CN113677896B - 风扇轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有风扇叶片的风扇轮，该风扇叶片通过齿轮连接与从动轮毂的调节环连接并且可在轮毂中围绕它们的叶片轴线旋转，并且通过与调节环的驱动连接来调节风扇叶片的叶片角度，驱动连接从风扇轮的驱动器开始以相互叠加的方式运行，在一些情况下调节环为叶片角度设置有可旋转连接的调节和/或检测装置，该装置接合轮毂或从轮毂脱离接合。

Description

风扇轮

具有从风扇轮轮毂径向延伸的风扇叶片的风扇轮在本领域中是已知的。它们主要用于通过在热交换器表面上产生气流来冷却和清洁热交换器表面。

存在可以通过风扇轮的运行方向的反转使气流反转的配置，但也存在径向风扇叶片可旋转地支撑在风扇轮轮毂中以使径向风扇叶片可以枢转到产生相反方向气流的位置的配置。如果通过风扇轮的运行方向的反转来提供气流的反转，则这可以通过驱动装置的驱动方向的反转来提供，例如电动驱动电机的旋转方向的反转或者通过在驱动电机和风扇轮之间插入换向齿轮驱动器。

此外，具有可旋转地支撑在风扇轮毂中的径向风扇叶片的风扇轮提供了通过改变风扇叶片角度来控制气流的大小和流动方向的可能性，从而可以独立于功率输入的和/或相应驱动电机的速度的变化来控制所产生的气流的强度和/或方向，直到流动方向的反转。例如，热交换器表面上的气流可以从吹流变为吸入流。

然而，这些可能性是有限的，特别是关于具有可旋转地支撑在风扇轮轮毂中的径向风扇叶片的风扇轮，因为风扇叶片角度到相反的流动方向的可调节性需要风扇叶片之间的一定距离以允许风扇叶片在其相对端位置之间无限制地旋转。还应考虑到，风扇叶片围绕风扇叶片轴线的调节是由驱动装置提供的，该驱动装置呈经由驱动小齿轮的风扇叶片的根部销的角度驱动器的形式，驱动小齿轮与齿轮环接合，齿轮环取决于风扇叶片的数量具有相应大的直径。

这导致小直径小齿轮和大直径齿轮环之间的大传动比，因此齿轮环需要大的驱动力来才能够调节风扇叶片所需角度和短时间内调节风扇叶片角度。

德国专利申请DE102018106454A1公开了一种风扇轮的设计，其可与同轴轮毂沿相反方向驱动，该同轴轮毂可相对于其中心驱动器旋转并且可在一定范围内在止挡件之间调节。轮毂在其圆周上设有径向风扇叶片，风扇叶片支撑在轮毂中以能够通过齿轮装置在止挡件之间旋转，以调节风扇叶片的角度位置。齿轮装置包括与风扇叶片的旋转轴线同心地安装在风扇叶片上的小齿轮，这些小齿轮接合与轮毂驱动器同心的驱动齿轮结构以形成有角度的驱动器。然而，这导致驱动齿轮结构与相应的风扇叶片小齿轮的大传动比，相应的风扇叶片小齿轮在驱动齿轮结构相对于轮毂的止挡限定的旋转范围内快速传动。这导致相应大的调节力和加速力，特别是在风扇叶片的过渡平面中，该过渡平面垂直于风扇轮的旋转轴线在相反的气流方向之间延伸。

由此产生的高调节力和加速力导致相对高的部件负载，这需要高强度结构(特别是对于传动支撑元件)以允许尽可能短的调整时间，以便风扇叶片在相反的空气传输方向之间过渡。

本发明的目的是为风扇轮的风扇叶片从一个流动方向位置到相反的流动方向位置的反转提供更有利的运行条件，从而可以实现更短的反转时间并且减少传输支撑结构的部件上的应力。

根据本发明，在旋转止挡件之间存在角度无限制的可旋转性，其与轮毂相对于旋转止挡件之间的驱动器的角度受限可旋转性叠加并因此平行。以这种方式，可以实现具有驱动器相对于轮毂的角度限制止挡件以及轮毂相对于驱动器的角度无限制恒定角度支撑件的驱动器和轮毂在相反方向的旋转运动。这尤其是通过行星驱动器实现的，该行星驱动器在驱动器与承载风扇叶片的轮毂以及可绕风扇叶片轴线旋转的风扇叶片的连接中提供平均传动比。通过这种布置，在风扇叶片和驱动器的连接以及驱动器和轮毂的连接中的各个驱动元件可以设计成以相对低的成本制造。

