CN114514133A - 用于机动车辆的包括切向流涡轮机的冷却模块 - Google Patents

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Abstract

一种用于机动车辆(10)的冷却模块(22)的通风装置(24)，包括具有叶轮(32‑1；32‑2)的切向流涡轮机(28‑1；28‑2)、形成用于接收叶轮(32‑1；32‑2)的凹部(30‑1；30‑2)的框架(30)、相对于框架(30)枢转的瓣片(52‑1；52‑2)，瓣片(52‑1；52‑2)适于选择性地封闭穿过框架(30)的开口(51‑1；51‑2)。用于控制挡板(52‑1；52‑2)的枢转的致动器(54‑1；54‑2)包括：电马达(56‑1；56‑2)，电马达的输出轴旋转瓣片(52‑1；52‑2)中的一个瓣片；和将所述一个瓣片(52‑1；52‑2)连接到其他瓣片(52‑1；52‑2)的杆，使得所述一个瓣片(52‑1；52‑2)的旋转被传递到其他瓣片(52‑1；52‑2)。

Description

用于机动车辆的包括切向流涡轮机的冷却模块
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的冷却模块，包括切向流涡轮机。本发明还涉及装备有这种冷却模块的机动车辆。
背景技术
机动车辆，无论是内燃机型还是电马达型，都必须排放其运行产生的热量，并配备有用于此目的的热交换器。机动车辆热交换器通常包括管道和连接到这些管道的热交换元件，热交换元件通常用术语“翅片”表示，传热流体、特别是诸如水的液体在管道中流通。翅片用于增加管道和周围空气之间的交换表面积。
然而，为了进一步增加传热流体与环境空气之间的热交换，通常还使用通风装置，以产生或增加流向管道和翅片的气流。
众所周知，这种通风装置包括鼓风机叶轮风扇。
由这种风扇的叶片产生的气流是湍流，特别是由于鼓风机叶轮的圆形几何形状，并且通常仅到达热交换器表面的一部分(面对风扇的鼓风机叶轮的交换器圆形区域)。因此，在管道和翅片的整个表面上，热交换是不均匀的。
此外，当不需要开启风扇时(通常当与未加速的环境空气的热交换足以冷却在交换器中李彤的传热流体时)，叶片部分地阻碍环境空气向管道和翅片的流通，从而阻碍空气向交换器的流通，从而限制与传热流体的热交换。
这种风扇也相对较大，特别是因为为了获得有效的发动机冷却而需要的鼓风机叶轮的尺寸，这使得将其安装到机动车辆上的过程冗长且困难。
本发明的目的是至少部分克服这些缺点。
发明内容
因此，本发明的主题是一种用于机动车辆的冷却模块的通风装置，包括：
至少一个切向流涡轮机，包括叶轮和用于驱动叶轮旋转的马达，
至少一个框架，形成能够容纳叶轮的接收容纳部，
安装成能够相对于框架枢转的多个挡板，所述多个挡板被设计成选择性地阻挡穿过框架的开口，以及
致动器，用于使所述多个挡板枢转，
所述致动器包括：
电马达，其输出轴驱动所述多个挡板中的一个挡板的旋转；
至少一个连接杆，将所述一个挡板连接到所述多个挡板中的另一个(些)挡板，从而将所述一个挡板的旋转传递到另一个(些)挡板。
因此，有利的是，使用至少一个切向流涡轮机，能够使气流更好地分布在整体形状为矩形的一个或多个交换器上。
此外，当(多个)涡轮机关闭且空气流由移动车辆的速度产生时，允许框架中的开口被选择性堵塞的挡板的存在使得可以增加通过(多个)热交换器的空气流。
最后，上文所述的致动器易于生产，且特别鲁棒。它允许同步控制挡板的旋转。
优选地，冷却模块包括单独或组合考虑的以下特征中的一个或多个：
每个挡板在第一端具有凸轮，挡板的凸轮通过所述至少一个连接杆彼此连接；
每个挡板在第二端具有销，该销能够枢转地容纳在框架中的接收容纳部中；
挡板是管状的，挡板具有基本平坦的面和弯曲的相对面，挡板的基本平坦的面意图在挡板阻挡通过框架的开口的位置对齐；
