CN1673499A - 将运动传递到机动车辆中的冷却风扇的装置 - Google Patents

将运动传递到机动车辆中的冷却风扇的装置 Download PDF

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Abstract

用于将运动传递到机动车辆中用以冷却冷却剂的风扇(1)的装置，包括用于支撑风扇(1)的装置(21；141；31a)，风扇(1)通过空载支架(1a)安装在其上，用于产生运动的装置(3)，第一电磁离合器(30)，其接合使风扇(1)以与运动产生装置(3)相等的回转数目旋转；也包括用于在其空载状态中停止风扇(1)旋转的装置(50；150；250；350；450)。

Description

将运动传递到机动车辆中的冷却风扇的装置
技术领域
本发明涉及一种将运动传递到机动车辆中用于冷却冷却剂的风扇的装置，包括至少一个第一电磁离合器，以及用于在空载状态中停止风扇旋转的装置。
背景技术
本领域中涉及冷却包含在机动车辆散热器中的冷却液，已知的是需要迫使空气到达所述散热器上以便使热量从液体到外部更快速地消散，所述强制空气流通过使风扇旋转获得，所述风扇通常直接安装在驱动轴上或水泵轴上或者一个带有皮带轮的固定从动轴上，所述皮带轮从一个由主动轴带动的皮带接收运动。
这也是已知的，所述风扇必须仅在达到某个预定水温的情况下旋转，水温通过一个激活电磁离合器的定温器探测，电磁离合器的闭合导致风扇旋转启动。为此目的，需要所述风扇必须可以以这样的速度旋转：
-以一个比传动轴速度慢的速度旋转，用于在低外界温度的情况中冷却；
-在较高外界温度或者在导致发动机过热的严酷条件中使用期间，以一个等于或甚至大于传动轴速度的速度旋转；
-在特别的低温情况中，此时另外的冷却不需要或者甚至是有害的，零速旋转，也就是风扇根本不旋转并且在相对于传动轴的空载状态中保持停止。
在试图获得这些性能的过程中，设计出了混合类型的联接系统，其具有基于使用寄生电流的电磁操作的摩擦离合器和驱动联结器，寄生电流由永久磁体附近的导电元件的旋转产生。
虽然实现了它们的功能，然而这些解决方案具有缺点，由于这样的事实，即低温下风扇总是旋转，即使在空载状态中，由于电磁离合器和/或辅助运动传动装置的断开，恰恰产生了不期望的冷却作用，即使在发动机的启动阶段，当其事实上需要发动机应该尽可能快速地热起来时。
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到一个用于冷却机动车辆中冷却剂的风扇的装置，其通过一个单独的激活装置激活，并允许风扇以可以根据发动机实际冷却需要而控制和调节的旋转数旋转，其也包括在其空载状态中以及在非常低外界温度时将风扇保持停止的可能性。
在这个问题的范围中，另一个需求是装置应该具有紧凑的尺寸并且不应该具有较大和昂贵的突出的旋转主体，并且可以通过冷却剂温度的直接探测受控制。
根据本发明这些结果通过一个用于将运动传递到一个用于冷却机动车辆中冷却剂的风扇的装置而获得，包括用于支撑风扇的装置，风扇通过空载支架安装在其上；用于产生运动的运动发生装置；第一电磁离合器，其接合使风扇以与运动发生装置的旋转数相等的旋转数旋转；并且也包括用于在其空载状态中停止风扇旋转的装置。
附图说明
从以下参考附图提供的本发明主题实施方案的非限制性实施例的说明，可以获得进一步的细节，其中：
-图1a、1b显示了一个根据本发明用于风扇的装置第一实施方案的轴向截面示意图，所述风扇在风扇分别旋转和停止的情况中具有两个速度和固定的支撑轴；
-图2显示了一个根据本发明用于风扇的装置第二实施方案的轴向截面示意图，所述风扇具有两个速度和固定的支撑轴；
-图3是一个沿着图4中III-III指示平面的截面示意图，图3显示了用于安装在旋转轴上风扇的装置实施方案的第三实施例；
-图4是一个沿着图3中IV-IV指示平面的截面示意图；
