CN106523420A - 一种变角度风扇及其角度调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机技术领域，公开了一种变角度风扇，包括风扇主体、设于风扇主体的叶片扭转角调节机构和多个叶片组件，每个叶片组件包括叶片以及扇叶转轴，在扇叶转轴的自由端设置有转轴浮动块，转轴浮动块与扇叶转轴的轴线不共线；扇叶转轴枢接于风扇主体；叶片扭转角调节机构包括间隔设于风扇主体的上盖、下盖以及设在上盖和下盖之间的活塞，上盖朝向下盖的一侧设有压力源凹槽，在上盖设有与压力源凹槽连通的介质通道，活塞可滑动套设于压力源凹槽，共同限定出用于容纳介质的压力源腔；在活塞与下盖之间设有弹簧；在活塞的外壁上设有与转轴浮动块配合的拨动部。该风扇系统能够调整风扇叶片的扭转角。本发明还公开一种变角度风扇的角度调整方法。

Description

一种变角度风扇及其角度调整方法

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及一种变角度风扇及其角度调整方法。

背景技术

汽车发动机在高温工作环境下必须得到适度的冷却，以使其保持在适宜的温度下工作，才能满足发动机良好的工作性能、耐久性和排放环保的要求。发动机冷却系统在此起着关键作用。冷却风扇作为冷却系统的关键零部件，其工作好坏、效率高低、消耗功率的多少均与其有很大的关系。目前常用的冷却系统中，冷却液体经过循环系统，再通过散热器散热来使发动机降温，冷却风扇用来给散热器通过风速强制补风，以满足发动机适度冷却的需要。

发动机风扇风量的大小基本取决于风速的高低与过风面积的大小。过风面积相同，风速越高，风量越大；风速相同，过风面积越大，风量越大。风速的高低主要取决于风扇叶片的形状、面积、高度以及转速。传统的风扇叶片形状设计、面积、高度等均为定值，风扇转速越快，风速越快，风速的高低会影响到风量以及噪音的大小。同样的过风面积，风速越高，风量越大；气流之间、空气与风扇页片、外框、散热片之间的摩擦都会产生噪音，相同的风扇、散热片设计，噪音必然会随着风速的提升而增大。现有技术中也有改变风扇叶片扭转角的情况，但基本为通过手动调整的方式来实现。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的一个目的是提供一种变角度风扇，该变角度风扇能够调整风扇叶片的扭转角。

本发明的另一个目的是提供一种变角度风扇的角度调整方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种变角度风扇，其包括风扇主体、设于所述风扇主体的叶片扭转角调节机构和多个叶片组件，每个所述叶片组件包括叶片以及与叶片连接的扇叶转轴，在所述扇叶转轴的自由端设置有转轴浮动块，所述转轴浮动块与所述扇叶转轴的轴线不共线；所述扇叶转轴枢接于所述风扇主体；所述叶片扭转角调节机构包括间隔设于风扇主体的上盖、下盖以及设置在上盖和下盖之间的活塞，所述上盖朝向下盖的一侧设有压力源凹槽，在所述上盖设置有与压力源凹槽连通的介质通道，所述活塞可滑动套设于所述压力源凹槽，共同限定出用于容纳介质的压力源腔；在所述活塞与下盖之间设有弹簧，所述弹簧的两端分别抵接在所述活塞和所述下盖上；在所述活塞的外壁上设置有与所述转轴浮动块配合的拨动部。

其中，所述活塞为顶部封闭的圆筒形，在所述圆筒形活塞的顶部设置有凹部，所述压力源腔位于所述凹部内，在所述圆筒形活塞的外壁设置有环形轨道，所述环形轨道的圆心位于所述圆筒形活塞的轴线上，所述转轴浮动块滑动连接在所述环形轨道中。

其中，所述活塞为顶部封闭的圆筒形，在所述圆筒形活塞的顶部设置有凹部，所述压力源腔位于所述凹部内，在所述圆筒形活塞的外壁设置有与各转轴浮动块相对应的环形轨道，每个所述转轴浮动块滑动连接在相对应的环形轨道中。