挡板在第一纵向侧上具有纵向肋，在第二纵向侧上具有纵向凹槽，凹槽和肋具有互补的形状；
在开口被挡板阻挡的位置，挡板形成基本平坦的表面，该表面与垂直于进入通风装置的气流的空气入口表面形成5°至20°的角度，优选基本等于12.5°；
挡板被构造成能够在90°至110°的角度幅度范围内枢转，优选幅度等于102.5°；和
每个挡板具有密封件，特别是包覆成型在挡板上的密封件；
通风装置还包括位于由框架形成的空气出口处的格栅。
另一方面描述了一种用于机动车辆的冷却模块，特别是用于带电马达的机动车辆，包括至少一个热交换器和至少一个如上以其所有组合的形式所述的通风装置，所述通风装置能够产生与至少一个热交换器接触的空气流。
另一方面提出一种机动车辆，包括车身和上文所述的冷却模块，车身限定至少一个冷却开口，冷却模块与所述至少一个冷却开口相对设置。
附图说明
通过阅读以下详细说明和分析附图，本发明的其他特征、细节和优点将变得显而易见，在附图中：
[图1]示意性描述了从侧面观察的机动车辆的前部；
[图2]为可用于图1所示机动车辆的冷却模块的示意性透视图，其中挡板已被移除；
[图3]为图2所示模块的侧视图；
[图4]与图2相似，其中挡板处于关闭冷却模块的容纳部中的开口的位置；
[图5]为图2至图4中冷却模块的详细分解图；
[图6]为图2至图4中冷却模块的另一个细节的分解图；
[图7]为图2至图4中冷却模块部分的纵向剖视图；和
[图8]为图2至图4所示冷却模块的挡板的截面图。
具体实施方式
在说明书的剩余部分，相同或执行相同功能的元件用相同的参考符号表示。在本描述中，为了简明起见，在每个实施例中没有详细描述这些元件。相反，仅详细描述不同实施例之间的差异。
图1示意性示出了带有电机12的机动车10的前部。车辆10特别包括由机动车辆10的底盘(未示出)承载的车身14和保险杠16。车身14限定了冷却开口18，即穿过车身14的开口。冷却开口18可以是如示例所示的单个开口。然而，作为替代，主体14可以限定多个冷却开口。这里，冷却开口18位于主体14的正面14a的下部部分中。在所示的示例中，冷却开口18位于保险杠16下方。格栅20可以定位在冷却开口18中，以防止抛射体能够穿过冷却开口18。冷却模块22面向冷却开口18定位。格栅20特别为该冷却模块22提供保护。
冷却模块22在图2至图4中更清晰可见。
冷却模块22包括与至少一个热交换器26相关联的通风装置24。
从图中可以明显看出，通风装置24包括至少一个切向流风扇，或更一般地，包括至少一个切向流涡轮机，其将气流抽吸成与一个或多个热交换器26接触。在所示的示例中，冷却模块24包括两个切向流涡轮机28-1、28-2，下面将详细描述。
如图所示，冷却模块22主要包括形成内部空气通道的容纳部或框架30。框架30能够容纳至少一个切向流涡轮机。这里，框架30的后部部分尤其形成切向流涡轮机28-1、28-2的蜗壳30-1、30-2。(多个)热交换器26位于内部空气通道中。
每个切向流涡轮机28-1、28-2包括转子32-1、32-2。这里的转子包括涡轮32-1、32-2，更具体地说是切向鼓风机叶轮或叶轮。每个涡轮32-1、32-2具有圆柱形形状。每个涡轮32-1、32-2有利地包括几级叶片(或轮叶)。每个涡轮32-1、32-2安装成能够围绕相关的旋转轴线A32-1、A32-2旋转。每个涡轮32-1、32-2由相关联的马达33-1、33-2驱动旋转。
在图2中，热交换器26的集合限定了表面S，称为工作表面，其横截面在平面(Y，Z)中基本为矩形。
优选地，当模块安装在机动车辆中时，方向Y对应于水平方向，更优选地对应于横向方向，而方向Z对应于竖直方向。
表面S由沿Y方向延伸的两个相对端边缘38、39(称为长度)和沿Z方向延伸的另外两个相对端边缘40、41(称为高度)界定。
