门臂244,该阀门臂通过一个双金属控制装置245来被致动。与一个电 磁电路相反，双金属控制装置245用于致动阀门臂244。双金属控制装置 245包括一个双金属控制元件246，这种元件可以是温敏的。双金属控制 元件246可以致动阀门臂244,这是仅响应于如图所示的温度变化、响应 来自一个控制器如上述控制器148的一个电信号，或者响应它们的一种组 合。在所示出的实施方案中，双金属控制元件246被连接到轴248上并在 盖板构件31，的工作室盖部分250的外部。随着该控制元件温度的升高， 该控制元件的物理取向改变，从而使该阀门臂旋转。 一个0形圈252将阀 门轴248密封在盖板构件250上。
双金属控制元件246，在此示出为一个双金属线圈，通过传导来感测 发动机温度。随着发动机温度的升高，双金属控制元件246加热并膨胀或 展开，这就使轴248和阀门臂244旋转。这允许一定量的粘性流体既可以 从储存器35，流入该工作室33也可以从工作室33流到储存器35，并控制输 出连接组件13，的接合。随着双金属控制元件246温度的降低，这种元件 收缩至其最初的形状，从而使阀门轴248和阀门臂244以向反方向旋转至 该默认位置。
如本领域中的一般技术人员所了解，用于膨胀和展开双金属控制元件 246的发动机温度的阀值取决于很多因素。例如，该双金属控制元件246以及总体上该流体连接装置相对于一个发动机气缸块的位置具有显著影
响。进一步地，双金属控制元件246的成分、厚度以及形状也影响着相关
的温度阀值。例如， 一个较薄的元件往往更易于膨胀和旋转。因此， 一般 技术人员就能够以 一 个精确控制的发动机温度来精确地控制该流体连接 装置的相对接合或脱离接合。
另夕卜，正如一般技术人员所认识，可将对该流体连接装置的控制反转， 其中，将该风扇驱动器保持在一个故障保险的"开启"位置而不是故障保险 "关闭"位置，如本说明书所披露的那样。
从以上图l和图7的实施方案，本领域中熟练的技术人员可以认识到
不同的致动、启动电路和系统都可以用来控制流体流入和流出 一个流体连
接装置的工作室。而且，也可以利用不同的控制阀门。尽管在图1和图7 中所示的是旋转控制阔，但包括轴向、可变接合、开/关阀的其他控制阀以 及无级调节控制阀都可以被可替代地或附加地应用到在此所示出以及所 说明的实施方案中。
现在参看8,图中示出了一个逻辑流程图，该流程图说明了一种控制 流体连接装置运行的方法，如流体连接装置9或9'之一，包括其接合。
在步骤300中， 一个或多个阀门臂如阀门臂11和244之一被保持在 一个默认的位置，直到受到作用力。在步骤302中，车辆、发动机以及多 个流体连接装置传感器(如传感器152和200)生成由一个控制器接收的 传感器信号。该控制器可以是如控制器148。
在步骤304中，控制器致动该阀门臂。该控制器计量并限制流到一个 工作室的流体量，如该工作室35或35，。在步骤304A1中，采用一种电 磁电路进行这种致动，如电磁电路146。该控制器响应于这些传感器信号 生成一个控制信号，该控制信号被传输至一个致动电路，如致动电路140。 在步骤304A2中，采用一个双金属控制装置来进行这种致动，如双金属控 制装置245或类似的装置。可将该阀门臂致动以仅响应温度变化或响应从 该控制器接收的一个控制信号。在步骤304A3中，采用本领域中公知的某 种其他控制技术来进行这种致动，这种技术可利用这些传感器信号。
在步骤304B1中，通过;f隻盖或打开一个或多个注入端口 (例如注入端 口 114)来控制流体的计量。根据该流体连接装置的默认配置，这可以导 致对到达或来自一个工作室的流体流动的增加或限制。例如，当一个相关 的阀门臂的默认位置在一个填充端口上方时，该阀门臂的运动增加流体流动。另一方面，当一个相关的阀门臂的默认位置为在一个清扫端口上方时， 该阀门臂的运动限制到达该工作室的流体流动。
在步骤304B2中，通过覆盖或打开一个或多个清扫端口 (如清扫端口 122)来控制流体的计量。同样，这也可以导致到达或来自该工作室的流 体流动的增加或减少。根据该流体连接装置的配置，到达或来自该工作室 的流体流动的计量可以通过单独控制一个清扫端口的开口大小来进行。在 这种配置中，该清扫电路被认为比注入电路更占主导。
