CN109477494B - 用于冷却机器/车辆的冷却流体的风扇的预组装的叶片和装配有所述叶片的风扇 - Google Patents

Abstract

用于冷却包含在作业机器和/或车辆的散热器(1)内部的冷却流体的风扇(10)的预组装的叶片(20)，包括与轴向柄(21)连结在一起的叶片主体(20a)，其中柄(21)具有至少一个带有内螺纹的孔(21c)，并且其中叶片(20)包括﹣)叶片法兰(22)；﹣)具有至少一个通孔(23a)的盘(23)，当组装叶片时，所述至少一个通孔与在柄(21)中的所述至少一个孔(21c)同轴；﹣)偏心销(24)，其连结到所述盘(23)并包括外齿24a，该外齿设计成与设备(70)的齿条啮合，以用于调节叶片(20)的流入角。

Description

用于冷却机器/车辆的冷却流体的风扇的预组装的叶片和装 配有所述叶片的风扇

技术领域

本发明涉及一种用于冷却包含在作业机器和/或车辆(特别是农用拖拉机和越野车辆)的散热器中的冷却流体的风扇叶片、以及用于致动和控制风扇叶片围绕其轴线旋转的装置。

背景技术

众所周知，借助于热力发动机驱动作业机器和车辆涉及到需要借助冷却流体来冷却热力发动机，该冷却流体存储在多孔散热器内并通过发动机被再循环；冷却流体又被环境空气冷却，所述环境空气通过旋转风扇的抽吸作用被迫通过散热器。

以机器/车辆的正常前部为参考点，三个元件轴向进行布置，其中散热器位于前部，发动机位于散热器后方，且风扇布置在散热器和发动机之间。

还已知的是，在通常用于存在大量松散碎屑的情况下的车辆(如农用拖拉机或用于越野的车辆)以及在静止条件下工作的作业机器的技术领域中，这种松散碎屑往往沉积在包含车辆冷却流体的散热器的多孔表面上，从而导致多孔表面堵塞并因此使得流体冷却减少和/或得不到冷却，结果导致发动机过热。

还已知的是，导致散热器上积聚碎屑的主要原因是风扇的强制气流，该风扇在车辆行进方向上布置在散热器后方并连接到车辆的驱动轴上，当所述风扇旋转时，风扇吸入空气并迫使空气通过散热器，从而使得热量从包含在散热器内部的冷却流体(其处于较高温度)耗散到处于较低温度的外部环境中。

还已知的是，在常规操作条件下，必须使所述风扇仅在冷却流体达到确定的预定温度时旋转，是否达到确定的预定温度通过恒温器检测。

更详细地说，要求机动车风扇应该能够如此从散热器向热力发动机抽吸空气：

﹣在外部温度较低的条件下使用少量空气进行冷却，

﹣当外部温度较高或车辆在苛刻条件下使用从而导致发动机过热时使用大量空气进行冷却，

另外

﹣必须在相反方向上暂时将空气压入散热器，以便清除散热器在常规操作期间积聚的杂质。

为了确定这些操作条件，已知这样的风扇致动装置，其能够使风扇叶片形成从用于将空气从散热器抽吸的状态转换至将空气推进到散热器上的状态的受控旋转，其中，在抽吸的状态下，叶片表面相对于空气流动的轴向方向形成的角度(在下文称为流入角)可以在一定范围内调节，以便根据实际的流体冷却要求增加/减少流量。

尽管是这些主要为流体动力型的装置发挥功能，但是所述装置需要用于向叶片运动设备供应流体的特殊装置，所述特殊装置或者不总是存在于车辆上或者需要安装压缩机或连接管，这除了增加成本之外，在物理上也并不总是可行的。

另外，在叶片处于各种进入角的情况下，叶片的位置是不稳定的，并且需要复杂的辅助锁定元件(例如配重等)以抵抗空气的推力，所述空气推力倾向于使得叶片在与调节方向相反的方向上的旋转，从而导致叶片发生不期望和有噪声的角振荡。

