CN110651132A - 用于车辆的冷却风扇的双电枢运动传递装置的转子 - Google Patents

Abstract

一种用于电磁联接器的转子，包括：‑由用于传输磁通量的铁磁材料制成的环形主体(131)，其具有：‑‑)沿轴向方向(X‑X)向内延伸并且适合于与支撑轴(120)联接的同轴套筒(131b)；‑‑)连续的圆周的非磁性内部凹槽(135)，其沿着稍微大于所述套筒(132)的直径的直径形成于所述环形主体(131)的前表面中；‑‑)至少一个非磁性外部凹槽(636)，其至少部分地沿着与所述内部凹槽(135)同心的圆周布置并且具有包括于所述前表面的外直径与所述内部凹槽(135)的直径之间的直径；‑‑)至少一个非磁性中间凹槽(637)，其至少部分地沿着与所述内部凹槽(135)同心的圆周布置并且具有包括于所述非磁性外部凹槽的直径与所述内部凹槽(135)的直径之间的直径；‑‑)在径向地包括于所述环形主体的外直径与所述径向外部非磁性凹槽的直径之间的转子区域与径向地包括于所述内部凹槽(135)的直径与所述中间凹槽(637)的直径之间的转子区域之间的装置，其用于使磁通量沿填充有非磁性材料(636a，637a)的凹槽的径向方向通过。

Description

用于车辆的冷却风扇的双电枢运动传递装置的转子

技术领域

本发明涉及一种用于将运动传递至用于冷却车辆中的冷却剂的风扇的装置的转子，并且涉及一种设置有这样的转子的双电枢运动传递装置。

背景技术

已知，在涉及冷却包含于机动车辆的散热器中的冷却剂的技术领域中，需要将空气推动至所述散热器上，以便在外边使热量尽可能快地从液体耗散，通过使风扇旋转而获得该强制空气流动，所述风扇通常安装于水泵的轴上，或者安装于驱动轴上，或者安装于承载带轮的固定的从动轴上，所述带轮从由所述驱动轴操作的皮带接收运动。

还已知的是，必须使所述风扇仅仅在达到某一预定水温时旋转，由恒温器检测所述预定水温，所述恒温器操作电磁摩擦联接器，所述电磁摩擦联接器的闭合引起所述风扇的旋转。

除了所谓的“开/关”型的常规装置之外，在特定的运行要求的情况下，还需要这样的装置：该装置能够操作风扇以使得它能够以以下速度旋转：

-以比传动轴的速度低的速度，以在较低的外部温度条件下进行冷却；

-在较高的外部温度下或者在在导致发动机过热的临界条件下使用期间，以等于或甚至大于传动轴的速度的速度；

-在特别低的温度的情况下(在这种情况下，进一步的冷却为无用的或者甚至为有害的)，以零速度，亦即风扇根本不旋转并且相对于传动轴保持于空闲状态中。

从以本申请人的名义的EP 1,746,266获知这样的装置的示例，所述EP 1,746,266描述了这样的装置：该装置包括布置于致动转子与风扇之间的电磁离合器，所述离合器经由两个电枢将运动传递至风扇，可通过对电磁体进行励磁以启动离合器而针对转子分别地且选择性地召回(recallable)所述两个电枢。

参考图1、2以及3，根据现有技术的转子30的示例包括与同轴套筒31a成一体的环形主体31，所述同轴套筒31a朝向后部P延伸并且适合于与用于将运动传递至风扇1的支撑驱动轴20a(图3)接合。

优选地，环形主体的径向外边缘的外表面具有形成于其中的环形凹槽31b，所述凹槽31b用于以带轮的方式形成转子的环形边缘，所述带轮适合于与由车辆的驱动轴驱动的传动皮带接合，用于接收旋转运动。

环形主体31在它的前表面中具有圆周凹槽35，其沿着稍微大于套筒31b的直径的直径形成并且填充有非磁性材料35a；以及径向外部狭槽36、37，其适合于在对电磁体32的一个或多个线圈进行适当的励磁时形成沿着相应的第一内部电枢33和第二外部电枢34(图2，3)偏离的磁通量。