根据本发明，在特定实施例中，有利的是，具有经中心轮毂的中心支撑件的从动风扇轮提供从轮毂径向延伸并由其可旋转地支撑的风扇叶片，以经由调节环调节风扇叶片的角度，调节环与风扇轮的旋转中心轴线同心并且沿着风扇叶片的根部末端延伸。调节环通过叠加的驱动结构连接到风扇叶片，第一个驱动结构用于在相对于由止挡件限定的轮毂的角度范围内独立于风扇轮驱动器控制风扇叶片的角度位置，第二个驱动结构在风扇驱动结构的止挡限制的调节范围内以允许无限制旋转。

结合本发明，有利的是提供具有无限制旋转角度的驱动支撑件以及驱动连接(特别是以集成到轮毂中的行星驱动器的形式)，以及转而为轮毂设置中心支撑开口以容纳风扇轮的支撑销。这种支撑销适当地以用于驱动风扇轮的驱动单元的轴向延伸部的形式延伸，由此为驱动单元的支撑连接及其与风扇轮的连接创造良好的条件。

下面将参考附图更详细地描述本发明及其特定特征。示出了：

图1是风扇轮的正视图，风扇轮由驱动器中心地支撑并连接到驱动器，并且风扇轮包括从轮毂径向延伸的风扇叶片，风扇叶片在轮毂中被支撑为围绕叶片轴线旋转；

图2是沿图1的线A-A截取的风扇轮的轴向截面视图；

图3是沿图2的线B-B截取的截面视图，示出了风扇轮的轮毂区域；以及

图4是沿线B-B截取的放大截面视图，示出了具有用于驱动轮毂的驱动连接的轮毂区域以及相对支撑在轮毂中以调节叶轮叶片角度的叶轮叶片。

在附图中，风扇轮用数字1表示。它具有支撑在中心轮毂4中的径向风扇叶片2，中心轮毂4可围绕风扇轮1的旋转轴线3旋转。风扇轮1相对于旋转轴线3中心地由导向销6可旋转地支撑。导向销6形成风扇轮1与驱动单元8(特别是例如驱动轴的驱动单元)的法兰连接7的一部分。

特别如图4的放大图所示，轮毂4容纳中心调节环10，该中心调节环10通过轴承环9可旋转地支撑在导向销6上，并且风扇叶片2在其根部末端11处经传动结构12与中心调节环10径向接合，传动结构12在风扇叶片根部末端11处由锥形小齿轮13形成，锥形小齿轮13在调节环10侧面上与环形齿轮环14接合。这形成角度驱动器，其包括与小齿轮接合的板齿轮。

经由轮毂4延伸到驱动单元8的风扇轮1的驱动连接通过以叠加方式运作的两个驱动路径而形成，该驱动连接有关于风扇轮1的旋转以及轮毂支撑的风扇叶片2(其有关于风扇轮1的特定角度位置)围绕叶片轴线5的角度位置。这些驱动路径中的第一个设置为用于由驱动单元驱动的风扇轮1在由止挡件设置的限度内的预定角度的旋转操作，并且叠加的第二驱动路径关于风扇轮1相对于驱动单元8在止挡限度内的风扇轮1的角度位置而运行，其中驱动单元8决定风扇叶片2围绕风扇叶片轴线5的相应的角度位置。这样，通过第二驱动路径与第一驱动路径的叠加来设定风扇叶片2的角度位置。

这是通过一种设计实现的，其中，容纳风扇叶片2的根部末端的轮毂4的径向外部区域的角度位置相对于控制环10被限定，即，调节范围由止挡件限定，由于轮环10具有在其中的环形导轨15，为了将调节范围限制到导轨的长度，位置固定的止挡螺栓16延伸到环形导轨15中。