US 3 420 311描述了一种系统，所述系统用于将叶片和设备紧固在一起，以为了调节叶片的流入角，该系统使用双螺钉/内螺纹连接；鉴于在外螺纹和内螺纹两者的设计中始终存在不精确性(相对旋转将叶片定位在一个不是恒定和明确的相对角度位置上)，从而导致叶片之间的定向差异，继而导致效率的降低以及能耗和磨损的增加。

因此，所提出的技术问题是提供用于冷却作业机器和/或车辆(特别是诸如农用拖拉机和越野车辆的车辆)中的冷却流体的风扇的叶片，所述叶片可以既容易又快速地被应用至风扇，并且可以在围绕风扇的纵向轴线旋转的期间被控制。

此外，特别要求应确保所装配叶片的确定的和预定的角度方向，使得叶片一旦被安装在风扇上，所有叶片都正确且均匀地定向，以避免流体动力学效应的恶化，这种流体动力学效应的恶化使得在机器/车辆的正常操作期间的冷却流体被冷却期间，以及在散热器的孔(cell)被堵塞的情况下清洁散热器的孔期间，为实现预定目标所需的能量消耗增加。

关于这个问题，还要求所述叶片和风扇应该具有小尺寸，制造、组装和维护容易且便宜，并且还能够在任何作业机器/车辆上容易地安装和/或更换，而不需要辅助设备和/或复杂的连接线和/或复杂的拆卸操作。

根据本发明，这些效果通过根据权利要求1的叶片和具有根据权利要求7的特性特征的用于冷却包含在车辆(特别是农用拖拉机和越野车辆)和/或作业机器的散热器中的冷却流体的风扇来实现。

附图说明

通过参照附图提供的对本发明主题的实施例的非限制性示例的以下描述，可以获得更多细节，在附图中：

图1示出了根据本发明的叶片的分解图；

图2示出了在预组装状态下穿过图1的叶片的局部竖向剖视图；

图3示出了根据本发明的叶片支撑毂的透视图；

图4示出了穿过根据图3的毂的局部竖向剖视图；

图5示出了穿过根据本发明的用于致动和控制叶片和风扇的旋转的装置的实施例的轴向竖向剖视图；

图6示出了用于手动致动叶片旋转的辅助设备的透视图。

具体实施方式

如图1所示，仅为了更容易描述而没有限制意义地，假定纵向轴线X﹣X对应于风扇的旋转轴线、径向横向轴线Y﹣Y对应于叶片20的轴向延伸，并且参考图6中箭头“A”所示的车辆行驶方向，假定前部对应于散热器1的位置、后部对应于车辆的热力发动机2的位置，风扇布置在散热器1的后方并且位于发动机2的前方，而且包括毂111，该毂优选地在前部由盖封闭。毂111轴向地锁定到用于旋转地驱动风扇的皮带轮3，所述皮带轮通过被适当驱动的皮带3a连接到热力发动机2的轴。

皮带轮3安装在一对轴承3b、3c上，该轴承用键连接到固定的支撑元件上，例如包括管状套筒5的固定支撑元件，该管状套筒通过关联装置固定到发动机2的底座上，并且所述管状套筒内部优选地部分包含用于控制叶片20的旋转的装置100(未详细描述)。

如图1和图2所示，设想每个叶片20均包括以下预组装的部分：

﹣)柄21，其分为：

·第一部分，所述第一部分适于与叶片的主体20a连结在一起，例如通过包覆成型；和

·第二部分，其轴向地位于叶片主体的外侧上并形成为圆柱形销21b，在该圆柱形销内形成带有内螺纹的至少一个孔21c；优选地，存在单个具有内螺纹的孔21c，该孔的布置和功能将在下文变得更清楚；

