CN103790686A - 一种负载敏感式车用冷却风扇传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于车用冷却风扇传动装置技术领域，具体涉及一种负载敏感式车用冷却风扇传动装置。与现有技术相比较，本发明技术方案具备如下有益效果：（1）该方案通过温度传感器向控制器发送温度信号，由控制器控制节流阀开度，进而控制泵输出流量，改变马达转速，最终实现根据温度参数自动调速的目的。（2）该方案可当车辆发动机转速大于设定值时，马达输出转速可以达到设定的最高值；且当温度传感器温度信号值高于设定的马达最高转速触发值时，马达输出转速以设定的最高转速恒定输出，而不超速。（3）该方案通过设置补油泵，可以控制油箱的体积不至于过大。（4）该方案通过设置两个单向阀，可以减缓马达停转时的冲击并避免马达反向运转。

Description

一种负载敏感式车用冷却风扇传动装置

技术领域

本发明属于车用冷却风扇传动装置技术领域，具体涉及一种只和热负载相关的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其主要应用于大功率车辆。

背景技术

冷却风扇传动装置的功用是将发动机的旋转运动传给冷却系统的风扇。冷却风扇的传动一般可分为机械、电力和液体三种传动方式，电力驱动中，驱动风扇的电机是由蓄电池提供电源，所以冷却风扇的功率受到车辆电源的限制，电动风扇只适用于小型公路车上的使用，大功率车辆的冷却风扇，通常采用机械式或液体的驱动。由于液压传动具有元件安装空间小，安装布置灵活，空间局限小，可以被安装在车辆的任意位置等特点，大量应用于车用冷却风扇传动装置。

美国沙厄股份有限公司申请了具有非专用液源的液压风扇传动系统的专利，其专利号为99801178.9，该项专利中信号发射传感器将与热敏件温度对应的电子信号传送给电子调节器，调节器通过减压阀调节通向风扇马达的液压来增大或减小风扇速度，适应调节器确定的热敏件温度要求。同时，类似的电液比例控制液压驱动冷却风扇也在小型公路用车上有大量应用。

电液比例控制液压的冷却风扇传动装置是以ECU来控制电磁阀的开闭进而达到对风扇转速的控制。系统由冷却液温度传感器检测发动机的冷却液温度，并将冷却液温度信号传给电控单元ECU，ECU处理该信号后，发出控制信号，进而调节先导型电磁比例溢流阀的输入电流。由于电磁比例溢流阀的调整压力与输入电流成比例，所以随输入电流的改变，可改变节流回路的溢流量，从而改变溢流阀的调整压力，调节发动机冷却风扇液压驱动系统及液压马达的进出口压力差，油压的改变就会对冷却风扇和水泵起到调速的作用。

但对于大功率车辆，尤其是非公路车辆而言，在某些特殊工况下，如发动机长时间以大负载低转速进行工作时，上述冷却风扇传动装置却不能很好地解决车辆冷却问题。同时，传统的车用冷却风扇传动装置已不能满足现代车辆热管理技术的多参数、多目标控制，因此亟需一种新型车用冷却风扇传动装置来解决这些问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够满足现代车辆热管理技术需求的温度负载敏感式车用冷却风扇传动装置，以解决由车辆热负载和发动机转速非线性变化带来的散热能力不足的问题。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本方面提供一种负载敏感式车用冷却风扇传动装置，所述装置包括：泵1、马达5、温度传感器3、控制器2及比例节流阀4；

所述泵1连接油箱6，在泵1与马达5进油口之间设置所述比例节流阀4，所述马达5出油口连接油箱6；

所述温度传感器3经控制器2连接所述比例节流阀4；

所述温度传感器3用于传递温度信号至控制器2；

所述控制器2用于根据温度信号生成控制信号来控制比例节流阀4的开度，改变比例节流阀4前后的压差，进而控制泵1输出流量，改变马达5的转速，达到风扇根据设定好的温度参数自动调速的目的。

