SE536146C2 - Remskiva för generering av kylande luftflöde mot en maskin - Google Patents

Abstract

En remskiva (2) innefattar ett nav (4) och en yttre mante1, dar remskivan ar utformad förmontering vid en maskin som ska ky1as av en av remskivan genrerat luftflöde. Harför ar navet (4) utformat med aXie11a genomgående navöppningar (14) försedda medförsta luftbrytande kanter (16) anpassade att vid rotation av remskivan (2) generera ettaXie11t första luftflöde (17). Harutöver uppvisar den yttre mante1 genomgåendemantelöppningar (18) med en uppsättning andra luftbrytande kanter (20) anpassade att vid rotation av remskivan (2) generera ett radie11t andra 1uftf1öde (21) väsentligen riktat inåt. (Pig. i)

Description

l0 15 20 25 30 535 145 2 Syftet med föreliggande uppfinning är att optimera och förbättra kylningen av maskiner där en rernskiva är kopplad till en axel på maskinen oberoende av remskivans diameter och med bibehållen hållfasthet för remskivan.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften åstadkommes med uppfinningen så som den definieras av det oberoende patentkravet. Föredragna uttöringsformer definieras av de beroende patentkraven.

Genom utforrrmingen av remskivan enligt föreliggande uppfinning kan remskivan utnyttjas för att åstadkomma ett förbättrat lufiflöde för att kyla bakomliggande komponenter. Först sugs luften in i remskivan väsentligen i en radiell riktning, och sedan blåses den bakåt, väsentligen i en axiell riktning, mot maskinen och in mot komponenetema i maskinen.

Den yttre manteln på remskivan utformas, med hjälp av mantelöppningar, så att den radiellt suger in luft till navet.

Uppfinningen baseras på uppfinnamas insikt att vid användning av en rernskiva då den är monterad på en roterande axel och en rem anligger mot mantelytan, är ofta ca 50% av remskivans mantelyta fri från remmen. Detta tillåter ett kylande luflflöde att passera in radiellt genom mantelöppningama mot navets centrum. Öppningama kan konstrueras så de passar för en specifik rotationsriktning eller så att de kan suga in luft oberoende av rotationsriktningen.

Remskivans nav är försett med ett antal navöppningar vilka fimgerar som en axiell fläkt som blåser den radiellt genom remskivan insugna luften vidare bakåt och bakom remskivan och mot och in i den maskin som skall kylas. 10 15 20 25 30 536 '145 3 Lösningen möjliggör en anpassning av diametern av remskivan så att det blir möjligt att använda exakt den utväxling som krävs utan att hindras av risken att blockera det kylande luftflödet. Detta ger konstruktörerna stora möjligheter att optimera konstruktionen.

Ytterligare särdrag och fördelar framgår av bifogade beskrivning exernplifierande ett antal olika utfóringsforrner av uppfinningen. Beskrivningen görs med hänvisning till bifogade schematiska ritningar. De exemplifierande utfóringsforrnerna som beskrivits nedan skall inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsomfång.

Kort ritningsbeskrivning F ig. 1 visar en perspektivvy av en remskiva enligt en principiell utfóringsforrn av uppfinningen.

Fig. 2 visar en vy längs rotationsaxeln av remskivan enligt en utföringsforrn av uppfinningen. i Fig. 3 visar en vy längs ett tvärsnitt av remskivan som visar luflflödet i remskivan enligt uppfinningen.

Fig. 4 och F i g. 5 visar vyer längs rotationsaxeln av remskivan enligt två alternativa utfóringsforrner av uppfinningen.

Fig. 6a och Fig. 6b visar perspektivvyer av remskivan enligt ytterligare en utfóringsform av uppfinningen.

F igurerna 7-9 visar sidovyer av rernskivan enligt uppfinningen som illustrerar olika utformningar av mantelöppningarna.