这些装置虽然功能正常，但是产生与它们的在受到较高的振动的某些类型的发动机上的使用相关联的一些缺点，所述较高的振动在转子的某些区域中引起破裂，从而导致构件的断裂以及磁回路的中断，(所述磁回路的流量致使电枢针对转子被召回)，以及车辆的停止。

DE 10 2004 042687也公开一种转子，为了解决这个问题，所述转子设想用非磁性材料填充所述圆周狭槽；然而，通过该解决方案，产生磁性地隔离的环形区域，并且这些环形区域阻止磁通量遵循从最外部直径朝向最内部直径的径向路径。因此，在风扇由具有单电磁体和双电枢的电磁联接器控制的情况下，这种构造阻止转子的运行。

发明内容

因此，所提供的技术问题是提供一种用于将旋转运动传递至用于冷却机动车辆中的冷却剂的风扇的装置的转子，所述转子不会受到或至少较少地受到由特定的振动状态所造成的损害，所述特定的振动状态由其上安装有运动传递装置的发动机引起；并且同时能够确保电磁流量从径向最外部区域至径向最内部区域的正常的通过。

关于该问题，转子还应当方便地具有较小的直径尺寸和较小的轴向厚度，同时维持高转矩传递性能以操作尺寸较大的风扇。

本发明的另一个目的是开发一种用于将旋转运动传递至用于冷却机动车辆中的冷却剂的风扇的装置，所述装置设置有这样的转子，并且能够使风扇以与驱动轴的速度不同的并且能够根据发动机的实际冷却要求确定的速度旋转，所述装置具有紧凑的尺寸而没有高的且昂贵的突出的旋转质量，并且形成的昂贵部件较少。

根据本发明，通过根据权利要求1的特征的用于将运动传递至用于冷却机动车辆的冷却剂的风扇的装置的转子以及通过根据权利要求10的电磁摩擦联接器以及通过根据权利要求13的特征的用于将运动传递至配备有这样的摩擦联接器的车辆冷却风扇的装置来解决这些技术问题。

附图说明

可以从以下参考附图提供的对本发明的实施例的非限制性示例的描述获得另外的细节，其中：

图1a-1b：根据现有技术的转子的分别从后部和从前部获得的立体示意图，所述转子具有在图2中示意性地示出的运动传递装置的径向内部电枢；

图2：示出根据现有技术的转子的局部剖视示意图，所述转子被施加至双电枢电磁摩擦联接器，用于经由双电枢传递运动；

图3：示出穿过具有根据现有技术的运动传递装置的机动车辆风扇的竖直剖视示意图；

图4：示出根据本发明的转子的正视图；

图5：示出根据图4的转子的沿着竖直径向平面剖开的剖视图，其示出根据本发明的转子的第一实施例；

图6：示出根据图4的转子的沿着竖直径向平面剖开的剖视图，其示出根据本发明的转子的第二实施例；

图7：示出根据图4的转子的沿着竖直径向平面剖开的剖视图，其示出根据本发明的转子的第三实施例；

图8a-8c：分别在怠速、第一旋转速度以及第二旋转速度状态下示出根据本发明所述的转子的第一实施例的与电磁摩擦联接器的电枢相关联的局部细节的局部剖视示意图；

图9a-9c：分别在怠速、第一旋转速度以及第二旋转速度状态下示出根据本发明所述的转子的第二实施例的与电磁摩擦联接器的电枢相关联的局部细节的局部剖视示意图；

图10a-10b：分别在怠速、第一旋转速度以及第二旋转速度状态下示出根据本发明所述的转子的第三实施例的与电磁摩擦联接器的电枢相关联的局部细节的局部剖视示意图；以及

图11：在怠速状态下示出具有根据本发明的运动传递装置的机动车辆风扇的竖直剖视示意图。

具体实施方式

为了描述的目的，以下以示例的方式示出的布局将参考一对参考轴线，亦即纵向轴线X-X(为了便于描述，与转子的旋转轴线一致)以及横向/径向轴线Y-Y，以及沿轴向-纵向方向X-X彼此相对的前侧A和后侧P。