表面S对应于由交换器26限定的矩形，或者，如果存在多个交换器，则对应于最大的热交换器限定的矩形。然而，也可以竖直和/或水平并置几个交换器，在这种情况下，表面S的高度是竖直并置(堆叠)的交换器的高度之和，表面S的长度是水平并置的交换器的长度之和。
第一和第二涡轮机28-1和28-2彼此并行安装，也就是说，第一涡轮机28-1的第一涡轮32-1喷射的气流F1不同于第二涡轮机28-2的第二涡轮32-2喷射的气流F2。换句话说，从第一涡轮32-1喷射的气流F1不通过第二涡轮32-2，反之亦然。
在图中，旋转轴线A32-1、A32-2平行于方向Y。因此，两个涡轮32-1、32-2水平安装，在这种情况下为横向安装。替代地，旋转轴线A32-1、A32-2可以是竖直的，即平行于轴线Z。
如图所示，第一涡轮机28-1的蜗壳30-1包括第一引导部分44-1，用于将第一涡轮机32-1周围的空气从模块22导向第一空气出口46-1。以已知的方式，第一空气引导部分44-1有利地包括截头螺旋形状的壁。
类似地，第二涡轮机28-2的蜗壳30-2包括第二引导部分44-2，用于将第二涡轮机32-2周围的空气引导至模块22的空气出口(参考标记为46-2)。
第二引导部分44-2有利地包括截头螺旋形状的壁。
根据所示实施例，两个出口46-1、46-2相互面对，基本上在同一方向上取向。与两个出口彼此面对并且朝向相反方向取向的构造相比，这使得可以减少由冷却模块22产生的声波。
所示构造确保源自第一涡轮机28-1的第一气流F1经由相关联的第一出口46-1的空气分布与源自第二涡轮机28-2的第二气流F2经由相关联的第二出口46-2的分布方向基本相同，尤其是方向相同。在这种特定情况下，第一和第二空气流F1和F2基本上是竖直的，并且朝向下方取向。
因此，当车辆处于潮湿或甚至湿润的环境中时，例如下雨或通过浅滩时，涡轮机28-1、28-2受到保护，因为水不能储存在蜗壳30-1、30-2中，而是通过出口46-1、46-2排出。结果，防止了冷却模块22的任何浸没。
有利的是，格栅(图中未示出)附接到出口46-1、46-2中的每个。这种格栅尤其使得可以避免任何飞溅物进入容纳涡轮32-1、32-2的容纳部并损坏该涡轮32-1、32-2。
如图所示，第一涡轮机28-1的旋转轴线A32-1基本面向表面S的上纵向边缘38定位，第二涡轮机28-2的旋转轴线A32-2位于表面S的中间高度处。
然而，根据热交换器的构造和/或每个交换器所需的冷却功率，可将涡轮机28-1、28-2定位为专用于相应的交换器26。涡轮机28-1、28-2的其他相对位置也是可能的。
有利的是，第二涡轮机28-2的旋转轴线A32-2位于工作表面S的高度的五分之一至五分之四之间的区域中，优选位于所述高度的三分之一至三分之二之间的区域中。
如图3和图4所示，模块22设置有与每个涡轮机28-1、28-2相关联的空气引导器件50-1、50-2(这些器件已从图2中移除，以使交换器26可见)。
每个空气引导器件50-1、50-2包括多个挡板52-1、52-2。所述多个挡板52-1、52-2中的每一个都被安装成能够在图4所示的关闭位置和至少一个打开位置之间枢转，在关闭位置，挡板52-1、52-2阻挡由冷却模块22的框架30形成的相应开口51-1、51-2，在打开位置，挡板52-1、52-2允许至少一部分气流通过相关联的开口51-1、51-2。当挡板52-1、52-2处于关闭位置时，它们允许产生的气流被导向相关联的涡轮机28-1、28-2。相比之下，当挡板52-1、52-2处于打开位置时，其通常在相关联的涡轮机28-1、28-2关闭时实现，例如由安装有冷却模块22的车辆的速度产生的至少一部分气流能够被引导穿过框架30中的相应开口51-1、51-2，而不经过相关联的涡轮机28-1、28-2。因此，气流被“转向”以“绕过”涡轮机28-1、28-2。
当车辆高速行驶时，打开位置特别有利，在这种情况下，涡轮机28-1、28-2可关闭。