-图5a、5b是离合器装置3在风扇分别旋转和停止情况中的轴向截面示意图；
-图6是一个沿着图7中VI-VI指示平面的截面示意图，图6显示了用于安装在旋转轴上风扇的装置实施方案的第四实施例；
-图7是一个沿着图6中VII-VII指示平面的截面示意图；
-图8、9是根据本发明用于风扇的装置实施方案的第五实施例的轴向截面示意图，所述风扇具有两个速度、旋转支撑轴和可以控制的停止装置。
具体实施方式
如图1a、1b中所示，用于将运动传递到安装在一个支架1a上用于冷却机动车辆的风扇1的装置设置在所述风扇1和转子31之间，转子31与一个通过皮带(未示出)连接到主动轴的皮带轮3形成一体。更详细地，固定支架由中空管21构成，其一端以支撑凸缘12的形式，通过固定装置10a连接到发动机的底座10；中空管21具有一个在其上键入的轴承11，与皮带轮3成一体的转子31安装在轴承11上。
所述转子31形成电磁离合器30的旋转元件，电磁离合器30由一个与转子同心的固定环形电磁体32形成，其设置在转子和固定凸缘12之间，并且电连接到一个例如用于冷却水温度的定温器(未示出)。
相对于转子31在电磁体32的相对侧，离合器30的电枢(armature)33设置并连接到风扇1的支架1a，后者安装在轴承11上，而轴承11键入到中空管21上。中空管21具有同轴设置在其内部的装置40的杆41，用于在纵向方向中激活第二离合器60，第二离合器60的转子61与第一离合器30的转子31成一体，并且第二离合器60的电枢由安装在轴承61a外座圈上的盘63构成，轴承61a键入在所述杆41上。所述电枢63可以以相对于风扇1轴向可移动的方式运动，但与之旋转锁定。
所述第二离合器为基于寄生或傅科(Foucault)电流的感应式离合器，并且包括多个安装在由非磁性材料制成并且与电枢63成一体的保持环64a上的永久磁体64，和第一环65，其由传导材料制成并且安装在与转子61成一体的第二环65a上。
这样，转子61和磁体64形成可以旋转驱动电枢63并因此驱动风扇1的感应联接元件。
用于接合/断开第二离合器60的所述装置40由所述杆41构成，该杆一端整体地结合到一个在压力缸43内滑动的活塞42，驱动流体通过相应导管43a供给到压力缸43，所述驱动流体使杆41克服弹簧44的推力产生纵向方向并指向外侧的向前运动，弹簧44趋向于使杆41返回到缩进位置。
所述压力缸可以方便地为气动/液压/油压-驱动类型或者是机电类型。
所述杆通过一个与管21成一体的径向停止元件41a被防止旋转。用于停止风扇1的装置50安装在杆41与活塞42的自由端相对的自由端上。
更具体地，所述停止元件50由一个摩擦材料的环51组成，随着杆41的接合/断开位移，其远离或接触风扇支架1a的相应反作用面51a。
联接系统的操作原理如下：
-压力缸43通常保持排空，因此弹簧44的推力向内使杆41返回，杆41在轴向方向中拉动停止装置50，使摩擦环50与反作用面51a分开；
-如果电磁体32保持不作用，第二离合器的转子61的旋转在离合器60的元件64和65之间形成寄生电流，其旋转驱动支架1a并因此驱动风扇1；由于支架1a通过转子61的驱动与相对滑动一起发生，风扇将以比转子31转速低的速度旋转；
-如果需要停止风扇1的旋转，压力缸43被加压以便克服弹簧44的阻力，并使杆41位于摩擦环51与相应反作用面51a结合的抽出位置；由于所述环被旋转锁定，所述相对接触将使风扇1完全停止。
因此可以看出根据本发明的传动装置怎样可以获得风扇所需的三种旋转速度(旋转数与运动发生轴的旋转数相比相等/小于/为零)，在固定支架上没有较高的突出旋转载荷，并具有通过水温直接探测确定的控制；除了这个以外，停止装置50的存在保证风扇可以在任何外界温度状态中停止旋转，直到有一个用于激活旋转的相反的命令。