其中，所述控制器2设置为可接收2路以上的温度信号。

其中，当车辆发动机转速大于设定值时，所述马达5设置为其输出转速可以达到设定的最高值。

其中，当所述温度传感器3温度信号值高于设定的马达5最高转速触发值时，所述马达5设置为其输出转速以设定的最高转速恒定输出，而不超速。

其中，所述装置还包括补油泵7，所述补油泵7设置于泵1进油口前，用于补充系统工作时的工作油泄露。

其中，所述装置还包括第一单向阀8，所述第一单向阀8设置于马达5进油口和出油口之间，用于减缓马达5停转时的冲击。

其中，所述装置还包括第二单向阀9，所述第二单向阀9设置于马达5出油口和补油泵7出油口之间，用于避免马达5反向运转。

（三）有益效果

与现有技术相比较，本发明技术方案具备如下有益效果：

（1）该方案通过温度传感器向控制器发送温度信号，由控制器控制节流阀开度，进而控制泵输出流量，改变马达转速，最终实现根据温度参数自动调速的目的。

（2）该方案可当车辆发动机转速大于设定值时，马达输出转速可以达到设定的最高值；且当温度传感器温度信号值高于设定的马达最高转速触发值时，马达输出转速以设定的最高转速恒定输出，而不超速。

（3）该方案通过设置补油泵，可以控制油箱的体积不至于过大。

（4）该方案通过设置两个单向阀，可以减缓马达停转时的冲击并避免马达反向运转。

附图说明

图1为本发明技术方案中一个具体实施例的结构示意图。

图2为本发明技术方案中另一优选实施例的结构示意图。

图3为本发明技术方案中再一优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术的问题，本发明提供一种负载敏感式车用冷却风扇传动装置，如图1所示，所述装置包括：泵1、马达5、温度传感器3、控制器2及比例节流阀4；

所述泵1连接油箱6，在泵1与马达5进油口之间设置所述比例节流阀4，所述马达5出油口连接油箱6；

所述温度传感器3经控制器2连接所述比例节流阀4；

所述温度传感器3用于传递温度信号至控制器2；

所述控制器2用于根据温度信号生成控制信号来控制比例节流阀4的开度，改变比例节流阀4前后的压差，进而控制泵1输出流量，改变马达5的转速，达到风扇根据设定好的温度参数自动调速的目的。

其中，所述控制器2设置为可接收2路以上的温度信号。

其中，当车辆发动机转速大于设定值时，所述马达5设置为其输出转速可以达到设定的最高值。

其中，当所述温度传感器3温度信号值高于设定的马达5最高转速触发值时，所述马达5设置为其输出转速以设定的最高转速恒定输出，而不超速。

其中，如图2所示，所述装置还包括补油泵7，所述补油泵7设置于泵1进油口前，用于补充系统工作时的工作油泄露。

其中，如图3所示，所述装置还包括第一单向阀8及第二单向阀9，所述第一单向阀8设置于马达5进油口和出油口之间，用于减缓马达5停转时的冲击；所述第二单向阀9设置于马达5出油口和补油泵7出油口之间，用于避免马达5反向运转。

该装置的工作原理如下：

以控制器来控制比例阀的开度进而达到对风扇转速的控制。温度传感器信号传给控制器后，发出控制信号，进而调节比例节流阀的输入电压，由于比例节流阀的开度与输入电压成比例，所以随输入电压的改变，可改变比例节流阀前后的压差，控制液压泵输出流量，改变液压马达的转速，达到风扇根据设定好的温度参数自动调速的目的。

主泵输入转速一定时，其输出流量会随外部控制信号变化而变化，当输入电压减小时，表明负载需求流量减小，此时泵输出的流量大于负载所要求的流量，比例阀推动泵内置负载敏感阀使泵变量斜盘摆角减小，泵流量减小，直到达到负载所需求的流量为止。反之，泵的斜盘摆角增大，泵流量增大。

当主泵输入转速增大，而负载恒定，则比例节流阀开度不变，泵排量会自动减小，从而保持泵输出流量恒定。

当负载保压时，泵的流量会减小到仅能维持系统的压力，斜盘摆角接近零偏角，泵的功耗最小。当比例节流阀关闭，即负载停止工作，泵出口压力仅需维持其控制阀芯设置压力，流量接近零。

