CN1106113A - 风扇和风扇驱动装置的组件 - Google Patents

Abstract

所公开的这种风扇及其驱动组件(11)包括风扇 驱动装置(13)及扇组件(15)。驱动装置(13)包括壳 体(21)及盖件(23)，其中之一为一个压铸件并包括有 末端部(67，69，102，267，269)的连接部(65；165； 201)。扇(15)为一个整体模制塑料件，且于模铸中 将作有连接部的壳和盖置于铸模(M)中。连接部末 端遂置入轮毂腔(H)内以使可铸塑料注入轮毂腔时 形成包围并刚性连接于连接部末端的扇轮毂(61)。 遂可不用螺钉连接扇与扇驱动装置，省去在扇驱动装 置的壳或盖上攻螺纹孔，及螺钉和用螺钉把风扇装于 驱动装置上去的工时。

Description

本发明涉及一种流体连接装置和风扇的组件，更具体地说，涉及将风扇连接到流体联轴节装置上的结构改进，以及这种连接方法的改进。

通过下文的描述，对于本领域的熟练技术人员来说，可以理解，本发明的结构安装便于用在各种类型的风扇及流体连接装置中。但是，本发明特别适用于将冷却车辆发动机的散热器冷却风扇连接到风扇粘性流体驱动装置上，因此，下文将结合这方面来叙述本发明。本发明也特别适用于有轮毂部分和风扇叶片的典型风扇，这种风扇的轮毂和叶片是由塑料材料模铸成一体的。再者，本发明还特别适用于流体连接装置是这样的连接装置，其端盖件或壳体件包括一个压模铸件、最好是铝压模铸件。

本领域公知的流体连接装置（风扇粘性流体驱动装置）可参见例如，美国专利4，974，712，该专利已转让给本发明的受让人，并通过参考而结合在本文中。传统地，流体驱动装置与风扇组件是先分开制造的，然后再组装在一起，例如在发动机组装厂进行。

典型的用于风扇粘性流体驱动装置的风扇组件包括一冲压成形的薄金属片连接件，利用该连接件注射模铸风扇，其中是将风扇轮毂围绕着薄金属片连接件的一部分进行铸造的。随后，用一系列螺栓，将风扇组件和风扇驱动装置连接在一起。因此，不论是风扇驱动装置的壳体铸件还是端盖铸件必须包括一系列攻成的内螺纹孔，以便用螺栓将风扇驱动装置与风扇组件连接在一起。

结果，传统的风扇和风扇驱动装置的结构和组装方法中，因壳体或端盖额外的机加工而导致其开支特别大，还要花去螺栓的费用，以及用螺栓将风扇与风扇驱动装置连接在一起的劳工开支。进一步，在壳体或端盖上攻螺纹孔的工序中存在着潜在的毁坏壳体或端盖的危险，这样，使废品率很高，又额外地增加了不必要的开支。

因此，本发明的目的是提供一种风扇和风扇驱动装置的组件以及组合方法，消除了攻螺纹孔所需要的费用，节省了螺栓的开支和用螺栓将风扇与风扇驱动装置连接在一起的劳工开支。

本发明的上述及其它目的通过下述技术方案完成：一种用于冷却发动机的风扇和风扇驱动装置的组件，包括一风扇，该风扇包括一环形轮毂和一组与该环形轮毂形成一体的风扇叶片，该风扇由可模铸的塑料材料制成。所述组件还包括一风扇驱动装置，该风扇驱动装置包括一输入件、一输出件以及随着输入件的旋转可驱动地将扭矩以输入件传递给输出件的装置。输出件包括一壳体件及一端盖件，壳体件和端盖件的其中之一遂构成了确定其公称外经的一个铸件。

风扇和风扇驱动装置组件的特征是无论是壳体料还是端盖件所构成的该铸件，包括至少一个与之形成整体的连接部分，该连接部分从公称外经经向朝外延伸，并终止于经向朝外的末端部。风扇的环形轮毂以不可转的方式连接到该连接部分的末端部。