Detaljerad beskrivning av fóredragga uttöringsformer av uppfinningen l de bifogade figurerna som visar olika utfóringsforrner visas samma eller likartade delar med samma hänvisningssiffror där så är möjligt. I figurerna 2, 4 och 5 har rernskivans rotationsriktning indikerats med en pil markerad ”R”. 10 15 20 25 30 536 145 4 Fig. l är en perspektivvy som schematiskt visar en remskiva 2 som är anpassad att monteras på en roterbar axel 3 från en maskin 5 (se fig. 3). Axeln 3 definierar en längsgående rotationsaxel som överensstämmer med en rotationsaxel (A) för remskivan 2.

Maskinen 5 utgörs i första hand av en elektrisk maskin såsom en generator eller en elmotor som vid sin drift genererar värme och därför behöver kylas. Maskinen kan exempelvis vara anordnad vid en förbrärmingsmotor i ett fordon, till exempel en lastbil, personbil eller bus, ett fartyg eller vara anordnad på en maskin inom tillverkningsindustrin. Maskinen 5 kan vara driven av en extern drivkälla eller utgöra drivkälla för en arman maskin. Remskivan 2 ingår därvid i en remtransmission ñr att drivas av maskinen 5 eller för drivning av maskinen 5, vilken rerntransmission kan innefatta ytterligare maskiner.

Remskivan 2 innefattar ett nav 4 och en yttre mantel uppvisande en yttre mantelyta 6 med två kanter 8, 10, där navet har en väsentligen cirkulär utsträckning i ett radiellt riktat plan vinkelrätt mot nämnda rotationsaxel (A) och är försett med en genomgående öppning 12 för montering på axeln 3 med navet vänt mot maskinen 5.

Den yttre manteln har en förutbestämd bredd mellan de båda kanterna 8, 10 och där mantelytan 6 längs den ena kanten 10 övergår till navet 4. Den yttre manteln är anpassad för samverkan med en rem som anligger mot delar, ca 50%, av den yttre mantelytan 6.

Den yttre mantelytan 6 är härför utformad med ett för samverkan med remmen lämplig utformning, vilket kan vara ett enstaka spår eller ett flertal med varandra parallella spår avsett för en så kallad poly-v-rern. Den yttre mantelytan kan även ha en slät utformning för samverkan med en flat rem.

Remskivan 2 är utsatt för stora påfrestningar vilket påverkar materialval och utfonnning.

Remskivan 2 är till exempel tillverkad av stål, men andra metaller och metallegeringar är naturligtvis möjliga. Även andra material som exempelvis kolfiber och olika plastmaterial kan komma ifråga. Likaså kan nav och mantel vara tillverkade av olika material.

I tillämpningar för fórbränningsmotorer och fordon där maskinen utgörs av en av förbrärmingsmotom driven generator är remskivans 2 diameter exempelvis i intervallet 72- 10 15 20 25 30 535 146 5 150 mm och remskivan har en bredd på 30-70 mm mellan kanterna 8, 10. Vikten är under ett kg.

Navet 4 uppvisar åtminstone två genomgående navöppningar 14 försedda med en uppsättning första luftbrytande kanter 16 anpassade att vid rotation av remskivan 2 generera ett första lufiflöde, som i fig. 3 är visat med pilar 17, väsentligen längs remskivans rotationsaxel (A) och riktat mot maskinen 5. De lufibrytande kanterna 16 har väsentligen radiell utsträckning på navet 4. Enligt en utfóringsforrn är antalet navöppningar 14 fyra vilket illustreras i figurema 2, 6a och 6b. Navöppningama 14 är syrnmetriskt anordnade så att navets 4 tyngdpunkt sammanfaller i navets centrum, dvs. i punkten fór rotationsaxeln A. Antalet navöppningar 14 kan naturligtvis vara betydligt fler än fyra och de överväganden som görs vid val av antalet är bland annat att remskivan uppfyller kraven på hållfasthet och stabilitet, vilket medför att navöppningamas 14 sammanlagda area inte bör överstiga exempelvis 50% av navets totala area.

Navöppningama 14 har en väsentligen rombisk eller triangulär form vilket visas i figurerna. Andra former är möjliga, exempelvis mera rundade former.