参考图4、5、6、7，根据本发明的转子包括：

与同轴套筒131b成一体的环形主体131，所述同轴套筒131b朝向后侧P延伸并且被设计成与在图11中通过示例的方式示出的固定的支撑轴120a联接。

优选地，环形主体的径向外边缘朝向后部P延伸并且具有的外表面上设置有运动接收装置，例如用于形成带轮的环形槽131b，所述带轮适合于与由驱动轴驱动的以及优选为齿型的传动皮带3接合。

根据本发明，设想转子的环形主体131总是包括(图4)：圆周凹槽135，其沿着稍微大于套筒131的直径的直径形成并且填充有由非磁性材料制成的珠135a，所述珠135a通常通过焊接施加并且适合于中断穿过转子的磁通量的连续性；如将在下面更清楚地看到的，凹槽135被设计成中断电磁体232所生成的磁通量通过，将以这种方式迫使所述磁通量穿过转子的厚度，以便沿着与转子相对的电枢继续以及闭合用于召回所述电枢的磁回路；

-连续的圆周外部凹槽636，其沿着位于转子的内部凹槽135与外部环形边缘之间的第一圆周布置并且填充有提供进一步的增强的非磁性材料636a；

-连续的圆周中间凹槽637，其沿着位于内部凹槽135与所述外部凹槽636之间的圆周布置并且继而填充有提供进一步的增强的非磁性材料637a。

根据本发明的转子的第一实施例(图5)，还设想：

-转子的环形主体131具有多个径向孔638，其彼此成角度地相间隔，以接收由铁磁材料制成的相应的销639，并且从这样的圆形区域径向地延伸：该圆形区域包括于转子的径向外边缘与包括于径向最内部凹槽135与中间凹槽637之间的圆形区域之间。

图6示出根据本发明的转子的第二实施例，其包括：

-铁磁环形板839，其被施加于环形主体131的后端表面上并且通过比如螺钉839a的合适的固定装置固定至该后端表面，并且在转子的径向外边缘的径向内表面131c与包括于径向最内部凹槽135与中间凹槽637之间的圆形区域之间径向地延伸。

环形板839被设计成使非磁性中间凹槽637以及外部凹槽636短路，以便闭合磁通量回路F1以召回内部电枢33(图9b)。

环形板的轴向厚度使得确定足以确保用于召回内部电枢所需的力的磁通量通过，例如等于由之前的实施例的销639所确定的磁通量的磁通量的通过。

如图7中所示，设想根据本发明所述的转子的第三实施例，所述实施例在该示例中包括环形板739，其在转子130的径向外边缘的内表面131c与包括于径向最内部凹槽135与中间凹槽637之间的圆形区域之间径向地延伸；板739设置有边缘739a，其沿轴向方向朝向后侧P延伸并且被布置成与转子的径向外边缘的轴向延伸部的径向内表面131c接触；通过该构造，进一步改进磁通量的通过，所述磁通量在穿过两个轴向元件以便接着沿着环形板径向地继续时获得更大的通过面积。

优选地，板739被经由这样的装置施加至转子：该装置被设计成防止板739的任何变形，从而确保板的平面性，并因此确保用于磁通量通过的两个部件之间的最佳的可能的接触。在图6中通过点焊件740示出这些装置的示例。

在图6的情况下以及在图7的情况下，环形主体131优选地具有凹穴741，其在包括于最外部凹槽636与最内部凹槽637之间的径向部分中延伸；沿着该部分，板639、739不与转子接触，因此可以减小磁通量在不受对最内部电枢的召回影响的环形区域中的分散。

通过该解决方案，还从以下事实获得另一个优点：省略螺钉使凹槽636与相关联的非磁性材料636a能够更靠近于转子的环形边缘布置，从而容许更好地使用其前表面区域，这对于相同的径向尺寸使有用的磁通量增大并因此使可施加至电枢的转矩增大，或者对于相同的转矩，可以减小转子的径向尺寸。

优选地，转子由回火的磁钢形成，以便一旦解除对电磁体的励磁就减小磁滞。

优选地，填充狭槽136、137的珠636、637具有的厚度使得在转子的前端面上在轴向厚度中留有空隙；因此，这确保转子的表面与电磁摩擦联接器200的电枢之间的铁/铁接触，所述电磁摩擦联接器200被设计成确保所计算出的磁回路并因此确保可以经由摩擦联接器传递的转矩。

