一种冷却风扇及作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及发动机散热技术领域，具体涉及一种冷却风扇及作业机械。


背景技术：

2.在挖掘机、装载机等作业机械领域，发动机散热系统中的冷却风扇大多是由发动机直驱的，冷却风扇设置在发动机和散热器之间，由于不同机型发动机和散热器的间距不同，为保证散热器风量需求，安装冷却风扇时一般采用增减间隔套的方式来调整风扇和散热器的距离。但是，在风扇完成安装后，风扇和散热器的间距不能改变，不能根据实际工况改变流经散热器的风量，从而无法改变散热器的冷却效果，不能快速控制冷却液温度。
3.为此，现有技术出现了一种用于车辆发动机的冷却风扇，包括风扇壳体和在运行期间可相对于风扇壳体沿轴向移动的风扇转子，该方案中具有致动器，用于基于当前运行参数调节风扇转子的轴向伸出量。但是，这种冷却风扇采用的是气缸来控制风扇转子的轴向移动，由于气缸的气密性要求很高，使得这种结构的冷却风扇造价比较昂贵，另外，由于冷却风扇在工作过程中，会改变周围空气的气压，而气缸伸缩杆的伸缩是依靠其内部气压变化实现的，当伸缩杆外部气压改变时，其内部气压很容易受外部气压影响而被压缩或膨胀，导致其伸缩杆无法稳定地保持在适合的位置，也就使得冷却风扇的风扇转子很难在轴向上位置固定，只能不断的根据内外压差反馈调整气缸伸缩杆的位置，控制难度很大，而且由于控制与反馈是有时间差的，因此很难使风扇转子实时保持在恰当的位置上，难以保证散热器的冷却效果。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的冷却风扇轴向移动的控制难度大、难以保证冷却效果的缺陷，从而提供一种易于控制风扇轴向位置、能确保冷却效果的冷却风扇及作业机械。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供了一种冷却风扇，由动力装置驱动，所述动力装置通过轴向移动驱动装置与所述冷却风扇连接，所述轴向移动驱动装置为液压驱动装置，所述液压驱动装置内部设置有自转传动结构。
6.可选的，所述液压驱动装置包括油缸，油缸壳体与所述动力装置的输出轴连接，油缸伸缩杆的控制端与所述冷却风扇的轴心固定连接，所述油缸壳体和所述油缸伸缩杆与所述输出轴同轴设置，所述输出轴带动所述油缸壳体和所述油缸伸缩杆自转。
7.可选的，所述油缸壳体与所述油缸伸缩杆通过所述自转传动结构连接。
8.可选的，所述自转传动结构包括成型在所述油缸伸缩杆外壁的第一花键和对应地成型在所述油缸壳体上的第二花键，所述第一花键和所述第二花键啮合。
9.可选的，所述油缸伸缩杆的装配端置于所述油缸壳体内，且所述装配端与所述油缸壳体的内壁滑动密封连接，所述油缸伸缩杆置于所述油缸壳体内的部分还具有连动板，所述连动板的外边缘成型所述第一花键，与所述连动板位置对应的所述油缸壳体的内壁具
有所述第二花键。
10.可选的，所述装配端将所述油缸壳体内部沿所述油缸伸缩杆的轴向分成相互独立的第一油腔和第二油腔，所述第一油腔和所述第二油腔均与储油装置连通。
11.可选的，所述油缸壳体通过转动连接件与所述动力装置的所述输出轴连接，所述转动连接件为油枢，所述油枢包括油枢壳体和套设于所述油枢壳体内的油枢转子，所述油枢壳体与所述动力装置的所述壳体固定连接，所述油枢转子固定连接于所述动力装置的所述输出轴与所述油缸壳体之间，并且所述油枢转子与所述第一油腔、所述第二油腔连通。
12.可选的，所述第一油腔通过第一管路与所述油枢转子连通，所述第二油腔通过第二管路与所述油枢转子连通。
13.可选的，所述储油装置为液压油泵，所述油枢转子与所述液压油泵连通。
14.一种作业机械，包括动力装置和散热器，所述动力装置为发动机，在所述发动机和所述散热器之间设置有上述的冷却风扇，所述发动机驱动所述冷却风扇转动。
15.本实用新型具有以下优点：
16.(1)本实用新型提供的冷却风扇，由液压驱动装置控制冷却风扇的轴向移动，由于液压驱动装置内部的液体介质几乎无压缩性和膨胀性，不会受外界气压影响，因此容易控制冷却风扇的轴向位置，而且能根据实际工况，准确调整冷却风扇的轴向位置，保证最佳的冷却效果，适用于多种冷却系统，本实用新型的液压驱动装置内部设置有自转传动结构，无需外部冗余结构，就能实现动力装置转动驱动力的传动，结构简单、稳定可靠。
