TWI903861B - 風扇剎車機構 - Google Patents

Abstract

一種風扇剎車機構，包括一風扇單元及一剎車單元。風扇單元包括一框體及一扇葉，框體垂設一軸筒，扇葉設有一具有一樞接部之軸心以軸設於軸筒內。剎車單元包括一剎車基座及一剎車模組，剎車基座設有制動爪。剎車模組包括一本體、容設於本體中的至少一活動件及與活動件對應設置的限位銷。本體設有貫通槽對應接合樞接部，以將剎車模組樞設於軸心。活動件的一端具有爪部，活動件的另一端設有風阻器，且活動件介於爪部與風阻器之間設有與限位銷相對的限位槽。活動件可活動地位於本體中。當風扇失效而無法正常運作時，因氣流回流使扇葉反向旋轉，風扇剎車機構將被驅動以產生剎車功能，而當風扇正常運作時，剎車功能會被取消，故可達到反覆作動剎車功能，且不須對風扇剎車機構供電驅動，風扇電路板也不需加裝剎車控制功能，與現有設計的共用性佳。

Description

風扇剎車機構

本發明係關於一種風扇剎車機構，特別是一種具有風阻器及勾爪部的風扇剎車機構。

隨著科技日新月異，電子設備的運算效能大幅增加，同時也產生大量熱量。為確保電子設備不因高溫而受損，必須設置散熱裝置，例如風扇為常見的一種散熱裝置。當散熱裝置中多個風扇的其中一個損壞而停止運作時，由於該處的流體壓力會小於設備內部的流體壓力，根據流體力學原理，高壓處流體會往低壓處流動，導致設備內部的氣流往損壞風扇處的破口流出，進而使停止運作的風扇反向旋轉而帶走內部的氣流，造成散熱效能驟降。為防止上述情形發生，可以在風扇加裝剎車系統。

現有之風扇煞車主要有以下方式：

1.煞車時以軟體控制上電時MOS常開，扇葉運轉產生的磁場與磁帶磁場相互抵抗而產生阻力。

2.斷電時，扇葉慣性運行而產生電動勢至硬體煞車電路以驅動MOS常開，扇葉運轉產生的磁場與磁帶磁場相互抵抗而產生阻力。

3.使用電磁閥控制煞車機構，由風扇電源直接供電給電磁閥，正常運轉時電磁閥常開以分離軸心與煞車機構的連結，風扇斷電時電磁閥失去作用並由彈簧驅動煞車機構與軸心接合而產生阻力。

然而，無論是上述何種之風扇剎車結構，該等風扇之剎車結構必須於現有的電路板上設計增加額外的剎車電路或裝設具有剎車模式功能的微處理器，才能有剎車作用，對於風扇剎車模組的設計，固有風扇結構整體需要做大幅度的重新設計與修改，且風扇之電路板上已密集排佈各式線路，以致於後續欲加裝剎車電路或驅動邏輯電路時，無法直接佈置在原有設計完成之電路板上，業者亦必須重新設計電路板，造成業者在製造及使用上的困擾。

有鑑於此，如何解決上述問題和缺點是迫切研究的方向。

本發明在於提供一種風扇剎車機構，當風扇正常運作時，扇葉正向旋轉，由於風阻器產生的推力克服離心力，導致活動件內收，不會啟動風扇剎車功能。當風扇失效時，扇葉反向旋轉，由於離心力的作用，活動件的爪部被甩出，使其與制動爪的勾部卡合，以驅動風扇剎車機構產生剎車功能，使失效的風扇不會繼續反向旋轉而帶走設備內部的氣流。而當風扇恢復正常運作時，被甩出的爪部會脫離勾部並沿著制動爪的斜面回推復歸，因而取消剎車功能，故可達到反覆作動剎車功能，不須對風扇剎車機構供電驅動，風扇電路板也不需加裝剎車控制功能。此外，風扇剎車機構採模組化設計，共用性好，原風扇組裝方式無須變動。

