CN102144101A - 具有动态不平衡补偿的马达冷却风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于汽车的马达风扇装置，其特征在于，马达风扇装置(10)具有至少一个或者多个容纳轮廓(24、30、50)，一个或者多个平衡部件(28)可容纳在这些容纳轮廓中，其中，至少一个容纳轮廓(24)具有至少两个平面(26)，和/或其中，至少两个容纳轮廓(24)分别具有至少一个平面(26)，其中，两个平面(26)彼此不同。

Description

具有动态不平衡补偿的马达冷却风扇

现有技术

本发明涉及一种汽车的马达冷却风扇，该风扇设置有动态不平衡补偿装置。

通常，惯性力或者静态的和动态的不平衡是由于旋转组件，例如马达的转子或者电枢和风扇的不均匀的质量分布，以及由于相对于驱动装置的旋转轴和主惯性轴的形状公差和位置公差引起的。其中，形状-和位置公差引起旋转轴和主惯性轴不再重合。当具有在转子轴上容纳的风扇叶轮的冷却风扇的旋转轴和主惯性轴之间平行移动时这例如会引起静态不平衡。当旋转轴向主惯性轴倾斜时则产生离心力矩。这个离心力矩在其作用上和力矩不平衡或者动态不平衡是一样的。

通常发动冷却风扇的动态不平衡引起机械振动。其中，所产生的振动会一直到达乘客车箱，并且因此例如引起转向盘的抖动，以及引起出现有干扰的振动噪音。此外，有理由怀疑由动态不平衡所引起的作用力在马达冷却风扇的电机中偶然引起轴承的快速磨损。

在当今的马达冷却风扇中通常对静态不平衡进行补偿，以保持允许的极限值。但是要在通常其结构很平坦的风扇上实现动态不平衡的补偿是很困难的很费钱的。

现在根据本发明提供这样一种马达风扇装置，它具有改进了的动态不平衡的补偿。

根据本发明的用于汽车的马达风扇装置具有至少一个或者多个用于容纳一个或者多个平衡部件的容纳轮廓，其中，至少一个容纳轮廓具有至少两个平面和/或至少两个容纳轮廓形成至少两个平面。

这样一种马达风扇装置具有下述优点，即它能以简单和自动化的方法补偿动态不平衡，并且能防止由于不平衡所出现的缺点。根据本发明例如将一个、两个或者多个用于补偿动态不平衡的平衡部件固定在一个或者多个容纳轮廓中，或者从外部夹紧，和/或粘贴。这些平衡部件的尺寸是如此设计的，或者具有一个预定的重量，并且如此地定位在容纳轮廓中，即能基本防止动态不平衡。在这种情况中例如一个容纳轮廓具有至少两个用于设置平衡部件的平面。代替地或者附加地也可以设置多个容纳轮廓，这些容纳轮廓分别只具有一个平面，然而，其中这些容纳轮廓的这些平面是不相同的，这样，一个平面可比其它平面更高或者更低，和/或一个平面可设置在比其它平面更大或者更小的绕马达风扇装置的旋转轴线的半径上。

在从属权利要求中对另一些优选的实施形式进行了说明。

下面借助简图对本发明的一些实施形式进行更加详细的说明。这些附图是：

图1：根据本发明的一个第一实施形式的马达风扇装置的透视图。

图2：图1的马达风扇装置的局部图。

图3：图1的马达风扇装置的截面图。

图4：根据本发明的第二实施形式的马达风扇装置的部分透视图。

图5：根据本发明的第三实施形式的马达风扇装置的部分透视图。

图6：根据本发明的第四实施形式的马达风扇装置的部分透视图。

图7：根据本发明的第五实施形式的马达风扇装置的截面图。

图8：根据本发明的第六实施形式的马达风扇装置的截面图。

图9：根据本发明的第七实施形式的马达风扇装置的截面图。

图10：根据本发明的第八实施形式的马达风扇装置的截面图。

图11：根据本发明的第九实施形式的马达风扇装置的部分透视图。

图12：根据本发明的第十实施形式的马达风扇装置的部分透视图。

图13：平衡部件的不同的实施形式。

图14：根据具有确定最大不平衡补偿的第一实施形式的马达风扇装置的截面图。

在所有图中，只要没有其它说明，相同部件，或者功能相同部件和装置都用同一附图标记表示。

图1、2、3示出了马达风扇装置10的根据本发明的第一实施形式。在这个实施形式中动态不平衡得到补偿。如在图1中所示，马达风扇装置10具有一个通风器12、它包括一个或者多个叶片部件14。这些叶片部件在它们的外侧受到一个风扇叶轮16的限制，并且在它们的内侧例如形成在通风器12的轮毂区域18上。此外，马达风扇装置10还具有一个用于驱动通风器12的马达20。其中，通风器12例如通过一个随动装置22可和马达20耦合。