其中，还包括设置在所述介质通道的入口处的比例阀。

其中，还包括与所述比例阀连接的多级转换开关，用于调节所述比例阀的开度。

其中，所述比例阀为电气比例阀或电液比例阀。

其中，所述弹簧的数量为多根。

其中，所述风扇主体与所述上盖为一体结构。

本发明还公开了一种变角度风扇的角度调整方法，其包括正常操作模式，该正常操作模式包括：

步骤S1，将介质通道的压力调整为第一标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至正向最小值α；

步骤S2，将介质通道的压力调整为第二标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至正向最大值β；

步骤S3：将介质通道的压力调整为第三标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至γ，其中，α<γ<β。

其中，还包括非正常工作模式：将介质通道的压力调整为第四标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至反向最大值δ。

(三)有益效果

本发明提供的变角度风扇及其角度调整方法，通过使风扇叶片扭转角多级可调，从而针对不同的工况实现改变风扇风量，保证冷却系统的平衡，达到最佳风扇效率、降低风扇的噪声，使与其相应的发动机始终工作在高效区，最大限度地提高能量的利用率。

附图说明

图1为根据本发明的一种变角度风扇的示意图；

图2为根据本发明的一种变角度风扇的局部剖视图；

图3示出了图2中的活塞与转轴浮动块的连接关系的一个实施例的爆炸示意图；以及

图4示出了图2中的活塞与转轴浮动块的连接关系的另一个实施例的爆炸示意图。

图中，1：风扇主体；2：发动机；3：多级转换开关；4：压力源；5：比例阀；10：下盖；11：介质通道；12：介质流入接头；13：活塞；14：弹簧；15：转轴浮动块；16：扇叶转轴；17：叶片；18：上盖；19：压力源腔；20：偏心轴。

具体实施方式

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。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1和图2示出了根据本发明的一种变角度风扇的一个优选实施例。如图所示，该变角度风扇包括风扇主体1、设于风扇主体1的叶片扭转角调节机构和多个叶片组件。每个叶片组件包括叶片17以及与叶片17连接的扇叶转轴16，在扇叶转轴16的自由端设置有转轴浮动块15，该转轴浮动块15与扇叶转轴16的轴线不共线。该扇叶转轴16枢接于风扇主体1。叶片扭转角调节机构包括间隔设于风扇主体1的上盖18、下盖10以及设置在上盖18和下盖10之间的活塞13，上盖18朝向下盖10的一侧设有压力源凹槽，在上盖18设置有与压力源凹槽连通的介质通道11，活塞13可滑动套设于该压力源凹槽，共同限定出用于容纳介质的压力源腔19；具体地，在上盖18上设置有接头12，在该接头12上设置有介质通道11，该介质通道11的一端与压力源腔19连通，该介质通道11的另一端用于与压力源4连通。在活塞13和下盖10之间设有弹簧14，该弹簧14的两端分别抵接在活塞13和下盖10上，使得弹簧14的作用力方向与活塞13受压力源腔的作用力方向相反。并且，在活塞13的外壁上设置有与转轴浮动块15配合的拨动部。优选风扇主体1与上盖18为一体结构。

具体地，如图3所示，活塞13采用顶部封闭的圆筒形，在该圆筒形活塞的顶部设置有凹部，压力源腔19位于凹部内，在圆筒形活塞13的外壁上设置有形成拨动部的环形轨道，该环形轨道的圆心位于圆筒形活塞13的轴线上，转轴浮动块15滑动连接在该环形轨道中。

转轴浮动块15通过偏心轴20与扇叶转轴16连接，在该实施例中，转轴浮动块15套设在偏心轴20上。优选转轴浮动块15采用尼龙等非金属材质，以避免与环形轨道直接刚性摩擦。