17.(2)本实用新型提供的冷却风扇，其中液压驱动装置采用油缸，由于油缸的内部介质几乎不受外界气压影响，能使冷却风扇保持在所需位置，并能根据实际工况(如冷却液温度等参数)实时调整冷却风扇的轴向位置，使冷却风扇始终处于最佳位置，从而改变冷却风扇与散热器的距离，满足散热器所需风量要求，快速控制冷却液温度在合适的范围内，使散热器的冷却效果更好。
18.(3)本实用新型提供的冷却风扇，其中油缸壳体与油缸伸缩杆通过自转传动结构连接，自转传动结构具体为花键连接结构，能够使油缸壳体和油缸伸缩杆在动力装置输出轴的带动下同步自转，进而带动冷却风扇转动，上述传动结构简单，能使冷却风扇在动力装置的驱动下稳定可靠地转动。
19.(4)本实用新型提供的作业机械，在发动机和散热器之间设置有本实用新型的冷却风扇，该冷却风扇能够调节其轴向位置，使其适用于不同型号和尺寸的发动机和散热器，而且在发动机工作过程中，能根据实际工况参数，实时调整其轴向位置，以改变冷却风扇与散热器之间的距离，从而改变通过散热器的风量，实现冷却液的快速降温冷却，散热器的冷却效果好，有利于作业机械的正常运行。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了本实用新型冷却风扇的设置状态示意图；
22.图2示出了本实用新型冷却风扇中油缸伸缩杆与油缸壳体花键连接处的示意图。
23.附图标记说明：
24.101-油缸壳体，102-油缸伸缩杆，103-第一花键，104-第二花键，105-连动板，106-第一油腔，107-第二油腔，108-密封板，109-第一管路，110-第二管路；
25.201-油枢壳体；
26.3-发动机；
27.4-散热器；
28.5-扇叶。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.如图1所示，是本实用新型冷却风扇的优选实施例，该冷却风扇由动力装置驱动，动力装置通常为发动机等。动力装置通过轴向移动驱动装置与冷却风扇连接，轴向移动驱动装置用于带动冷却风扇在其轴向上进行直线往复运动。
34.冷却风扇包括扇叶5，扇叶5的中心为冷却风扇的转轴轴心，在动力装置的驱动控制下，扇叶5可绕其轴向进行自转，从而产生冷却风量。当然，本实施例的冷却风扇还包括现有冷却风扇所具有的其他结构部件，如风扇外壳等，由于本实用新型不涉及这些结构，故不详述。
35.本实用新型中，轴向移动驱动装置采用液压驱动装置，液压驱动装置所使用的介质为液体，由于液体介质无压缩性和膨胀性，不会受外界气压变化的影响，具有控制稳定性好、可靠性强的特点，一方面容易使冷却风扇的轴向位置保持不变，另一方面也能方便地对冷却风扇的轴向位置进行调节。液压驱动装置内部设置有自转传动结构，用于传递动力装置的转动驱动力。
36.在本实施例中，液压驱动装置包括油缸，该油缸包括油缸壳体101和油缸伸缩杆
102。其中，油缸壳体101为一密封壳体，其内部具有容纳腔，适于容纳液压油等介质，油缸壳体101与动力装置的输出轴连接。油缸伸缩杆102为长杆状部件，油缸伸缩杆102的一部分设置在油缸壳体101内，并能在液压的控制下沿其轴向伸出或缩进油缸壳体101，油缸壳体101具有适于油缸伸缩杆102穿过的伸缩口，油缸伸缩杆102外壁与该伸缩口的内壁之间滑动密封连接。油缸伸缩杆102具有装配端和控制端，其中装配端设置于油缸壳体101内部，并与油缸壳体101的内壁滑动密封连接，控制端设置于油缸壳体101外部，并与冷却风扇的轴心固定连接。油缸壳体101和油缸伸缩杆102与动力装置的输出轴同轴设置，动力装置的输出轴能够带动油缸壳体101和油缸伸缩杆102进行自转。
37.进一步的，油缸伸缩杆102的装配端具有一体成型的密封板108，该密封板108的外边缘与油缸壳体101的内壁滑动密封连接，该装配端的密封板108将油缸壳体101的内部沿油缸伸缩杆102的轴向分成相互独立的两个腔室，即第一油腔106和第二油腔107，第一油腔106和第二油腔107均适于容纳液压油等液体介质，第一油腔106和第二油腔107均与储油装置连通。通过液压油的进油和出油能够改变第一油腔106和第二油腔107的容积，从而控制油缸伸缩杆102的伸出和缩进。