De forsta lufibrytande kanterna 16 uppvisar, enligt en utföringsform, en snedfasning av kantema vända mot rotationsriktningen R. Dessa framgår exempelvis i fig. 6a. Enligt en annan utfóringsform kan navöppningama vara försedda med snedfasade luftbrytande kanter 16 på båda sidor om öppningen så att ett luñflöde åstadkommes oberoende av remskivans 2 rotationsriktning.

Syftet med navöppningarna 14 är alltså att generera ett första lufiflöde, som i fig.3 är visat med pilar 17, riktat väsentligen axiellt längs rotationsaxeln A, för kylning av maskinen och komponenter i maskinen.

För att ytterligare förbättra kylningen uppvisar den yttre manteln åtminstone två genomgående mantelöppningar 18 med en uppsättning andra lufibrytande kanter 20 anpassade att vid rotation av remskivan 2 generera ett andra luttflöde som i figurerna är visat med pilar 21, se till exempel figurema 2-4, väsentligen riktat radiellt inåt mot axeln A och parallellt med navets 4 plan. 10 15 20 25 30 535 145 6 Som nämnts ovan anligger remmen mot ungefär hälften av mantelytan 6 vilket gör att hälften av mantelytan 6 är frilagd och är tillgänglig för omgivningens lufi. Om endast två mantelöppningar 18 är anordnade kommer åtminstone en mantelöppning 18 att bidra till att generera det andra luftflödet 21.

Mantelöppningama 18 är jämnt fördelade över den yttre manteln för att remskivan 2 skall uppvisa nödvändig stabilitet. Antalet mantelöppningar 18 är, enligt en utföringsfonn, fyra, vilket visas i figurerna 4-6. Det är möjligt att anordna betydligt fler mantelöppningar, i storleksordningen 10-20 stycken, under förutsättningen att remmens anliggning mot remskivan inte avviker för mycket från halvcirkelformen, som är mest optimal med avseende på krafiöverföring och slitage. Detta kan också uttryckas som att den sammanlagda arean för samtliga mantelöppningar upptar maximalt en förutbestämd del av den yttre mantelytan, där denna förutbestämda del är 75%.

Fig. 3 är en vy längs ett tvärsnitt av remskivan 2 som schematiskt visar luftflödet i en remskiva enligt uppfinningen. Figuren visar speciellt hur lufiflödet, då det sugs in genom mantelöppningama 18 har en väsentligen radiell riktning, se hänvisning 21, för att sedan vika av och sugas in och passera genom navöppningarna 14, se hänvisning 17, och vidare utefier axeln 3 mot och in i maskinen.

De andra lufibrytande kanterna 20 vid mantelöppningarna 18 har en väsentligen axiell utsträckning parallellt med axeln A, samt uppvisar företrädesvis en snedfasning av kantema vända mot rotationsriktningen R. Snedfasningen framgår från tig. 4 och fig. 5.

Mantelöppningama 18 kan, enligt en utföringsforrn vara försedda med snedfasade luftbrytande kanter 20 på båda sidor om öppningen 18 så att ett luftflöde åstadkommes oberoende av remskivans 2 rotationsriktning.

Mantelöppningama 18 kan ha olika former och har en bredd som företrädesvis löper över större delen av mantelytans 6 bredd mellan dess kanter 8, 10. Mantel kan även omfatta två eller flera öppningar belägna vid sidan om varandra eller förskjutna i förhållande till varandra där varje sådan öppning har en bredd som är väsentligt mindre än mantelytans bredd, exempelvis i intervallet en tiondel till hälften av mantelytans bredd. De olika 10 15 20 25 30 536 145 7 mantelöppningama 18 kan således vara förskjutna såväl axiellt som i omkretsled relativt varandra. En sådan utformning med ett flertal mantelöppningar 18 kan ge ett jämnare radiell flöde genom manteln jämfört med en utformning med ett färre antal mantelöppningar. Lufiflödet genom mantelöppningarna 18 åstadkoms genom den fläktverkan som de luftbrytande kanterna åstadkommer men denna understöds till viss del av den pumpverkan som erhålls då remmen närmar sig mantelöppningarna för att till slut helt blockera en mantelöppning. Denna pumpverkan blir dock pulserande och beror till stor del på utforrrmingen av och antalet mantelöppningar 18.

