CN101858242B - 发动机冷却风扇组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机冷却风扇组件。一种风扇组件包括具有风扇轮毂的风扇、具有驱动轴的马达、以及与驱动轴连结并与驱动轴一同旋转的驱动元件。风扇轮毂包括内表面和外表面。驱动元件与风扇轮毂的内表面接触以在驱动元件与风扇轮毂的内表面之间限定出多个间隔的驱动元件接触区域。夹具与驱动轴和风扇轮毂的外表面接合以将风扇连结于驱动轴。夹具接触风扇轮毂的外表面以在夹具与风扇轮毂的外表面之间限定出多个间隔的夹具接触区域。多个驱动元件接触区域与多个夹具接触区域大致对齐。

Description

发动机冷却风扇组件

技术领域

本发明涉及风扇，且更具体地涉及发动机的冷却风扇。

背景技术

发动机冷却风扇组件(尤其是用于机动车辆上的)通常包括护罩、电动马达、以及风扇。该护罩典型地包括护罩轮毂或马达装配件和在径向上从护罩轮毂伸出的固定叶片。马达通常被护罩轮毂容纳且以紧固件固定于护罩上。驱动轴可以从马达伸出，马达的驱动轴典型地包括驱动元件，其连接驱动轴和风扇以便一起转动。夹具可与马达驱动轴的末端连接以将风扇固定于马达的驱动轴上。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供一种风扇组件，该风扇组件包括具有驱动轴的马达以及包括具有孔的风扇轮毂的风扇，驱动轴延伸通过该孔。风扇轮毂进一步包括朝向马达的内表面以及远离马达的外表面。风扇进一步包括从风扇轮毂沿径向延伸的多个扇叶。驱动元件与驱动轴连接并与驱动轴一同旋转，驱动元件还与风扇轮毂的内表面接触以限定在驱动元件和风扇轮毂的内表面之间多个间隔的驱动元件接触区域。驱动元件在驱动元件接触区域向风扇轮毂的内表面施加压力以阻止风扇沿驱动轴移动。夹具与驱动轴和风扇轮毂的外表面连接以将风扇固定于驱动轴上。该夹具与风扇轮毂的外表面接触以在夹具与风扇轮毂的外表面之间限定多个间隔的夹具接触区域。夹具在夹具接触区向风扇轮毂的外表面施加压力以限制风扇沿驱动轴的移动。多个驱动元件接触区域通常与多个夹具接触区域对齐。

在另一个实施例中，本发明提供一种风扇组件，包括具有驱动轴的马达以及包括具有孔的风扇轮毂的风扇，驱动轴延伸通过该孔。风扇轮毂进一步包括朝向马达的内表面和远离马达的外表面。风扇进一步包括从风扇轮毂沿径向延伸的多个扇叶。驱动元件与驱动轴连接并与驱动轴一同旋转。驱动元件向内表面施加压力以阻止风扇沿驱动轴移动。该组件进一步包括夹具，其具有第一径向边缘、第二径向边缘、以及至少部分限定在第一和第二径向边缘之间的槽。该槽容纳驱动轴以使夹具与风扇轮毂的外表面接合以将风扇与驱动轴连接。夹具与风扇轮毂的外表面接触以在夹具与风扇轮毂的外表面之间限定夹具接触区域。夹具在夹具接触区域向风扇轮毂的外表面施加压力以阻止风扇沿驱动轴移动，直接邻近夹具的第一和第二径向边缘的任一个不存在夹具接接触区域。

本发明的其它方面将通过下列详细描述和附图变得显而易见。

附图说明

图1是本发明一个实施例的风扇组件的分解透视图。

图2是图1中的风扇组件沿图1中的线2-2截取的局部截面图。

图3是图1中的风扇组件中的风扇的后侧视图。

图4是图1中的风扇组件中的风扇的前端透视图。

图5是图1中的装配好的风扇组件一部分的放大的前端透视图。

图6是本发明第二实施例的风扇的前端透视图。

图7是图2的一部分的放大图。

图8是图3的一部分的放大图。

图9a是本发明第三实施例中夹具的后端透视图。

图9b是本发明第四实施例中夹具的后端透视图。

图10是施加于现有技术的风扇组件中的驱动元件上的夹具压力的图示。

图11是施加于本发明的冷却风扇组件的一个实施例中的驱动元件上的夹具压力的图示。

在本发明的任何实施例被详细描述之前，应当理解到本发明并不局限于它具体结构的应用和下面的描述所阐明的或附图所表示的组件布置。本发明具有其它的实施例并可以以各种方式应用或实现。同样，应当理解到这里所使用的措辞和术语仅是为了描述而不应当认为是一种限定。词语“包括”、“包含”或“具有”及其变形的应用表示包含随后列出的条目、其等同物以及另外的条目。除非特别指定或以其它方式限定，术语“安装”、“连接”、“支撑”和“连结”及其变形广泛应用且包含直接和间接的安装、连接、支撑和连结。更进一步地，“连接”和“连结”并非是限定为物理或机械的连接或联结。