在一个实施例中，对本发明作有更具体的限定，端盖件包括一个铝铸件，并与连接部分铸成一体。在另一个实施例中，该壳体件由铝铸件组成，且该连接件被铸成一体。

根据本发明的另一特征，风扇的环形轮毂和连接部分的末端部的不可转方式的连接是由在风扇的环形轮毂铸造期间，放置在模腔中的连接部分所组成的。

图1是根据本发明所提供的风扇和风扇驱动装置上半部分的轴截面图。

图2是图1所示风扇和风扇驱动装置的正面局部平面图。

图3是一局部轴截面示意图，图中示出了本发明的组装方法。

图4是本发明另一实施例的壳体件上半部分的轴截面图。

图5是图4所示壳体件的局部正平面图。

图6是本发明再一实施例端盖件上半部分的局部轴截面图。

图7是图6所示端盖件的局部正平面图。

参阅附图，要说明的是这些附图并不构成对本发明的限制，图1示出了根据本发明所提供的风扇和风扇驱动装置的一个最佳实施例。在图1中，风扇和风扇驱动装置总体用序号11表示，该装置包括一风扇驱动装置13（也称作流体连接装置或风扇粘性驱动装置）和风扇15。典型地，风扇15可用作散热器冷却风扇，以便冷却流过内燃机的冷却剂流体。

风扇驱动装置13包括一用序号17表示的输入连接件和用序号19表示的输出连接件19。输出连件19包括一铝压铸壳体件21和一铝压铸端盖件23，将端盖件23的外圆周做成象本领域公知的那种翻边形式，这样可使件21和23固定在一起。对于本领域的熟练技术人员来说，不难理解，虽然大多数普通的风扇驱动装置中至少壳体由铝压铸件组成，而端盖也常常如此，但本发明并不限定风扇驱动装置中的壳体和端盖、或壳体或端盖是由铝压铸件组成的。

风扇驱动装置13还包括一根输入轴25，输入连接件17安装在该轴25上。典型地，输入轴25可由法兰27驱动使其旋转，法兰27可用螺栓固定在发动机水泵曲轴的或外置的配套法兰上。输入轴25作为轴承装置29内轴承圈的支撑，轴承装置29安装在壳体件21的内孔。输入轴25前端（图1左端）的锯齿形部分31与输入连接件17轮毂部分33所形成的内孔之间采用过盈配合。这样，输入轴25的旋转可带动输入连接件17旋转。

壳体件21和端盖件23配合形成流体腔，环形阀板35将流体腔分成流体驱动腔37和流体储存腔39。如此可以看出，输入连接件17设置在流体驱动腔37中。

端盖23形成了一个隆起的环形储存壁部分41，隆起的环形储存壁基本与风扇和风扇驱动装置的旋转轴线A同轴而设置。端盖件23还形成一个基本为圆柱形轴支撑部分43，阀轴45可转动地安装在轴支撑部分43内，并伸出（伸到图1的左边）端盖件23。阀臂47安装在阀轴45的内端（图1的右端），该结构通过参考美国专利No.3，055，473可更好地理解，该专利已转让给本发明的受让人，作为一个部分，列出以备参考。阀臂47可根据盖专利No.4，974，712所提供的比较好的技术方案制造，该专利作为参考已结合在本文中，并且也已转让给本发明的受让人。阀臂47的运动控制了流体通过阀板35上所形成的供应孔（未示）从储存腔39到驱动腔37的流动。

双金属温度响应件连接在阀轴45的外端起作用，它包括线圈51。其内端与阀轴45相配合。双金属线圈51以这样的方式动作，响应于预定环境温度条件的变化，以控制阀臂47的运动，而这已是本领域的公知技术，且非主要特点，故此不予深述。

