ЖИДКОСТНАЯ МУФТА ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F16D35/00 F16D43/25 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для включения, обеспечения работы и выключения вентилятора двигателя, например двигателя внутреннего сгорания.

Известны жидкостные муфты, которые передают вращающее усилие без контактов элементов самой муфты за счет адгезии высоковязкой жидкости. Муфта имеет вал привода, соединенный жестко с диском, размещенным в рабочей полости корпуса муфты. Указанный корпус имеет запасную полость, которая сообщается с рабочей полостью каналом. На входе в канал установлен клапан с возможностью контакта с биметаллической пластиной. При изменении температуры окружающей среды биметаллическая пластина воздействует на клапан, который изменяет поступление вязкой жидкости в рабочую полость [1]
Описанная в источнике [1] жидкостная муфта отключает (включая в работу) вентилятор двигателя в зависимости от температуры окружающей среды, хотя может возникнуть ситуация, когда температура окружающей среды низкая, а вентилятор должен быть включен, так как сам двигатель перегрет.

Известна гидравлическая муфта, которая передает вращающее усилие за счет адгезии высоковязкой жидкости. Рабочие и резервные полости гидравлической муфты разделены перегородкой, установленной с возможностью вращения вокруг центральной оси. В зависимости от температуры окружающей среды биметаллическая спираль воздействует на указанную перегородку, которая прекращает доступ вязкой жидкости в рабочую полость муфты, обеспечивая ее отключение [2] Из-за того, что на термочувствительный элемент биметаллическую пластину [1] и биметаллическую спираль [2] воздействует температура окружающей среды, имеется возможность перегрева работающего двигателя в условиях низких температур окружающей среды.

Известна муфта вязкого трения привода вентилятора двигателя. Она также передает вращающее усилие за счет адгезии высоковязкой жидкости. Муфта содержит термочувствительный элемент, связанный с клапаном управления муфтой посредством толкателя, установленного в осевом отверстии вала привода. Такое взаимное расположение узлов и деталей муфты обеспечивает включение вентилятора в зависимости от температуры двигателя, однако в месте контакта толкателя и клапана управления из-за разных угловых скоростей возникает износ. Это устройство [3] выбрано в качестве прототипа, так как описываемая муфта в сравнении с другими аналогами имеет наибольшее количество признаков, совпадающих с предлагаемой жидкостной муфтой. Предлагаемая жидкостная муфта привода вентилятора двигателя предназначена обеспечивать оптимальный температурный режим двигателя путем включения и выключения вентилятора последнего независимо от температуры окружающей среды. Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи исключения износа контактирующих поверхностей клапана управления рабочей жидкостью с толкателем, соединенным с термочувствительным элементом, размещенным в системе охлаждения двигателя.

В соответствии с изобретением предлагаемая жидкостная муфта привода вентилятора, содержащая корпус с рабочей и резервной полостями, сообщающимися через входной и выходной каналы, перепускной клапан, установленный с возможностью перекрытия входного канала, термочувствительный элемент, размещенный в системе охлаждения двигателя, вал привода с жестко закрепленным на нем ведущим диском, имеющим расположенный соосно с валом привода кольцевой выступ с полостью, открытой со стороны резервной полости, толкатель, размещенный с возможностью перемещения в осевом сквозном отверстии, сохраняющий постоянный контакт с перепускным клапаном и термочувствительным элементом, характеризуется тем, что выступ размещен в резервной полости с возможностью разделения ее с рабочей полостью, клапан закреплен на торце ведущего диска и установлен внутри полости выступа, осевое отверстие выполнено в валу привода, входной канал выполнен в ведущем диске, а его входное отверстие расположено на периферии основания полости выступа. Жидкостная муфта снабжена бесконтактным уплотнением, размещенным между корпусом и наружной поверхностью выступа. Изобретение характеризуется также тем, что бесконтактное уплотнение выполнено в виде винтовых выступов на наружной цилиндрической поверхности кольцевой полости, причем направление подъема винтовой линии совпадает с направлением вращения вала привода. Благодаря тому, что перепускной клапан закреплен на торце ведущего диска, он вращается вместе с ним с одинаковой частотой вращения. Толкатель, размещенный в сквозном осевом отверстии вала привода, также вращается с той же частотой. Постоянно контактирующие поверхности торца толкателя и перепускного клапана не перемещаются друг относительно друга, так как имеют одинаковую частоту вращения. Отсутствие проскальзывания, возникающего при разной частоте вращения контактирующих поверхностей, исключает износ, обеспечивая открытие и закрытие перепускного клапана. Благодаря тому, что вокруг перепускного клапана соосно с валом привода выполнена открытая, выступающая над торцем ведущего диска кольцевая полость, образующая часть резервной полости, причем вход во входной канал размещен на периферии внутри кольцевой полости обеспечивается при открытом клапане интенсивная подача в рабочую полость высоковязкой рабочей жидкости, так как на последнюю действует дополнительно центробежная сила, возникающая при вращении кольцевой полости, соединенной с валом привода.

Благодаря тому, что жидкостная муфта снабжена бесконтактным уплотнением, размещенным между корпусом и наружной поверхностью кольцевой полости, уменьшается перетекание высоковязкой жидкости из резервной в рабочую полость.

Совокупность возникающих технических результатов интенсификация подачи жидкости в рабочую полость и уменьшение перетекания жидкости из резервной в рабочую полость обеспечивает эффективную работу муфты, причем первая в режиме рабочего хода муфты (обеспечение максимальных оборотов), а вторая в режиме холостого хода (обеспечение минимальных оборотов).