和第一涡轮机28-1相关联的挡板52-1的数量可与和第二涡轮机28-2相关联的挡板52-2的数量相同，或相反不同，这具体取决于涡轮机28-1、28-2的相应位置。
所述多个挡板52-1、52-2中的每一个均与相应的致动器54-1、54-2相关联。在理解致动器54-2可以是相同的情况下，下文将参照图5和6更详细地描述一个致动器54-1。
如图5和图6所示，致动器54-1首先包括电马达56-1，其输出轴驱动第一挡板52-1旋转。致动器54-1还包括连接杆58-1，连接杆58-1将由电马达56-1的输出轴旋转地驱动的第一挡板52-1连接到所述多个挡板52-1中的其他挡板52-2，使得第一挡板52-1的旋转被传递到所述多个挡板52-1中的其他挡板52-1。
更具体地说，每个挡板52-1在第一端包括凸轮60-1。每个凸轮60-1的轴线对应于相关联的挡板52-1的旋转轴线A52-1。与各个挡板52-1相关联的凸轮60-1通过连接杆58-1彼此连接。例如，连接杆58-1包括与每个凸轮60-1相关联的柱，该柱容纳在凸轮60-1中形成的互补容纳部中，使得容纳在壳体中的柱能够相对于凸轮60-1枢转。与第一挡板52-1相关联的凸轮60-1由电马达56-1的输出轴直接或通过减速齿轮旋转地驱动。连接杆58-1到每个凸轮60-1的附接点偏离相关联的挡板52-1的旋转轴线A52-1。
如图5所示，每个挡板52-1的与凸轮60-1相对的端具有销62-1，销容纳在致动器54-1的第一立柱66-1上形成的互补容纳部64-1中。第一立柱66-1可以全部或部分由冷却模块22的容纳部30形成。销62-1和互补容纳部64-1例如是圆形横截面的圆柱形。
凸轮60-1也容纳在互补容纳部中，以引导其绕相关联的挡板52-1的旋转轴线A52-1旋转。容纳部形成在第二立柱68-1中。第二立柱68-1可以全部或部分由冷却模块22的容纳部30形成。
如图6所示，使第一挡板52-1根据马达56-1的旋转方向绕其旋转轴线A52-1旋转F4、F3。该第一挡板52-1的旋转F3、F4导致相关联的凸轮60-1旋转，并且该凸轮又导致连接杆58-1移动F5、F6，在这种情况下是竖直移动。连接杆58-1的移动F5、F6导致其他凸轮60-1旋转，并因此导致所述多个挡板52-1中的其他挡板52-1旋转。
为了改善处于关闭位置的挡板52-1之间的密封，可在挡板上包覆成型密封件(图中未示出)。替代地或附加地，每个挡板52-1具有沿着第一纵向侧的肋70-1和沿着第二纵向侧的形状与肋70-1互补的凹槽72-1，使得当挡板52-1处于关闭位置时，第一挡板52-1的肋70-1容纳在相邻的第二挡板52-1的凹槽72-1中。
如图8所示，每个挡板52-1可为管状。优选地，挡板52-1的意图面向(多个)热交换器26的面基本上是平坦的。当挡板52-1处于关闭位置时，挡板52-1的平坦的面对齐，以形成用于引导气流的基本平坦的表面。这使得可以限制气流中的压降。挡板52-1的相对面优选是弯曲的。
此外，图7和图8还显示了每个挡板52-1、52-2可在90°和110°之间的角度幅度范围内旋转，优选幅度等于102.5°。挡板52-1的两个极限位置之一在这里对应于挡板52-1的关闭位置，在该位置，对齐的挡板52-1的平坦的面形成5°至20°之间的角度α，优选地基本等于12.5°，空气入口表面S2垂直于进入通风装置24的空气流。挡板52-1的两个极限位置中的另一个对应于挡板52-1的这样的位置，其中挡板52-1的平坦表面基本水平延伸，也就是说基本平行于进入通风装置24的空气流。该位置使挡板52-1、52-2对穿过相关联的开口51-1、51-2的气流的阻力最小化。
本发明不限于上文单独描述的示例。相反，本发明可以是本领域技术人员可获得的许多变体的主题。
特别是，在所示示例中，通风装置包括两个涡轮机。替代地，通风装置可包括单个涡轮机或两个以上的涡轮机。
