CN207583482U - 减振冷却风扇***及应用其的汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种减振冷却风扇***及应用其的汽车，该减振冷却风扇***包括风扇支架、冷却风扇和多个安装悬置组件，安装悬置组件包括限位件，限位件沿周向设有限位槽；冷却风扇设有多个固定支脚，固定支脚的数量、位置与安装悬置组件相对应，固定支脚设有能卡入限位槽中的限位边；固定支脚的限位边卡入限位件的限位槽中，限位件固定于风扇支架上，固定支脚压在风扇支架上，冷却风扇的风扇边缘与风扇支架的支架边缘紧密接触。安装悬置组件，使冷却风扇与风扇支架之间形成有效的刚性连接，改变了冷却风扇***在高温条件下的模态固有频率，避开了冷却风扇在高速运行时的一阶激励频率，解决了高温条件下冷却风扇高速运行时的方向盘抖动的问题。

Description

减振冷却风扇***及应用其的汽车

技术领域

本实用新型涉及一种减振冷却风扇***及应用其的汽车。

背景技术

在目前汽车轻量化的大趋势下，大量复合材料被应用于汽车开发与生产中。复合材料的材料力学性能随温度的变化，往往容易在开发前期被忽略，导致后期设计更改时需要大量的费用，增加开发成本的同时严重影响了汽车开发进度。

例如，两档设置的风扇在环境温度较高的情况下，会切换至高档高速运行。若风扇支架由复合材料制成，冷却风扇和风扇支架组成的***在高温条件下的模态固有频率就会与常温条件下的模态固有频率不同。冷却风扇***，在常温条件下(21度)与高温条件下(60度)的模态固有频率的区别如图1所示。其中，虚线代表常温条件下的传递函数曲线，其一阶固有频率为49Hz；实线表示高温条件下的传递函数曲线，其一阶固有频率为43.7Hz。冷却风扇在高速运行时的一阶激励频率为43-45Hz。由此可知，当风扇支架温度升高时，冷却风扇的一阶激励频率与冷却风扇***的模态固有频率耦合，产生共振。

因此，在前期设定模态要求时，不仅要考虑到冷却风扇***在常温条件下的模态要求，还要考虑到在高温条件下的模态要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的冷却风扇***在高温条件下的模态固有频率与冷却风扇高速运行时的一阶激励频率耦合，产生共振，使方向盘抖动剧烈的缺陷，而提供一种减振冷却风扇***及应用其的汽车。

本实用新型通过以下技术方案解决上述技术问题：

本实用新型提供了一种减振冷却风扇***，包括风扇支架、冷却风扇和多个安装悬置组件，所述安装悬置组件包括限位件，所述限位件沿周向设有限位槽；所述冷却风扇设有多个固定支脚，所述固定支脚的数量、位置与所述安装悬置组件相对应，所述固定支脚设有能卡入所述限位槽中的限位边；所述固定支脚的限位边卡入所述限位件的限位槽中，所述限位件固定于所述风扇支架上，所述固定支脚压在所述风扇支架上，所述冷却风扇的风扇边缘与所述风扇支架的支架边缘紧密接触。

较佳地，所述风扇支架具有多个放置孔，所述放置孔的数量、位置与所述限位件相对应，所述限位件放置于所述放置孔内。

较佳地，所述安装悬置组件还包括固定螺栓，所述限位件还设有沿轴向延伸的中心孔；所述固定螺栓穿过所述限位件的中心孔后与所述风扇支架固定。

较佳地，所述安装悬置组件还包括衬套，所述衬套位于所述固定螺栓与所述限位件之间。

较佳地，所述衬套包括套筒和固定于所述套筒的端部的环形凸缘，所述套筒***所述中心孔内，所述环形凸缘与所述限位件远离所述风扇支架的远端面相接触，所述固定螺栓***所述中心孔内，所述固定螺栓的头部抵在所述环形凸缘上。