此外，该变角度风扇还包括比例阀5，该比例阀5设置在介质通道11的入口处。当压力源4采用液压源时，该比例阀5优选采用电液比例阀或其他能控制液体压力、流量可调的装置，当压力源4采用气压源时，该比例阀5优选采用电气比例阀或其他能控制气体压力、流量可调的装置。

进一步地，该变角度风扇还包括与比例阀5连接的多级转换开关3，用于调节比例阀5的开度。

需要说明的是，虽然在该实施例中在活塞13和下盖10之间布置有多根弹簧14，这些弹簧14绕下盖10的中心轴线均匀分布，以使得活塞13受力均匀，然而本领域的技术人员应当理解，弹簧14也可以设置一根，这一根弹簧14优选设置在下盖10的中心轴线上。

叶片17的扭转角变化实现过程及原理如下：

液压油(或压缩空气)从压力源4经过介质通道11进入压力源腔19，当油压(或气压值)大于弹簧14的弹力时，在压力的作用下，推动活塞13下行，活塞13的下行直线运动通过转轴浮动块15和活塞13的相互配合转化为扇叶转轴16的旋转运动，从而使连接于扇叶转轴16上的风扇叶片17的扭转角度发生变化。当液压油(或压缩空气)压力减小，在弹簧14的弹力作用下，推动活塞13上行，活塞13的上行直线运动通过转轴浮动块15和活塞13的相互配合转化为扇叶转轴16的旋转运动，从而使连接于扇叶转轴16上的叶片17的扭转角度回位。多级转换开关3每个档位状态对应一个比例阀5的开度大小，通过调整比例阀5的开度来调整压力源腔19的压力，进而调整叶片17的扭转角。叶片17的扭转角初始角度为正向最大值，该值为风扇风量最大时的工作角度，此时弹簧14处于初始状态。

本发明还公开了一种变角度风扇的角度调整方法，其包括工作模式，该工作模式包括：

步骤S1，将介质通道11内的压力调整为第一标定压力，以将叶片17的扭转角调整至正向最小值α；具体地，将多级转换开关3的档位进行调整，使得比例阀5的开度处于第一开度，从而使介质通道11内的压力调整为第一标定压力，以将叶片17的扭转角调整至正向最小值α，其中α等于或接近0°。该状态可以用于发动机2启动需要快速提升水温时，由于在该状态下，风扇功耗、噪声、风量最小，因此能够使发动机2快速升温。

步骤S2，将介质通道11内的压力调整为第二标定压力，以将叶片17的扭转角调整至正向最大值β；具体地，将多级转换开关3的档位进行调整，使得比例阀5的开度处于第二开度，从而使介质通道11内的压力调整为第二标定压力，以将叶片17的扭转角调整为正向最大值β。该状态可以用于发动机2处于重载需要全负荷冷却时，通过将风扇叶片17的扭转角调整至正向最大值β，以使得发动机2能够快速散热。

步骤S3：将介质通道11内的压力调整为第三标定压力，以将叶片17的扭转角调整至γ，其中，β>γ>α。具体地，将多级转换开关3的档位进行调整，使得比例阀5的开度处于第三开度，从而使介质通道11内的压力调整为第三标定压力，以将叶片17的扭转角调整为γ，其中，β>γ>α。该状态可以用于发动机轻载不需要很大散热时，使风扇的散热与发动机工况相匹配。

此外，该角度调整方法还包括非正常工作模式：将介质通道11内的压力调整为第四标定压力，以将叶片17的扭转角调整至反向最大值δ。具体地，将多级转换开关3的档位进行调整，使得比例阀5的开度处于第四开度，从而使介质通道11内的压力调整为第四标定压力，以将风扇叶片17的扭转角调整为反向最大值δ。该状态可以用于当发动机2的散热器被杂物堵塞需要清扫时，通过将叶片17的扭转角调整为负值，进而实现反吹功能，以达到清理散热器的目的，解决农机及工程机械行业中散热器堵塞问题。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：

