用于冷却机器/车辆中的冷却剂的风扇的预组装叶片和设置有所述叶片的风扇

摘要

用于冷却包含在作业机械和/或车辆的散热器(1)内部的冷却剂的风扇(10)的预组装叶片(20)，包括刚性地连接到轴向柄部(21)的叶片本体(20a)，轴向柄部的一部分以圆柱形销(21b)的形式径向位于叶片本体的外部；其中，柄部(21)具有以圆柱形销(21b)的形式轴向地位于叶片本体的外部的部分，具有内螺纹的孔(21c)形成在销(21b)的内部；并且，叶片(20)包括‑叶片法兰(22)，叶片法兰包括中空圆柱体(22a)，中空圆柱体的相对的端基部分别包括：平坦边缘(22b)，其设置有通孔(22c)；嵌入环形座(22d)；‑盘(23)，其设置有通孔(23a)和用于利用摩擦稳定地容纳销(24)的偏心凹部(23d)，该销也是偏心的用于围绕叶片的轴线旋转地致动叶片；‑螺钉(25)，其设计成穿过盘(23)中的通孔(23a)，并与销(21b)中的孔(21c)的内螺纹配合，以便相对于彼此来固定盘(23)、法兰(22)和销(21b)，从而在预组装期间确保叶片相对于销(24)的确定的角度布置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将作业机械和/或车辆(特别是农用拖拉机和越野车辆)的散热器中所含的冷却剂冷却的风扇的叶片，并且还涉及一种用于致动和控制所述风扇叶片围绕其轴线旋转的设备。

背景技术

已知的是，通过热机来驱动作业机械和车辆是需要借助冷却剂将热机冷却的，所述冷却剂储存在网格式散热器内并且通过发动机再循环；所述冷却剂转而又被周围空气冷却，旋转风扇的抽吸作用迫使所述周围空气穿过散热器。

以机器/车辆的正前部为参考点，轴向布置三个元件，其中散热器在前部处，发动机在其后面，风扇则布置在所述两者之间。还已知的是，在车辆(其通常用于存在大量松散碎片的情况下，如农用拖拉机或用于越野用途的车辆的情况下)以及作业机械(其在静止情况下工作)的技术领域中，这种松散碎片易于沉积在包含车辆冷却剂的散热器的网格状表面上，从而导致所述散热器的堵塞，并且因而导致流体的冷却作用减小和/或消失，进而导致发动机的过热。

还已知的是，所述在散热器上的碎片堆积的主要原因是风扇的强制气流，所述风扇在车辆的行进方向上布置在散热器后方并且连接到车辆的驱动轴上，所述风扇(当旋转时)吸入空气并迫使所述空气穿过散热器，从而导致所述散热器中包含的较高温度的冷却剂的热量耗散到较低温度的外部环境中。

还已知的是，在正常工况下，仅当达到冷却剂的某个预定温度(这通过节温器来检测)时，所述风扇才必须转起来。

更详细地，要求机动车辆风扇应该能够从散热器中将空气朝热机吸引：

-吸引少量空气，用于在低外部温度情况下的冷却，

-吸引大量空气，用于当外部温度较高或车辆在苛刻情况下使用而导致发动机过热之时，

并且

-必须短暂地以相反方向迫使空气到散热器上，以便清除正常运行期间已经积聚的所述散热器的杂质。

为了确定这些工况，能够产生风扇叶片的受控旋转(从用于从散热器抽吸空气的情况变成用于驱使空气到散热器上的情况)的风扇致动设备是本领域已知的，其中还设想的是，在抽吸情况下，由叶片的表面与空气的轴向方向形成的角度(以下称为入流角)可以在一定范围内调节，以便根据实际流体冷却要求来增加/减少流量。

虽然主要是流体动力类型的这些设备能够实现其功能，但是它们需要用于将流体供应到叶片运动装置的特殊装置，所述这些装置：不总是存在于车辆上或者需要安装压缩机和连接管道，除了增加成本之外，这种可能性并不总是实际可行的。

此外，叶片在叶片的各种入口角度的位置是不稳定的并且需要复杂的辅助锁定元件(例如配重等)用于抵抗空气的推力，所述空气易于造成叶片以与调节方向相反的方向旋转，导致叶片的不期望的和有噪声的角振荡。

US3420311描述了一种系统，其用于将叶片与用于调节叶片的入流角的装置紧固在一起，所述系统使用双螺钉/内螺纹连接；鉴于在外螺纹和内螺纹的结构设计中始终存在的不精确性，相对旋转使叶片位于不恒定并且不确定的相对角位置，导致叶片的取向不同，从而降低效率。