Figurema 7-9 är radiella sidovyer av remskivan 2 som illustrerar olika utformningar av mantelöppningama 18. I dessa figurer är navet och maskinen placerade till höger, dvs. det axiella luftflödet är till höger.

I figur 7 visas en utföringsform där mantelöppningama 18 är rektangulära och där de andra luftbrytande kanterna 20 är väsentligen raka och parallella med rotationsaxeln A.

I fig. 8 visas en utföringsform där mantelöppningama 18 har formen av ett parallellogram där de andra luñbrytande kanterna 20 är väsentligen raka och parallella med varandra.

Men kanterna 20 har en riktning som skiljer sig en förutbestämd vinkel i förhållande till rotationsaxeln A. Vinkeln kan vara i intervallet l0°-50°.

I fig. 9 visas en utföringsforrn där mantelöppningama 18 definieras av kanter som helt eller delvis har en krökt kurvform. Enligt denna utföringsform har de andra luftbrytande kanterna 20 en förutbestämd kun/form som väsentligen överensstämmer med en del av en cirkel.

Med hänvisning till fig. 4 och fig. 5 som är vyer längs rotationsaxeln A av rernskivan 2 kommer nu två ytterligare utföringsforiner att beskrivas. För att ytterligare förbättra det andra luftflödet 21 radiell inåt har, enligt dessa utföringsforrner, en eller flera larneller 22 anordnats i anslutning till mantelöppningarna 18. Lamellema 22 är väggar som löper längs hela eller delar av de luñbrytande kantema 20 till mantelöppningama 18 och är väsentligen vinkelräta i förhållande till navets 2 plan om de anordnats i anslutning till 10 15 20 25 30 536 145 8 mantelöppningar av det slag som illustreras i fig. 7, dvs. där kantema är parallella med rotationsaxeln A. Om däremot mantelöppningama bildar en vinkel, eller är kun/formade, kommer lamellema att följa kanten på öppningen och därmed bilda en sned vinkel i förhållande till navets plan. I fig. 4 visas fyra lameller 22 som är raka, medan i fig. 5 uppvisar lamellema 22 en kurvform för att förbättra luftflödet inåt. Larnellema 22 är företrädesvis anordnade i anslutning till mantelöppningama men ytterligare lameller (ej visade i figurema) kan anordnas på lärnpliga positioner för att än mer förbättra lufiflödet.

Förutom att förbättra lufiflödet bidrar även lamellerna till att ge stadga åt remskivan.

Fig. 6a och fig. 6b är perspektivvyer av remskivan 2 som illustrerar en ytterligare utföringsforrn av uppfinningen. Fig. 6a visar rernskivan 2 där bland annat navets 4 insida visas, dvs. sidan vänd mot det inre av remskivan. För att förbättra anliggningen av remmen mot remskivan är den yttre mantelytan 6 försedd med ett flertal längsgående spår 22 i remskivans omkretsriktning för samverkan med en rem utformad med motsvarande upphöjningar. En sådan remskiva benämns vanligen för en poly-v-rernskiva och remmen för en poly-v-rem, Dessa spår 22 framgår ur figurerna 6a och 6b. I fig. 6a visas också den luftbrytande kanten 20 som är snedfasad. Fig. 6b visar en perspektivvy av remskivan 2 där navets 4 utsida visas, dvs. sidan vänd mot den maskin som remskivan är avsedd att monterad vid.

Uppfinning är inte begränsad till ovanbeskrivna föredragna utföringsforrner. Olika alternativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan har beskrivits att remskivans nav är försedd med ett radiellt plan vilket ska vara anordnad närmast den aktuella maskinen. Detta är fördelaktigt efiersom det möjliggör att luft inte bara kan inströmma från mantelöppningama utan även kan inströmma axiellt mot planet för att tillsammans med luftströmmen från mantelöppningama ledas vidare till maskinen.