﹣)叶片法兰22，其包括

·中空圆柱形主体22a，其在横向/径向方向Y﹣Y上相对的端部基部处分别包括：

·平坦边缘22b，其优选地是多边形的并设有通孔22c，所述通孔优选地设置在多边形的顶点处；

·环形表面22d；

﹣)盘，其具有：至少一个通孔23a，一旦组装好叶片，该通孔与叶片柄中的所述孔21c同轴；用于安置抗振动O形环23c的环形座；

盘23具有连结到该盘的偏心销24，用于旋转地致动叶片，如下文将更清楚地显示的那样；盘可以例如与销24形成为一体，或者可以包括偏心凹陷部，以用于通过摩擦接收销24；

﹣)连结到盘23的所述销24平行于叶片的轴向延伸的横向径向方向Y﹣Y从盘延伸，并且根据本发明包括形成在所述销的侧表面的一部分上的外部齿24a；在使用过程中，齿24a能够与用于调节所述叶片20的流入角的设备70的齿条71的对应齿啮合。

此外，偏心销24相对于柄21的孔21c和盘21的对应孔23a布置在预定位置，以确定叶片相对于所述偏心销的合适角度定向。

例如，可以通过补充装置获得确定和预定的角度定向，该补充装置包括偏心销21e，该偏心销在横向径向方向Y﹣Y上从柄21的底表面延伸并且适于与盘23中的对应的偏心凹陷部23d配合。

﹣)至少一个螺钉25，其适于与销21b中的所述至少一个孔21c的内螺纹啮合，以将盘23固定到销21b；

﹣)用于将柄21b对中在中空圆柱形主体22a内的对中装置26；根据优选实施例，所述对中装置可以以衬套(图1)或滚柱轴承的形式实现；

﹣)推力轴承27，其优选为滚柱型并且布置在盘23和叶片法兰22之间。

优选地，柄21b与密封件21g相联，该密封件设计成由与支撑法兰22连接的外力进行隔离。

如图2的视图所示，将螺钉25固定在叶片20的柄21b的孔21c内，这致使盘23的锁定和叶片相对于销24并且经由所述销也相对于风扇的毂的相对定向，如将在下文更清楚地显示。

根据一不同实施例，多个(例如三个)孔21c可以存在于叶片的柄21中，所述多个孔具有偏心位置，在组装叶片时，盘23中具有与所述柄中的所述多个孔21c同轴的对应数量的通孔23a和用于将盘23连接至柄21的多个螺钉或多个销。在这种构造中，一个或多个孔21c可以具有用于组装柄21和盘23的内螺纹，而所有的孔21c和盘23中的对应孔23d配合以获得确定和预定的角度定向，从而形成用于销24和叶片的柄21的相对定向的所述装置。

通过改变定向装置23d、21e以及21c、23a、25相对于偏心销24的位置，可以获得叶片的对应的旋转，该对应的旋转在预组装期间可以在拧紧螺钉25之后呈现预定的、确定和稳定的不同的角度旋转。

根据本发明的另一方面(图4和5)，还可以设想的是支撑叶片20并连接到用于旋转地致动风扇的装置的毂111形成为单体，所述单体具有内部轴向延伸的通孔座111a和径向延伸部112，所述径向延伸部具有基本上平行六面体的形状，该平行六面体具有适于与叶片法兰22连接的内部圆柱形孔112a，因此所述叶片法兰可以同轴地接合在毂上，通过将螺钉插入到平坦边缘22b中的通孔22c内部、并且旋入在毂的径向延伸部112的外表面上形成的对应内螺纹孔112c，将叶片法兰固定到毂上，一旦执行了组装，法兰22的平坦边缘22b抵靠所述外表面。

毂的轴向相对的前表面111分别具有：孔111d，其适于与用于将前封闭盖固定在外侧上的螺钉配合；以及孔111f，其用于固定至致动和控制下文所述风扇的旋转的装置的转子。