在步骤306中，该控制器启动并执行一个停机过程。这可以发生在发 动机停止之前或停止时不再需要流体连接接合的情况下、或者不再需要冷 却的情况下、或是存在某种其他适当的条件下。在步骤306A中，工作室 进入端口 (如工作室进入端口 118)被堵塞。这种堵塞可能是由一个止回 阀所导致的，如止回阀210。在步骤306B中，该阀门臂被旋转至一个默 认位置。
上述的这些步骤^U又意^^未着是说明性的实例；这些步骤可以#4居应用 情况来顺序地、同步、同时、或以一种不同的顺序进行。
与流体连接调节过程中进行填充相反，本发明允许使用 一个清扫系统 或清扫控制。更高的清扫能力提供改进的工作室泵出时间。而且，与工作 室的外周注入相结合的控制清扫速率的能力提高了调节的稳定性和稳健 性。在对其进行支持时，扭矩生成与阀门控制命令信号之间的延迟被最小 化。
尽管已经结合一个实施方案说明了本发明，但应理解，本发明不局限 于该实施方案。相反，本发明覆盖包括在所附权利要求的精神与范围之内 的所有替代方案、改进、以及等效物。
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权利要求
1. 用于一个流体连接装置的一种接合系统，包括一个第一接合构件；一个第二接合构件，该第二接合构件与所述第一接合构件一起运行；一个工作室，该工作室设置在所述第一接合构件与所述第二接合构件之间并至少部分地由两者限定，并且包括至少一个进入端口；以及至少一个输出端口；一个流体储存器，该的流体储存器流体连接到所述工作室；以及一个清扫阀，该清扫阀连结在所述工作室与所述流体储存器之间并调节流经所述至少一个输出端口的流体流动。
2. 如权利要求1所述的系统，进一步包括一个注入阀，该的注入阀连 结在所述工作室与所述流体储存器之间并调节通过所述至少一个进入端 口的流体流动。
3. 如权利要求1所述的系统，其中所述清扫阀控制通过所述至少一个 进入端口中的至少一个及通过所述至少一个输出端口中的至少一个的流 体流动。
4. 如权利要求1所述的系统，其中所述清扫阀是电磁致动的。
5. 如权利要求1所述的系统，其中所述的清扫阀是电致动的。
6. 如权利要求1所述的系统，其中所述清扫阀包括一个双金属线圈。
7. 如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个进入端口与所述至少 一个输出端口在所述工作室的 一个指定控制区中相互临近。
8. 如权利要求1所述的系统，进一步包括防止流体通过所述至少一个 进入端口回排的一个止回阀。
9. 一种流体连接装置，包括 一个壳体；一个工作室，该工作室至少部分地设置在所述壳体与所述输入转子之间并且包括至少一个进入端口；以及 至少一个输出端口；一个与所述工作室流体连通的流体储存器；以及至少一个阀门，该阀门直接调节通过所述至少一个进入端口与所述至 少 一个l叙出端口的流体流动。
10. 如权利要求9所述的流体连接装置，其中所述至少一个阀门在调节 通过所述至少一个进入端口的流体流动时调节与所述至少一个进入端口 相关联的至少一个输入开口的大小。
11. 如权利要求9所述的一种流体连接装置，其中所述至少一个阀门在 调节通过所述至少 一个输出端口的流体流动时调节与所述至少 一个输出 端口相关联的至少一个输出开口的大小。
12. 如权利要求9所述的一种流体连接装置，其中所述的至少一个进入 端口包括沿着所述工作室的外周设置的一个进入端口 ，且所述至少一个输 出端口包括沿着所述工作室的外周设置的一个输出端口 。
13. 如权利要求9所述的流体连接装置，其中所述至少一个阀门具有一 个相关的默认配置，通过这种默认配置，所述至少一个进入端口是打开的 且所述至少 一个输出端口是关闭的。
14. 如权利要求9所述的流体连接装置，进一步包括防止流体通过所述 至少 一个进入端口回排到所述工作室的 一个止回阀。
15. 如权利要求14所述的流体连接装置，其中在所述壳体旋转时所述 止回阀打开。
16. 如权利要求14所述的流体连接装置，进一步包括一个控制器，该 的控制器在一个停机过程中电气地连接到所述止回阀并且关闭所述止回 阀。
17. —种控制流体连接装置的接合的方法，包括限制流体流动到一个工作室、到一个流体储存器，该工作室至少部分 地设置在多个可接合构件之间；并且直4妻对通过所述工作室的至少一个清扫端口的所述流体流动进行计 量以控制所述多个可接合构件的接合。