具体实施方式

图1示出了风扇组件20，它包括护罩22、马达24、风扇26、以及将风扇26连结于马达24的夹具28。护罩22包括限定圆形进气增压空间34的主体部分30。护罩轮毂或马达的固定部分38位于增压空间34的中央。固定叶片42从护罩轮毂38沿径向延伸以在气增压空间34内将轮毂38连结于主体部分30。图示的护罩22进一步包括上部和下部的支架46和48，分别地，它们可以将热交换器连结于护罩22。据此，在一个实施例中，风扇组件20是机动车辆冷却风扇组件。

电动马达24包括壳体52和从壳体52的末端58伸出的驱动轴56。参照图1和图7，驱动轴56包括位于壳体52外面的末端60。周向槽66形成在邻接末端60的驱动轴56中，驱动元件70与驱动轴56连结以在驱动轴56上的槽66与马达壳体52的末端58之间与驱动轴56一同旋转。下面将要详细讨论的，驱动元件70将马达驱动轴56与风扇26连结以使其一同旋转。

从图1、7和11中最佳地看出，在图示的结构中，驱动元件70包括三条臂74，在驱动元件70与驱动轴56连结时臂74从驱动轴56沿径向伸出。三条臂74设置为关于驱动轴56大体上对称，因此在三条臂74的中心线76之间限定出约为120度的角α。三条臂74每个的末端形成放大的衬垫82。如图7中的截面图上可以看出，衬垫82在朝向夹具28的方向上位于臂74的其余部分的上方或从臂74的其余部分突出。可以理解到，这里图示和描述的驱动元件70仅是一种可能的结构。在其它的实施例中，驱动元件可以具有多于或者少于三个的臂，也可以具有其它合适的外形。

参照图1、3和图4，风扇26包括风扇轮毂86和从风扇轮毂86的径向伸出的扇叶90。图示风扇26包括将扇叶90的顶端连接起来的外环带94，以对风扇26提供另外的结构支撑。风扇轮毂86包括内表面98、外表面100、以及围绕表面98和100的外围延伸的壁104，扇叶90连结到壁104上。孔108从内表面98至外表面100延伸通过风扇轮毂86的中心。

参考附图8，凹口112形成于风扇轮毂86的内表面98上，使得孔108就位于凹口112的中心。凹口112由内表面98和从内表面98伸出的多个壁116限定。凹口112的壁116限定出了凹口112的形状，从图8的位置看去时，凹口112具有大致圆形的中心部分118和从大致圆形中心部分118沿径向伸出的臂部120。如图7和图8最佳地所示，内表面98进一步包括在每个臂部120中心部分的凸起124。虽然图示的实施例包括凸起124，而在其它的实施例中，凸起124将被省略。

参考附图4，风扇轮毂86的外表面100包括形成于外表面100中的间隔的凹口126a、126b和126c。图示的三个凹口126a、126b和126c在风扇轮毂86的中心孔108周围大致对称地形成，凹口126a、126b和126c限定出位于凹口126a、126b和126c之间的三个衬垫128。凹口126a、126b和126c在中心孔108周围大致对称地形成，使得衬垫128限定出延伸通过每个衬垫128的中心并交会于中心孔108的中心的中心线130。在相邻的中心线130之间限定大约120度的夹角β。同样，凹口126a、126b和126c位于距中心孔108相同的径向距离，使得衬垫128也是距中心孔108相同的径向距离。凹口126a、126b和126c可以通过铣削、车削、模铸以及其它类似的加工方法形成于风扇轮毂86的外表面100。此外，尽管图示的实施例包括由三个通常呈肾形弯曲或拱形的凹口126a、126b和126c形成的三个衬垫128，而在其它的实施例中，外表面100可以包括其它适当数量和外形的衬垫和凹口。例如，在一种结构中，风扇可以省略图4中的凹口126b和126c而仅包括凹口126a。