现在，为了合适地对马达风扇装置10以及它的通风器12的动态不平衡进行补偿，根据第一实施形式的马达风扇装置10具有一个容纳轮廓24。这个容纳轮廓具有至少两个、三个或者更多的平面26，这些平面设置在不同的高度上。其中，在容纳轮廓24中可以设置一个、两个、三个或者是多个平衡部件28。其中，这些平衡部件28可合适地定位在容纳轮廓24的不同的平面26中，以抵消动态不平衡。其中，这个容纳轮廓24形成例如一个环绕的凹槽30，它具有第一平面26，此外，它设置有附加的凹陷或者容纳部，它们形成第二个平面26，如图1和图2所示。容纳轮廓24或者凹槽30例如同心地并且通过在两个旋转平面26中的附加的凹陷32交替地设置。容纳轮廓24或者凹槽30例如也可只部分地环形设置。

图3示出了马达风扇装置10的截面图。其中，示出出凹槽30形式的容纳轮廓24，和它的两个旋转平面A和B。其中，容纳轮廓24例如形成在马达风扇装置10的轮毂区域18中。其中，旋转平面A设置得比旋转平面B高。其中，在凹槽30的凹陷32中例如设置两个球体形状的平衡部件28，其中，一个球体设置在旋转平面A中，一个球体设置在旋转平面B中。按照这种方式例如可以消除旋转轴34向主惯性轴的所不希望的倾斜，并且因此在通风器12旋转时阻止形成协态不平衡。这些平衡部件28可以外部例如通过贴粘，和/或通过一种相应的预紧固定在容纳轮廓24或者凹槽30中。此外，这些平衡部件28可由同一材料构成，或者具有同一材料组成，以及具有相同重量和相同的形状。

在图4中示出了马达风扇装置10的根据本发明的第二实施形式。这个第二实施形式和第1到3的第一实施形式的区别在于，在同一旋转平面26中，例如在此在旋转平面A中例如设置两个，或者更多的平衡部件28，而在另外的旋转平面26中，例如在此在旋转平面B中设置一个、两个或者更多的平衡部件28，例如在此一个第三平衡部件28。其中，例如其中至少两个或者多个平衡部件28的材料组成或者重量是不相同的。

在图5中示出了根据本发明的第三个实施形式的马达风扇装置10的一个透视图。在这个实施形式中容纳轮廓24，在此以凹槽30形式环绕设置，其中，设置了一个、两个、三个或者多个肋条36。这些肋条中断了凹槽30或者容纳轮廓24的延续。通过这些肋条36例如可将一个容纳轮廓24划分为多个腔室38。这些腔室可以容纳一个、两个或者更多个平衡部件28，其中，这些腔室38组成一个、两个或者更多个平面26。在图5的这个实例中这四个腔室38分别具有例如两个旋转平面A和B。其中，这四个腔室38可以具有相同多的，或者不相同多的用于容纳平衡部件28的凹陷32。

此外，图6示出了根据本发明的第四个实施形式的马达风扇装置10。其中，这个马达风扇装置10或者它的通风器12也具有凹槽30形式的容纳轮廓24。这个容纳轮廓设置在马达风扇装置10的轮毂区域18中。然而，其中，凹槽30和第一到第三实施形式相比较只是部分地环绕设计。换句话说，这个容纳轮廓24例如可以具有一个、两个、三个或者更多个部分环绕的凹槽30。如图6所示，这些凹槽例如以一个环，例如一个同心的环的形式设置。然而这些部分环绕的凹槽30也可设置到前后设置的环中(未示出)。这些部分环绕的凹槽30，如在图6中所示，形成具有一个、两个或者更多个平面26的不同的腔室38。这三个腔室38例如可以容纳不同数量的平衡部件28。从而一个腔室38在一个旋转平面B中可只容纳一个平衡部件28。其中，在旋转平面A和B中另两个腔室38可以容纳不同数量的平衡部件28。

