帶有摩擦離合器和電動(dòng)馬達(dá)的附件驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】帶有摩擦離合器和電動(dòng)馬達(dá)的附件驅(qū)動(dòng)器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是在2013年12月19日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)14/135，280 (DKT12180 A(BffA 0427 PUS))的部分繼續(xù)申請(qǐng)，該專(zhuān)利申請(qǐng)是在2012年12月24日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?1/745，647的非臨時(shí)申請(qǐng)。本申請(qǐng)還涉及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)61/474，862和美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)61/474,928，這兩個(gè)申請(qǐng)均是在2011年4月13日提交的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]改進(jìn)的摩擦離合器組件，特別用于冷卻劑泵和類(lèi)似物的混合動(dòng)力附件驅(qū)動(dòng)器。
[0004]背景
[0005]車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)附件，例如水泵和冷卻風(fēng)扇，常用于汽車(chē)和其他車(chē)輛中。這些附件典型地是由一個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)，該皮帶被附接到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上并因此以發(fā)動(dòng)機(jī)速度的某個(gè)百分比運(yùn)轉(zhuǎn)。這些水泵具有一個(gè)葉輪，該葉輪用于將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑循環(huán)到散熱器并且返回發(fā)動(dòng)機(jī)以便使該冷卻劑保持在可接受的溫度極限之內(nèi)。冷卻風(fēng)扇具有一個(gè)帶有多個(gè)葉片的風(fēng)扇，該風(fēng)扇供應(yīng)大氣空氣到例如散熱器以便冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑。
[0006]如今正不斷努力減少發(fā)動(dòng)機(jī)附件(如水泵和風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器)的功率消耗以便改善燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放。因此更優(yōu)選的是此類(lèi)附件如果能夠被制作成以可變速度或以更小的功率運(yùn)行，以便減小發(fā)動(dòng)機(jī)所承受的負(fù)荷，并且進(jìn)而改善燃油經(jīng)濟(jì)性并減少來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的不希望有的排放物。
[0007]發(fā)明概述
[0008]披露了一種車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)器組件，例如冷卻泵或風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)器，該車(chē)輛附件驅(qū)動(dòng)器組件具有改進(jìn)的干式摩擦離合器機(jī)構(gòu)。該附件驅(qū)動(dòng)器優(yōu)選地具有兩種運(yùn)行模式，第一模式由發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶機(jī)械傳動(dòng)，而第二模式由如無(wú)刷DC(BLDC)馬達(dá)的一個(gè)馬達(dá)來(lái)操作。用于這兩種運(yùn)行模式的部件作為包含皮帶輪構(gòu)件的一個(gè)多部件式組件的一部分。該皮帶輪由定位在該皮帶輪構(gòu)件上的發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)并以輸入速度旋轉(zhuǎn)。連接到水泵的葉輪上或風(fēng)扇的葉片上的一個(gè)軸被定位在該組件中并且該軸依據(jù)某些因素而通過(guò)機(jī)械操作或電操作或二者來(lái)控制。