如图4所示，活塞13采用顶部封闭的圆筒形，在该圆筒形活塞的顶部设置有凹部，压力源腔19位于凹部内，在圆筒形活塞13的外壁上设置有多个环形轨道，每个环形通道分别与相应的一个转轴浮动块15配合，也就是说，每个转轴浮动块15滑动连接在相应的环形轨道中。为了保证转轴浮动块15在预设的位置能够固定，在环形轨道相应的位置处设置有弹性凸起(未示出)，当活塞13的直线运动通过转轴浮动块15和活塞13的相互配合转化为扇叶转轴16的旋转运动，当扇叶转轴16到达预设位置，通过弹性凸起将转轴浮动块15固定，以使得叶片在预设的角度固定。

综上所述，本发明提供的变角度风扇及其角度调整方法，通过使叶片17的扭转角多级可调，从而针对不同的工况实现改变风扇风量，保证冷却系统的平衡，达到最佳风扇效率、降低风扇的噪声，使与其相应的发动机始终工作在高效区，最大限度地提高能量的利用率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变角度风扇，其特征在于，包括风扇主体、设于所述风扇主体的叶片扭转角调节机构和多个叶片组件，每个所述叶片组件包括叶片以及与叶片连接的扇叶转轴，在所述扇叶转轴的自由端设置有转轴浮动块，所述转轴浮动块与所述扇叶转轴的轴线不共线；所述扇叶转轴枢接于所述风扇主体；所述叶片扭转角调节机构包括间隔设于风扇主体的上盖、下盖以及设置在上盖和下盖之间的活塞，所述上盖朝向下盖的一侧设有压力源凹槽，在所述上盖设置有与压力源凹槽连通的介质通道，所述活塞可滑动套设于所述压力源凹槽，共同限定出用于容纳介质的压力源腔；在所述活塞与下盖之间设有弹簧，所述弹簧的两端分别抵接在所述活塞和所述下盖上；在所述活塞的外壁上设置有与所述转轴浮动块配合的拨动部。

2.如权利要求1所述的变角度风扇，其特征在于，所述活塞为顶部封闭的圆筒形，在所述圆筒形活塞的顶部设置有凹部，所述压力源腔位于所述凹部内，在所述圆筒形活塞的外壁设置有环形轨道，所述环形轨道的圆心位于所述圆筒形活塞的轴线上，所述转轴浮动块滑动连接在所述环形轨道中。

3.如权利要求1所述的变角度风扇，其特征在于，所述活塞为顶部封闭的圆筒形，在所述圆筒形活塞的顶部设置有凹部，所述压力源腔位于所述凹部内，在所述圆筒形活塞的外壁设置有与各转轴浮动块相对应的环形轨道，每个所述转轴浮动块滑动连接在相对应的环形轨道中。

4.如权利要求1所述的变角度风扇，其特征在于，还包括设置在所述介质通道的入口处的比例阀。

5.如权利要求4所述的变角度风扇，其特征在于，还包括与所述比例阀连接的多级转换开关，用于调节所述比例阀的开度。

6.如权利要求4所述的变角度风扇，其特征在于，所述比例阀为电气比例阀或电液比例阀。

7.如权利要求1-6中任一项所述的变角度风扇，其特征在于，所述弹簧的数量为多根。

8.如权利要求1-6中任一项所述的变角度风扇，其特征在于，所述风扇主体与所述上盖为一体结构。

9.一种变角度风扇的角度调整方法，其特征在于，包括正常操作模式，该正常操作模式包括：

步骤S1，将介质通道的压力调整为第一标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至正向最小值α；

步骤S2，将介质通道的压力调整为第二标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至正向最大值β；

步骤S3：将介质通道的压力调整为第三标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至γ，其中，α<γ<β。

10.根据权利要求9所述的角度调整方法，其特征在于，还包括非正常工作模式：将介质通道的压力调整为第四标定压力，以将风扇叶片的扭转角调整至反向最大值δ。