图7示出根据本发明的第五实施形式的马达风扇装置10的部分截面图。其中，这个马达风扇装置10或者它的通风器12具有至少两个容纳轮廓24。这些容纳轮廓并列地部分或者全部地环绕设置，在此设置在马达风扇装置10或者它的通风器12的轮毂区域18中。这些容纳轮廓24例如形成两个凹槽30，这两个凹槽以两个同心圆的形式设置。其中，每个容纳轮廓24，或者凹槽30具有至少一个或者多个平面26，或者旋转平面26。第一个内凹槽例如形成旋转平面A，第二个外凹槽30形成旋转平面B。如前的实施形式一样，原则上讲每个容纳轮廓24可在至少两个、三个和更多的平面26之间变换。其中，在一个或者两个容纳轮廓24中可以设置一个、两个、三个或者更多个平衡部件28。

图8又示出根据本发明的第六实施形式的马达风扇装置10的部分截面图。其中，这个第六实施形式基本上以第五实施形式为基础。然而其中和轮毂区域18或者通风器12的叶片部件14的内端部40相连接地设置至少一个、两个或者更多个容纳轮廓24。其中，这些容纳轮廓24可面朝马达风扇装置10的上侧面42定向，和/或面朝马达风扇装置10的下侧面44定向。此外，容纳轮廓24可以形成至少另一平面26，例如旋转平面C。在这个旋转平面中可以容纳一个、两个、三个或者更多个平衡部件28。这个旋转平面C例如可以比旋转平面A和B更高一些，或者更低一些。

此外，在图9中示出了根据本发明的第七实施形式的马达风扇装置10的部分截面图。其中，这个第七实施形式是以图7的第五实施形式为基础。然而在这个第七实施形式中除了在通风器12的上侧面和/或下侧面42、44外，确切地说这次是在通风器12的外侧46上，或者在通风器叶轮16的外侧46上设置至少一个、两个或者更多个容纳轮廓24。其中，这个容纳轮廓24或者这些容纳轮廓24可以形成至少另一平面26，例如旋转平面C。在这个旋转平面C上可以容纳至少一个、两个、三个，或者更多的平衡部件28。这个旋转平面C例如可比旋转平面A和B更高或者更低。如同其它的实施形式一样，这个容纳轮廓24例如可按凹槽30的形式，例如部分或者完全地环形的凹槽30的形状设计。

图10示出了根据本发明的第八实施形式的马达风扇装置10的部分截面图。其中，这个第八实施形式是以第七实施形式为基础，其中，这个第八实施形式除了在通风器叶轮16的外侧46上具有至少一个容纳轮廓24外还附加地也在通风器轩轮16的内侧48上具有至少一个、两个或者更多个容纳轮廓24。其中，这些容纳轮廓28可朝马达风扇装置10或者通风器12的上侧面42，和/或下侧面44定向。此外如在图10中所示出的，各容纳轮廓24具有至少一个、两个或者更多个用于容纳一个、两个或者更多个平衡部件28的平面26，或者旋转平面26。在图10中在通风器叶轮16的内侧48上例如设置了一个容纳轮廓24，其中，这个容纳轮廓例如以凹槽30的形式设置在通风器12的下侧44上，并且形成一个旋转平面D，这个旋转平面例如设置得最低。其中，在这个凹槽30中设置至少一个或者多个平衡部件28。

图11示出了根据本发明的第九实施形式的马达风扇装置的部分透视图。在这个实施形式中相应的容纳轮廓24以开口50的形式，例如以圆形的开口50的形式设计。其中，铆钉部件52形式的平衡部件28固定在开口50中。确切地说平衡部件28例如在此是铆钉部件52从外部被通风器几何形状围住。原则上讲，作为容纳轮廓24或者固定轮廓相应的开口50可以具有任意的形状，也就是说例如圆形的、椭圆形的，和/或角形的。这些容纳轮廓24或者开口50形成在通风器12的至少一个或者多个叶片部件14中。其中，这些容纳轮廓24例如可以设置在绕马达风扇装置10或通风器12的旋转轴线34的同一半径上，但是在不同的高度上形成，如图11所示，绕不同的平面26形成。但是这些容纳轮廓24也可以设置在绕旋转轴线34的不同的半径上，并且此外，也可设置在不同的高度上和/或相同的高度上。

其中，作为平衡部件28除了铆钉部件52外还可以设置例如蘑菇形的部件54、销钉部件56或者其它任意形成的平衡部件28，它们可固定在相应的开口50中。其中，在至少一个、两个或者更多个叶片部件14中可以设置至少一个、两个或者更多个开口50形式的容纳轮廓24，它们可以装配平衡部件28。在这种情况中第九个实施形式也可以和其它的实施形式进行组合，例如和第一或者第二实施形式进行组合，如图10所示。其中，除了在叶片部件14中设置开口50形式的容纳轮廓24外也可在通风器12上设置一个、两个或者更多个凹槽30形式的容纳轮廓24。其中，一个凹槽30例如具有两个旋转平面26，在这些平面中可以容纳例如球体58形式的平衡部件28。