本發明一實施例之風扇剎車機構包括風扇單元及剎車單元。風扇單元包括一框體及一扇葉，框體垂直設置一軸筒，扇葉垂設一軸心，軸心的一端樞設扇葉，軸心的另一端軸設於軸筒內並具有一樞接部。剎車單元設置於框體底部。剎車單元包括一剎車基座及一剎車模組。剎車基座設有一制動爪。剎車模組包括一本體、容設於本體中的至少一活動件及與活動件對應設置的限位銷。本體設有一貫通槽，貫通槽與樞接部對應接合，以將剎車模組樞設於軸心。活動件 的一端具有一爪部，活動件的另一端設有一風阻器，且活動件介於爪部與風阻器之間設有與限位銷相對應的限位槽，活動件可活動地被限位於本體中。

根據本發明一實施例，剎車基座包括一底座及一凸緣，制動爪設置在凸緣的內側表面，且剎車模組設於剎車基座中。

根據本發明一實施例，風阻器包括一風阻片，風阻片設有一插接部，風阻片藉由插接部與活動件相接合。

根據本發明一實施例，制動爪為成對設置。

根據本發明一實施例，剎車基座還包括一嵌合部，嵌合部設置在底座的外側，用於與軸筒的底部嵌合。

根據本發明一實施例，風阻片包括一面對爪部一側的第一平面，當扇葉正向旋轉時，軸心帶動剎車模組正向旋轉，第一平面受一氣流推力，以令爪部內收，直至限位槽接近爪部的一側抵靠於限位銷，而不與該制動爪接觸。

根據本發明一實施例，風阻片包括一背向爪部一側的第二平面，當扇葉反向旋轉時，軸心帶動剎車模組反向旋轉，第二平面受一氣流推力，並由於離心力的作用，以令爪部外推，直至限位槽遠離爪部的一側抵靠於限位銷，而與制動爪卡合。

根據本發明一實施例，每一制動爪包括一斜面及一勾部，斜面以正轉方向朝軸心方向傾斜，當扇葉反向旋轉後再正向旋轉，爪部會脫離勾部並藉由斜面回推復歸。

根據本發明一實施例，爪部與風阻器之間還設有一彎曲段，藉由彎曲段使設有風阻器之一端與具有爪部之一端形成一L型結構。

根據本發明一實施例，風扇單元還包括一上軸承及一下軸承，上軸承及下軸承設於軸筒內，用於承托軸心。

根據上述實施例所揭露之風扇剎車機構，當風扇正常運作時，扇葉正向旋轉，軸心會帶動剎車模組正向旋轉，使風阻片面對爪部一側的第一平面受一氣流推力，以令爪部內收直至限位槽接近爪部的一側抵靠於限位銷，而不與制動爪接觸。當風扇失效而無法正常運作時，由於在其他風扇繼續運轉下，造成空氣回流使扇葉反向旋轉，軸心會帶動剎車模組反向旋轉，使風阻片背向爪部一側的第二平面受氣流推力，並由於離心力的作用，以令爪部外推直至限位槽遠離爪部的一側抵靠於限位銷，而與該勾部卡合，從而啟動剎車功能。因此，失效的風扇不會繼續反向旋轉而帶走設備內部的氣流以避免造成散熱效能驟降。此外，當風扇恢復正常運作時，扇葉由反向旋轉回歸為正向旋轉，爪部會脫離勾部並藉由剎車基座之制動爪的斜面回推復歸。

本發明藉由上述技術方案，可達到反覆作動剎車功能，過程中不須對風扇剎車機構供電驅動，風扇電路板也不需要加裝剎車控制功能。此外，本案風扇剎車機構採模組化設計，因此可最後才加裝至風扇中，相容性及共用性好，原風扇組裝方式無須變動。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

