CN111356824B

CN111356824B - 用于以三速度来驱动冷却机动车辆中冷却剂的风扇的装置

Info

Publication number: CN111356824B
Application number: CN201880074977.4A
Authority: CN
Inventors: P·博菲里
Original assignee: Baruffaldi SpA
Current assignee: Baruffaldi SpA
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2038-11-16
Also published as: WO2019097465A1; EP3714140B1; EP3714140A1; CN111356824A

Abstract

本申请公开了一种用于以三速度来驱动风扇(1)的装置，该风扇用于冷却机动车辆中的冷却剂，该装置包括：固定轴向套筒(10)，该固定轴向套筒设计成紧固在车辆发动机的基座(11)上；风扇支承件(1a)，用于承载风扇；第一电磁联接器(100)，该第一电磁联接器包括第一固定电磁体(110)和第一转子(120)；第二电磁联接器(200)，该第二联接器包括安装在轴向套筒(10)上的固定电磁体(210)、第二转子(220)以及电枢(240)，该电枢轴向布置在第二电磁体(210)的、相对于第二转子(220)的相反侧，并与第一联接器的转子(120)成一体旋转；以及涡电流或Foucault联接器(300)。第一联接器、第二联接器和Foucault联接器布置在用于接受旋转运动的部件(121)和风扇(1)的所述风扇支承件(1a)之间；第一转子(120)和第二转子(220)安装在相应轴承(121、221)上，该轴承键接在固定轴向套筒(10)上；其中，Foucault联接器(300)的驱动部件安装在第二转子(220)上，且Foucault联接器的从动部件与风扇(1)的支承件(1a)成一体，因此，通过Foucault联接器(300)，只激励第二联接器(200)的电磁体(210)使得风扇的支承件(1a)以比第一转子(120)的速度更慢的速度来旋转地驱动。

Description

用于以三速度来驱动冷却机动车辆中冷却剂的风扇的装置

技术领域

本发明涉及一种用于以三速度来驱动风扇的装置，该风扇用于冷却机动车辆中的冷却剂。

背景技术

在关于冷却包含在机动车辆的散热器中的冷却剂的技术领域中，已知需要强制空气至所述散热器上，以便尽可能快地从液体中向外耗散热量，所述强制气流通过使风扇旋转而获得，风扇通常直接安装在发动机轴上，或者安装在水泵的轴上，或者安装在带有皮带轮的固定从动轴上，该皮带轮接收来自通过发动机轴驱动的皮带的运动。

还已知所述风扇只有在达到特定预定水温时才旋转，该水温通过恒温器来检测，该恒温器操作电磁离合器，该电磁离合器的闭合导致风扇旋转。

更详细地说，要求机动车辆风扇能够这样旋转：

-以比传动轴更慢的速度，用于在较低外部温度条件下冷却；

-以等于或甚至大于传动轴的速度，在较高外部温度下或者在苛刻条件下使用时，该苛刻条件导致发动机过热；

-以零速度，即风扇根本不旋转，保持相对于传动轴的空闲(idle)状态，在特别低温度的情况下，在该特别低温度下，进一步冷却将无用，甚至造成损坏。

为了获得这种性能，已经提供了具有电磁控制离合器和驱动接头的混合类型联接器，该电磁控制离合器和驱动接头基于使用通过在永磁体附近的导电元件的旋转而产生的涡电流。

本申请人的EP1130232A1介绍了一种用于将运动传递给风扇的装置，该风扇用于冷却机动车辆中的冷却剂，该装置包括：运动产生部件，风扇通过空转支承件而安装在该运动产生部件上；第一电磁离合器，该第一电磁离合器的接合/脱开使得风扇以与运动产生部件相同的速度或以零速度来旋转；第二离合器，该第二离合器的接合/脱开使得风扇相对于运动产生部件以更慢的速度或以零速度来旋转；电磁类型的部件，用于所述第二离合器的接合/脱开，其中，所述第一离合器支承在与发动机壳体的固定基座大致相邻的位置，所述第二离合器由轴支承，该轴固定在从发动机的基座大致凸出的位置。

