CN112983617A - 发动机冷却风扇的安装结构及具有其的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机冷却风扇的安装结构及具有其的发动机，其中，发动机冷却风扇的安装结构包括：伸缩件，设置在发动机的驱动轴上，驱动轴内设置有第一通孔，第一通孔适于引入发动机冷却液，伸缩件设置在第一通孔内；风扇安装座，设置在驱动轴的外侧；离合机构，设置在伸缩件和风扇安装座之间，离合机构包括互相接触的第一传动件和第二传动件，第一传动件设置在伸缩件上，第二传动件设置在风扇安装座上，其中，伸缩件配置为能够根据发动机冷却液的温度进行膨胀或者收缩，从而改变第一传动件和第二传动件之间的接触面积。本发明的技术方案解决了现有技术中的发动机冷却风扇可靠性低、结构复杂以及成本高的缺陷。

Description

发动机冷却风扇的安装结构及具有其的发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机冷却风扇的安装结构及具有其的发动机。

背景技术

对于发动机而言，当冷却液温度保持在适宜温度区间内时，发动机才能可靠工作。现有技术中通常利用冷却风扇强制冷却发动机冷却液，并将冷却风扇与发动机的驱动轴直接连接。但是对于发动机而言，其冷却液并非是随时都需要冷却的，为满足发动机尽快在适宜温度运行，冷却液温度较低时，冷却风扇应避免工作，否则易造成发动机运动副异常磨损、影响发动机使用寿命，并增加燃油消耗。

为了解决上述问题，现有技术中有采用硅油风扇，或者采用额外的电机或液压马达驱动冷却风扇，进而使得冷却风扇的运行时机可控，起到了节约燃油，降低噪声，使发动机迅速进入最佳运行温度的效果。但是对于上述方案，硅油风扇中温控元件易发生污染失效，同时成本较高。额外设置电机或者液压马达驱动冷却风扇，使得发动机结构复杂，且增加设备成本。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的发动机冷却风扇可靠性低、结构复杂以及成本高的缺陷，从而提供一种发动机冷却风扇的安装结构及具有其的发动机。

为了解决上述问题，本发明提供了一种发动机冷却风扇的安装结构，包括：伸缩件，设置在发动机的驱动轴上，驱动轴内设置有第一通孔，第一通孔适于引入发动机冷却液，伸缩件设置在第一通孔内；风扇安装座，设置在驱动轴的外侧；离合机构，设置在伸缩件和风扇安装座之间，离合机构包括互相接触的第一传动件和第二传动件，第一传动件设置在伸缩件上，第二传动件设置在风扇安装座上，其中，伸缩件配置为能够根据发动机冷却液的温度进行膨胀或者收缩，从而改变第一传动件和第二传动件之间的接触面积。

可选地，第一传动件和第二传动件中一个上设置有套筒部，另一个上设置有凸起部，套筒部套设在凸起部外。

可选地，套筒部和凸起部之间的接触面为锥形面。

可选地，第一通孔为阶梯孔，伸缩件的背离第二传动件的一端与第一通孔的阶梯面配合。

可选地，安装结构还包括设置在驱动轴和第一传动件之间的弹性复位件，弹性复位件向第一传动件施加背离第二传动件方向的弹性力。

可选地，伸缩件的背离第二传动件的端面上设置有引流孔，引流孔和第一通孔连通。

可选地，风扇安装座包括：第一端板，设置在驱动轴的外侧，第二传动件设置在第一端板上；环形侧板，环形侧板的第一端连接在第一端板上，并且环形侧板环绕在驱动轴外，环形侧板和驱动轴之间设置有轴承；第二端板，通过第一紧固件连接在环形侧板的第二端上，第二端板上设置有第二通孔，驱动轴穿过第二端板。