在上文所结合的美国专利4，974，712中但未在图1中所示出，端盖件形成了一个与驱动腔37相通的轴向通道以及从该轴部通道通到流体储存腔39的一个总的通道。邻接轴向通道设置有泵（滑动片wiper）元件，该泵元件可转动地吸收驱动腔中相对旋转的流体，这样，产生较高的局部区域流体压力。借此，有一股连续的少量流体，以本领域熟练技术人员公知的方式，从驱动腔泵回到储存腔。

在本发明的主实施例中，虽非本发明的一个基本特点，输入连接件17包括一前表面，在该前表面上形成了一组台肩53。在端盖23的邻近表面上形成了一组环形台肩55，台肩53和55以叉指状形式啮合，这样，在两者之间形成了一个盘旋状的剪切空间。考虑到上文引列的几篇专利，相信本领域的熟练技术人员可以理解图1所示流体联轴节装置的结构及工作过程，以及包含在里面的粘性流体的各种流道。简单地说，当由输入轴25将来自车辆发动机的扭矩传递给输入连接件17时，会使包含在环形台肩53和55之间所形成的剪切空间中的粘性流体受到剪切作用。从而导致热量的产生，而热量必然会扩散，端盖件23包括一组设置在其前表面上的冷却叶片57，这个特殊结构是用来散去粘性流体剪切腔所产生的热量。

风扇15包括一环形轮毂61和一组风扇叶片63，叶片63与环形轮毂61最好作成整体。进一步，在本发明的主要实施例中，包括轮毂61和风扇叶片63的整个风扇15包括一单独的模制塑料型风扇，其结构为本领域熟练技术人员所公知的结构。考虑到这种风扇在商业上的广泛使用，相信本领域的熟练技术人员会有能力选择具体的模制塑料材料，风扇结构、并能决定出合适的制造风扇15的模具结构注塑方法。本领域的熟练技术人员将会了解到，除下文中注明者外，风扇的特殊结构、材料和铸造方法并不是本发明的主要部分。

下面参见图2并结合图1，铝压铸端盖件23包括一环形、径向延伸的连接部分65。从图1可清楚地看出，风扇驱动装置13限定了一个公称外径D（图中注出了由“D/2”所表示的半径尺寸）。因此，可以理解，关于“连接部分65的术语”径向延伸”是指该部分65沿径向延伸超出该风扇驱动装置13的公称外径D。

在主实施例中，连接部分65有一基本呈T形的横截面，这样它包括朝前延伸的末端部分67和朝后延伸的末端部分69。在连接部分65上还形成了一组圆孔71和一组圆孔73。孔71的作用将在下文继续讨论，而孔73的主要作用是允许空气经过连接部分65轴向流动（见图1中的箭头）的通道。这种空气流促进了热量从风扇驱动装置13散失掉。

主要参阅图3，图中示出了本发明的一个方面，即风扇驱动装置13和风扇15的组合方法。图3概括地示出了注射模塑风扇15的步骤，但图3所示的时刻，恰好是在制型之前，在图3中构成风扇15的塑料材料还没有置入。图3示出了通过铸模M的局部轴截面结构，铸模M上形成了一浇口S，熔化的可塑塑料由该浇口S注入。铸模M形成了一环形轮毂腔H，该腔H的形状与风扇15的环形轮毂61的形状相符合。铸模M还形成了一组叶片腔B，每人叶片腔B与轮毂腔H相通，其形状与风扇叶片63的形状相符合。

仍然参阅图3，铸造风扇15的方法是，首先将铝压铸端盖件23放置在铸模M上、下半部之间。从图3可看出，利用放置在端盖件23的上半模和下半模，使铸膜M形成了一个环形封闭的轮毂腔H。接着，将熔化的塑料材料从浇口S注入，使其充满轮毂腔H和所有叶片腔B。当这一制型步骤进行时，熔化的塑料材料充满了每个圆孔71，但以这种方式，孔71中的塑料材料与环形轮毂61的其余部分形成整体。这样，在端盖23的任意一个旋转方向上，孔71表面的一部分（平行于旋转轴线A）构成了一个驱动表面。这些驱动表面有助于将力矩从端盖件23传递给风扇15。