尽管实现了该装置的功能，但是该装置仍然有缺陷，这是由于在第二离合器的转子和固定电磁体之间存在的较小气隙可能导致在意外接触事件中过度磨损，该意外接触事件是由于由与内燃机成一体的运动产生部件传递的振动，或者由于同轴元件的同心度公差(在它们的相对运动过程中)。

另外，大量部件安装在第一电磁联接器的转子的轴向延伸部分上，从而由于作用在所述转子上的凸出负载而产生高扭矩。

EP1577142A介绍了一种用于以多种速度来驱动风扇的装置，该装置包括：电磁联接器，该电磁联接器包括第一电磁体、电磁驱动制动器和Foucault联接器，它们布置在用于接受旋转运动的部件和风扇支承件之间。在该装置中，制动器与风扇支承件成一体，并操作成完全停止风扇的旋转。该结构从结构观点来看和由于以下事实而都不利，该事实是当制动器接合时，在任何情况下都由于Foucault联接器的阻力扭矩而消耗功率，因此使用能量。在US 2001-017250A1中公开了类似的技术方案，在该方案中，第二电磁联接器的转子安装在与第一转子和接受运动的皮带轮成一体旋转的套筒上。

发明内容

因此，提出的技术问题是提供一种用于将旋转运动传递给风扇的装置，该风扇用于冷却机动车辆中的冷却剂，该装置使得风扇能够以可以根据发动机的实际冷却需求来确定的速度而操作，这还包括使得风扇保持在空转位置的可能性，所述风扇有紧凑的尺寸，而没有较大和昂贵的凸出旋转质量，它由少量的高成本零件形成，还能够保证风扇在电源和控制装置的故障事件中也安全旋转。

与该问题相关，还需要该装置应当有较小尺寸，容易和便宜地制造和装配，并能够使用常规的标准化连接部件而很容易地安装在任何用户位置。

根据本发明，这些结果是通过一种用于以三速度来驱动风扇的装置而获得，该风扇用于冷却机动车辆中的冷却剂，该装置包括：固定轴向套筒，该固定轴向套筒设计成紧固在车辆发动机的基座上；风扇支承件，用于在使用过程中承载风扇；第一电磁联接器，该第一电磁联接器包括第一固定电磁体；第二电磁联接器，该第二电磁联接器包括安装在轴向套筒上的固定电磁体；以及涡电流或Foucault联接器。第一联接器、第二联接器和Foucault联接器布置在用于接受运动的部件和风扇支承件之间，第一联接器包括第一转子，第二联接器包括第二转子，第一转子和第二转子安装在相应轴承上，该轴承键接在固定轴向套筒上。

根据本发明，第二电磁联接器包括电枢，该电枢轴向布置在第二电磁体的、相对于第二转子的相对侧，并与第一联接器的转子成一体旋转，Foucault联接器的驱动部件安装在第二转子上，同时Foucault联接器的从动部件与风扇支承件成一体，因此，通过Foucault联接器，只激励第二联接器的电磁体使得风扇支承件以比第一转子的速度更慢的速度来旋转操作。

附图说明

从下面参考附图提供的、对本发明主题实施例的非限定实例的说明可以获得更多细节，附图中：

图1：表示了穿过根据本发明的、用于向风扇传递运动的装置的示意轴向剖视图；以及

图2：表示了根据本发明装置的变化实施例的、类似于图1的剖视图。

具体实施方式

如图1中所示，只是为了更容易说明的目的，并且没有任何限制的意思，假设一对参考轴分别在沿纵向方向X-X(与装置的旋转轴线一致)和横向/径向方向Y-Y(垂直于第一方向)延伸，且前部部分“A”对应于风扇的轴向位置，后部部分“P”与该前部部分相反，根据本发明的、用于驱动和控制机动车辆的风扇1的装置基本包括：

-固定轴向套筒10，该固定轴向套筒10通过螺钉11a而固定在发动机的基座11上；

-风扇支承件1a；

-第一电磁联接器100；

-第二电磁联接器；

-涡电流或Foucault联接器300。

在更详细和优选的示例实施例中：

第一电磁联接器100包括：第一电磁体110，该第一电磁体110固定在套筒10上；以及第一同轴转子120，该第一同轴转子120空转地安装在轴承121上，该轴承121键接在套筒10上。优选是，转子120有：轴向延伸座120a，用于容纳电磁体110；以及轴向延伸的皮带轮121a，该皮带轮121a形成在转子的径向外边缘上，并适合与皮带3接合，该皮带3与驱动轴连接，以便形成用于接受旋转运动的部件的优选实例；