1:風扇剎車機構

10:風扇單元

100:框體

110:軸筒

101:扇葉

102:軸心

1021:樞接部

103:上軸承

104:下軸承

105:扣環

106:定子總成

20:剎車單元

210:剎車基座

211:底座

212:凸緣

213:制動爪

214:嵌合部

2131:斜面

2132:勾部

220:剎車模組

221:本體

222:活動件

223:限位銷

2210:貫通槽

2220:爪部

2221:風阻器

2221a:插接部

2221b:風阻片

22211:第一平面

22212:第二平面

2223:限位槽

2224:彎曲段

第1A圖為根據本發明一實施例之風扇剎車機構的剖面示意圖。

第1B圖為第1A圖之風扇剎車機構的分解示意圖。

第2圖為第1A圖之剎車基座和剎車模組的立體示意圖。

第3圖為根據本發明一實施例之剎車基座安裝於風扇框體的底視示意圖。

第4圖為根據本發明一實施例之活動件的爪部於剎車模組內的作動示意圖。

第5A圖為從風扇框體底部觀測第4圖的剎車模組的爪部內收的示意圖。

第5B圖為從風扇框體底部觀測第4圖的剎車模組的爪部甩出的示意圖。

第6A圖為根據本發明一實施例之爪部脫離剎車基座的制動爪的第一時間的示意圖。

第6B圖為根據本發明一實施例之爪部脫離剎車基座的制動爪的第二時間的示意圖。

請參閱第1A圖及第1B圖。第1A圖為根據本發明一實施例之風扇剎車機構的剖面示意圖，第1B圖為第1A圖之風扇剎車機構的分解示意圖。請參閱第1A圖，本實施例之風扇剎車機構1包括一風扇單元10及一剎車單元20。風扇單元10包括一框體100及一扇葉101，其中該框體100可為金屬或塑膠材質之框體，框體100之底部基座上係垂直設置一軸筒110，軸筒110內係具有上軸承103及下軸承104用以承托軸心102。

上述之扇葉101垂設該軸心102，軸心102的一端樞設扇葉101，軸心102的另一端則軸設於所述軸筒110內並具有一樞接部1021，該樞接部1021可為平鍵型樞接部或扁平型樞接部係伸出下軸承104所設成，但本發明不以此為限。

請再參閱第1B圖，風扇單元10除了前述的框體100、扇葉101、軸心102、上軸承103、下軸承104及軸筒110之外，係還包括轉子(未示出)和定子總成106。此外，剎車模組220與軸心102間並可設有一扣環105，作為定位之用。

請參閱第2圖。第2圖為第1A圖之剎車基座和剎車模組的立體示意圖。剎車單元20包括一剎車基座210及一剎車模組220。請參閱第2圖下方，本實施例之剎車基座210包括一底座211。該底座211例如可為一環形底座。所述底座211的外側設置有嵌合部214，該嵌合部214可例如包括多個向外凸出的構件。所述底 座211的內緣軸向延伸形成一空心圓柱狀的凸緣212。該凸緣212的內側表面設置一對制動爪213(圖未示出另一側的制動爪)。每一制動爪213可以包括一斜面2131及一勾部2132。請參閱第2圖上方，本實施例之剎車模組220包括一本體221、一對活動件222及與該對活動件222相對設置的一對限位銷223。本體221可為金屬材質。本體221的中央位置處開設有一貫通槽2210，該貫通槽2210例如可為一多邊形槽結構。所述貫通槽2210用於與第1A圖中的樞接部1021對應接合，以將剎車模組220樞設於所述軸心102上。由於樞接部1021與本體221的貫通槽2210對應接合，故能將扇葉101轉動產生的扭力帶動剎車模組220旋轉。所述限位銷223穿設於本體221的外周緣處。

所述活動件222可例如容設於所述本體221位於側部的穿孔中。所述活動件222的一端具有一爪部2220，另一端設置有一風阻器2221。該風阻器2221包括一插接部2221a和一風阻片2221b，該風阻片2221b藉由該插接部2221a與所述活動件222相接合。所述爪部2220與風阻器2221之間還設有一彎曲段2224。藉由該彎曲段2224使所述活動件222設有風阻器2221之一端與具有爪部2220之一端形成一L型結構。所述爪部2220與所述彎曲段2224之間還設置有一限位槽2223。該限位槽2223與所述限位銷223相對設置，藉由活動件222的限位槽2223與穿設於本體221內的限位銷223，使所述活動件222可活動地限位於所述本體221中。

