本发明涉及汽车发动机冷却水泵与风扇自动离合技术领域,一种新型的风扇自动离合汽车水泵。 国内外研究资料表明,汽车发动机功率的5~10%消耗在风扇上,然而汽车在行驶中实际需要风扇工作的时间仅仅为5~15%。在当今世界面临能源日趋短缺之际,风扇无用功所造成的油耗不得不引起汽车工业的高度重视,国外将风扇自动离合技术列为载重汽车四大节能措施之一。据我国长春汽车研究所研究。国产汽车实施风扇自动离合技术后节油率2~15%,车速越高节能越显著。我国现有解放、东风、北京、跃进及黄河等汽车近300万辆,如能实施风扇自动离合技术,其年节油将超过百万吨,价值十几亿元之巨。
现有汽车水泵只能用来泵送冷却水而不具备使风扇离合功能。近年来,我国一些大企业引进国外风扇离合技术仿制,其中以硅油式为最典型。这是一种装置在汽车水泵与风扇之间的离合器,其上双金属盘簧感温器随外界气流温度而自动调节硅油进入工作腔中的流量,通过对高粘度硅油的剪切作用使风扇工作。硅油式的缺点是:(1)双金属盘簧表面极易粘满泥土、污垢而影响离合器性能,严重时造成离合失效;(2)汽车在严寒季节盖上保温被时,由于此时不再有气流。而使离合失效;(3)国产汽车水箱与原水泵之间距离较小,因此必须移动水箱位置才可安装离合器;(4)双金属盘簧工艺复杂;(5)离合器造价高。
本发明目的提供一种外形不变,安装方式相同,能使风扇自动离合的新型汽车水泵。
本发明优点:安装方便、结构紧凑外形尺寸小、造价低、能较准确控制水温,此外适应不同车型及不同功率。
本发明原理:水泵叶轮内孔装有一只感温器,感温器中的感温材料如蜡。或蜡与金属粉末的混合物、形状记忆金属等,当原腔中水温升高至某一温度时,其产生的膨胀力通过离合机构使皮带轮与风扇之间摩擦副结合,则风扇旋转。反之,当水温下降后,膨胀力逐渐消失,在复位弹簧作用下摩擦副分离。则风扇停止旋转。由于感温材料受热时产生的膨胀力係慢慢增大,为了提高离合性能减少摩擦副离、合过程中的磨损。因而在感温器与离合机构之间有一蓄力机构。蓄力机构用以积聚膨胀力然后进行突发性的释放,实现摩擦副结合或分离。
以下结合附图对本发明详加描述。
图1、係风扇自动离合汽车水泵的结构原理图,其感温器采用图2形式。
图2、3、4为三种不同形式感温器的结构原理图。
参照图1与2,本发明由泵壳〔1〕、水泵轴〔9〕、轴承〔10〕、叶轮〔2〕、皮带轮〔11〕及风扇座〔30〕构成。叶轮〔2〕内孔中装有感温器。感温器由状如气门的感温器座〔3〕、其内的推杆〔8〕、本体〔4〕、感温材料-蜡或蜡与金属粉末的混合物〔5〕、弹性膜片〔6〕及膜片与推杆之间的压力油〔7〕构成。水泵轴〔9〕为一空心轴,轴内孔有一顶杆〔12〕,顶杆尾端与推杆〔8〕前端相接触。风扇座〔30〕依靠轴承〔17〕定位在皮带轮〔11〕轮毂上,风扇座内有一蓄力机构,其特征是风扇座径向均布三个由螺钉〔29〕,弹簧〔28〕及钢球〔27〕构成的定位装置。风扇座内孔有一蓄力杆〔23〕,其外表面上有A、B二槽,定位装置中地钢球〔27〕卡在A槽或者B槽使蓄力杆轴向定位,蓄力杆内有一蓄力弹簧〔22〕与弹簧芯杆〔21〕、芯杆与顶杆之间有一只钢球〔20〕,芯杆的另一端与弹簧座〔24〕相接,座内有一复位弹簧〔25〕,复位弹簧的初压缩力由螺母〔26〕调节,螺母与风扇座上的螺纹联结。
当进入原腔的水温升高时,感温器中的蜡或蜡与金属粉末的混合物〔5〕熔化而产生的体积膨胀力压迫弹性膜片〔6〕和压力油〔7〕,推动推杆〔8〕、顶杆〔12〕及芯杆〔21〕,则蓄力弹簧〔22〕受压缩,至一定时,蓄力弹簧克服径向钢球〔27〕在蓄力杆〔23〕槽A上的卡紧力,便使蓄力杆向前“弹出”带动圆偏心离合杠杆〔18〕,离合杠杆的偏心圆弧面加压螺钉〔14〕使摩擦锥〔13〕沿轴向移动实现摩擦副结合,于是风扇转动。此时径向钢球〔27〕卡住蓄力杆B槽。另外,芯杆〔21〕在压缩蓄力弹簧〔22〕的同时,推动弹簧座〔24〕使复位弹簧〔25〕受压缩。当泵腔水温下降后,蓄力弹簧的初压缩力推动芯杆、钢球、顶杆然后使推杆〔8〕复位。与此同时,复位弹簧的压缩力克服钢球〔27〕在蓄力杆B槽上的卡紧力,将蓄力杆“弹回”带动离合杠杆,则摩擦锥在回位弹簧作用下摩擦副分离,于是风扇停止。钢球〔27〕重又卡住A槽。
由于感温器装在叶轮内,使固态蜡〔5〕具有直径大,厚度小的圆片状,从而大大增加感温的灵敏度。此外,当感温材料失效时可以极方便地更换感温器。提高了弹性膳片和寿命与可靠性。
离合杠杆〔18〕依靠销〔19〕定位在风扇座〔30〕上,杠杆的偏心圆弧部分与摩擦锥〔13〕上的螺钉〔14〕端面相接触,转动螺钉〔14〕可以调节摩擦副轴向(或径向)间隙。在径向上有摩擦材料〔16〕与螺钉〔15〕,拧紧融钉〔15〕便可防止螺钉〔14〕松动。
参照图3,感温器的第二种形式是由感温器座〔3〕,其内的感温材料-片式形状记忆合金〔5〕、推杆〔8〕及二者之间的压力油构成。当泵腔水温升高时,片式形状记忆合金便恢复记忆向里凸起而压缩压力油〔7〕,推动推杆〔8〕。
参照图4,感温器的第三种形式是由感温器座〔3〕及其内的感温材料-圆柱形状记忆合金〔5〕构成。当泵腔内水温升高时,记忆合金便向里伸长推动顶杆〔12〕。圆柱形状记忆合金亦可代之以形状记忆合金弹簧。