[0009]該摩擦離合器組件被定位在一個(gè)殼體內(nèi)部并且選擇性地允許由該皮帶輪組件對(duì)附件進(jìn)行機(jī)械地操作。該干式摩擦離合器組件是通過(guò)使得一個(gè)螺線管通電/斷電而致動(dòng)的。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)螺線管由于任何原因而斷電時(shí)，該離合器將被接合，并且因此離合器是失效保護(hù)的。當(dāng)螺線管斷電時(shí)，一個(gè)或多個(gè)彈簧構(gòu)件或偏置構(gòu)件致動(dòng)一個(gè)板，這個(gè)板將一個(gè)摩擦構(gòu)件夾靠在蓋件上。扭矩被傳遞通過(guò)該摩擦板。通過(guò)致動(dòng)該螺線管而使該離合器脫接合。
[0010]當(dāng)螺線管通電時(shí)，螺線管力克服這些偏置構(gòu)件的力并且致使這個(gè)板接觸該皮帶輪，并且另一個(gè)彈簧構(gòu)件或偏置構(gòu)件將這個(gè)板與該蓋件分開(kāi)并且將其保持在一個(gè)止擋件上，從而在這個(gè)板的兩側(cè)產(chǎn)生氣隙。當(dāng)離合器脫接合時(shí)，輸入端(皮帶輪)與輸出端(軸)解除連接，從而消除了該輸入端與輸出端之間的相互作用(以及軸承阻力)。
[0011]附件在其大部分運(yùn)行范圍內(nèi)通常由該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)需要高峰用量時(shí)，采取機(jī)械運(yùn)行模式并且該附件由皮帶輪構(gòu)件直接驅(qū)動(dòng)。
[0012]當(dāng)結(jié)合附圖和權(quán)利要求來(lái)考慮時(shí)，本發(fā)明另外的目的、特征和益處將在本發(fā)明的以下說(shuō)明中給出。
[0013]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0014]圖1是結(jié)合有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的車(chē)輛附件的截面視圖。
[0015]圖2A和2B是如圖1所示的組件的多個(gè)部件的分解視圖。
[0016]圖3是圖1所示的組件的放大截面視圖，其中這些部件是以接合的位置示出的。
[0017]圖4是圖1所示的組件的放大截面視圖，其中這些部件是以脫接合的位置示出的。
[0018]圖5是圖4所示的截面的一部分的放大視圖。
[0019]圖6描繪了本發(fā)明的一個(gè)替代性的實(shí)施例。
[0020]優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明
[0021]為了促進(jìn)和理解本發(fā)明的原理的目的，現(xiàn)在將參見(jiàn)在圖中所展示的這些實(shí)施例并且將使用特定的語(yǔ)言對(duì)它們進(jìn)行說(shuō)明。盡管如此，應(yīng)理解在此并不旨在限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明包括在所展示的裝置和所說(shuō)明的方法中以及本發(fā)明的原理的進(jìn)一步應(yīng)用中的任何替代方案以及其他修改，這些將是在本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域中的人員或普通技術(shù)人員通常會(huì)想到的。
[0022]在此披露的是這些發(fā)明涉及特別用于附件的雙模式摩擦離合器組件，這些附件是例如將冷卻劑或空氣循環(huán)進(jìn)入或穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，汽車(chē)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))的冷卻劑泵和風(fēng)扇。(術(shù)語(yǔ)“水泵”和“冷卻劑泵”在此可互換地使用。)然而，本發(fā)明也可以用于其他發(fā)動(dòng)機(jī)附件裝置。
[0023]在此描述的本發(fā)明的優(yōu)選冷卻劑泵實(shí)施例特別被適配成用于卡車(chē)、乘用轎車(chē)以及非公路用車(chē)輛、并且將關(guān)于其在雙模式冷卻劑泵中的用途加以描述。應(yīng)理解的是，本專(zhuān)利發(fā)明不局限于或受限于用作冷卻劑泵、或局限于在此描述的精確結(jié)構(gòu)和操作。