第一电枢130，该第一电枢130轴向布置在第一电磁体110的、相对于第一转子120的相反侧，该第一电枢与轴承140的外座圈的第一端连接，该轴承的内座圈键接在转子120的轴向延伸部分122上；在与电枢120相反的端部处，轴承与风扇1的支承件1a连接；

弹性膜141可以布置在第一电枢130和轴承140之间，并设计成允许电枢沿轴向方向移动，但不允许它绕纵向轴线旋转。

第二电磁联接器朝向装置的前部部分A布置在第一联接器100的下游；该第二联接器包括：

-第二电磁体210，该第二电磁体210固定在套筒10上，并优选是沿与第一电磁体110相反的轴向方向作用；

-第二转子220，该第二转子220通过轴承221而空转地安装在固定套筒10上；

-第二电枢240，该第二电枢240轴向布置在第二电磁体210的、相对于第二转子220的相反侧，并与第一转子120成一体旋转；第二电枢例如与凸缘231的第一端连接，凸缘231的另一端紧固在转子120的轴向延伸部分122上。

弹性膜241可以布置在第二电枢240和凸缘231之间，并设计成允许电枢沿轴向方向位移，但不允许它绕纵向轴线旋转。

根据本发明，Foucault联接器300的驱动部件安装在第二转子220上，而Foucault联接器的从动部件与风扇1的支承件1a成一体。根据所示的优选实例，这实现如下：转子220在它的径向最外侧部分中有环形延伸部分310，该环形延伸部分承载永磁体311，该永磁体311形成Foucault联接器300的第一驱动部件，该Foucault联接器300的从动部件由导电环312形成，该导电环312在径向位置结合在风扇1的支承件1a中，以便布置成与所述永磁体轴向相对。

这样，环312和磁体311与第二转子220的环形延伸部分一起形成感应连环元件，用于旋转驱动支承件1a和因此旋转驱动风扇1。

通过这种构造，装置的操作原理如下：

当第一电磁体110和第二电磁体210都未被激励时，风扇1的支承件1a处于空转状态。实际上，第一联接器100的第一电枢130和第二联接器的第二电枢240都保持与相应的第一转子120和第二转子220脱开，且风扇1因此与任何运动接受装置脱开，并保持空转状态。在这种空转状态下，风扇不会锁定，并在需要时可以由于支承风扇支承件的轴承的摩擦而旋转，但是没有功率消耗，除了由于在支承轴承自身内部的摩擦力导致的最小量。

当只有第一联接器100的电磁体110被激励时，第一电枢130恢复，以便与第一转子120接触，它通过该第一转子120而开始旋转，从而使得支承件1a和(因此)风扇1以与由运动接受皮带3驱动的第一转子120相同的速度来旋转。

当只有第二联接器的电磁体210被激励时，第二电枢240恢复抵靠第二转子220，使得该第二转子220以与第一转子120相同的速度来旋转，第二电枢240与该第二转子220成一体，从而驱动Foucault联接器300，该Foucault联接器300由于在第二转子220和支承件1a之间的连环(concatenation)流动而使得支承件1a和(因此)风扇1以比由皮带3驱动的第一转子120更慢的速度来旋转。