图2显示了根据本发明装置的第二实施方案，其中停止装置150由一个与杆141形成一体的电磁体151组成，在这种情况中杆141被轴向锁定并且与发动机的固定部分10形成一体。在这个结构中，风扇1的支架1a在其内部具有一个通过弹性装置约束到钟形元件的电枢153，弹性装置可以允许所述电枢的移动，但防止其相对于支架1a的旋转。
这样，被固定的电磁体151通过相关的动力供给电缆151a被激活而使被旋转锁定的电枢153产生吸引，使支架1a停止并因此使风扇1停止。
图3-5b显示了根据本发明的装置实施方案的第三实施例，其可以用于安装(直接或者间接地)在例如水泵旋转轴221上的风扇1，而不是如上所述的安装在固定轴21上。
在这个结构中，第一离合器30的固定电磁体32通过托架212被约束到发动机的固定部分10，转子31通过一个与所述转子成一体的管31a安装在轴221上。
在离合器30的电枢33和风扇1的支架1a之间设置了一个约束到弹性元件234a的环234，弹性元件234a可以允许环234移动，但不允许其相对于支架1a的旋转。
固定凸缘212也具有与其一体的在纵向延伸的圆柱252，并在圆柱252的自由端安装一个环251a，在环251a上设置一个由摩擦材料制成并且位于电枢33的环234和风扇支架1a之间的盘251。
根据优选实施方案，弹簧253位于固定凸缘112和盘251之间，所述弹簧的作用力可以通过与圆柱252成整体的螺纹/阴螺纹装置253a调节。
此外，设想所述圆柱数目可以是三个，以便形成一个用于盘251的平衡反作用面。
操作原理如下：
-在正常操作状态中，电磁体32被激活并且逆着弹性元件234a的保持力吸引电枢33；粘附到转子31的电枢33使风扇1旋转；
-如果需要关闭风扇1，电磁体32被断开，因而释放被弹性装置234a吸引的电枢，造成环234和摩擦盘251之间的接触，从而停止风扇1并使其保持停止。
可以看出，使电枢33回复的弹性元件234a的作用力调节和在承载摩擦盘251的环253a上施加推力的弹簧的作用力调节怎样允许制动转矩的调节，和吸收任何影响所述摩擦环的磨损量。
图6和7显示了根据本发明装置实施方案的进一步变化；在这种情况中，用于停止风扇的装置350由磁性/感应磁滞制动器组成。
更加详细地，所述制动器由一个安装在与风扇1支架1a成整体的第二环365a上的本身是传导材料的第一环365组成；在其上设置永久磁体351a的盘351设置为面向所述环365；所述盘与固定到凸缘112的圆柱352形成一体，凸缘112被约束到发动机。
当电磁体30被不作用时，环365相对于盘351的旋转产生磁通联接，其产生相应的驱动转矩。
通过将永久磁体351a设置为恰当的N/S取向，与由转子31产生的推力转矩相对抗的阻力转矩被获得，并且通过适当调节磁通量的大小停止风扇1。
此外，设想在这种结构中，制动器可以是磁滞类型或者磁感应类型，并且在这个后者的情况中是同步的或者异步的。
此外，设想制动器可以径向地设置，而不是正面设置；在这种情况中，磁体将设置为重叠在感应材料元件365、365a的顶部上，元件365、365a设置在风扇1的支架1a的外直径上。
图8和9显示了用于停止风扇的装置450的实施方案的第五实施例，在这种情况中风扇也安装在旋转轴上。
在这种结构中，停止装置由一个电磁离合器450构成，其包括一个通过弹性元件452a整体连接到凸缘112的电磁体452，弹性元件452a允许电磁体452在纵向方向中的移动，而防止其旋转，以及一个与风扇1的支架1a成整体的摩擦材料环451。
在低温状态中，电磁离合器30不起作用，电磁体452被激活，并抵抗弹性元件451 a的回复作用向着盘451位移；由于位移，电磁体被约束到盘451，因此使其停止并将其锁定，并因此停止风扇1。
用于停止风扇1的装置在这种情况中可以由相关装置控制，相关装置例如被连接到温度探测传感器，并且通过其因此有可能对不同的操作状态进行编程控制。
在这种情况中，电磁体452也可以相对于环451径向设置，环451位于风扇1的支架1a的外直径上。