請參閱第3圖。第3圖為根據本發明一實施例之剎車基座安裝於風扇框體的底視示意圖。如第3圖所示，本實施例之剎車基座210的嵌合部214包括複數個從底座211向外凸出的構件。剎車基座210藉由該嵌合部214與框體100的底部嵌合而被固定設置在框體100的底部。嵌合部214的結構與數量可以視框體底部開口的形狀相應改變，本發明不以此為限。

請參閱第4圖、第5A圖及第5B圖。第4圖為根據本發明一實施例之活動件的爪部於剎車模組內的作動示意圖。第5A圖為從風扇框體底部觀測第4圖的剎車模組的爪部內收的示意圖。第5B圖為從風扇框體底部觀測第4圖的剎車模組的爪部甩出的示意圖。

請先參閱第4圖和第5A圖，當風扇正常運作時扇葉101正向旋轉，由於剎車模組220樞設於所述軸心102上，故軸心102亦帶動剎車模組220正向旋轉，使風阻片2221b面對爪部2220一側的第一平面22211受一氣流推力，該氣流推力大於剎車模組220旋轉時將活動件222甩出的離心力，藉以使活動件222的爪部2220向限位銷223的方向內收。從5A圖可以清楚看出由於爪部2220向內收，從而不會與剎車基座210上制動爪213的勾部2132卡合。以上機制確保當風扇正常運作時，剎車功能不會被觸發。

請繼續參閱第4圖和第5B圖，在另一實施例中，風扇失效，由於風扇失效處的流體壓力小於設備內部的流體壓力(有其他風扇正常運轉，圖未示出)，根據流體力學原理，高壓處流體會往低壓處流動，造成失效風扇處的氣流反向流出(圖未示出)，使得風扇的扇葉101反向旋轉，因此軸心102會帶動剎車模組220反向旋轉。此時，因風阻片2221b背向爪部2220一側的第二平面22212受一氣流推力，並藉由離心力的作用，使剎車模組220的爪部2220向本體221外部的方向甩出(第4圖爪部的虛線部分)，直至限位槽2223遠離爪部2220的一側抵靠於限位銷223(請參照第2圖上方的剎車模組220)。從第5B圖可以清楚看出，由於剎車模組220的活動件222的爪部2220被向外甩出，所以會與剎車基座210上制動爪213的勾部2132卡合，從而發揮剎車之功效。需特別說明的是，在本發明實施例中，正向旋轉(或正轉方向)係指對於從框體100底部面向剎車單元20觀測的觀測者而言，為順時針方向旋轉。相反地，反向旋轉係指對該觀測者而言為逆時 針方向旋轉。當然，所謂正向旋轉和反向旋轉的旋轉方向，可以視風扇單元10的實際設計及需求改變，本發明不以此為限。

請參閱第6A圖及第6B圖。第6A圖為根據本發明一實施例之爪部脫離剎車基座的制動爪的第一時間的示意圖。第6B圖為根據本發明一實施例之爪部脫離剎車基座的制動爪的第二時間的示意圖。請一併參閱第5B、第6A及第6B圖。在本實施例中，風扇失效後因修復而重新正常運作，扇葉101會由反向旋轉狀態再度回歸為正向旋轉狀態，而再度帶動剎車模組220正向旋轉。由於本發明實施例之剎車基座210上的制動爪213設計為斜面2131以正轉方向(順時針方向)朝向軸心方向傾斜，活動件222的爪部2220會從第5B圖中與勾部2132卡合的狀態，轉變為第6A圖所示的第一時間的爪部2220脫離勾部2132的狀態，並藉由斜面2131回推復歸，接著藉由風阻器2221的作用，再轉變為第6B圖所示的第二時間的爪部2220內收的狀態，而不會與制動爪213的勾部2132接觸。藉此，於風扇重新正常運作時，剎車功能會被取消。