可选地，第二传动件通过第二紧固件可拆卸地连接在第一端板上。

可选地，伸缩件和第一通孔之间设置有密封结构。

本发明还提供了一种发动机，包括上述的发动机冷却风扇的安装结构。

本发明具有以下优点：

利用本发明的技术方案，当发动机内的冷却液的温度较低时，此时第一通孔内的伸缩件温度较低，因此伸缩件处于收缩的状态，且第一传动件和第二传动件之间的接触面积较小(或者二者不接触)，因此摩擦力较小。此时驱动轴转动时无法带动风扇安装座转动(或者由于打滑风扇安装座仅以很慢的速度转动)，冷却风扇不起到冷却作用。当发动机内的冷却液的温度升高后，伸缩件从收缩状态变为伸长状态。在此过程中，伸缩件带动第一传动件朝向第二传动件运动，进而加大二者的接触面积，从而增加第一传动件和第二传动件之间的摩擦力。且冷却液温度越高，第一传动件和第二传动件之间的摩擦力越大，直至二者实现刚性连接。此时驱动轴转动时，会通过离合机构带动风扇安装座转动，进而使得冷却风扇工作，实现冷却效果。上述结构中不引入额外驱动源，使得发动机结构紧凑，成本可控。同时通过伸缩件的热胀冷缩原理控制离合机构的状态，抗污染能力强，工作更加稳定。因此本发明的技术方案解决了现有技术中的发动机冷却风扇可靠性低、结构复杂以及成本高的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明的发动机冷却风扇的安装结构的结构示意图。

附图标记说明：

10、伸缩件；11、引流孔；20、驱动轴；21、第一通孔；30、风扇安装座；31、第一端板；32、环形侧板；33、第二端板；331、第二通孔；40、离合机构；41、第一传动件；42、第二传动件；43、套筒部；44、凸起部；50、弹性复位件；60、轴承；70、第一紧固件；80、第二紧固件；90、密封结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，本实施例的发动机冷却风扇的安装结构包括伸缩件10、风扇安装座30以及离合机构40。其中，伸缩件10设置在发动机的驱动轴20上，驱动轴20内设置有第一通孔21。第一通孔21适于引入发动机冷却液，伸缩件10设置在第一通孔21内。风扇安装座30设置在驱动轴20的外侧。离合机构40设置在伸缩件10和风扇安装座30之间，离合机构40包括互相接触的第一传动件41和第二传动件42。第一传动件41设置在伸缩件10上，第二传动件42设置在风扇安装座30上。进一步地，伸缩件10配置为能够根据发动机冷却液的温度进行膨胀或者收缩，从而改变第一传动件41和第二传动件42之间的接触面积。

利用本实施例的技术方案，当发动机内的冷却液的温度较低时，此时第一通孔21内的伸缩件10温度较低，因此伸缩件10处于收缩的状态，且第一传动件41和第二传动件42之间的接触面积较小(或者二者不接触)，因此摩擦力较小。此时驱动轴20转动时无法带动风扇安装座30转动(或者由于打滑风扇安装座30仅以很慢的速度转动)，冷却风扇不起到冷却作用。当发动机内的冷却液的温度升高后，伸缩件10从收缩状态变为伸长状态。在此过程中，伸缩件10带动第一传动件41朝向第二传动件42运动，进而加大二者的接触面积，从而增加第一传动件41和第二传动件42之间的摩擦力。且冷却液温度越高，第一传动件41和第二传动件42之间的摩擦力越大，直至二者实现刚性连接。此时驱动轴20转动时，会通过离合机构40带动风扇安装座30转动，进而使得冷却风扇工作，实现冷却效果。上述结构中不引入额外驱动源，使得发动机结构紧凑，成本可控。同时通过伸缩件10的热胀冷缩原理控制离合机构40的状态，抗污染能力强，工作更加稳定。因此本实施例的技术方案解决了现有技术中的发动机冷却风扇可靠性低、结构复杂以及成本高的缺陷。

需要说明的是，“伸缩件10配置为能够根据发动机冷却液的温度进行膨胀或者收缩，从而改变第一传动件41和第二传动件42之间的接触面积”是指，伸缩件10温度较低时进行收缩，从而带动第一传动件41朝向远离第二传动件42的方向运动，进而减小二者的接触面积。进一步地，减小二者的接触面积包括第一传动件41和第二传动件42之间仅有很少的一部分进行接触(此时二者之间的摩擦力很小)的情况，也包括第一传动件41和第二传动件42之间分离(也即接触面积减小至零)的情况。此时驱动轴20转动时，第一传动件41和驱动轴20同步转动，但是第一传动件41无法带动第二传动件42转动(或者仅以很慢的速度转动)。相对的，当伸缩件10的温度较高时进行膨胀，从而带动第一传动件41朝向靠近第二传动件42的方向运动，进而增大二者的接触面，并使二者之间的摩擦力增大。此时驱动轴20转动时，带动第一传动件41同步转动。第一传动件41通过摩擦力带动第二传动件42转动，进而使得风扇安装座30进行转动，冷却风扇起到冷却效果。