Claims (29)

1.一种用于将运动传递到一个用以冷却机动车辆中冷却剂的风扇(1)的装置，包括：
-用于支撑风扇(1)的装置(21；141；31a)，风扇(1)通过一个空载支架(1a)安装在该装置上；
-用于产生运动的运动发生装置(3)；
-至少一个第一电磁离合器(30)，其接合使风扇(1)以与运动发生装置(3)相等的回转数旋转；
其特征在于，其包括：
-用于在空载状态中停止风扇(1)旋转的装置(50；150；250；350；450)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一离合器(30)包括一个同轴安装在转子(31)内部的固定电磁体(32)，转子(31)与所述运动发生装置(3)形成一体；一个轴承(11)，其被键入到支撑装置(21；141)上并具有在其上安装的所述转子(31)，以及一个通过弹性装置(33a)旋转锁定到风扇(1)的支架(1a)的电枢(33)，弹性装置(33a)可以允许电枢(33)相对于所述支架的移动。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，其包括一个第二离合器(60)，其接合/断开使风扇以与运动发生装置的旋转数相比更小或为零的旋转数旋转。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二离合器(60)为基于寄生电流或傅科电流的感应式离合器。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第二离合器(60)为磁滞型离合器。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，支撑风扇(1)的所述装置(21；141)是固定的。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，支撑风扇(1)的所述装置(31a)可以旋转运动。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，支撑风扇(1)的所述装置(141)由一个杆(141)形成，杆(141)被轴向锁定并且与发动机的固定部分(10)形成一体。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，用于停止风扇(1)的所述装置(150)由一个与支撑风扇(1)的固定杆(141)形成一体的电磁体(151)组成。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，风扇(1)的支架(1a)内部具有一个电枢(153)，电枢(153)通过弹性装置(153a)约束到所述支架，弹性装置(153a)可以允许所述电枢逆着电磁体(151)移动并且反之亦然，并防止其相对于风扇(1)的支架(1a)的旋转。
11.如权利要求6所述的装置，其特征在于，用于支撑风扇(1)支架(1a)的所述装置(21)由一个中空管(21)构成，该中空管一端为与发动机的底座(10)形成一体的凸缘(12)的形式。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，中空管(21)具有在其内部同轴设置的装置(40)的杆(41)，所述杆用于在纵向方向中激活第二离合器(60)，第二离合器(60)的转子(61)与第一离合器(30)的转子(31)形成一体，并且第二离合器(60)的电枢由一个安装在键入所述杆(41)上的轴承(63a)外座圈上的盘(63)组成，所述电枢(63)可以相对于风扇(1)轴向移动，但与之旋转锁定。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，作用杆(41)的一端整体连接到一个在压力缸(43)内部滑动的活塞(42)，驱动流体通过一个相关导管(43a)被供给到压力缸(43)或从压力缸(43)排出，所述驱动流体产生杆(41)克服弹簧(44)的推力在纵向方向中朝向外侧的前进运动，或者杆由所述弹簧(44)推动的返回运动。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述杆(41)通过一个与管(21)形成一体的径向停止元件(41a)防止旋转。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述停止装置(50)由一个摩擦材料环(51)构成，随着杆(41)的接合/断开运动，该摩擦材料环接触风扇(1)支架(1a)的相应反作用面(51a)或者位于远离其一定距离处。
16.如权利要求7所述的装置，其特征在于，用于支撑风扇的所述装置(31)与一根旋转轴(221)形成一体。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，在离合器(30)的电枢(33)和风扇(1)的支架(1a)之间设置一个约束到弹性元件(234a)的环(234)，弹性元件(234a)可以允许环(234)的移动，但不允许其相对于所述支架(1a)的旋转。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，其包括在纵向延伸并与发动机的固定部分(212)形成一体的圆柱(252)，在每个圆柱的自由端上安装一个环(251a)，该环(251a)与风扇的支架(241)共轴，并且在环(251a)上设置有一个位于电枢(33)的环(234)和风扇支架(1a)之间的摩擦材料盘(251)。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，弹簧(253)位于固定凸缘(212)和盘(251)之间，所述弹簧的轴向推力可以通过与圆柱(252)形成一体的螺纹/阴螺纹装置(253a)调节。
20.如权利要求7所述的装置，其特征在于，用于停止风扇(1)的装置(350)由一个磁滞/感应制动器组成。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述制动器包括一个由传导材料制成并安装在与风扇(1)支架(1a)形成一体的第二环(365a)上的第一环(365)，以及一个盘(351)，所述盘面向所述环(365a)并且在其上设置永久磁体(351a)，所述带磁体的盘与固定圆柱(352)形成一体。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述制动器是径向的。
23.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述制动器是磁滞型的。
24.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述制动器是磁感应型的。
25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述制动器是同步的。
26.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述制动器是异步的。
27.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述停止装置(450)包括一个电磁离合器(450)，该电磁离合器包括一个通过弹性元件(452a)与固定凸缘(112)形成一体的电磁体(452)，弹性元件(452a)允许其在纵向方向中的移动而防止其旋转，以及一个摩擦材料环(451)，其与风扇(1)的支架(1a)形成一体，并且电磁体逆着该摩擦材料环处于激发状态。
28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述电磁体(452)通过连接到温度传感装置的控制装置激活。
29.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述电磁体(452)径向起作用。
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