此外，在图12中示出了根据本发明的第十实施形式的马达风扇装置10的部分透视图。第十实施形式可和第一、第二实施形式作比较。其中，设置了例如部分地或者全部地环绕的凹槽30形式的一个、两个或者更多个容纳轮廓24。在图12中示出的凹槽30具有例如两个平面26，或者旋转平面26。其中，较低的第二平面26以多个容纳部或者凹陷32的形式设计，在这些地方可以容纳平衡部件28。如在图12和图13中所示，一方面平衡部件28可以设置为球形的平衡部件58，它们从外部被夹紧在容纳部或者凹槽30中。代替地或者附加地一种蘑菇状的部件54也可规定为平衡部件28，它也是从外部被夹紧，以便固定在容纳轮廓24中。其中，这个蘑菇状的部件54例如用它的柄部段插入到凹槽30中，并且从外部被这个凹槽夹紧。相应地也可将圆柱部件56用作平衡部件28，这个平衡部件插入到凹槽30中，并且从外部通过这个凹槽30夹紧。此外，也可不是将圆柱部件56用作平衡部件28，而是例如将长方六面体60或者多角部件用作平衡部件28，并且将其插入到凹槽30中，并且从外部被夹紧在那里。除此之外例如也可将扩张弹簧部件62用作平衡部件28。将它插入到凹槽30中，并且从外部被夹紧在那里。除此之外也可将填料64用作平衡部件28，其中，这个填料64环绕地通过例如凹槽30的容纳部包围。然而这仅仅是那些从外部被夹紧或者被环绕包围在例如凹槽30或者开口50形式的相应的容纳轮廓24中的平衡部件28的一些实例。本发明并不局限于这些平衡部件。这些所述的平衡部件28只是示范性的。这些平衡部件28的一个共同点是，这些平衡部件在环绕的或者至少两个部位上被集成在通风器12中的专门的容纳轮廓24从外部通过例如预紧力和/或粘贴保持或者包围。本发明的所有实施形式都是这种情况。其中，这些平衡部件28可以在任意彼此组合，并且根据功能和使用目的例如可以具有相同的重量，或者不同的重量。

此外，图14示出具有确定最大不平衡补偿的第一实施形式的马达风扇装置10的截面图。其中，在通风器12的轮毂区域18中设置一个容纳轮廓24。其中，这个容纳轮廓24例如设计为一个凹槽30的形式，并且具有两个旋转平面A和B，其中，旋转平面B距旋转平面A的间距为h＝15毫米。凹槽30本身距旋转轴线34的距离R＝84毫米。此外，例如两个平衡部件28规定为球体58形式。它们分别具有10毫米的直径，并且如图14所示设置在旋转平面A和旋转平面B中在对置侧上。

现在，最大动态不平衡补偿等于

$=m\·R\·h=(\frac{4}{3}\·r^3\·\mathrm{Pi}\·\mathrm{\ρ})\·R\·h=\frac{4}{3}\·{\left(5\mathrm{mm}\right)}^3\·\mathrm{Pi}\·\mathrm{7,8}g/{\mathrm{cm}}^3\·84\mathrm{mm}\·15\mathrm{mm}=$

$\≈{5000\mathrm{gmm}}^2$

按照前面借助不同的实施形式所说明的本发明，马达风扇装置10包含一个集成在通风器12中的专门的容纳轮廓24或者多个容纳轮廓24。这些容纳轮廓24分别用于将平衡部件28优选地垂直于风扇旋转轴线34地固定在不同的旋转平面26中。例如将金属的或者含金属的平衡重量28固定到这些容纳轮廓24中。其中，平衡重量28的金属成分例如占25％到100％重量。当平衡重量或者平衡部件28绕风扇旋转轴线34旋转时它们只产生一种＞400gmm²的动态不平衡，如前面通过图14的实例示出的。用于减小风扇的总的动态不平衡。平衡重量或者平衡部件28环绕地或者至少在两个部位借助这个专门的容纳轮廓24从外部例如通过预紧力和/或粘贴被保持或者被包围。