可以相信，如图1和图3所示的有朝前和朝后延伸的末端部分67和69的连接部分65的结构，对为环形轮毂61提供支撑是有利的，随发动机转速、该输出联轴节组件19和风扇15会以每分300至1000转间的速度旋转时，它要受很大的离心力作用。

如可在图1和图3中见到的那样，环绕该连接部65的末端部分67和69模制的该风扇15，使得从制作角度观察、它与该风扇与风扇驱动装置的装配几乎不相干了。与该风扇15模制相关的唯一附加付出是把端盖件23放进铸模M的步骤。而基本上不必在壳体件21、或是端盖件23上攻螺纹孔，遂省去螺钉或螺栓费用以及把风扇15用螺钉装到风扇驱动装置13上去的工时耗费。

参阅图4和5、并结合图1，图4和5示出了本发明的一个替换实施例，类似的元件用原来的序号加上100来表示，新的元件从“101”开始用序号表示。

在图4和5所示的实施例中，壳体件121包括与该壳体件121整体铸造在一起的连接部分165。连接部分165以与图1和2所示实施例相同的方式做成一基本呈环形的连接结构。连接部分165上所形成的圆孔171在模铸过程中是充满了熔化的塑料材料的，其方法如同本发明第一实施例所描述的方法。类似地，连接部分165上还形成了一组圆孔173、如上文所述，便于冷却空气的流动。

在连接部分165外圆周的邻接位置，设置一组凹槽101，它们是这样排列的，使每一对相邻的凹槽101之间形成一凸伸部或末端部102，每个凹槽101包括一对径向延伸的驱动表面103，这些驱动表面103更有助于扭矩从壳体件121到风扇15的传递。

下文主要参阅图6和图7，并结合图1，其中示出了再一个替换实施例，在该实施例中，相同或类似的元件用相同的序号加以200来表示，而新的元件用以“201”开始的序号表示。在图6中，铝压铸端盖件223具有之形成整体的一组隔开的单独连接部分201，在这些连接部分201之间设置了一组开口203。每个连接部分201包括一个朝前延伸的末端部267和一个朝后延伸的末端部269，末端部267和269的轴向表面形成了驱动表面204。驱动表面204的作用很大程度上与孔71或171所形成的驱动表面的作用相同，而与所形成的驱动表面103的方式相同。

从图1至7所描述的实施例可以得出：（1）连接部分与端盖元件或壳体元件铸成一体;（2）连接部分可以包括一个单独的环形部分、或一组分开的部分;（3）连接部分只包括一个经向延伸的部分，或者包括朝前延伸或朝后延伸的末端部、或者两者都有。

另外，对本领域的普通技术人员、不言而喻，按于此说过和刚刚在上面列出的诸多可变化选择的方案可综合出许多不同于在此说过的结合方案。然而，对于这些连接部分和末端部分的任何具体构型、无论其要求的构型是什么，该风扇15有代表性的是具有该连接部分的构型独立、即是不受变化影响的。

前述说明书对本发明作了详细的描述，相信对于本领域的普通技术人员来说，通过阅读和理解说明书，可明显地做出各种变化和改进。而所有这些改变和改进都会包括在本发明权利要求书所限定的范围之内。

Claims (11)

1、冷却发动机用的一种风扇和风扇驱动组件(11)，所述组件包括有由一个环形轮毂(61)及与该轮毂整体成型的一系列扇叶片(63)所组成，所述风扇由可模制的塑料作成；所述组件还包括有由一个输入件(17)，一个输出件(19)，以及能响应于所述输入件的旋转使来自所述输入件(17)的扭矩传送到输出件(19)去的一个装置所组成；所述输出件由一个壳体件(19；121)和一个端盖件(23；223)组成，而所述壳体件和端盖件中之一包括了确定一个公称外径(D)的一个铸件；其特征为：