本發明藉由上述技術方案，當風扇正常運作時，風阻器將風扇正轉的氣流推力轉化為抵抗爪部離心力的反向阻力，以避免爪部從本體中甩出而觸發剎車功能。當風扇失效時，因扇葉反向旋轉，導致軸心帶動剎車模組反向旋轉，此時風阻器將失去抵抗爪部離心力的反向阻力，並將風扇反轉的氣流推力轉化為爪部推出的力量，並由於離心力的作用將爪部甩出直到與剎車基座的制動爪卡合，以發揮剎車之功效。當風扇修復而恢復正常運作時，扇葉回歸正向旋轉，剎車模組的爪部會脫離勾部並藉由剎車基座之制動爪的斜面回推復歸，使剎車功能取消。故可達到反覆作動剎車功能，過程都不須對風扇剎車機構供電驅動，風扇電路板也不需要加裝剎車控制功能。此外，本案係將風扇剎車機構模組化，並可於風扇組裝的最後流程再加裝，相容性及共用性好，原風扇組裝方式無須變動。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。

1:風扇剎車機構

10:風扇單元

100:框體

110:軸筒

101:扇葉

102:軸心

103:上軸承

104:下軸承

1021:樞接部

20:剎車單元

210:剎車基座

220:剎車模組

Claims (10)

1. 一種風扇剎車機構，包括：一風扇單元，包括一框體及一扇葉，該框體垂設一軸筒，該扇葉垂設一軸心，該軸心的一端樞設該扇葉，另一端設於該軸筒內並具有一樞接部；及一剎車單元，設置於該框體底部，該剎車單元包括一剎車基座及一剎車模組，該剎車基座設有一制動爪，該剎車模組包括一本體、容設於該本體中的至少一活動件及與該活動件對應設置的一限位銷，該本體設有一貫通槽，該貫通槽與該樞接部對應接合，以將該剎車模組樞設於該軸心；其中，該活動件的一端具有一爪部，該活動件的另一端設有一風阻器，且該爪部與該風阻器之間設有與該限位銷相對的一限位槽，該活動件可活動地位於該本體中。
2. 如請求項1所述之風扇剎車機構，其中該剎車基座包括一底座及一凸緣，該制動爪設置在該凸緣的內側表面，且該剎車模組設於該剎車基座中。
3. 如請求項1所述之風扇剎車機構，其中該風阻器包括一插接部和一風阻片，該風阻片藉由該插接部與該活動件相接合。
4. 如請求項3所述之風扇剎車機構，其中該制動爪為成對設置。
5. 如請求項2所述之風扇剎車機構，其中該剎車基座還包括一嵌合部，該嵌合部設置在該底座的外側，用於與該軸筒的底部嵌合。
6. 如請求項3所述之風扇剎車機構，其中該風阻片包括一面對該爪部一側的一第一平面，當該扇葉正向旋轉時，該軸心帶動該剎車模組正向旋轉，該第一平面受一氣流推力，以令該爪部內收，直至該限位槽接近該爪部的一側抵靠於該限位銷，而不與該制動爪接觸。
7. 如請求項4所述之風扇剎車機構，其中該風阻片包括一背向該爪部一側的一第二平面，當該扇葉反向旋轉時，該軸心帶動該剎車模組反向旋轉，該第二平面受一氣流推力，並由於離心力的作用，以令該爪部外推，直至該限位槽遠離該爪部的一側抵靠於該限位銷，而與該制動爪卡合。
8. 如請求項4所述之風扇剎車機構，其中每一制動爪包括一斜面及一勾部，該斜面以正轉方向朝該軸心方向傾斜，當該扇葉反向旋轉後再正向旋轉，該爪部脫離該勾部並藉由該斜面回推復歸。
9. 如請求項1所述之風扇剎車機構，其中該爪部與該風阻器之間還設有一彎曲段，藉由該彎曲段使該活動件具有該爪部之一端與設有該風阻器之另一端形成一L型結構。
10. 如請求項1所述之風扇剎車機構，其中該風扇單元還包括一上軸承及一下軸承，該上軸承及該下軸承設於該軸筒內，用於承托該軸心。