图11示出电磁联接器200的实施方式，所述电磁联接器200包括固定至固定的部件10并且具有同轴绕组的电磁体232；电磁体同轴地至少部分地***于根据本发明所述的转子131内部。

两个电枢(亦即具有较小的直径的径向最内部电枢33以及具有较大的直径的径向最外部电枢34)位于转子的外侧并且位于与电磁体相对的位置中，并且分别经由相应的弹性元件连接至待旋转的负载，在所述示例中，所述弹性元件为具有不同的弹性的弹性膜33a、34a，其将在下面被详细地描述。

根据一个优选实施例，电磁体的绕组包括优选地同心的两个绕组，亦即一个绕组232a和一个绕组232b，其适合于传导两种不同量的电流并且因而适合于生成两种不同的磁通量，以抵抗相应的弹性膜的不同的阻力召回相对应的电枢。

替代地，可以用通过减小电源供应而PWM-控制的单线圈来实现电磁体，以便确定用于吸引仅仅内部电枢33或两个电枢33、34的正确的励磁。

尽管未示出，但是设想所述膜可以被弹簧代替。

在用于将运动传递至所示车辆风扇1的装置中，冷却风扇1附接至支撑钟形构件1a(布置于安装于车辆的固定的轴120a上的轴承1b上)，以便与固定的轴120a的旋转轴线同轴。

所述固定的轴120a还具有安装于其上的、与其旋转地锁定在一起的根据本发明的转子131-在图7中示出的本发明的第三实施例-其形成第一联接器200的旋转元件，所述第一联接器200包括与转子131同心并且安装于轴承11的外环上的环形电磁体232，所述轴承11布置于轴120a与转子的套筒131b之间；

电磁体232通过导线电连接至控制单元，所述控制单元具有例如基于对冷却流体的温度的测量的控制逻辑管理。

第一电枢33相对于转子131布置于与电磁体232相对的一侧上，并且连接至与轴承21的外环21a接合在一起的环形凸缘40，所述轴承21继而键接至轴120a上。

电枢33与凸缘40之间的连接经由弹性元件33a实现，所述弹性元件33a被设计成容许电枢33的轴向运动，但是阻止电枢以及凸缘40的相对旋转。

所述凸缘40还承载第二联接器300的第一部分310，第二联接器300的另一部分320与风扇1的钟形构件1a接合在一起。

更详细地，联接器的所述第一部分310包括所述凸缘40，其由磁性材料制成并且其承载永磁体314。

第二联接器部分320由环321形成，所述环321与所述永磁体314径向相对地布置，并且由传导材料制成，并且与钟形构件1a接合在一起，所述钟形构件1a也由比如压铸铝的非磁性材料制成。

通过该第一构造，第二联接器的第一部分310形成用于生成所述联接器的运动的转子部分，所述运动借助于凸缘40以及永磁体314经由被旋转地驱动的从动环321以感应级联生成涡电流，从而引起钟形构件1a以及因此风扇1的旋转。

与第一电枢33同心的第二电枢34相对于第一电枢径向地更靠外布置，并且经由例如弹性膜34a的弹性元件连接至钟形构件1a，所述弹性膜34a被设计成容许电枢34的轴向运动，但是阻止电枢以及钟形构件的相对旋转。

第二电枢34的膜34a沿轴向方向具有比第一电枢的膜33a的阻力更大的阻力，因此需要更大的召回力以便容许电枢朝向转子移动。

第二电枢34还具有远大于第一电枢33的径向尺寸的径向尺寸以及多个圆弧形狭槽34b，所述多个圆弧形狭槽沿着同一圆周布置并且被设计成引起磁通量的偏离，以便增加磁吸力以及因此增加可以从转子传递至电枢并因此传递至风扇1的转矩。