较佳地，所述限位槽至所述限位件面向所述风扇支架的近端面之间的距离为3.45mm，所述限位槽至所述限位件远离所述风扇支架的远端面之间的距离为8.45mm。

较佳地，所述限位件由弹性体材料制成。

较佳地，所述限位件由橡胶制成。

本实用新型提供了一种汽车，所述汽车包括上述减振冷却风扇***。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

该减振冷却风扇***及应用其的汽车，在不更改其他部件的情况下，通过对安装悬置组件的结构设计，使固定支脚能有效地压在风扇支架上，同时冷却风扇的风扇边缘与风扇支架的支架边缘紧密接触，冷却风扇与风扇支架之间形成有效的刚性连接，非常成功地改变了该减振冷却风扇***在高温条件下的模态固有频率，避开了冷却风扇在高速运行时的一阶激励频率，最终解决了高温条件下冷却风扇高速运行时的方向盘抖动的问题。

附图说明

图1为现有的减振冷却风扇***在常温条件和高温条件下的模态固有频率的测试数据图。

图2为本实用新型一实施例减振冷却风扇***的结构示意图。

图3为图2所示的减振冷却风扇***的A区域的局部放大图。

图4为图2所示的减振冷却风扇***的B区域的局部放大图。

图5为图2所示的减振冷却风扇***的正视图。

图6为图5所示的减振冷却风扇***的剖视图。

图7为图6所示的减振冷却风扇***的局部放大图。

图8为图2所示的风扇支架与固定支脚的相对位置示意图。

图9为图2所示的安装悬置组件中的限位件、衬套的结构示意图。

图10为图9所示的限位件、衬套的正视图。

图11为图10所示的限位件、衬套的剖视图。

图12为图2所示的安装悬置组件中的固定螺栓的结构示意图。

图13为图2所示的安装悬置组件与风扇支架、固定支脚的连接示意图。

图14为粘性阻尼***的力学模型的示意图。

图15为现有技术中的冷却风扇***的内部力学关系与本实施例的减振冷却风扇***的内部力学关系的对比图。

图16为现有技术的汽车方向盘和本实施例的汽车方向盘的振动对比图。

附图标记说明

风扇支架 1

放置孔 11

连接孔 12

支架边缘 13

冷却风扇 2

固定支脚 21

限位边 22

风扇边缘 23

安装悬置组件 3

限位件 31

限位槽 311

中心孔 312

近端面 313

远端面 314

固定螺栓 32

头部 321

衬套 33

套筒 331

环形凸缘 332

具体实施方式

本实用新型的各种实施例将参照附图进行说明。在说明书附图中，具有类似结构或功能的元件将用相同的元件符号表示。可以理解地，附图只是为了便于说明本实用新型的各个实施例，并不是要对本实用新型进行穷尽性的说明，也不是对本实用新型的范围进行限制。

本实用新型减振冷却风扇***的一实施例如图2至图13所示。该减振冷却风扇***包括风扇支架1、冷却风扇2和四个安装悬置组件3(如图2和图5所示)。如图3至图13所示，安装悬置组件3包括限位件31，限位件31沿周向设有限位槽311；冷却风扇2设有四个固定支脚21，每个固定支脚21通过一个安装悬置组件3固定在风扇支架1上，固定支脚21设有能卡入限位槽311中的限位边22，固定支脚21的限位边22卡入限位件31的限位槽311中，限位件31固定于风扇支架1上，固定支脚21压在风扇支架1上，冷却风扇2的风扇边缘23与风扇支架1的支架边缘13紧密接触。本实施例的固定支脚21的数量为四个，实际上固定支脚21的数量可根据实际需求进行调整。

一般情况下，当驱动力频率与***固有频率相等或相近时，受迫振动的振幅达到最大。这种现象称为共振。

单自由度***是最基本的振动***。虽然实际结构为多自由度***，但单自由度***的分析能揭示振动***很多基本的特性。

针对粘性阻尼***，假设其阻尼力与振动速度成正比，方向与速度相反，即

粘性阻尼***的力学模型如图14所示。其振动运动方程为：

式中：x及f均为时间t的函数。

对于自由振动(f＝0)，上式可以写为：

其解的形式为：x＝Xe^st (1-4)