发明内容

因此，所提出的技术问题是要提供一种用于使作业机械和/或车辆(特别是诸如农用拖拉机和越野车辆的车辆)中的冷却剂冷却的风扇的叶片，所述叶片可以容易并且快速地施加到风扇上，并且所述叶片在围绕其纵向轴线旋转期间可以受控。

另外，特别要求的是，应该确保所配合的叶片的确定并且预定的角度取向，使得所有叶片一旦安装在风扇上就被正确和一致地定向，以便避免降低流体动力效应以及避免从而增加获得预定目标所需的能耗，无论是在(在机器/车辆的正常运行期间)冷却冷却剂期间还是在清洁该散热器的网格单元(如果所述散热器被堵塞)期间都是如此。

与这个问题相关，还要求所述叶片和风扇应该具有小尺寸，容易并且便宜地制造、组装和维护，并且所述叶片和风扇还能够容易地安装在任何作业机械/车辆上，而不需要辅助装置和/或复杂的连接管线。

这些结果是根据本发明、由如权利要求1所述的风扇和根据权利要求7的特征的风扇来实现的，所述根据权利要求7的特征的风扇用于将作业机械和/或车辆(特别是农用拖拉机和越野车辆)的散热器中所含的冷却剂冷却。

附图说明

参照附图，可以从以下对本发明主题的实施例的非限制性示例的描述中获得更多细节，附图中：

图1示出了根据本发明的叶片的分解图；

图2示出了通过预组装状态下的图1的叶片的局部竖直剖面图；

图3示出了预组装状态下从根据图2的叶片下方观察的局部横截面视图；

图4示出了根据本发明的叶片支撑轮毂的透视图；

图5示出了通过根据图3的轮毂的局部竖直剖面图；

图6示出了根据本发明的用于致动和控制叶片和风扇的旋转的设备的实施例的轴向竖直剖面图；

图7示出了用于手动致动所述叶片的旋转的辅助装置的透视图。

具体实施方式

如图1所示，为了更容易地描述而不具有限制意义，假设了纵向轴线X-X(对应于风扇10的旋转轴线)和径向横向轴线Y-Y以及——参照图6中的箭头“A”表示的车辆的行驶方向——前部(对应于散热器1的位置)和后部(对应于车辆的热机2的位置)，风扇10布置在散热器1后面和发动机2的前面，并且所述风扇包括轮毂111，优选地由盖部111b在前部处将所述轮毂封闭。

轮毂111轴向地锁定到带轮3，所述带轮用于旋转地驱动风扇，所述带轮通过适当的从动带3a连接到热机2的轴。

带轮3安装在一对轴承3b、3c上，所述一对轴承被键连接到固定的支撑元件上，所述支撑元件在所描述的例子中包括管状套筒5，所述管状套筒通过相关装置5a而固定在发动机2的底座上，用于控制下面描述的叶片20的旋转的设备优选地被部分包含在所述管状套管内。

如图1和图2所示，设想每个叶片20包括以下预组装部件：

-柄部21，所述柄部分为：

.第一部分21a，所述第一部分具有圆形齿并且适于例如通过包覆成型而连接到叶片的本体20a，以及

.第二部分，所述第二部分轴向地位于叶片本体的外部上并形成为圆柱形销21b，在所述圆柱形销内部形成有带内螺纹的孔21c；

-叶片法兰22，包括

.中空圆柱体(22a)，其相对的(以横向/径向方向Y-Y相对)端基部分别包括：

.平坦边缘22b，其优选为多边形并且在多边形的顶点处设置有通孔22c；

.嵌入环形座22d；

-盘23，其设置有通孔23a和环形座23b，所述环形座用于接收防振O形环23c；此外，盘23还具有偏心凹部23d，该偏心凹部用于利用摩擦容纳销24，所述销用于旋转地致动叶片，如下面将更全面地描述的那样；

-螺钉25，其适于与销21b的孔21c中的内螺纹配合，用于将盘23固定到销21b；

-定心装置26，其用于在中空圆柱体22a内定心柄部21b；根据优选实施例，所述定心装置可以以衬套(图1)或滚子轴承(图2)的形式来实现；

-推力轴承27，其优选地为滚子型并且布置在盘23与叶片法兰22的嵌入环形座22c之间。

优选地，柄部21b与密封件21g相联，所述密封件设计成使得与支撑法兰22的连接与外力隔离。

如图3的视图所示，将螺钉固定在叶片的柄部21b的孔21c内导致盘23的锁定和叶片相对于该销24的相对取向以及还经由所述销导致所述叶片相对于风扇的轮毂的相对取向，如下面将会更清楚地展现出来的那样。