参考附图5，夹具28通常呈圆形，它包括一个从夹具28的中心沿径向延伸至夹具28的外周的槽136。槽136被第一径向边缘137a、第二径向边缘137b、以及位于边缘137a和137b的内部末端通常呈圆形的末端部分137c所限定。圆形部分137c与夹具28同心，边缘137a和137b从圆形部分137c延伸至夹具28的外周138，使得槽136就在夹具的外周138中限定出开口139。虽然边缘137a和137b被描述为径向边缘，但是可以理解到这里所用的术语“径向”并不局限于在直接径向方向上从夹具28的中心伸出的边缘。更确切地，这里所使用的术语“径向”意味着还包括通常沿径向伸出或从接近夹具中心的点大致伸向外周的边缘。从图7中最佳地看出，夹具28具有凹入的轮廓，这是为了在夹具28的外周138处向风扇26施加压力，下面将对其做更详细地讨论。

参考附图2和7，风扇26通过将马达24的驱动轴56穿过风扇轮毂86的中心孔108来与马达24连结，使得内表面98朝向马达24而外表面100远离马达24。风扇26相对于轴56和驱动元件70定向旋转，使得马达24的驱动元件70被内表面98的凹口112容纳(也可以从附图8和11中看到)。据此，驱动元件70的每个臂74被凹口112的臂部120中的一个容纳，从而连结马达驱动轴56以便与风扇26一起旋转。

参考附图5和7，下面，夹具28被置于马达驱动轴56上，使得驱动轴56上的槽66就可以被容纳于在夹具槽136端部上的圆形部分137c中，夹具槽136容纳风扇轮毂86的对齐元件140。由于夹具28凹入的外形，夹具28通常在图7中所示的箭头144的方向上向风扇轮毂86的外表面100施加压力。作为响应，防止沿驱动轴56移动而固定的驱动元件70通常在图7中所示的箭头148的方向上向风扇轮毂86的内表面98施加压力。夹具28和驱动元件70一起阻止了风扇26沿驱动轴56移动。

参考图7和8，驱动元件70与风扇轮毂86的内表面98接合或接触以限定间隔的或不同的接触区域152。接触区域152是风扇轮毂86的内表面98上的位置，在该位置处驱动元件70向风扇轮毂86施加箭头148所示的压力。在图示的结构中，驱动元件70建立了三个间隔的接触区域152，因为驱动元件70包括三个臂74和三个衬垫82(图11)。更进一步地，在图示的结构中，内表面98包括凸起124，使得驱动元件接触区域152通常形成在凸起124上，从图7中最佳地看出。

同时，夹具128与风扇轮毂86的外表面100接触或接合以限定出间隔的或不同的夹具接触区域156。夹具接触区域156是风扇轮毂86的外表面100上的位置，在该位置处夹具28向风扇轮毂86的外表面100施加箭头144所示的压力。由于夹具28凹入的外形，夹具28仅仅围绕夹具28的外周138向外表面100施加压力。更进一步地，由于形成于外表面100上并且在夹具28连接到轴56时与夹具28的外周138对齐的凹口126a、126b和126c，夹具28只在衬垫128处施加以箭头144表示的压力。在图示的结构中，夹具接触区域156仅形成在衬垫128上。

参考附图8，内表面98上的凸起124与外表面100上的衬垫128对齐。因此，驱动元件接触区域152与夹具接触区域156对齐。驱动元件接触区域152对齐夹具接触区域156，由此两个接触区域152和156具有相对于中心孔108近似相等的径向距离，以及驱动元件接触区域152在外表面100的邻近凹口126a、126b和126c之间中心地呈圆周分布。据此，每个夹具接触区域156与相应的驱动元件接触区域152正对(在相对驱动轴56的轴向方向上)。可以理解到接触区域152和156通常为对齐并正好相反，但是夹具接触区域156延伸超出各自或相反的驱动元件接触区域152(相对于驱动轴56在周向方向和径向方向上)，如图8所示。在其它的实施例中，接触区域通常可以对齐或正好相反，但是驱动元件接触区域延伸超出相反或各自的夹具接触区域(相对于驱动轴56在周向方向和径向方向上)。在其它的实施例中，接触区域通常可以对齐或正好相反而在接触区域之间没有任何重叠。

在省略了凸起124的实施例中，驱动元件接触区域被驱动元件臂74的衬垫82限定(图11)。衬垫82类似地与外表面100的衬垫128对齐，使得驱动元件接触区域以及夹具接触区域可以对齐。