并行于这样的第一驱动路径或不同类型的第一驱动路径，存在第二驱动路径17，其在第一驱动路径的自由运行范围内形成控制环10相对于驱动单元8的旋转支撑。旋转支撑是具有无限制调节可动性的驱动连接的形式，该驱动连接经由控制环10的调节范围延伸至驱动单元8。根据本发明的行星齿轮架19连接用于与例如非圆形结构24(例如六角形构件)的驱动器旋转，并且设置有轴承销20以支撑行星齿轮21。行星齿轮21与太阳齿轮22接合，太阳齿轮22连接到法兰连接7并因此连接到驱动单元8以与其一起旋转(同样经由非圆形结构)。围绕行星架19延伸的空心轮23支撑在轮毂4上以与其一起旋转。以这种方式，控制环10可在轮毂4相对于控制环10的止挡限定的可旋转性内经由行星驱动器18相对于驱动单元8旋转，以调节风扇叶片角度。通过锁定行星驱动器18，风扇叶片2围绕叶片轴线5的旋转位置固定在控制环10的相应运动范围区域内。根据本发明，行星驱动器18的固定也有利于控制风扇轮以获得特定的期望气流量。

结合本发明的上述示例性实施例，补充地，附加地提供控制装置25可以是有利的，控制装置25感测风扇轮1的轮毂4的旋转位置以调节和可能地固定风扇叶片的角度位置。这可以由轮子(例如肋轮26或类似物)提供，其连接到轮毂4以与其一起旋转并且风扇叶片2的相应角度位置可以经由该轮子通过光学或机械传感器装置确定，例如通过固定在驱动单元8上的摇杆，并且将摇杆的位置转换成用于空气体积流量的控制信号。

此外，这种传感器装置也可以用作主动控制装置(例如以控制摇杆的形式)用于将风扇轮调节到风扇轮的期望体积流量。使用所述传感器和/或控制装置27，在每种情况下都可以调用对应于所需气流量的设定点，即风扇轮叶片可以调节到相应的位置。如果需要，这也可以用于远程致动。

总体而言，由此提供了一种风扇轮，通过具有驱动轮毂的控制环和控制环驱动连接的驱动装置以及支撑在轮毂中以可绕其叶片轴线旋转的风扇叶片，允许通过驱动连接调整风扇叶片角度，该驱动连接从风扇轮的驱动器开始相对于控制环以重叠的方式运行。为了风扇轮叶片的调节，风扇轮可设置有连接到轮毂以与其旋转的风扇叶片旋转位置控制和/或感测装置。

Claims (2)

1.一种具有轮毂(4)和风扇叶片的风扇轮(1)，所述轮毂(4)相对于驱动器(8)中心地支撑并且在轮毂(4)的止挡件限制的范围内与驱动器(8)同轴旋转，所述风扇叶片从轮毂越过轮毂的外周径向延伸并且支撑在轮毂(4)中以能够相对于驱动器(8)在轮毂(4)的止挡件限制的范围内旋转，风扇叶片能够围绕叶片轴线(5)旋转以调节风扇叶片(2)的角度，

其特征在于，

叠加在用于驱动器(8)的在轮毂(4)的止挡限制之间的旋转支撑，在轮毂(4)和驱动器(8)之间设置无限制旋转角度的旋转支撑；

旋转角度受限的第一驱动连接由控制环(10)内的止挡限制的导轨(15)以及固定到驱动器(8)且延伸进入导轨(15)的止挡螺栓(16)形成，其中轮毂(4)容纳控制环(10)，所述控制环(10)通过轴承环(9)可旋转地支撑在导向销(6)上，并且风扇叶片(2)在其根部末端(11)处经传动结构(12)与控制环(10)径向接合，所述传动结构(12)由小齿轮(13)形成，所述小齿轮(13)在控制环(10)的侧面上与环形齿轮环(14)接合；

旋转无限制的驱动连接由行星驱动器(18)形成，所述行星驱动器(18)的行星架(19)固定到控制环(10)，并且所述行星驱动器(18)的具有围绕太阳齿轮(22)的齿轮结构的空心轮(23)邻近风扇轮(1)的轮毂(4)侧向布置，其中所述太阳齿轮(22)连接到驱动器(8)，并且其中行星架(19)设置有轴承销(20)以支撑行星齿轮(21)，行星齿轮(21)与太阳齿轮(22)接合。

2.根据权利要求1所述的风扇轮，其特征在于，风扇叶片(2)相对于驱动器(8)的位置能够通过在控制模式中运行的控制装置和/或传感模式中运行的传感器装置调节。