进一步地，本实施例中的伸缩件10采用热膨胀系数较高的材料制成(例如尼龙材质)，进而使得当伸缩件10的温度变化时，其体积有明显的变化。从图1可以看到，伸缩件10呈圆柱状结构，并且穿设在第一通孔21内。伸缩件10的端部(图1中的右端)突出于驱动轴20的端面，并且上述的第一传动件41设置在伸缩件10突出的部分上。当伸缩件10的温度发生变化时，其轴向的变形可带动第一传动件41靠近或者远离第二传动件42运动。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一传动件41和第二传动件42中一个上设置有套筒部43，另一个上设置有凸起部44，套筒部43套设在凸起部44外。具体而言，套筒部43的内壁和凸起部44的外壁之间形成摩擦面。在本实施例中，套筒部43设置在第一传动件41的朝向第二传动件42的表面上，凸起部44设置在第二传动件42朝向第一传动件41的表面上。当然，本领域技术人员能够理解，二者的设置位置调换也是可行的实施方式。当伸缩件10的温度较低并收缩时，套筒部43的内壁和凸起部44的外壁之间的接触面积减小，相对的，当伸缩件10的温度升高并膨胀时，套筒部43的内壁和凸起部44的外壁之间的接触面积增大。进一步地，为了增加二者之间的摩擦效果，可以在套筒部43的内壁和凸起部44的外壁中的一个或者两个上设置摩擦面。并且本领域技术人员可以理解，摩擦面可以采用各种方式进行设置，例如仅在二者接触的某个部分设置摩擦面，使得当伸缩件10收缩时，套筒部43和凸起部44之间接触的表面为光滑表面，当伸缩件10膨胀时，套筒部43和凸起部44之间接触的表面为摩擦面。再例如，可以沿着轴向方向上，摩擦面的粗糙度不同(套筒部43和凸起部44之间的接触面，再沿着背离彼此的方向上，摩擦面的粗糙度逐渐增大)，进而使得伸缩件10的温度越高，其膨胀度越大，并且套筒部43和凸起部44之间的摩擦力越大。

当然，上述的第一传动件41和第二传动件42的形式不限于套筒配合的形式，例如二者采用采用摩擦片形式配合。需要特别说明的是，本实施例中采用套筒部43和凸起部44的结构形式能够更好的控制风扇安装座30的转动速度。现有技术中存在一些技术，利用热胀冷缩原理控制风扇的离合状态，例如在专利号为CN102594024B的中国专利中，风扇包括两个同心设置的金属环，当温度升高时，金属环沿径向膨胀并接触，从而使得发电机的输出轴带动风扇转动。但是在上述方案中，两个金属环之间的接触面只有接触和不接触两种情况，仅通过膨胀产生的压紧力无法实现控制风扇转速的效果。而在本实施例中，当伸缩件10收缩或者膨胀时，套筒部43和凸起部44之间的接触面积是在不断变化的，结合上述的摩擦面的设置方式，就可以实现冷却风扇的自动无极调节的效果(也即冷却液温度越高，冷却风扇转速越快，冷却液温度越低，冷却风扇转速越低，直至不转动)。