Наиболее эффективно использование в предлагаемой жидкостной муфте бесконтактного уплотнения в виде винтовых выступов, причем направление подъема винтовой линии совпадает с направлением вращения вала привода. Новым свойством этого признака является обеспечение отбрасывания жидкости из зазора между корпусом и наружной поверхностью кольцевой полости, что способствует улучшению работы муфты на холостых оборотах, благодаря тому, что бесконтактное уплотнение предотвращает попадание вязкой жидкости в рабочую полость иным путем, кроме клапана.

Изложенное свидетельствует о том, что сущность предлагаемой жидкостной муфты привода вентилятора явным образом не следует из известного уровня техники.

На чертеже представлена предлагаемая жидкостная муфта привода вентилятора двигателя в разрезе.

Жидкостная муфта привода вентилятора двигателя содержит корпус 1 с рабочей 2 и резервной 3 полостями, соединенными каналами 4 и 5 для слива вязкой жидкости, перепускной клапан 6, расположенный на торце 7 ведущего диска 8, с возможностью перекрытия входного канала 9, причем вход 10 во входной канал 9 расположен на периферии открытой, выступающей над торцем 7 ведущего диска 8, кольцевой полости 11, образующей часть резервной полости 3, а кольцевая полость 11 снабжена бесконтактным уплотнением 12, размещенным между корпусом 1 и наружной поверхностью кольцевой полости 11, выполненным в виде винтовых выступов на наружной цилиндрической поверхности кольцевой полости 11 с направлением подъема винтовой линии, совпадающей с направлением вращения вала привода, термочувствительный элемент 13 со штоком 14, толкатель 15, размещенный с возможностью перемещения в осевом сквозном отверстии вала привода 16, возвратную пружину 17, вентилятор 18.

Жидкостная муфта привода вентилятора двигателя работает следующим образом. При повышении температуры теплоносителя в двигателе близкой к критической, шток 14 термочувствительного элемента 13, рассчитанного на определенный температурный интервал и установленного в теплоносителе, выдвигается и, преодолевая усилие возвратной пружины 17, посредством толкателя 15 открывает перепускной клапан 6. Вязкая жидкость, перетекая из резервной полости 3 в дополнительную кольцевую полость 11, за счет интенсивной подачи, вследствие действия дополнительных центробежных сил, возникающих при вращении кольцевой полости 11, соединенной с валом привода 16, и далее по каналу 9, вход 10 в который размещен на периферии внутри кольцевой полости 11, в рабочую полость 2 корпуса 1. Вращающее усилие от ведущего диска 8 к корпусу 1 передается за счет адгезии высоковязкой жидкости, в результате чего вентилятор 18, установленный на корпусе 1, приходит в движение. При понижении температуры теплоносителя усилие штока 14 термочувствительного элемента 13 ослабевает и под воздействием возвратной пружины 17 перепускной клапан 6 закрывается. Вязкая жидкость по каналам 4 и 5 перетекает в резервную полость 3. Рабочая полость 2 освобождается от вязкой жидкости, сцепление между ведущим диском и корпусом 1 исчезает, вращение вентилятора 18 прекращается.

Бесконтактное уплотнение 12, размещенное между корпусом 1 и наружной поверхностью кольцевой полости 11, выполненное в виде винтовых выступов, причем направление подъема винтовой линии согласовано с направлением вращения привода 16 так, чтобы витки отгоняли вязкую жидкость, препятствует проникновению ее из резервной полости 3 в рабочую полость 2, что обеспечивает стабильную работу муфты на холостых оборотах.

Предлагаемая жидкостная муфта привода вентилятора предназначена для использования на двигателях внутреннего сгорания. Жидкостная муфта так, как она охарактеризована в первом пункте формулы изобретения, практически реализована в опытных образцах, испытания которых подтвердили ее промышленную применимость на двигателях внутреннего сгорания. Совокупность предлагаемых существенных признаков и их взаимное расположение, характеризующие предлагаемую муфту исключают износ постоянно контактирующих деталей муфты, обеспечивая открытие и закрытие перепускного клапана.

Использованная литература
1. Проспект Visco-Lufterkupplung fur die Motorenkuhlung im Kraftfahrzeug фирмы Behr GmbH.

2. Япония, заявка N 59-27453, кл. F 16 D 35/00, опубликована 05.07.84.

3. Патент США N 4062432, F 16 D 35/00, 1977.

Использование: для включения, обеспечения работы и выключения вентилятора двигателя, например двигателя внутреннего сгорания. Сущность изобретения: толкатель 15 передает на клапан 6 усилие штока 14 термочувствительного элемента 13, размещенного в системе охлаждения, благодаря чему обеспечивается согласованная работа муфты от температуры двигателя. Вращающее усилие от ведущего диска 8 к корпусу 1 передается за счет адгезии высоковязкой жидкости. При понижении температуры двигателя клапан 6 прекращает подачу высоковязкой жидкости в рабочую полость 2, вращение вентилятора 18 прекращается. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Жидкостная муфта привода вентилятора двигателя, содержащая корпус с рабочей и резервной полостями, сообщающимися через входной и выходной каналы, перепускной клапан, установленный с возможностью перекрытия входного канала, термочувствительный элемент, вал привода с жестко закрепленным на нем ведущим диском, имеющим расположенный соосно с валом привода кольцевой выступ с полостью, открытой со стороны резервной полости, толкатель, размещенный с возможностью перемещения в осевом сквозном отверстии с контактом с термочувствительным элементом и перепускным клапаном, отличающаяся тем, что выступ размещен в резервной полости с возможностью разделения ее с рабочей полостью, клапан закреплен на торце ведущего диска и установлен внутри полости выступа, осевое отверстие выполнено в валу привода, входной канал выполнен в ведущем диске, а его входное отверстие расположено на периферии основания полости выступа. 2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена бесконтактным уплотнением, размещенным между корпусом и наружной поверхностью выступа.