18. 如权利要求17所述的方法，其中对所述流体流动进行计量包括对 定位于所述至少一个清扫端口的至少一个清扫端口开口上方的阀门进行 控制。
19. 如权利要求17所述的方法，进一步包括对通过所述工作室的至少 一个注入端口的流体流动进4于计量。
20. 如权利要求19所迷的方法，其中对通过所述工作室的至少一个注入端口的流体流动进行计量包括对定位于所述至少 一 个注入端口的至少 一个注入端口开口上方的阀门进行控制。
21. 如权利要求19所述的方法，包括当所述至少一个注入端口完全关 闭时完全打开所述至少一个清扫端口 。
22. 如权利要求19所述的方法，包括当所述至少一个注入端口完全打 开时完全关闭所述至少一个清扫端口 。
23. 如权利要求19所述的方法，包括通过对流过所述至少一个清扫端 口的直接流体流动进行控制而不是通过对流过所述至少 一 个注入端口的 直接流体流动进行控制来调节所述多个可接合构件的接合。
24. —种流体连接装置，包括 一个壳体；一个输入转子，该输入转子在所述壳体之内可旋转并与之可接合；一个工作室，该工作室至少部分地设置在所述壳体与所述输入转子之 间并且包括多个端口；一个与所述工作室流体连通的流体储存器；以及至少一个通道，该通道连接在所述壳体之中并且在所述流体储存器与 所述多个端口之间径向延伸，所述至少一个通道将流体引入所述工作室以 接合该流体连接装置。
25. 如权利要求24所述的流体连接装置，其中所述至少一个通道包括 一个注入通道；以及一个清扫通道。
26. 如权利要求24所述的流体连接装置，包括一个注入通道，该注入 通道在一个流体储存器输出端口与一个进入端口之间延伸，该流体储存器 输出端口在所述工作室的一个内周边上，并且该进入端口沿着所述第 一接 合构件的一个外周边。
27. 如权利要求24所述的流体连接装置，包括一个清扫通道，该清扫 通道在一个工作室输出端口与一个流体储存器进入端口之间延伸，该工作 室输出端口沿着所述第 一接合构件的 一 个外周边，并且该流体储存器进入 端口在所述工作室的一个内周边之上。
28. 如权利要求24所述的流体连接装置，进一步包括至少一个阀门， 该阀门直接调节通过所述多个端口中的至少 一个的流体流动。
29. —种流体连接装置，包括 一个壳体；一个输入转子，该输入转子在所述壳体内可旋转并且可与之接合； 一个工作室，该的工作室至少部分地设置在所述壳体与所述输入转子 之间并包括多个端口；一个与所述工作室流体连通的流体储存器；以及至少一个刮刷，该刮刷连接到所述壳体并将流体引入所述工作室。
30. 如权利要求29所述的流体连接装置，其中所述至少一个刮刷将流 体引出所述工作室。
31. 如权利要求29所述的流体连接装置，其中所述至少一个刮刷包括 将流体引入所述工作室和引出所述工作室的一个单独的刮刷。
32. 如权利要求29所述的流体连接装置，其中所述壳体包括 一个工作室进入端口；一个工作室输出端口；一个外通道，该外通道沿着所述壳体的一个外周边在所述工作室进入 端口与所述工作室输出端口之间延伸；所述至少一个刮刷连接在所述工作室进入端口与所述工作室输出端 口之间，并且所述壳体在旋转时通过所述至少一个刮刷将流体抽入所述工 作室并将流体引出所述工作室。
全文摘要
用于一个流体连接装置(9)的一种接合系统(10)可包括一个第一接合构件(31)以及与该第一接合构件一起运行的一个第二接合构件(15)。一个工作室(33)设置在该第一接合构件(31)与该第二接合构件(15)之间并且至少部分地由两者来限定。工作室(33)具有一个进入端口(118)和一个输出端口(120)。一个流体储存器(35)流体连接到工作室(33)。一个清扫阀(11)连接在工作室(33)与流体储存器(35)之间并且调节通过输出端口(120)的流体流动。一种用于流体连接装置(9)的接合系统(10)可以附加到或可替代地包括一个工作室(33)，该工作室包括沿着第一接合构件(31)的外周边(126)的一个工作室进入端口(118)。一个阀门(11)连接在工作室(33)与流体储存器(35)之间并调节通过该工作室进入端口(118)的流体流动。
文档编号F16D35/02GK101535675SQ200780025897
公开日2009年9月16日 申请日期2007年7月5日 优先权日2006年7月10日
发明者里克·L·博耶 申请人:博格华纳公司