通过将两个、三个或者更多个容纳轮廓24设置到通风器12中，以便将平衡部件28或者平衡质量固定在不同的旋转平面26中的举措可第一次以简单的技术自动地对马达风扇装置的动态不平衡进行平衡。可在用于和自动的动态不平衡补偿的适配之后通过压入或者注射例如球体进行自动设置平衡质量的方法，以实现静态的不平衡补偿。也可以设想将重的，例如含金属的浇注物质粘合到这些容纳轮廓24中，并且通过此措施使风扇10的动态不平衡变成平衡。采用本发明可基本消除前面论及现有技术时所述的那些缺点，并且通过此措施可大大地实现其技术的竞争优势。前面所述的这些实施形式可以彼此组合，特别是它们的单个特征的组合。在平衡部件28方面，在单个的实施形式中可以使用这样的平衡部件28，即它们在重量、材料和/或形状上相同，或者可以至少两个或者更多个或者所有的平衡部件28在形状、材料和/或重量上彼此不相同。此外，开口50的容纳轮廓24不仅只设置在风扇叶轮16的叶片部件14上，而且也可设置在例如风扇叶轮16本身上，和/或例如设置在通风器12的轮毂区域18上。

Claims (10)

1.用于汽车的马达风扇装置，其特征在于，马达风扇装置(10)具有至少一个或者多个容纳轮廓(24、30、50)，一个或者多个平衡部件(28)可容纳在所述容纳轮廓中，其中，至少一个容纳轮廓(24)具有至少两个平面(26)，和/或其中，至少两个容纳轮廓(24)分别具有至少一个平面(26)，其中，两个平面(26)彼此不同。

2.按照权利要求1所述的马达风扇装置，其特征在于，一个或者多个容纳轮廓(24)构成为至少一个或者多个凹槽(30)形状，其中，这些凹槽(30)部分地或者全部地环绕设计。

3.按照权利要求1或2所述的马达风扇装置，其特征在于，相应平面(26)是旋转平面，并且容纳轮廓(24)例如同心地绕着马达风扇装置的(10)的旋转轴线(34)设置。

4.按照权利要求1至3的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，至少一个或者多个容纳轮廓(24)设置在马达风扇装置(10)的通风器(12)的轮毂区域(18)中，和/或至少一个或者多个容纳轮廓(24)设置在通风器(12)的风机叶轮(16)的外侧(46)上，和/或至少一个或者多个容纳轮廓(24)设置在通风器(12)的叶片部件(14)的和轮毂区域(18)的连接部位中或者内端部(40)上，和/或至少一个或者多个容纳轮廓(24)设置在叶片部件(14)的外端部上，或者设置在通风器环(12)的内侧(44)上。

5.按照权利要求1至4的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，容纳轮廓(24)以凹槽(30)的形式环绕或者部分环绕地设置，其中，容纳轮廓(24)通过一个或者多个肋条(36)分割，以形容一个或者多个腔室(38)，在这些腔室中可容纳一个或者多个平衡部件(28)。

6.按照权利要求1至5的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，多个容纳轮廓(24)以凹槽(30)的形式设置在环绕旋转轴线(34)的圆中，其中，这些容纳轮廓(24)具有相同大小或者不同大小的腔室(38)，至少一个或者多个平衡部件(28)可容纳在该腔室中。

7.按照权利要求1至6的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，马达风扇装置(10)的通风器(12)具有至少一个或者多个叶片部件(14)，其中，至少一个、多个或者所有的叶片部件(14)具有至少一个或者多个开口(50)形式的容纳轮廓(24)，在其中可容纳至少一个平衡部件(28)，其中，这些容纳轮廓(24)例如可设置在叶片部件(14)的不同高度上。

8.按照权利要求1至7的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，为了容纳在容纳轮廓(24)中，例如容纳在凹槽(30)或者开口(50)中，平衡部件(28)是球体部件(58)、铆钉部件(52)、蘑菇形部件(54)、销钉部件(56)，或者圆柱形部件、扩张弹簧部件(62)、长方形部件(60)或者是填料(64)，并且其中，其形式为开口(50)的容纳轮廓(24)例如设计为圆形、椭圆形和/或角形。

9.按照权利要求1至8的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，平衡部件(28)通过容纳轮廓(24)从外部被夹紧，并且因此被固定，或者从外部通过预紧力被夹紧，并且其中，附加地或者代替地平衡部件(28)可借助粘合剂固定在容纳轮廓(24)中。

10.按照权利要求1至9的至少任一项所述的马达风扇装置，其特征在于，两个或者多个或者所有的平衡部件(28)在形状、尺寸、重量和/或材料方面的设计是不同的，或者是相同的，其中，平衡部件(28)例如由金属构成，或者是含金属的，其中，含金属的平衡部件(28)例如有25％到100％(重量)的金属比例。

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