通过该构造以及根据本发明所述的转子的任一个实施例，可以获得风扇1的不同的所需旋转速度以及特别地：

a)在电磁体232未被励磁(图8a；9a；10a)并且因此摩擦联接器断开的状态下，驱动轴20的运动未被传递至电枢33和/或34，并且因此未被传递至风扇1，其保持空闲。

b)在通过第一绕组232b对电磁体232进行励磁的状态下(图8b；9b；10b)，形成用于磁通量的回路F1，从电磁体传递至转子131的磁通量从环形凹槽135偏离至第一电枢33上，仅仅引起对第一更小尺寸的电枢33的召回，所述电枢33克服膜33a的沿轴向方向的减小的阻力与转子131接合并且经由傅科(Fouccalt)联接器300将运动传递至风扇；由于在凸缘40和钟形构件1a相对滑动的情况下进行传递，因此钟形构件1a以比驱动轴20的速度慢的速度旋转。

c)在通过对第一绕组232a和第二绕组232b同时进行励磁来对电磁体232进行励磁的状态下(图8c；9c；10c)，形成用于磁通量的回路F2，从电磁体传递通过转子131的磁通量交替地经由转子的系列外部狭槽136和系列中间狭槽137以及第二电枢34的狭槽34b从转子偏离至电枢34并从电枢34再次偏离返回至转子，并且再次在第一电枢上闭合，如针对第一磁通量回路F1所描述的；以这种方式，第二电枢34也被召回，并且克服相关联的膜34a的阻力与转子31接合，从而将驱动轴的运动直接地传递至钟形构件1a，并使风扇的旋转速度与所述驱动轴的旋转速度相同。

尽管相对于通过连接至转子的带轮将运动传递至转子的示例(图11)进行描述，但是这样的情况也是可能的：在该情况中，所述支撑装置(120a)形成车辆的驱动轴的延伸部(图3)并且与转子131接合在一起，以便将旋转运动传递至转子131。

因此，根据本发明所述的转子是如何解决所提出的技术问题是清楚的，由于形成于所述转子上的中空的狭槽被填充有非磁性材料，因此，特别地针对由其上安装有转子的车辆的发动机所产生的振动实现更大的机械阻力，同时在减少励磁以仅仅召回最内部电枢的情况下以及在完全地励磁以召回两个电枢的情况下同时维持高水平的磁通量以及因此所述装置可以传递的高水平的转矩。

类似的特有特征使根据本发明的电磁摩擦联接器以及双电枢装置与众不同，所述电磁摩擦联接器以及双电枢装置被设计成以几种速度以及在空闲状态下以更小的轴向和径向尺寸以及更少数量的部件实现所需的操作，从而也避免使用特殊的轴承，从而减少相关联的生产、组装以及维护成本。

Claims (19)

1.一种用于电磁联接器的转子，包括：

-由用于传输磁通量的铁磁材料制成的环形主体(131)，其具有：

--)前表面，其与同轴套筒(131b)成一体，

--)同轴套筒(131b)，其沿纵向-轴向方向(X-X)朝向后侧(P)延伸并且适合于与支撑轴(120a)联接；

--所述环形主体的径向外边缘，其朝向所述后侧轴向地延伸；

--)连续的圆周内部凹槽(135)，其沿着稍微大于所述套筒(131)的直径的直径形成于所述环形主体(131)的前表面中；

--)至少一个连续的外部凹槽(636)，其沿着与内部凹槽(135)同心的圆周布置并且具有包括于所述前表面的外直径与所述内部凹槽(135)的直径之间的直径；

--)连续的中间凹槽(637)，其沿着与所述内部凹槽(135)同心的圆周布置并且具有包括于非磁性的外部凹槽(636)的直径与所述内部凹槽(135)的直径之间的直径；

其中：

所述非磁性外部凹槽和中间凹槽填充有适合于焊接的实心非磁性材料，

其特征在于：

所述转子在以下转子区域之间包括用于磁通量通过的通过装置(639，839，739)：

·径向地包括于径向外部非磁性凹槽的前表面的径向外边缘之间的转子区域；以及

·径向地包括于所述内部凹槽(135)与非磁性中间凹槽(637，637a)之间的转子区域，所述通过装置(639；839；739)沿径向方向延伸并且与所述转子的环形主体(131)成一体。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，沿径向方向延伸、与所述转子(631)成一体并且适合于容许磁通量(F1，F2)通过的通过装置(639)包括多个销(639)，所述销(639)由铁磁材料制成并且被***于相对应的径向孔(638)内部，所述径向孔(638)在所述转子的主体(131)内部从所述径向外边缘延伸至包括于径向最内部凹槽(135)与所述中间凹槽(637)之间的圆形区域。