如图6所示，用于控制叶片20绕其纵向轴线Y﹣Y旋转的装置包括电动机30，该电动机同轴地插入管状套筒5内，并且电动机的轴31连接到位于所述电动机轴向前部的行星减速齿轮。

行星减速齿轮的运动输出元件连接到螺钉50，所述螺钉的螺纹51a连接到滑块的内螺纹76b，该滑块通过法兰76a连结到轴承12的内支撑部，轴承的外支撑部支撑用于调节叶片20的流入角的设备70，如下所述。

用于调节所述叶片20的流入角的设备70布置在用于毂的旋转的轴承12和连结到所述叶片20的柄21b的销24之间。

设备70包括固定至轴承12的齿条71并且所述齿条设有纵向齿，所述纵向齿包括多个径向齿，这些径向齿适于与径向销24的对应齿24a啮合，所述径向销与盘23成一体并因此与叶片20的柄21b成一体。优选地，通过布置在主体111中的凸块(未示出)平行于轴线X-X纵向地引导设备70，并且滑块76可移位且轴向地被引导，但是在旋转方面被固定。

该装置还优选地包括传感器90，用于检测滑块76和参考对立板(counter-plate)75之间的轴向距离，所述传感器90连接到用于编程和控制叶片20的旋转的装置(未示出)。

利用叶片、毂和装置的这种构造，一旦叶片已经以预定的角度定向进行了预组装，就可以将设备70的齿条71布置在相对于其在沿着纵向轴线X﹣X的两个方向上位移的基本中心位置，使得每个叶片均固定在毂上，其中所有叶片相对于散热器(例如用于冷却流体)具有相同的第一相对定向；然后，通过启动运行设备70的电动机30，可以同时改变所有叶片在一个方向或另一个方向上的定向，从而优化风扇的效率，或者当需要清洁散热器时逆转气流。

单件式毂111的优选实施例允许仅加工这样的座部112a，所述座部具有圆柱形的内部横截面的钻孔，所述圆柱形的内部横截面没有向内突出的环形边缘，从而避免了径向内壁和端部内壁两者的更复杂的加工，根据现有技术，所述径向内壁和所述端部内壁在轴向方向上将形成毂的两个半部连结在一起。

该解决方案与叶片的预组装结构(其可以如所述那样固定到毂)相结合还具有如下优点：在一个或多个叶片发生故障的情况下允许单独且独立地插入/拔出叶片，而不需要在整个毂的半部中进行复杂的组装操作和打开以及闭合。

根据优选实施例，还设想风扇的叶片20具有径向内部部分，该径向内部部分具有倒角边缘，所述倒角边缘优选地为对称的并且设计成允许在围绕相应轴线旋转过程中，相邻叶片之间没有相对干涉；因此，所述叶片可以旋转≥180°的角度。因此，根据本发明的叶片和具有毂的风扇能够确保对于所有叶片都是相同的角度定向，优化流体动力学效果，从而减少为实现预定目的以及快速和低成本的调动所需的能量消耗。

尽管结合多个实施例和本发明实施例的多个优选示例进行了描述，但应理解的是，本专利的保护范围仅由以下权利要求确定。

Claims (13)

1.一种用于风扇(10)的预组装的叶片(20)，所述风扇用于冷却包含在作业机器和/或车辆的散热器(1)内的冷却流体，所述预组装的叶片包括与轴向的柄(21)成一体的叶片主体(20a)，其特征在于：

所述柄(21)具有：轴向地位于所述叶片主体的外侧上的呈圆柱形销(21b)的形式的部分；形成在所述圆柱形销(21b)内的具有内螺纹的至少一个孔(21c)；

并且其特征在于，所述叶片(20)包括：

﹣)叶片法兰(22)，所述叶片法兰包括：

·中空圆柱形主体(22a)，所述中空圆柱形主体的相对的端部基部分别包括：

·平坦边缘(22b)，所述平坦边缘设有至少一个通孔(22c)；

·环形表面(22d)；

﹣)盘(23)，所述盘具有当组装所述叶片时与位于所述柄(21)中的所述至少一个孔(21c)同轴的至少一个通孔(23a)；

﹣)偏心销(24)，所述偏心销与所述盘(23)成一体并且在所述偏心销的侧表面的一部分上包括外齿(24a)，所述外齿适于在使用期间与用于调节所述叶片(20)的流入角的设备(70)的齿条啮合，以用于所述叶片绕所述叶片的轴线的旋转操作；