式中：s为复数；X为不依赖时间的量。

对(1-2)式两边进行拉普拉斯变换，并假设初始值为0，可得

(ms²+cs+k)x(s)＝f(s) (1-5)

式中：s为拉氏变换因子；x(s)为x(t)的拉氏变换，而f(s)则为f(t)的拉氏变换。

对自由振动而言，可得

ms²+cs+k＝0 (1-6)

由上式可解得s的两个根，

式中，为***的无阻尼固有频率；ζ为阻尼比。

ζ为无量纲因子。一般钢结构属于小阻尼，ζ＝0.01～0.1，对ζ＜1的阻尼称为欠阻尼。

多自由度固有频率的推导与上述推导类似，有多少自由度就有多少阶模态。总之，模态是***的固有属性。其中，某一阶模态下的固有频率与该阶模态的有效刚度、有效质量有关，通过改变***的有效刚度、有效质量就能改变某一阶模态的固有频率。

具体到本实施例，通过改变安装悬置组件3的结构，从而改变冷却风扇2与风扇支架1的连接关系，就改变了整个***的内部力学关系，从而改变整个***的一阶模态固有频率。

进一步的阐述如图15所示，其中，M1为冷却风扇2的质量，M2为风扇支架1的质量，K1为安装悬置组件3的刚度，K2为风扇支架1与车身的连接刚度。

图15左侧所示的图为现有技术的冷却风扇***的内部力学关系，可知，现有的安装悬置组件3将冷却风扇2与风扇支架1连接后，冷却风扇2与风扇支架1之间并非刚性连接，具有刚度K1。而本实施例对安装悬置组件3进行了改进，通过安装悬置组件3将固定支脚21压在风扇支架1上，冷却风扇2的风扇边缘23与风扇支架1的支架边缘13紧密接触，使冷却风扇2与风扇支架1之间形成刚性连接，如图15右侧的图所示。

通过本实施例对安装悬置组件3的改进，整个冷却风扇***的有效刚度与有效质量发生改变，该***在高温条件下的模态固有频率被降低至40Hz以下，成功避开了43～45Hz的一阶激励频率，最终解决了高温条件下冷却风扇2高速运行时的方向盘抖动的问题。

如图8和图13所示，风扇支架1具有多个放置孔11，放置孔11的数量、位置与限位件31相对应，限位件31放置于放置孔11内。放置孔11用于容纳限位件31，通过放置孔11限制限位件31的位置，进一步保证了冷却风扇2与风扇支架1之间形成刚性连接。

本实施例的安装悬置组件3一种优选的结构如图9至图12所示。其中，图9至图11为限位件31和衬套33的结构示意图，图12为固定螺栓32的结构示意图。

该安装悬置组件3与风扇支架1、固定支脚21的连接如图13所示，限位件31是通过固定螺栓32固定在风扇支架1上的。其具体结构为：限位件31还设有沿轴向延伸的中心孔312；固定螺栓32穿过限位件31的中心孔312后与风扇支架1固定。其中，风扇支架1(即放置孔11的底面)上还可设有连接孔12，固定螺栓32***该连接孔12中并与该连接孔12螺纹连接，或者穿过该连接孔12后再通过其他固定件将固定螺栓32固定。

为了增加限位件31的强度，保证固定螺栓32能稳定地固定于限位件31中，固定螺栓32与限位件31之间还设有衬套33。具体而言，如图9至图11所示，衬套33包括套筒331和固定于套筒331的端部的环形凸缘332，套筒331***中心孔312内，环形凸缘332与限位件31远离风扇支架1的远端面314相接触，固定螺栓32***中心孔312内，固定螺栓32的头部321抵在环形凸缘332上。通过设置上述衬套33，可保证限位件31的强度和固定螺栓32在限位件31中的位置，从而保证了冷却风扇2与风扇支架1之间的刚性连接。