通过改变孔21c相对于销24的相对位置，可以获得这样的叶片的对应旋转，所述叶片在预组装期间可以呈现不同的预定角位移，所述角位移在拧紧螺钉之后便是确定和稳定的。

根据本发明的另一方面(图4和5)，还设想支撑了叶片20并且被连接到用于旋转地致动风扇的装置上的轮毂111形成为单个本体，所述单个本体具有内部轴向通座111a和径向延伸部112，所述延伸部具有带内部圆柱形孔112a的大体上平行六面体形状，所述内部圆柱形孔适于与叶片法兰22连接，该叶片法兰因此可以同轴地接合在轮毂上，所述叶片法兰通过螺钉113而被固定到轮毂上，所述螺钉插入到平坦边缘22b中的通孔22c内部并且拧入到孔112c的对应的内螺纹中，所述孔112c形成在轮毂的径向延伸部112的外表面上，一旦进行了组装，那么法兰22的平坦边缘22b就抵靠在所述外表面上。

轮毂的轴向相对的前表面111分别具有：孔111d，所述孔适于与用于固定外部上的前封闭盖111b的螺钉相配合；以及孔111f，所述孔用于执行到用于致动和控制以下所述的风扇的旋转的设备的转子上的固定。

如图6所示，用于控制叶片20围绕其纵向轴线Y-Y旋转的设备包括电动机30，所述电动机同轴地插入管状套筒5内部，且所述电动机的轴31连接到轴向位于所述电动机前方的减速装置40。减速装置的运动输出元件143连接到螺钉50，所述螺钉的螺纹51a连接到由轴承12的内支撑件所保持的法兰76的内螺纹76b，所述轴承的外支撑件则支撑用于调节叶片20的入流角的装置70，如下所述。

用于调节所述叶片20的入流角的装置70布置在用于轮毂旋转的轴承12与叶片20的柄部21b之间。

装置70优选地包括环71，所述环固定到轴承12并设置有径向座71a，所述径向座接收径向销24，所述径向销接合在固定到叶片20的柄部21b上的盘23的偏心凹部23d内部。环71优选地由平行于轴线X-X延伸的第一杆77来轴向地引导，所述第一杆被锁定到环71，利用所述环所述第一杆能够旋转并且可滑动地插入到盖111b的轴向座中。

第二杆74从相对板75轴向地延伸(所述相对板固定到管状套筒5上并且由轴承75c支撑，所述轴承安装在减速装置的运动输出元件上)，穿过相联的座76a，所述第二杆轴向地穿过由轴承12的内支撑件所支撑的滑动件76，并且所述滑动件设置有内螺纹76b，用于与螺钉50的螺纹51a接合；因此该滑动件能够由杆74来平移和轴向地引导，但所述滑动件不能转动。

所述设备还优选地包括用于检测滑动件76与参考相对板75之间的轴向距离的传感器，所述传感器连接到用于编程和控制叶片20的旋转的装置(未示出)。

利用叶片、轮毂和设备的这种构造，一旦叶片已经以预定的角度取向被预组装，就可以相对于环71在沿纵向轴线X-X的双方向上的位移行程而在大体上中心的位置布置装置70的环71，使得在将每个叶片固定在轮毂上时，确定所有叶片相对于散热器的第一相同的取向(例如用于冷却流体)；然后，通过启动操作装置70的电动机30，可以同时在一个方向上或在另一个方向上改变所有叶片的取向，以便优化风扇效率，或者当需要清洁该散热器时可以逆转气流。

单件式轮毂111的优选实施例是这样的：使得能够仅对座112a进行机床加工，所述座被镗孔成具有圆柱形的内横截面，该内横截面不具有向内突出的环形边缘，从而避免对径向壁和端部内壁进行更复杂的加工，这些壁使得根据现有技术形成轮毂的两个半部件沿轴向连接在一起。

该解决方案与叶片的预组装结构(所述叶片的预组装结构能够如所述那样固定到轮毂)相结合具有进一步的优点：使得在如果发生一个或多个叶片的故障的情况下能够单独和独立地插入/拔出叶片，而不需要复杂地拆卸操作和整个轮毂的半部件的打开和闭合。

根据优选实施方式，还设想：

-风扇的叶片20具有这样的径向内部部分，其具有倒角边缘(优选地对称)，所述倒角边缘设计成允许所述叶片围绕相应的轴线旋转而免于相邻叶片之间的相对干涉；因此所述叶片可以旋转≥180°的角度；

因此，根据本发明的叶片和风扇能够确保对于所有叶片来说相同的角度取向，优化流体动力效应，从而降低实现预定目标所需的能量消耗，以及快速和低成本的操作。

虽然是结合本发明的多个实施例和本发明实施例的多个优选示例来描述，但是应当理解的是，本专利的保护范围仅由下面的权利要求来确定。