CN101608567B - 节能多速传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能多速传动机构，包括皮带轮总成(1)、传动轴总成(2)及风扇(4)，所述皮带轮总成(1)输出端与传动轴总成(2)的输入端相连，其特征在于：所述传动轴总成(2)输出端与一角转向器总成(3)输入端相连，该角转向器总成(3)输出端与风扇(4)相连。本发明通过采用角转向器换向传动，使皮带轮动力成90°输出，实现风扇轴与发动机曲轴垂直布置，有效合理的利用了空间，提高空间利用率。传动机构采用柔性传递，能降低风扇运转过程中的噪音、冲击和能耗。

Description

节能多速传动机构

(一)技术领域

本发明涉及一种汽车发动机冷却系统。尤其涉及一种汽车发动机冷却用的传动装置，属汽车零部件技术领域。

(二)背景技术

随着公路运输流量的高速增长，正在逐步改变汽车市场的车型结构，尤其是客车市场的车型结构，引进了高等级客车概念，敦促着客车的技术进步向着高比功率、高可靠性、高环保性、高舒适性和大型化，以及良好的性能价格比的方向发展。其中，汽车发动机冷却系统的改进已势在必行。我们知道，目前汽车在发动机的冷却系统中，作为帮助冷却水箱散热的风扇，其动力是直接通过三角皮带，从发动机的曲轴传递而来。此种风扇驱动的方式虽然结构简单、有效，但只能与发动机和水箱并排布置，随着车辆向大型化发展，对发动机功率要求不断提高，必然增大发动机的体积，同时水箱散热面积与风扇直径也相应要求增大，这就给空间布置带来很大困难。而且，传动机构中采用的都是刚性传动，风扇运转过程中的噪音大，冲击大，传动机构的使用寿命低，能耗高。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能实现风扇轴与发动机曲轴垂直布置、降低风扇运转过程中的噪音、冲击和能耗的节能多速传动机构。

本发明的目的是这样实现的：一种节能多速传动机构，包括皮带轮总成、传动轴总成及风扇，所述皮带轮总成输出端与传动轴总成的输入端相连，所述传动轴总成输出端与一角转向器总成输入端相连，该角转向器总成输出端与风扇相连；所述皮带轮总成包括皮带轮、轴承座I、传动盘、从动盘、缓冲柱、永磁体I、永磁体II、轴承I、轴承II和支架，所述传动盘输出端与传动轴总成的输入端相连，所述传动盘输入端与从动盘相连接，并通过轴承I与皮带轮输出端的内孔相连接，皮带轮输出端的外缘通过轴承II安装在轴承座I内，轴承座I固定在支架上，在皮带轮上装有多个永磁体I，从动盘装有多个永磁体II，所述永磁体I与永磁体II磁性相反，所述皮带轮与从动盘之间设置缓冲柱接触传动；所述角转向器总成包括传动轴连接盘、输入轴、轴承III、轴承座II、箱体、一对螺旋伞齿轮、输出轴、轴承IV、轴承座III、主动盘、从动盘、永磁体III、钢盘、传力螺钉、导磁钢板和散热架，所述传动轴连接盘的内孔与输入轴一端固定，输入轴中间通过轴承III安装在轴承座II内，轴承座II外缘以止口装入箱体一相应孔处，在输入轴另一端安装有一螺旋伞齿轮，所述输出轴的一端通过轴承IV安装在轴承座III内，轴承座III外缘以止口装入箱体另一相应孔处，且所述箱体的两相应孔呈90°垂直布置，在所述输出轴的中部装有一螺旋伞齿轮，该螺旋伞齿轮与输入轴上一螺旋伞齿轮相互啮合，构成一对螺旋伞齿轮，所述输出轴的前端部通过轴承与从动盘相连，在输出轴外露端装在风扇连接盘组件，从动盘上装有钢盘及传力螺钉，从动盘端面有螺纹连接孔，用于固定风扇，从动盘的内侧装有永磁体III，在输出轴上还装有主动盘，该主动盘与输出轴过盈配合，该主动盘上装有散热架，散热架端面实体内嵌有一圆形的导磁钢板，与相对的多组永磁体III保持有间隙，在所述轴承座III内腔装有线圈，所述传动轴连接盘与传动轴总成的输出端相连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过采用角转向器换向传动，使皮带轮动力成90°输出，实现风扇轴与发动机曲轴垂直布置，有效合理的利用了空间，提高空间利用率。

2、由于皮带轮与从动盘之间采用了磁性传递实现从输入到输出为柔性(非刚性)连接，对工作时的振动、噪音消除起到了大大降低作用，有效保证传动时平稳、柔和，延长了传动机构的使用寿命。

3、在从动盘与主动盘之间除采用了永磁体与导磁钢板旋转产生涡流原理为一级滑差传动速度外，还结合线圈绕组通电后产生吸力为二级传动速度，还有一级在结构上靠轴承的摩擦阻力进行随动。通过上述三级转速实现精确调整发动机冷却系统的散热量，从而使发动机的工况温度及冷却水温始终保持在最理想的工作温度，发挥出发动机的最佳功率。