如图10所示，经过数据分析和测试，限位槽311至限位件31面向风扇支架1的近端面313之间的距离L₁最好为3.45mm，限位槽311至限位件31远离风扇支架1的远端面314之间的距离L₂最好为8.45mm。使用该尺寸的限位件31，对改变***在高温条件下的模态固有频率非常有效，能成功避开冷却风扇高速运行时的一阶激励频率。

上述限位件31最好由弹性体材料制成，更进一步地最好由橡胶制成。使用弹性体材料制成的限位件31，能够有效地使固定支脚21压在风扇支架1上，使冷却风扇2与风扇支架1之间形成有效的刚性连接。橡胶具有特别优异的耐寒性、耐磨性和弹性，还具有较好的耐老化性能，因此限位件31最好由橡胶制成。

通过上述对安装悬置组件3的结构设计，使固定支脚21能有效地压在风扇支架1上，冷却风扇2的风扇边缘23与风扇支架1的支架边缘13紧密接触，冷却风扇2与风扇支架1之间形成有效的刚性连接。上述减振冷却风扇***的结构设计，非常成功地改变了该***在高温条件下的模态固有频率，避开了冷却风扇在高速运行时的一阶激励频率。

将上述实施例的减振冷却风扇***安装于汽车上，并进行测试。高温条件下，现有技术的汽车方向盘和本实施例的汽车方向盘的振动对比图如图16所示。图16左侧为现有技术的汽车方向盘的振动加速度，图16右侧为本实施例的汽车方向盘的振动加速度。可见，采用本实施例的减振冷却风扇***后，汽车方向盘的振动幅值大大降低，解决了高温条件下冷却风扇高速运行时的方向盘抖动的问题。

本实用新型不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种减振冷却风扇***，其特征在于，包括：

风扇支架；

多个安装悬置组件，所述安装悬置组件包括限位件，所述限位件沿周向设有限位槽；

冷却风扇，所述冷却风扇设有多个固定支脚，所述固定支脚的数量、位置与所述安装悬置组件相对应，所述固定支脚设有能卡入所述限位槽中的限位边；

所述固定支脚的限位边卡入所述限位件的限位槽中，所述限位件固定于所述风扇支架上，所述固定支脚压在所述风扇支架上，所述冷却风扇的风扇边缘与所述风扇支架的支架边缘紧密接触。

2.如权利要求1所述的减振冷却风扇***，其中，所述风扇支架具有多个放置孔，所述放置孔的数量、位置与所述限位件相对应，所述限位件放置于所述放置孔内。

3.如权利要求1所述的减振冷却风扇***，其中，所述安装悬置组件还包括固定螺栓，所述限位件还设有沿轴向延伸的中心孔；所述固定螺栓穿过所述限位件的中心孔后与所述风扇支架固定。

4.如权利要求3所述的减振冷却风扇***，其中，所述安装悬置组件还包括衬套，所述衬套位于所述固定螺栓与所述限位件之间。

5.如权利要求4所述的减振冷却风扇***，其中，所述衬套包括套筒和固定于所述套筒的端部的环形凸缘，所述套筒***所述中心孔内，所述环形凸缘与所述限位件远离所述风扇支架的远端面相接触，所述固定螺栓***所述中心孔内，所述固定螺栓的头部抵在所述环形凸缘上。

6.如权利要求1所述的减振冷却风扇***，其中，所述限位槽至所述限位件面向所述风扇支架的近端面之间的距离为3.45mm，所述限位槽至所述限位件远离所述风扇支架的远端面之间的距离为8.45mm。

7.如权利要求1所述的减振冷却风扇***，其中，所述限位件由弹性体材料制成。

8.如权利要求1所述的减振冷却风扇***，其中，所述限位件由橡胶制成。

9.一种汽车，其特征在于：所述汽车包括权利要求1至8任一项所述的减振冷却风扇***。