下面结合具体实施例来详细描述。

实施例1

本实施例如图1所示，冷却风扇液压传动装置采用开式系统，泵1直接从油箱6吸油，油液经比例节流阀4供给马达5，马达5输出转速。通过比例节流阀4和控制器2控制泵1的流量输出，从而使冷却风扇根据需要实现无级变速。其工作原理为：温度传感器3将温度信号传给控制器2，这里控制器2可以接收2路以上的温度信号，控制器2处理这些信号后，发出控制信号，进而调节比例节流阀4的输入电压，该电压和热负载相关。由于比例节流阀4的开度与输入电压成比例，所以随输入电压的改变，可改变比例节流阀4前后的压差。泵1内置负载敏感阀芯左端所受力为泵1的出口压力（也即比例节流阀4的进口压力），右端所受力为比例节流阀4出口压力和预设弹簧力。设P_S为泵1出口压力，P_L为热负载需要的压力。泵1输入转速一定时，其输出流量会随外部控制信号变化而变化。当输入电压减小时，比例节流阀4开度减小，表明负载需求流量减小，此时泵1输出的流量大于负载所要求的流量，则比例节流阀4进出口压差P=P_S-P_L增大，推动泵1内置负载敏感阀芯向右运动，使泵1的流量减小，马达5输出转速随之减小，直到达到负载所需求的冷却风扇转速。反之，比例节流阀4的开度增大，泵输出流量小于负载所要求的流量，则P=P_S-P_L减小，泵1内置负载敏感阀芯向左运动，使泵1的流量增大，马达5输出转速随之增大，直到达到负载所需求的冷却风扇转速。当泵1输入转速继续增大时，在比例节流阀4开度不变的情况下，其进出口压差P=P_S-P_L会增大，泵1排量会自动减小，从而保持泵输出流量恒定。以上工作过程使马达5的输出转速不再直接受限于泵1的输入转速，泵1在一定输入转速范围内马达5即可达到设定的最高转速，达到冷却风扇根据设定好的温度参数自动调速，且不会超速的目的。当负载保压时，P_S=P_L，泵1内置负载敏感阀无法开启，泵1流量减小到仅能维持系统的压力，泵的功耗最小。当比例节流阀4关闭，即负载停止工作，泵1出口压力仅为其内置负载敏感阀弹簧设置压力，流量接近零，达到节能目的。

实施例2

本实施例如图2所示，是本发明另一种优化后的实施方式。考虑到采用传统开式系统将带来油箱6体积巨大的问题，而采用传统闭式系统则无法实现上述控制方式，所以在这种优化实施方式中，在泵1进油口前增加了补油泵7给用于开式系统的泵1补油，用于补充系统工作的工作油泄露，这样既能满足系统的设计指标和设计要求，油箱6体积也比传统开式系统要小得多。

实施例3

本实施例如图3所示，是本发明的另一种进一步优化后的实施方式。相对于图2所示优化实施方式，在马达5进油口和出油口之间增加第一单向阀8，减缓马达5停转时的冲击。在马达5出油口和补油泵7出油口之间增加第二单向阀9，避免马达5反向运转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，所述装置包括：泵（1）、马达（5）、温度传感器（3）、控制器（2）及比例节流阀（4）；

所述泵（1）连接油箱（6），在泵（1）与马达（5）进油口之间设置所述比例节流阀（4），所述马达（5）出油口连接油箱（6）；

所述温度传感器（3）经控制器（2）连接所述比例节流阀（4）；

所述温度传感器（3）用于传递温度信号至控制器（2）；

所述控制器（2）用于根据温度信号生成控制信号来控制比例节流阀（4）的开度，改变比例节流阀（4）前后的压差，进而控制泵（1）输出流量，改变马达（5）的转速，达到风扇根据设定好的温度参数自动调速的目的。

2.如权利要求1所述的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，所述控制器（2）设置为可接收2路以上的温度信号。

3.如权利要求1所述的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，当车辆发动机转速大于设定值时，所述马达（5）设置为其输出转速可以达到设定的最高值。

4.如权利要求1所述的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，当所述温度传感器（3）温度信号值高于设定的马达（5）最高转速触发值时，所述马达（5）设置为其输出转速以设定的最高转速恒定输出，而不超速。

5.如权利要求1所述的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，所述装置还包括补油泵（7），所述补油泵（7）设置于泵（1）进油口前，用于补充系统工作时的工作油泄露。

6.如权利要求1所述的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，所述装置还包括第一单向阀（8），所述第一单向阀（8）设置于马达（5）进油口和出油口之间，用于减缓马达（5）停转时的冲击。

7.如权利要求5所述的负载敏感式车用冷却风扇传动装置，其特征在于，所述装置还包括第二单向阀（9），所述第二单向阀（9）设置于马达（5）出油口和补油泵（7）出油口之间，用于避免马达（5）反向运转。

Images