4、当汽车刚运行或环境温度低时，电磁线圈不通电，风扇以极低的转速运转，当发动机迅速升高或接近理想的工作温度时，小线圈得电，风扇以滑差形式运转，最高可达1200rpm，风扇此时既提供适当的冷却效果，同时还节省大量的燃油消耗并降低噪音。当水温接近最大的允许工作温度时，大线圈得电，风扇随轴以最高转速运转，提供大功率制冷。

(四)附图说明

图1为本发明节能多速传动机构的总体结构示意图。

图2为发明的皮带轮总成结构示意图。

图3为发明的转向器总成结构示意图。

图中附图标记：

皮带轮总成1、传动轴总成2、角转向器总成3、风扇4；

皮带轮1.1、轴承座I 1.2、传动盘1.3、从动盘1.4、缓冲柱1.5、永磁体I 1.6、永磁体II 1.7、轴承I 1.8、轴承II 1.9、支架1.10；

传动轴连接盘4.1、键4.2、轴承III4.3、输入轴4.4、轴承座II 4.5、箱体4.6、一对螺旋伞齿轮4.7、输出轴4.8、轴承IV 4.9、轴承座III 4.10、主动盘4.11、线圈4.12、从动盘4.13、永磁体III 4.14、钢盘4.15、传力螺钉4.16、导磁钢板4.17、散热架4.18。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体说明：

参见图1，本发明节能多速传动机构，由皮带轮总成1、传动轴总成2、角转向器总成3及风扇4组成。所述皮带轮总成1输出端与传动轴总成2的输入端相连，传动轴总成2输出端与角转向器总成3输入端相连，角转向器总成3输出端与风扇4相连。参见图2，所述皮带轮总成由皮带轮1.1、轴承座I 1.2、传动盘1.3、从动盘1.4、缓冲柱1.5、永磁体I 1.6、永磁体II 1.7、轴承I 1.8、轴承II 1.9和支架1.10组成。所述传动盘1.3输出端由连接法兰通过联轴器与传动轴总成2的输入端相连，传动盘1.3输入端通过花键与从动盘1.4相连接，并通过轴承I 1.8与皮带轮1.1输出端的内孔相连接，皮带轮1.1输出端的外缘通过轴承II 1.9安装在轴承座I 1.2内，轴承座I 1.2固定在支架1.10上，支架1.10通过螺栓与车辆固定。所述皮带轮1.1通过皮带传入动力，在皮带轮1.1上装有多个永磁体I 1.6，从动盘1.4装有多个永磁体II 1.7，所述永磁体I 1.6与永磁体II 1.7磁性相反，从动盘通过装有相反磁极的皮带轮而被推动转动，当达到稳定的转速后此时皮带轮和从动盘依靠缓冲柱1.5接触传动，从动盘的转动带动与它通过花键相配合的传动盘旋转。然后传入传动轴总成2的输入端，传动轴总成2的输出端又传入角转向器总成3输入端。由于采用了磁性传递实现从输入到输出为柔性(非刚性)连接，对工作时的振动、噪音消除起到了大大降低作用，有效保证传动时平稳、柔和。

参见图3，所述角转向器总成3由传动轴连接盘4.1、键4.2、轴承III4.3、输入轴4.4、轴承座II4.5、箱体4.6、一对螺旋伞齿轮4.7、输出轴4.8、轴承IV4.9、轴承座III4.10、主动盘4.11、线圈4.12、从动盘4.13、永磁体III4.14、钢盘4.15、传力螺钉4.16、导磁钢板4.17和散热架4.18组成。所述传动轴连接盘4.1的内孔通过键4.2与输入轴4.4一端固定，输入轴4.4中间通过轴承III4.3安装在轴承座II4.5内，轴承座II4.5外缘以止口装入箱体4.6一相应孔处，在输入轴4.4另一端安装有一螺旋伞齿轮。所述输出轴4.8的一端通过轴承IV4.9安装在轴承座III4.10内，轴承座III4.10外缘以止口装入箱体4.6另一相应孔处，且所述箱体4.6的两相应孔呈90°垂直布置。在所述输出轴4.8的中部装有一螺旋伞齿轮，该螺旋伞齿轮与输入轴上一螺旋伞齿轮相互啮合，构成一对螺旋伞齿轮4.7。所述输出轴4.8的前端部通过轴承与从动盘4.13相连。在输出轴外露端装在风扇连接盘组件，从动盘上装有钢盘4.15及传力螺钉4.16，从动盘端面有螺纹连接孔，用于固定风扇。从动盘4.13的内侧装有永磁体III4.14，并通过环形导磁铁片相连，形成多组开口对向驱动的U型磁铁。在输出轴4.8上还装有一主动盘4.11，该主动盘4.1与输出轴4.8过盈配合，该主动盘4.1上装有散热架4.18，散热架4.18端面实体内嵌有一圆形的导磁钢板4.17，与相对的多组永磁体III保持一定的间隙，实现相对滑差转动。在所述轴承座III4.10内腔装有大小线圈4.12。当线圈不通电时，风扇靠轴承的摩擦发生作用，风扇以低速度旋转。当电磁线圈通电时，线圈产生磁力，在主动盘的端面形成二组相对应的磁极，自动紧密吸合从动盘上的钢盘，而钢盘又通过传力螺钉4.16与从动盘固定，使风扇和从动盘跟随主动盘一起转动，实现无滑差转动。而半速转动是靠多组开口对向驱动的磁铁与散热架中易导磁钢板相对运动后产生的物理特性形成一定的滑差率来实行。当主动盘上散热架中的圆形导磁钢板转动时，与之相对应的多组磁极磁力线被切割，在导磁钢板中将产生感应涡流，从而以滑差的形式拖动固定磁铁的从动盘跟转。图3中，传动轴连接盘4.1通过联轴器与传动轴总成2的输出端相连接，当传动轴总成2旋转运动时，带动传动轴连接盘运动，通过键带动输入轴运动，输入轴运动时通过一对相互啮合的螺旋伞齿轮，传递至输出轴，经过电磁控制吸合程度最终带动风扇转动。而风扇连接盘组件为一电磁控制的磁性驱动机构，可实现多速度的传动。其中，传动轴总成采用伸缩球笼式结构，实现等速传动，有效保证了传动平稳，提高传动效率。箱体采用铝压铸，并在外表面增加多条散热筋，既减轻了总成重量，又大大提高了散热效果。