﹣)至少一个螺钉(25)，所述至少一个螺钉设计成穿过所述盘(23)中的所述通孔(23a)并与所述圆柱形销(21b)中的所述孔(21c)中的一个的内螺纹配合，以形成所述盘(23)和所述圆柱形销(21b)的相对固定，从而确保在预组装期间所述叶片主体相对于所述偏心销(24)的明确角度对准。

2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述平坦边缘(22b)是多边形的，所述平坦边缘具有布置在多边形顶点处的通孔(22c)。

3.根据权利要求1或2所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括用于使所述柄(21b)对中在所述中空圆柱形主体(22a)内的对中装置(26)。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括推力轴承(27)，所述推力轴承布置在所述盘(23)和所述叶片法兰(22)的插入环形座之间。

5.根据权利要求4所述的叶片，其特征在于，所述推力轴承为滚柱型。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的叶片，其特征在于，所述盘(23)具有用于安置抗振O形环(23c)的环形座。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的叶片，其特征在于，所述叶片包括布置在所述柄(21b)和叶片法兰(22)之间的隔离密封件。

8.根据权利要求1至2中任一项所述的叶片，其特征在于，所述叶片具有在所述柄中的中心孔和在所述盘(23)中的中心孔以及用于将所述盘(23)连接到所述柄(21)的螺钉，其中所述柄中的中心孔对应于所述盘中的中心孔；

并且其中，所述叶片包括用于将所述偏心销(24)和所述叶片主体(20)确定地相对定向的补充装置。

9.根据权利要求8所述的叶片，其特征在于，所述补充装置包括位于所述柄的底表面上的偏心销和位于所述盘(23)的顶表面上的对应的偏心凹陷部、或者所述柄中的至少一个偏心孔以及所述盘中的对应的孔，以及用于将所述盘(23)和所述柄(21)连接在一起的销。

10.一种用于作业机器和/或车辆的冷却风扇(10)，所述冷却风扇包括：毂(111)，所述毂能够绕所述毂的轴线(X﹣X)旋转运行并且形成为单体，所述毂具有内部轴向延伸的通孔座(111a)和径向延伸部(112)，所述径向延伸部具有基本上平行六面体的形状，所述平行六面体具有内圆柱形孔(112a)，所述内圆柱形孔适于同轴地插入叶片的柄并与对应的叶片法兰(22)接合；和至少一个叶片(20)，所述叶片能够绕所述叶片的轴线旋转，所述叶片的所述轴线垂直于所述毂(111)的旋转轴线(X﹣X)，其特征在于，

所述叶片根据权利要求1至9中任一项所述的特征实现，并且所述毂(111)的所述径向延伸部(112)具有带内螺纹的孔(112c)，所述带内螺纹的孔与用于固定所述叶片(20)的所述叶片法兰(22)的固定螺钉配合。

11.根据权利要求10所述的冷却风扇，其特征在于，所述毂的轴向相对的前表面分别具有：适于与用于将前封闭盖固定在外侧上的螺钉配合的孔(111d)；以及用于固定到致动和控制所述冷却风扇旋转的装置的转子上的孔(111f)。

12.根据权利要求10所述的冷却风扇，其特征在于，固定螺钉在使用期间通过所述叶片法兰(22)的平坦边缘(22b)中的孔(22c)。

13.根据权利要求10所述的冷却风扇，其特征在于，所述冷却风扇是适用于农用拖拉机和越野车辆的车辆中的冷却风扇。

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