如图1所示，在本实例的技术方案中，套筒部43和凸起部44之间的接触面为锥形面。进一步地，套筒部43呈扩口结构，凸起部44形状呈锥台结构。通过调节套筒部43和凸起部44之间的接触面的倾斜角度，可以使得当凸起部44插入至套筒部43的深度越深，二者配合越紧密的效果。当然，在一些未示出的实施方式中，套筒部43为直筒，凸起部44位圆柱状，也是可行的实施方式。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第一通孔21为阶梯孔，伸缩件10的背离第二传动件42的一端与第一通孔21的阶梯面配合。进一步地，第一通孔21包括小孔段(图1中左侧的孔段)和大孔段(图1中右侧)，伸缩件10设置在大孔段内，并且伸缩件10的左端与阶梯面配合。具体而言，当第一通孔21内的冷却液温度升高时，伸缩件10温度升高并膨胀。由于伸缩件10的左端受到阶梯面的限位，因此在轴向方向上会朝向第二传动件42的方向(也即图1中的右侧方向)膨胀，进而带动第一传动件41朝向第二传动件运动。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，安装结构还包括设置在驱动轴20和第一传动件41之间的弹性复位件50，弹性复位件50向第一传动件41施加背离第二传动件42方向的弹性力。具体而言，当第一通孔21内的冷却液的温度降低时，伸缩件10的温度降低并收缩。但是对于伸缩件10而言，在沿轴向上，其两端均会向内收缩。因此为了保证第一传动件41向左侧的位移足够大，同时保证伸缩件10能够复位，设置了上述的弹性复位件50。当伸缩件10温度降低收缩时，弹性复位件50向左侧推动伸缩件10，并使其左端与上述的阶梯面抵接配合，保证第一传动件41具有足够的位移距离。

进一步地，从图1可以看到，第一传动件41呈一个一端开口的套筒结构，并套设在伸缩件10的突出于驱动轴20的部分上。上述的套筒部43设置在套筒部结构的底壁外侧。第一传动件41的外侧面设置有第一环形槽，驱动轴20的端面上设置有第二环形槽，并且第一环形槽环绕在第二环形槽外，二者开口相对设置。上述的弹性复位件50设置在第一环形槽和第二环形槽内，且其一端与第一环形槽的槽壁抵接，另一端与第二环形槽的槽壁抵接。优选地，弹性复位件50为波形弹簧或者蝶形弹簧。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，伸缩件10的背离第二传动件42的端面上设置有引流孔11，引流孔11和第一通孔21连通。具体而言，引流孔11能够将冷却液引流至伸缩件10的内部，进而使得伸缩件10的温度变化更快，其膨胀或者收缩响应速度更快，进而对冷却风扇的转速控制更加精准。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，风扇安装座30包括第一端板31、环形侧板32以及第二端板33。其中，第一端板31设置在驱动轴20的外侧，第二传动件42设置在第一端板31上。环形侧板32的第一端连接在第一端板31上，并且环形侧板32环绕在驱动轴20外，环形侧板32和驱动轴20之间设置有轴承60。第二端板33，通过第一紧固件70连接在环形侧板32的第二端上，第二端板33上设置有第二通孔331，驱动轴20穿过第二端板33。具体而言，当冷却液温度较低时，驱动轴20通过轴承60相对于第一端板31、第二端板33和环形侧板32转动，而上述的三者不转动。进一步地，上述的轴承为两个，环形侧板32内设置有一台阶面，台阶面和第二端板33内壁分别对两个轴承的两端提供限位。从图1还可以看到，第二传动件42设置在第一端板31的中部。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，第二传动件42通过第二紧固件80可拆卸地连接在第一端板31上。具体而言，第二传动件42通过螺栓可拆卸地安装在第一端板31上，进而使得操作人员可以便捷的将第二传动件42拆下并维护。

如图1所示，在本实施例的技术方案中，伸缩件10和驱动轴20之间设置有密封结构90。具体而言，密封结构90能够防止冷却液从伸缩件10和第一通孔21之间的缝隙泄露。优选地，密封结构90为密封圈。