此外，在所示示例中，挡板绕平行于涡轮机的旋转轴线的轴线旋转。然而，替代地，一个或多个挡板可绕垂直于(多个)涡轮机的旋转轴线的轴线枢转。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆(10)的冷却模块(22)的通风装置(24)，包括：
至少一个切向流涡轮机(28-1；28-2)，包括叶轮(32-1；32-2)和马达(33-1；33-2)，所述马达用于驱动所述叶轮(32-1；32-2)旋转，
至少一个框架(30)，形成能够容纳所述叶轮(32-1；32-2)的接收容纳部(30-1；30-2)，
多个挡板(52-1；52-2)，安装成能够相对于所述框架(30)枢转，所述多个挡板(52-1；52-2)被设计成选择性地阻塞穿过所述框架(30)的开口(51-1；51-2)，
致动器(54-1；54-2)，用于引起所述多个挡板(52-1；52-2)枢转，
所述致动器(54-1；54-2)包括：
电马达(56-1；56-2)，所述电马达的输出轴驱动所述多个挡板(52-1；52-2)中的一个挡板旋转；
至少一个连接杆(58-1)，将所述一个挡板(52-1；52-2)连接到所述多个挡板(52-1；52-2)中的其他挡板(52-1；52-2)，使得所述一个挡板(52-1；52-2)的旋转被传递到所述其他挡板(52-1；52-2)。
2.根据权利要求1所述的通风装置，其中，每个挡板(52-1；52-2)在第一端具有凸轮(60-1)，所述挡板(52-1；52-2)的凸轮(60-1)通过所述至少一个连接杆(58-1)彼此连接。
3.根据权利要求2所述的通风装置，其中，每个挡板(52-1；52-2)在第二端具有销(62-1)，所述销(62-1)能够枢转地容纳在所述框架(30)中的接收容纳部(64-1)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的通风装置，其中，所述挡板(52-1；52-2)是管状的，所述挡板(52-1；52-2)具有大体平坦的面和弯曲的相对面，所述挡板(52-1；52-2)的大体平坦的面用于在这样的位置对齐：在该位置中，所述挡板(52-1；52-2)阻塞穿过所述框架(30)的开口(51-1；51-2)。
5.根据权利要求4所述的通风装置，其中，所述挡板(52-1；52-2)具有在第一纵向侧上的纵向的肋(70-1)和在第二纵向侧上的纵向的凹槽(72-1)，所述凹槽(70-1)和肋(72-1)具有互补的形状。
6.根据前述权利要求中任一项所述的通风装置，其中，在所述开口(51-1；51-2)被所述挡板(52-1；52-2)阻塞的位置，所述挡板(52-1；52-2)形成大体平坦的表面，所述表面与垂直于进入所述通风装置(22)的气流的空气入口表面(S2)形成5°至20°之间的角度(α)，所述角度优选大体等于12.5°。
7.根据前述权利要求中任一项所述的通风装置，其中，所述挡板(52-1；52-2)被构造成能够在90°至110°的角度幅度范围内枢转，优选地，所述幅度等于102.5°。
8.根据前述权利要求中任一项所述的通风装置，其中，每个挡板(52-1；52-2)具有密封件，所述密封件特别是包覆成型在所述挡板(52-1；52-2)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的通风装置，还包括由所述框架(30)形成的空气出口处(46-1；46-2)的格栅。
10.一种用于机动车辆(10)的冷却模块(22)，特别是用于具有电马达的机动车辆，所述冷却模块包括至少一个热交换器(26)和至少一个如权利要求1至9中任一项所述的通风装置(24)，所述通风装置能够产生与所述至少一个热交换器(26)接触的空气流。
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