在风扇组件20运行期间，已经发现，由于夹具接触区域156和驱动元件接触区域152的对齐降低了引起风扇26扭曲变形的弯曲力矩，尤其是当风扇26暴露于相对高的温度中时。参考图8和11，对齐接触区域152和156则将从夹具28向驱动元件70的衬垫82施加压力，以及使由夹具28向衬垫82之间的区域施加的压力最小化，这样便减小了弯曲力矩。图11表示出了在接触区域152和156对齐时施加于驱动元件臂74的衬垫82的压力区域166。如图所示，对齐的接触区域152和156使衬垫82的压力区域166集中，这样减小了弯曲力矩以及风扇26的扭曲变形。图10表示出了现有技术中不带凹口126a、126b和126c(如图4所示)或者对齐的驱动元件接触区域和夹具接触区域的风扇组件中施加的压力(以区域170a和170b表示)。在这种结构中，夹具28在夹具28的外周138周围不均匀地施加压力(压力区域170a和170b)，这样将在运行中带来不希望的弯曲力矩和风扇的扭曲变形。尤其是，夹具28的邻近边缘137a和137b(图5)建立的压力区域170a会带来不希望的弯曲力矩和风扇的扭曲变形。

参考附图5，对齐元件140(其通常位于凹口126a的中心)相对于风扇轮毂86的外表面100定位夹具28。夹具28被定位，使得在夹具28的外周138处的径向边缘137a和137b与凹口126a轴向接触或相对。因此，夹具28不会在直接邻近夹具28的第一和第二径向边缘137a和137b处向风扇轮毂86的外表面100施加压力。更确切地，夹具28在衬垫128处向风扇轮毂86施加压力，且在直接邻近径向边缘137a和137b的地方不存在夹具接触区域。如图4和图5所示，离边缘137a或137b最近的各自的接触区域156距最近的边缘137a或137b大约50度，使得距边缘137a或137b约50度范围之内不存在接触区域。在其它的结构中，距边缘137a或137b约25度范围之内不存在接触区域。已经发现，当邻近边缘137a和137b处具有夹具接触区域时，邻近边缘137a和137b产生压力区域170a(图10)。在图示的实施例中，其中直接邻近边缘137a和137b不存在夹具接触区域，压力区域在邻近边缘137a和137b处不会产生，压力区域166可以施加到衬垫82，如图11所示。

图6表示出了风扇26的一种可供选择的结构。图6中的风扇26’大体上与风扇26相同，相似的元件以相同的附图标记加上’来表示，仅讨论其中的不同之处。在图6中所示的实施例中，夹具接触区域156’被风扇轮毂86’的外表面100’高出的凸起174’限定，而不是被图4中的衬垫128来限定。

同样的，图9a表示出了夹具28的一个可供选择的结构。图9a中的夹具28”大体上与夹具28相同，相似的元件以相同的附图标记加上”来表示，仅讨论其中的不同之处。在图9a中所示的实施例中，夹具接触区域156”被夹具28”上高出的多个凸起178”限定，而不是被图4中的衬垫128或图6中的凸起174’来限定或者除了被图4中的衬垫128或图6中的凸起174’限定之外。

而图9b表示出了夹具28的另一个可供选择的结构。图9b中的夹具28”’大体上与夹具28相同，相似的元件以相同的附图标记加上”’来表示，仅讨论其中的不同之处。在图9b中所示的实施例中，夹具接触区域156”’被形成于夹具28”’上并位于凹口186”’之间的衬垫182”’限定，而不是被图4中的衬垫128或图6中的凸起174’或图9a中的凸起178”来限定或者除了被图4中的衬垫128或图6中的凸起174’或图9a中的凸起178”限定之外。在其它的实施例中，图9a中的衬垫182”’可以通过去掉一些但不是全部的围绕和在衬垫182”’之间的金属来形成，使得凹口就被形成以及夹具的外围具有与图9a中夹具28”的形状相似的形状。而其它的实施例可以包括在本文描述或图示的实施例中的任何合适特征的结合。

本发明各种特征及其优点将在下面的权利要求中阐明。

Claims (17)

1.一种风扇组件，包括： 

包括驱动轴的马达； 

风扇，包括， 

具有孔、内表面和外表面的风扇轮毂，驱动轴延伸通过所述孔，内表面朝向马达，且外表面远离马达；以及， 

从风扇轮毂上沿径向伸出的多个扇叶， 

驱动元件，所述驱动元件与驱动轴连结以与驱动轴一同旋转，驱动元件与风扇轮毂的内表面接触以在驱动元件和风扇轮毂的内表面之间限定多个间隔的驱动元件接触区域，驱动元件仅在驱动元件接触区域处向风扇轮毂的内表面施加压力以防止风扇沿驱动轴移动；以及 