本实施例还提供了一种发动机，发动机包括上述的发动机冷却风扇的安装结构。

根据上述结构，本实施例中的发动机冷却风扇的安装结构具有以下特点：

驱动轴20的内孔(即第一通孔21)与发动机冷却液连通，伸缩件10安装于驱动轴20轴端内孔，与冷却液接触，径向通过密封圈密封结构90密封。第一传动件41装配于伸缩件10的另一端。伸缩件10热膨胀系数较高，热变形大。当冷却液温度较低时，伸缩件10变形较小，第一传动件41与第二传动件42不接触，驱动轴20通过轴承60与风扇安装座30相对转动，冷却风扇通过螺栓安装在风扇安装座30，因此冷却风扇不工作。当冷却液温度升高时，伸缩件10受热膨胀轴向尺寸增大，一端受驱动轴20内阶梯孔限制，只能向另一端变形伸长，克服波形弹簧的阻力后，推动第一传动件41沿轴向移动，并与第二传动件42接触，驱动风扇安装座30转动。冷却液温度越高，伸缩件10变形越大，第一传动件41与第二传动件42相对滑动越小，风扇转速越高，直至两者实现刚性连接。冷却液温度降低后。伸缩件10轴向尺寸缩小，在波形弹簧的共同作用下，第一传动件41与第二传动件42分离。第二传动件42通过第二紧固件80安装于风扇安装座30，可单独更换维护。

根据上述结构，本实施例中的发动机冷却风扇的安装结构具有以下优点：

1、通过伸缩件10变形量与冷却液温度正相关关系，控制第一传动件41与第二传动件42的相对滑移，实现冷却风扇转速的无级调节。

2、减少发动机运动副异常磨损，实现降低噪声，节约燃油。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种发动机冷却风扇的安装结构，其特征在于，包括：

伸缩件(10)，设置在发动机的驱动轴(20)上，所述驱动轴(20)内设置有第一通孔(21)，所述第一通孔(21)适于引入发动机冷却液，所述伸缩件(10)设置在所述第一通孔(21)内；

风扇安装座(30)，设置在所述驱动轴(20)的外侧；

离合机构(40)，设置在所述伸缩件(10)和所述风扇安装座(30)之间，所述离合机构(40)包括互相接触的第一传动件(41)和第二传动件(42)，所述第一传动件(41)设置在所述伸缩件(10)上，所述第二传动件(42)设置在所述风扇安装座(30)上，

其中，所述伸缩件(10)配置为能够根据所述发动机冷却液的温度进行膨胀或者收缩，从而改变第一传动件(41)和第二传动件(42)之间的接触面积。

2.根据权利要求1所述的安装结构，其特征在于，所述第一传动件(41)和所述第二传动件(42)中一个上设置有套筒部(43)，另一个上设置有凸起部(44)，所述套筒部(43)套设在所述凸起部(44)外。

3.根据权利要求2所述的安装结构，其特征在于，所述套筒部(43)和所述凸起部(44)之间的接触面为锥形面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的安装结构，其特征在于，所述第一通孔(21)为阶梯孔，所述伸缩件(10)的背离所述第二传动件(42)的一端与所述第一通孔(21)的阶梯面配合。

5.根据权利要求4所述的安装结构，其特征在于，所述安装结构还包括设置在所述驱动轴(20)和所述第一传动件(41)之间的弹性复位件(50)，所述弹性复位件(50)向所述第一传动件(41)施加背离所述第二传动件(42)方向的弹性力。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的安装结构，其特征在于，所述伸缩件(10)的背离所述第二传动件(42)的端面上设置有引流孔(11)，所述引流孔(11)和所述第一通孔(21)连通。

7.根据权利要求4所述的安装结构，其特征在于，所述风扇安装座(30)包括：

第一端板(31)，设置在所述驱动轴(20)的外侧，所述第二传动件(42)设置在所述第一端板(31)上；

环形侧板(32)，所述环形侧板(32)的第一端连接在所述第一端板(31)上，并且所述环形侧板(32)环绕在所述驱动轴(20)外，所述环形侧板(32)和所述驱动轴(20)之间设置有轴承(60)；

第二端板(33)，通过第一紧固件(70)连接在所述环形侧板(32)的第二端上，所述第二端板(33)上设置有第二通孔(331)，所述驱动轴(20)穿过所述第二端板(33)。

8.根据权利要求7所述的安装结构，其特征在于，所述第二传动件(42)通过第二紧固件(80)可拆卸地连接在所述第一端板(31)上。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的安装结构，其特征在于，所述伸缩件(10)和所述第一通孔(21)之间设置有密封结构(90)。

10.一种发动机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的发动机冷却风扇的安装结构。

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