3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，沿径向方向延伸、适合于容许磁通量(F1，F2)通过的所述通过装置(839)包括铁磁环形板(839)，其经由比如螺钉(839a)的固定装置施加至所述环形主体(131)的后表面上，并且在所述转子的轴向地延伸的外边缘的径向内表面(131c)与包括于径向最内部凹槽(135)与所述中间凹槽(637)之间的圆形区域之间径向地延伸。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，沿径向方向延伸、与所述环形主体(131)成一体并且适合于容许磁通量(F1，F2)通过的所述通过装置(739)包括环形板(739)，所述环形板(739)在所述环形主体的轴向地延伸的径向外边缘的径向内表面(131c)与包括于径向最内部凹槽(135)与所述中间凹槽(637)之间的圆形区域之间径向地延伸，并且设置有边缘(739a)，所述边缘沿轴向方向延伸并且被布置成与所述轴向地延伸的外边缘的径向内表面(131c)接触。

5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述环形板(739)通过焊接(740)紧固至所述环形主体(131)。

6.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述环形板(739)通过胶接紧固至所述环形主体(131)。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，所述凹槽(135，136，137)的非磁性填充材料(136a)具有的厚度使得在所述环形主体的前面处沿轴向方向留有空隙。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的转子，其特征在于，所述转子由回火的磁钢制成。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的转子，其特征在于，所述轴向地延伸的径向外边缘的径向外表面(131a)被形成为用于接收旋转运动的装置。

10.一种电磁摩擦联接器(200)，包括具有同轴绕组(220)的固定的电磁体(210)，在其内部容纳所述电磁体的转子，以及彼此同心的两个电枢(33；34)，其特征在于，所述转子为根据权利要求1至10中的任一项所述的转子。

11.根据权利要求10所述的摩擦联接器，其特征在于，所述电枢(33，34)具有不同的直径。

12.根据权利要求10或11所述的摩擦联接器，其特征在于，所述电磁体(232)包括两个独立的且同心的绕组(232a，232b)。

13.一种用于将运动传递至用于冷却机动车辆中的冷却剂的风扇(1)的装置，包括：

-用于通过空闲的钟形构件(1a)支撑所述风扇(1)的支撑装置(120a)；

-第一电磁联接器(200)，其包括转子(131)，通过第二涡流联接器(300)连接至所述空闲的钟形构件(1a)的第一电枢(33)，直接地连接至支撑所述风扇(1)的所述钟形构件(1a)的第二电枢(34)，并且所述第二联接器(300)布置于所述转子(131)与所述钟形构件(1a)之间，固定的电磁体(232)被***于所述转子(131)中，其特征在于，所述第一联接器为根据权利要求10至13中的任一项所述的摩擦联接器。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述电磁体(232)通过支撑凸缘(12)安装于轴承(11)的环上，所述轴承布置于旋转轴与接合至发动机的底座(10)的支撑凸缘(12)之间。

15.根据权利要求13和14中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第二联接器包括与连接至所述第一电枢的凸缘(40)接合在一起的第一部分(310)以及与所述风扇(1)的钟形构件(1a)接合在一起的第二部分(320)。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述联接器的所述第一部分(310)包括由磁性材料制成的用于容纳永磁体(214)的环(313)。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述联接器的所述第二部分(320)包括由传导材料制成并与所述钟形构件(1a)接合在一起的环(321)，所述钟形构件(1a)则由非磁性材料制成。

18.根据权利要求13至17中的任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑装置(120a)为固定的，并且所述转子(131)通过布置于所述转子(131)与所述支撑装置之间的轴承(11)安装于所述支撑装置上。

19.根据权利要求13至17中的任一项所述的装置，其特征在于，所述支撑装置形成所述车辆的驱动轴的延伸部，并且与所述转子锁定在一起，以将旋转运动传递至所述转子。

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