夹具，所述夹具接合驱动轴和风扇轮毂的外表面以将风扇连结于驱动轴，该夹具与风扇轮毂的外表面接触以在夹具和风扇轮毂的外表面之间限定多个间隔的夹具接触区域，夹具仅在夹具接触区域处向风扇轮毂的外表面施加压力以防止风扇沿驱动轴移动；以及 

其中多个间隔的夹具接触区域中的每一个与多个间隔的驱动元件接触区域中的相对应一个大致对齐并且正好相反，从而使得夹具仅在与多个间隔的驱动元件接触区域相对应的位置处向风扇轮毂的外表面施加压力。 

2.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，风扇组件包括三个间隔的驱动元件接触区域和三个间隔的夹具接触区域，其中三个驱动元件接触区域中的每一个都直接与三个夹具接触区域的相应一个正好相反。 

3.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，驱动元件包括从驱动轴径向伸出的多个臂，其中风扇轮毂包括至少部分地形成于风扇轮毂的内表面上的凹口，其中多个臂容纳于凹口中以将风扇连结于驱动轴以便一同旋转，且其中多个驱动元件接触区域其中的每一个都被多个臂中的一个与风扇轮毂的内表面接触之处限定。 

4.如权利要求3所述的风扇组件，其特征在于，驱动元件包括三个臂，每一个臂都在臂与风扇内表面接触之处限定出驱动元件接触区域，其中风扇轮毂的凹口包括三个相应的臂部以将风扇与驱动轴连结并以便一同旋转，其中风扇组件包括三个间隔的夹具接触区域，且其中三个夹具接触区域的每一个都与三个驱动元件接触区域的一个正好相反。 

5.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，多个夹具接触区域被风扇轮毂外表面上的多个高出的凸起限定。 

6.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，多个夹具接触区域被限定在形成于风扇轮毂的外表面上的多个凹口部分之间。 

7.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，多个夹具接触区域被限定在形成于夹具上的多个凹口部分之间。 

8.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，多个夹具接触区域被夹具上多个高出的凸起限定。 

9.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，多个驱动元件接触区域被风扇轮毂的内表面上多个高出的凸起限定。 

10.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，多个夹具接触区域被设置为关于风扇轮毂的所述孔对称，且其中多个驱动元件接触区域被设置为关于风扇轮毂的所述孔对称。 

11.如权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，风扇组件是机动车辆冷却风扇组件，所述风扇组件进一步包括包含护罩轮毂和从护罩轮毂沿径向伸出的多个固定叶片的护罩，且其中马达被连结于护罩轮毂上。 

12.一种风扇组件，包括： 

包括驱动轴的马达； 

风扇，包括： 

具有孔、内表面和外表面的风扇轮毂，驱动轴延伸通过所述孔，内表面朝向马达，且外表面远离马达；以及， 

从风扇轮毂上沿径向伸出的多个扇叶， 

驱动元件，所述驱动元件连结于驱动轴以与驱动轴一同旋转，驱动元件向风扇轮毂的内表面施加压力以防止风扇沿驱动轴移动；以及 

夹具，包括： 

第一径向边缘； 

第二径向边缘；和 

槽，所述槽至少部分地限定在第一和第二径向边缘之间，所述槽容纳驱动轴以接合夹具和风扇轮毂的外表面以使风扇与驱动轴连结，夹具与风扇轮毂的外表面接触以在夹具和风扇轮毂的外表面之间限定出夹具接触区域，夹具仅在夹具接触区域向风扇轮毂的外表面施加压力以防止风扇沿驱动轴移动；以及 

其中，任何夹具接触区域都不直接邻近夹具的第一和第二径向边缘的任一个。 

13.如权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，距夹具的第一径向边缘和第二径向边缘的任一个约25度内不存在接触区域。 

14.如权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，夹具接触区域布置成邻近夹具的外围，其中第一和第二径向边缘延伸至外围，使得槽在外围上限定出开口。 

15.如权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，夹具接触区域邻近在风扇轮毂的外表面上形成的凹口部分。 

16.如权利要求12所述的风扇组件，其特征在于，夹具接合风扇轮毂的外表面以在夹具与风扇轮毂的外表面之间限定出多个间隔的夹具接触区域，其中驱动元件与风扇轮毂的内表面接触以在驱动元件与风扇轮毂的内表面之间限定出多个间隔的驱动元件接触区域，驱动元件仅在驱动元件接触区域向风扇轮毂的内表面施加压力，其中多个驱动元件接触区域与多个夹具接触区域大致对齐。 

17.如权利要求16所述的风扇组件，其特征在于，多个夹具接触区域中的每一个与多个驱动元件接触区域中的相应一个正对。