[0024]根據(jù)這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該電動(dòng)馬達(dá)是無(wú)刷DC(BLDC)馬達(dá)。對(duì)于機(jī)械運(yùn)行模式，該附件由附接至發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶驅(qū)動(dòng)，例如纏繞型附件皮帶。作為一個(gè)雙模式附件運(yùn)行機(jī)構(gòu)，它在大多數(shù)情況下是電力驅(qū)動(dòng)的。然而，在需要更大功率或速度的情況下它也可以是機(jī)械接合的。因此，當(dāng)車(chē)輛在大部分正常情況下行駛時(shí)，該附件是由該電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和操作的。
[0025]在“最壞條件”的情況下，如當(dāng)車(chē)輛處于重載時(shí)、當(dāng)它牽引一個(gè)掛車(chē)時(shí)、當(dāng)它在夏天上山時(shí)、等等，該附件被適配成直接由皮帶來(lái)用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械驅(qū)動(dòng)。這樣提供了在此類(lèi)情況下的必要的動(dòng)力或致動(dòng)性能。
[0026]一個(gè)帶有根據(jù)本發(fā)明的摩擦離合器組件的混合動(dòng)力(雙模式)水泵實(shí)施例在圖1至圖5中示出并且總體上是由參考數(shù)字20指示的。該混合動(dòng)力水泵包括一個(gè)馬達(dá)殼體22、一個(gè)螺線管殼體24、一個(gè)皮帶輪構(gòu)件26以及一個(gè)蓋構(gòu)件28。泵20使一個(gè)中央軸構(gòu)件30旋轉(zhuǎn)，從而操作該水泵葉輪32。如圖所示，該皮帶輪構(gòu)件具有一個(gè)光滑外表面27，一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶(未示出)定位于該外表面上。該皮帶輪構(gòu)件的外表面還可以包括多個(gè)圓周凹槽或任何用于與帶有對(duì)應(yīng)凹槽或匹配結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶相匹配的其他常規(guī)結(jié)構(gòu)。
[0027]圖2A和2B示出了水泵組件20的這些部件的分解視圖。圖3至圖5中示出了多個(gè)放大視圖，這些視圖中示出了摩擦離合器機(jī)構(gòu)的螺線管失活和致動(dòng)的運(yùn)行模式。
[0028]葉輪軸30是通過(guò)軸承34和36在該多部件式組件中保持在位的。一個(gè)冷卻劑密封件38用于防止該泵中的冷卻劑泄漏到馬達(dá)殼體中。
[0029]一個(gè)馬達(dá)50被定位在馬達(dá)殼體22內(nèi)部。馬達(dá)50包括一個(gè)轉(zhuǎn)子支架52、多個(gè)磁體53、以及一個(gè)定子54。多個(gè)磁體53結(jié)合至轉(zhuǎn)子支架52上并且一起形成該馬達(dá)的轉(zhuǎn)子。馬達(dá)50優(yōu)選是一個(gè)無(wú)刷DC(BLDC)馬達(dá)。轉(zhuǎn)子52牢固地附接至、例如壓力配合至軸30上，這在馬達(dá)50運(yùn)行時(shí)使得該軸并且因此葉輪32旋轉(zhuǎn)。給馬達(dá)50的電力是由一個(gè)電源(未示出)供應(yīng)的。
[0030]馬達(dá)殼體22具有多個(gè)安裝構(gòu)件，例如緊固件開(kāi)孔23，如圖中所示。還提供了其他開(kāi)口以用于將該水泵組件20附接在車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)隔室內(nèi)部。安裝構(gòu)件的大小、定位和數(shù)量將取決于附件的類(lèi)型以及在車(chē)輛中的位置和/或取決于要安裝該附件的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0031]該摩擦離合器組件總體上用參考號(hào)60表示。該摩擦離合器組件總體上包括一個(gè)電樞板62、一個(gè)摩擦片64和兩個(gè)摩擦材料環(huán)形環(huán)圈66和68。電樞板62優(yōu)選地是由一種磁性金屬材料(例如低碳鋼)制成的。摩擦片64(也稱(chēng)為“離合器片”)優(yōu)選地是由一種非磁性材料(例如不銹鋼)制成的。
[0032]摩擦材料66和68可以是現(xiàn)今用在摩擦離合器中的任何常規(guī)摩擦材料，并且可以是完整的環(huán)、多段環(huán)、或者總體上被定位在附圖中環(huán)圈66和68所在位置的多個(gè)簡(jiǎn)單的摩擦材料件。優(yōu)選地，摩擦材料66、68被永久附接至摩擦片64上，例如通過(guò)一種粘接劑。
[0033]優(yōu)選由非磁性材料(例如不銹鋼)制成的這個(gè)蓋構(gòu)件28優(yōu)選是直接壓力配合到該皮帶輪構(gòu)件26上的。這個(gè)蓋構(gòu)件還可以通過(guò)其他常規(guī)方式、例如通過(guò)焊接或通過(guò)一個(gè)傾翻組件來(lái)固定地附接至該皮帶