I altemativa utföringsforrner kan detta plan vara anordnat i ett annat axiellt plan relativt mantelytan. Det är också möjligt att anordna flera radiella plan i flera olika axiella lägen.

Exempelvis kan båda axiella ändarna av remskivan vara utformade med radiella plan i enlighet med vad som beskrivits, så att remskivan får formen av en cylindrisk bur. Det första planet fungerar då helt i enlighet med vad som ovan beskrivits medan öppningar i det andra planet bidrar med ett axiellt flöde av luft in till utrymmet mellan de båda planen 10 l5 535 145 9 varifrån det sedan tillsammans med luflflödet från mantelöppningama leds vidare till maskinen med hjälp av öppningar-na i det första planet. En sådan remskiva kan ges en stabil konstruktion även om mantelöppningarna utformas relativt stora.

I de uttöringsformer som beskrivits har mantelöppningania 18 varit utformade som mer eller mindre stora öppningar där remmen inte haft någon anläggningsyta. I en alternativ utföringsfortn exempelvis där remskivan är avsedd för samverkan med en poly-v-rem är remskivan utformad med ett antal med varandra parallella spår utsträckande sig i omkretsriktningen. Vid en sådan applikation är det möjligt att utforma urtagningama som öppningar enbart i spårens respektive bottnar medan topparna på spåren förblir intakta. I ett sådant utförande kan remmen erhålla en kontinuerlig, om än begränsad, anliggníng mot remskivan även där den på vissa ställen är utformad med mantelöppningar. Detta medför en jämnare belastning både på remmen och remskivan samt dessutom att urtagningarna inte nämnvärt reducerar remskivans förmåga att överföra stora moment.

Claims (9)

10 15 20 25 30 535 '146 10 Patentkrav

1. Remskiva (2) innefattande ett nav (4) utformat för att fästa remskivan till en roterade axel på en maskin (5) och en yttre mantel utformad med en yttre mantelyta (6) för samverkan med en rem, varvid navet (4) är utformat med åtminstone två genomgående navöppningar (14) försedda med en uppsättning första lufibrytande kanter (16) anpassade att vid rotation av remskivan (2) generera ett första luñflöde (17) väsentligen axiellt i riktning mot maskinen (5) , k ä n n e t e c k n a d a v att den yttre manteln uppvisar åtminstone två genomgående mantelöppningar (18) med en uppsättning andra luflbrytande kanter (20) anpassade att vid rotation av rernskivan (2) generera ett andra lufiflöde (21) som först är väsentligen riktat radiellt inåt i riktning mot remskivans rotationsaxel (A), och vilket sedan blåses i axiell riktning mot maskinen.

2. Remskivan enligt krav 1, varvid nämnda andra luñbrytande kanter (20) uppvisar en snedfasning av kanterna vända mot rernskivans rotationsriktning (R).

3. Remskivan enligt något av kraven 1-2, varvid remskivan (2) utgörs av en poly-v- rernskiva och att den yttre mantelytan (6) således är försedd med ett flertal längsgående spår (22).

4. Remskivan enligt något av kraven l-3, varvid nämnda andra luftbrytande kanter (20) är väsentligen raka och parallella med remskivans (2) rotationsaxel (A).

5. Remskivan enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda andra lufibrytande kanter (20) är väsentligen raka och har en riktning som skiljer sig en förutbestämd vinkel i förhållande till remskivans (2) rotationsaxel (A).

6. Rernskivan enligt något av kraven 1-3, varvid nämnda andra luñbrytande kanter (20) uppvisar en förutbestämd kurvfonn. 10 535 '146 ll

7. Remskivan enligt något av kraven 1-6, varvid en eller flera lameller (22) är anordnade i anslutning till nämnda mantelöppningar (18) för att rikta nämnda andra lufiflöde inåt.

8. Remskiva enligt något av kraven 1-7, varvid nämnda första luflbrytande kanter (16) uppvisar en snedfasning av kanterna vända mot remskivans (2) rotationsriktning (R).

9. Remskiva enligt något av kraven 1- 8 varvid den är monterad på en roterande axel (3) till en elektrisk maskin (5), såsom en generator eller en elmotor.