[发明专利]电控硅油离合器

说明书

本发明涉及一种电控硅油离合器，该电控硅油离合器，包括驱动轴、前盖、后盖、从动盘、支撑座、风扇法兰和电控螺线管，驱动轴穿过后盖与前盖固定；后盖与前盖固定连接，转速与驱动轴转速一致；支撑座一端与从动盘固定连接，另一端固定设有用于安装风扇的风扇法兰。本发明的前、后盖为主动零件，其转速与发动机转速一致，在相同工况下，在滑差热最高点(2/3输入转速附近)，前、后盖转速比主流硅油离合器的前、后盖转速高了30％的发动机转速，离合器散热能力更强。本发明的风扇安装于风扇法兰上，由于风扇不安装在前、后盖上，当风扇旋转时，不会对铸铝的前、后盖以及内部螺栓产生负荷。

技术领域

本发明涉及一种商用车发动机冷却系统，具体涉及一种电控硅油离合器。

背景技术

商用车平台上发动机冷却系统的散热主要通过散热器匹配冷却风扇来完成，对于冷却风扇来说，从早期无法调速的直连风扇到目前可无极变速的硅油风扇，冷却风扇在不断发展。随着国Ⅵ排放的引入，各大商用车及发动机公司对于发动机冷却系统提出了更高要求：在有限的舱体内，冷却风扇需要具备风量大、效率高、控制精确、响应快、低噪音等特性。目前主流的冷却风扇为电控硅油风扇，可通过发动机ECU输出的控制信号来调节风扇转速，响应速度快，同时采用了闭环PID控制，也保证了风扇控制精度高。

发动机主轴旋转会产生的大量的机械能，一部分机械能带动风扇扇叶旋转做功，为有效功；另一部分机械能会因为离合器内部的扭矩传递而转化为热能(也叫滑差热)，为无用功。上述离合器风扇工作时，硅油因传递扭矩会产生大量的热，这些热又叫做滑差热。通过测试发现在主流的硅油离合器在输入某一转速时，风扇转速在2/3输入转速附近时滑差热最高。

若滑差热过高且无法及时释放掉，硅油离合器的温度就会不断升高，并造成许多不良影响：首先高温会导致离合器内部硅油逐步变质，硅油性能衰减，离合器扭矩转换为风扇动能的效率变低，从而产生更多滑差热能量，形成恶性循环；其次高温也传导到离合器内部轴承、密封圈等关键零部件上，造成高温失效，降低了硅油离合器整体可靠性；再次高温也会传导到电控部件——电控螺线管上，造成螺线管使用寿命降低，严重时会发生螺线管故障，在售后市场上，因为高温引起的螺线管的故障率居高不下。

针对滑差热过高的问题，主流电控离合器会通过下述三种方法进行规避：第一通过加高散热翅片高度或增加翅片数量以优化离合器的散热能力，但是加高散热翅片高度或增加翅片数量会引起许多问题，例如：会增加制造成本，会增加离合器重量以及整体静弯矩以至于加重发动机承载的负担，随着翅片制造工艺越来越复杂，翅片容易缺料且外观不良；第二通过提升内部零件抗滑差热能力来规避滑差热高的问题，例如：提升硅油、O型圈、轴承密封、轴承油脂的耐高温能力，但是该方法会增加各个零件设计和制造成本；第三不优化离合器而直接在发动机ECU内设置滑差热的保护功能，每当发动机的转速超过离合器能承受滑差热的上限值时，滑差热的保护功能会启动，直接调整离合器风扇进入全啮合或怠速工作状态以避开离合器的中间转速范围，以此避开离合器的高温区，但是该功能会缩小离合器风扇的有效工作区间，同时降低发动机的燃油经济性。

现有的电控硅油离合器存在以下缺点：

1)、离合器的散热能力不足，导致离合器内部的硅油温度高，硅油粘度下降，传递的扭矩下降，风扇冷却能力不足，发动机水温高。极端情况下，离合器壳体的O型密封圈老化失效，离合器漏油；轴承的密封圈受热负荷失效，硅油进入轴承导致油脂失效轴承卡滞。而增加离合器翅片高度或数量提升离合器散热能力的方式，又涉及制造工艺、成本和重量的增加；

2)、主流的尼龙风扇通过螺栓与前或后盖连接，风扇旋转产生的应力会传递到离合器的前或后盖以及内部螺栓上。考虑到前、后盖为较软的铸铝件，其壁厚需要满足一定的要求才能保证不变形，一般为3毫米以上。此外，由于前、后盖的螺栓产生的预紧力需要压住O型密封圈，以防硅油泄露。风扇旋转生产的应力会降低离合器螺栓的预紧力，O型圈压缩量不足，导致硅油泄露。而为解决这个问题，需要增加螺栓的数量或者采用更大直径的螺栓，意味着制造或实物成本的增加；