尽管没有详细介绍，但是附图表示了用于给两个电磁体通电的电缆600，所述电缆与控制单元连接，该控制单元用于控制温度和在超过预定阈值时操作风扇。

因此，显然知道根据本发明的装置与现有技术相比如何产生很多优点，因为即使当能够以三速度模式(即直接、慢速和空转)操作时，也实现如下：

-操作所需的轴承数量减少，因为必须固定的第二电磁体直接安装在固定轴向套筒10上；

-在空转状态下更好地定位风扇，因为第二联接器的转子安装在轴承上，该轴承键接在固定套筒上，因此将制动风扇的旋转，而不是有利于它的旋转；

-风扇的支承件1a可以以低成本方式设置有翅片1b，该翅片1b形成散热器，用于发散由Foucault联接器产生的热量；

-磁体和转子同心地安装在同一轴线上，因此避免了偏心，该偏心需要在机床上进行非常精密的机械加工；

-转子120、220和相关轴承都搁置在固定套筒上，从而避免悬臂重量作用在第一转子皮带轮的轴承上；

-当风扇处于空转状态时功率消耗最小，因为在该状态下，在Foucault联接器的部件上没有阻力扭矩。

根据优选实施例，如图2中所示，永磁体500还布置成在前部轴向位置中与第二电磁体210接触，使得在用于电磁体110、210的电源完全故障或中断的事件中，第二离合器的磁体500吸引电枢240，从而驱动第二转子220，该第二转子220通过Foucault联接器300而保持风扇的有限旋转(所谓的“故障安全模式”)，这保证冷却，因此，例如车辆可以有足够的自主性，以便被驱动至服务中心。

尽管结合本发明的多个实施例和多个优选实例进行了介绍，但是应当理解，本专利的保护范围只由下面的权利要求来确定。

Claims

1.一种用于以三速度来驱动风扇(1)的装置，所述风扇用于冷却机动车辆中的冷却剂，所述装置包括：

固定轴向套筒(10)，所述固定轴向套筒设计成被紧固在车辆发动机的基座(11)上；

风扇支承件(1a)，用于在使用过程中承载风扇(1)；

第一电磁联接器(100)，所述第一电磁联接器包括固定的第一电磁体(110)；

第二电磁联接器；以及

涡电流联接器(300)；

第一电磁联接器(100)、第二电磁联接器和涡电流联接器(300)布置在用于接受旋转运动的部件和用于风扇(1)的所述风扇支承件(1a)之间；

第一电磁联接器(100)包括第一转子(120)，第二电磁联接器包括第二转子(220)，第一转子(120)安装在键接于固定轴向套筒(10)上的相应第一轴承(121)上；

所述第二电磁联接器包括：固定的第二电磁体(210)，所述固定的第二电磁体安装在固定轴向套筒(10)上；以及电枢(240)，所述电枢轴向布置在第二电磁体(210)的、相对于第二转子(220)的相对侧，并与第一电磁联接器的第一转子(120)成一体地旋转，以及

涡电流联接器(300)的驱动部件安装在第二转子(220)上，涡电流联接器的从动部件与风扇(1)的风扇支承件(1a)成一体，

因此，通过涡电流联接器(300)，只激励第二电磁联接器的第二电磁体(210)使得风扇的风扇支承件(1a)以比第一转子(120)的速度慢的速度旋转驱动；

其特征在于，第二转子(220)安装在键接于固定轴向套筒(10)上的相应的第二轴承(221)上。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一转子(120)具有轴向延伸座(120a)，用于容纳第一电磁体(110)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：用于接受旋转运动的部件包括轴向延伸的皮带轮(121a)，所述皮带轮形成在第一转子的径向外边缘上，并适合与连接到驱动轴的运动产生部件接合，以便接受旋转运动。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置包括第三轴承(140)，所述第三轴承的内座圈键接在第一转子(120)的轴向延伸部分(122)上，所述第三轴承的外座圈具有第一后端，所述第一后端与第一电枢(130)连接，所述第一电枢轴向设置在第一电磁体(110)的、相对于第一转子(120)的相对侧。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述第三轴承(140)的、与连接第一电枢的端部相对的前端与风扇支承件(1a)连接。

6.根据前述任意一项权利要求所述的装置，其特征在于：所述第二转子(220)在第二转子的径向最外侧部分具有环形延伸部分(310)，用于承载第一永磁体(311)，所述第一永磁体形成涡电流联接器(300)的驱动部件。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：涡电流联接器的从动部件由导电环(312)形成，所述导电环在径向位置中结合在风扇(1)的风扇支承件(1a)中，以便布置成与所述第一永磁体(311)轴向相对。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其特征在于：所述装置包括第二永磁体(500)，所述第二永磁体布置在前部轴向位置中，并与第二电磁体(210)接触，用于提供故障安全操作。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的装置，其中：当第一电磁体(110)和第二电磁体(210)都未被激励时，所述风扇(1)的风扇支承件处于空转状态。