(a)所述壳体件(21；121)和端盖件(23；223)之一包括了经向向外延伸超出所述公称外径(D)并终止了一个径向向外的末端部(67，69；102；267，269)的至少一个整体成型的连接部(65；165，201)；和

(b)所述风扇(15)的环形轮毂(61)以不可转方式接到所述连接部分(65)的末端部。

2、根据权利要求1的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述端盖件（23;223）包括一个铝铸件，所述连接部分（65;201）于该处被铸成一体。

3、根据权利要求1的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述壳体件（121）包括一个铝铸件，而所述连接部分（165）被铸成一体。

4、根据权利要求1的风扇的风扇驱动组件（11），其特征是所述风扇（15）的环形轮毂（61）与末端部（67，69;102;267，269）的不可转方式连接是在所述风扇（15）的环形轮毂（61）铸造期间，放置该连接部分（65;165;201）进到一个模腔（11）内完成的。

5、根据权利要求4的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述连接部分（65;165;201）和末端部（67，69;102;267，269）中的一个包括一组驱动表面（71;171;103;204），这些驱动表面基本平行于所述组件所决定的旋转轴线（A），由可模铸的塑料材料组成的一个整体部分包括所述环形轮毂（61），环形轮毂（61）设置成与所述的每个驱动表面邻接，并以被驱动的方式与驱动表面接触。

6、根据权利要求5的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述连接部分（65;165;201）和末端部（67，69;101;267，269）中的一个形成了一组轴向延伸的孔（71;171;103;203），以便形成所述的一组驱动表面。

7、根据权利要求5的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述连接部分（165）的末端部形成了一组凸伸部（102）和在每一对相邻凸伸部之间沿圆周设置的一个凹槽（101），每个凸伸部（102）形成所述驱动表面（103）之一。

8、根据权利要求4的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述末端部至少包括一个轴向延伸键形件（67，69;267，269），所述键形件设置在环形轮毂（61）的轴向延伸部分以内。

9、根据权利要求1的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述壳体（21）和端盖件（23）中的一个包括所述的连接部分（65;165;201），进一步形成了一组通过所述连接部分而延伸的孔（73;173;203），这些孔沿经向设置在风扇驱动装置（13）和风扇（15）的环形轮毂（61）之间。

10、根据权利要求1的风扇和风扇驱动组件（11），其特征是所述风扇（15）的环形轮毂（61）和所述末端部（67，69;102;267，269）的不可转方式连接，基本上是只包括风扇驱动装置（13）和风扇（15）之间的连接。

11、风扇驱动装置（13）和风扇（15）的一种装配方法，所述风扇由一个环形轮毂（61）和与该轮毂整体成型的一系列扇叶片（63）组成，所述风扇由一种可模塑的塑料制成;所述风扇驱动装置（13）包括一个输入件（17），一个输出组件（19）和能响应于该输入件旋转而将来自所述输入件（17）的扭矩传送给输出组件（19）的一个装置;所述输出组件（19）由一个壳体件（21;121）和一个端盖件（23;223）所组成，而所述壳体件和端盖件中之一由确定一个公称外径（D）的一个铸件构成;所述方法的特征在于：

（a）在所述壳体件（21，121）及端盖件（23;223）中之一上提供以径向向外延伸超出所述公称外径（D）且终止于径向向外的一个末端部（67，69;102;267，269）的至少一个整体成型的连接部分（65;165;201）;

（b）供备一个模铸所述风扇（15）用的铸模（M），所述模包括一个环形轮毂腔（H）及以开口连通于所述轮毂腔的一系列叶片腔（B）;

（c）将所述壳体件（21;121）及端盖件（23;223）中之一放进该铸模（M）中，以使所述连接部（65;165;201）的末端部（67，69;102;267，269）放置在该轮毂腔（H）内;和

（d）把所述可模铸塑料注入所述轮毂腔（H）和叶片腔（B）以形成围绕、并刚性地连接到所述连接部分末端部的轮毂（61）。

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