38.油缸壳体101与油缸伸缩杆102通过自转传动结构连接，该自转传动结构包括成型在油缸伸缩杆102外壁的第一花键103和对应地成型在油缸壳体101上的第二花键104，第一花键103和第二花键104啮合。具体的，油缸伸缩杆102置于油缸壳体101内的部分还具有连动板105，在本实施例中，为了方便加工，该连动板105也与油缸伸缩杆102一体成型。第一花键103成型于连动板105的外边缘，而与连动板105位置对应的油缸壳体101的内壁具有第二花键104。由于油缸壳体101与动力装置的输出轴连接，输出轴可带动油缸壳体101自转，而油缸壳体101与油缸伸缩杆102通过上述花键结构传动连接，使得输出轴能进一步带动油缸伸缩杆102实现自转，从而控制冷却风扇转动。
39.进一步的，油缸壳体101通过转动连接件与动力装置的输出轴进行连接，转动连接件采用油枢。油枢包括油枢壳体201和套设于油枢壳体201内的油枢转子，油枢转子在外力的带动下可在油枢壳体201内绕其轴向转动，在本实施例中，油枢转子与动力装置的输出轴同轴设置。油枢壳体201与动力装置的壳体固定连接，油枢转子固定连接于动力装置的输出轴与油缸壳体101之间，也就是说，油枢转子的一端固定连接动力装置的输出轴，另一端固定连接油缸壳体10。并且，油枢转子的内部具有一定容积，油枢转子与第一油腔106、第二油腔107连通。
40.在本实施例中，油枢转子还与储油装置连通，该储油装置为液压油泵，第一油腔106通过第一管路109与油枢转子连通，第二油腔107通过第二管路110与油枢转子连通。也就是说，第一管路109的一端连接油枢转子并与油枢转子内部连通，第一管路109的另一端连接油泵壳体101并与第一油腔106连通，同样，第二管路110的一端连接油枢转子并与油枢转子内部连通，第二管路110的另一端连接油缸壳体101并与第二油腔107连通。当然，第一管路109的两端以及第二管路110的两端与相应位置的连接均为密封连接。
41.液压油泵中的液压油依次经过油枢转子、第一管路109可以进入第一油腔106，同理，液压油泵中的液压油依次经过油枢转子、第二管路110可以进入第二油腔107，通过调节液压油的进油量和进油量可改变第一油腔106和第二油腔107的容积，实现对油缸伸缩杆102的伸缩控制。
42.而且，由于油枢转子、油缸壳体101都是随动力装置的输出轴转动的，与油枢转子和油泵壳体101相连的第一管路109、第二管路110也会同步随着动力装置的输出轴转动，由于输油管路一般都是软管，这样设计能够有效地避免运行过程中第一管路109、第二管路110发生缠绕扭曲，保证正常供油。
43.本实施例还提供一种作业机械，包括发动机3和散热器4，在发动机3和散热器4之间设置有本实施例的冷却风扇，发动机3为动力装置，发动机3能驱动冷却风扇转动。带动冷却风扇在其轴向上进行直线往复运动的液压驱动装置由整车控制器来进行控制，散热器4内设置有用于监测冷却液温度的温度传感器，该温度传感器的信号输出端与整车控制器的信号输入端连接。
44.下面对本实施例冷却风扇轴向位置的调节过程进行叙述：
45.1.在装配冷却风扇时，根据发动机3与散热器4之间的距离，以及发动机3和散热器4的性能参数(如散热器的风量要求等)，事先计算出冷却风扇适宜放置的轴向位置；由整车控制器控制液压驱动装置(即油缸)，对第一油腔106和第二油腔107输入液压油，使油缸伸缩杆102沿其轴向伸出或缩进，直至冷却风扇的轴向位置满足设计要求；
46.2.在发动机运行过程中，当发动机冷却液温度较低时，比如冷启动工况，此时应让发动机冷却液的温度尽快提升起来，因此应减少流经散热器的冷风流量。这时，温度传感器会将冷却液的温度信号传递到整车控制器，整车控制器判断出此时冷却液温度较低，然后控制第一管路109进油、第二管路110出油，使第一油腔106容积增大、第二油腔107容积减小，从而推动油缸伸缩杆102伸出，使冷却风扇贴近散热器4，减小流经散热器的风量，降低冷却效果，使冷却液温度快速提升；
47.3.在发动机运行过程中，当发动机冷却液温度较高时，应让发动机冷却液的温度尽快降低下来，因此应增大流经散热器的冷风流量。此时，温度传感器将冷却液的温度信号传递到整车控制器，整车控制器判断出此时冷却液温度较高，然后控制液压伸缩装置第二管路110进油、第一管路109出油，使第一油腔106容积减小、第二油腔107容积增大，从而使油缸伸缩杆102缩进，使冷却风扇远离散热器4，增大流经散热器的风量，增强冷却效果，使冷却液温度快速降低。
48.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。