Claims (1)

1.一种节能多速传动机构，包括皮带轮总成(1)、传动轴总成(2)及风扇(4)，所述皮带轮总成(1)输出端与传动轴总成(2)的输入端相连，所述传动轴总成(2)输出端与一角转向器总成(3)输入端相连，该角转向器总成(3)输出端与风扇(4)相连；所述皮带轮总成包括皮带轮(1.1)、轴承座Ⅰ(1.2)和支架(1.10)，其特征在于：所述皮带轮总成还包括传动盘(1.3)、从动盘(1.4)、缓冲柱(1.5)、永磁体Ⅰ(1.6)、永磁体Ⅱ(1.7)、轴承Ⅰ(1.8)和轴承Ⅱ(1.9)，所述传动盘(1.3)输出端与传动轴总成(2)的输入端相连，所述传动盘(1.3)输入端与从动盘(1.4)相连接，并通过轴承Ⅰ(1.8)与皮带轮(1.1)输出端的内孔相连接，皮带轮(1.1)输出端的外缘通过轴承Ⅱ(1.9)安装在轴承座Ⅰ(1.2)内，轴承座Ⅰ(1.2)固定在支架(1.10)上，在皮带轮(1.1)上装有多个永磁体Ⅰ(1.6)，从动盘(1.4)装有多个永磁体Ⅱ(1.7)，所述永磁体Ⅰ(1.6)与永磁体Ⅱ(1.7)磁性相反，所述皮带轮(1.1)与从动盘(1.4)之间设置缓冲柱(1.5)接触传动；所述角转向器总成(3)包括传动轴连接盘(4.1)、输入轴(4.4)、轴承Ⅲ(4.3)、轴承座Ⅱ(4.5)、箱体(4.6)、一对螺旋伞齿轮(4.7)、输出轴(4.8)、轴承Ⅳ(4.9)、轴承座Ⅲ(4.10)、主动盘(4.11)、从动盘(4.13)、永磁体Ⅲ(4.14)、钢盘(4.15)、传力螺钉(4.16)、导磁钢板(4.17)和散热架(4.18)，所述传动轴连接盘(4.1)的内孔与输入轴(4.4)一端固定，输入轴(4.4)中间通过轴承Ⅲ(4.3)安装在轴承座Ⅱ(4.5)内，轴承座Ⅱ(4.5)外缘以止口装入箱体(4.6)一相应孔处，在输入轴(4.4)另一端安装有一螺旋伞齿轮，所述输出轴(4.8)的一端通过轴承Ⅳ(4.9)安装在轴承座Ⅲ(4.10)内，轴承座Ⅲ(4.10)外缘以止口装入箱体(4.6)另一相应孔处，且所述箱体(4.6)的两相应孔呈90°垂直布置，在所述输出轴(4.8)的中部装有一螺旋伞齿轮，该螺旋伞齿轮与输入轴上一螺旋伞齿轮相互啮合，构成一对螺旋伞齿轮(4.7)，所述输出轴(4.8)的前端部通过轴承与从动盘(4.13)相连，在输出轴(4.8)外露端装在风扇连接盘组件，从动盘上装有钢盘(4.15)及传力螺钉(4.16)，从动盘端面有螺纹连接孔，用于固定风扇，从动盘(4.13)的内侧装有永磁体Ⅲ(4.14)，在输出轴(4.8)上还装有主动盘(4.11)，该主动盘(4.1)与输出轴(4.8)过盈配合，该主动盘(4.1)上装有散热架(4.18)，散热架(4.18)端面实体内嵌有一圆形的导磁钢板(4.17)，与相对的多组永磁体Ⅲ(4.14)保持有间隙，在所述轴承座Ⅲ(4.10)内腔装有线圈(4.12)，所述传动轴连接盘(4.1)与传动轴总成(2)的输出端相连接。

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