RU2432471C1

RU2432471C1 - Device for fan switching on

Info

Publication number: RU2432471C1
Application number: RU2010121332/06A
Authority: RU
Inventors: Иван Федорович Дьяков (RU); Иван Федорович Дьяков; Юрий Васильевич Моисеев (CY); Юрий Васильевич Моисеев
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2011-10-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: device for fan switching on consists of driving shaft. Also, the device is equipped with a driven disk rigidly connected with a driven shaft freely entering into an axial orifice of the driving shaft facilitating axial transfer and rotation. A ball bearing is secured on a free end of the driven shaft and is connected with a sensor made of material with a shape memory effect. The sensor has a shape of a stepped bellows. A spring is installed between the driven and driving disks. Ends of pulleys connected to hubs are opposite to each other and are made in form of helical gearing. ^ EFFECT: increased efficiency of operation of device and simplified design of fan drive. ^ 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для включения и выключения вентилятора охлаждающей системы двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to the field of engineering and can be used to turn on and off the fan of the cooling system of an internal combustion engine.

Известно устройство [1] для включения вентилятора, которое снабжено гидравлической муфтой, передающей вращение 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 отключения.A device [1] for turning on a fan is known, which is equipped with a hydraulic coupling transmitting rotation due to the adhesion of a highly viscous fluid. The working and backup cavities of the hydraulic coupling are separated by a partition mounted rotatably around a central axis. Depending on the ambient temperature, a bimetallic spiral acts on the specified partition, which stops the viscous fluid from entering the working cavity of the coupling, ensuring its shutdown.

Недостатком данного устройства является низкая надежность работы муфты из-за возможной проточки рабочей жидкости в процессе эксплуатации.The disadvantage of this device is the low reliability of the coupling due to the possible leakage of the working fluid during operation.

Известен гидравлический привод вентилятора [2] с автоматическим поддержанием оптимального температурного режима двигателя, содержащий гидромуфту и регулятор-выключатель режима ее работы. Гидромуфта привода вентилятора обеспечивает передачу крутящего момента от коленчатого вала к вентилятору. Она позволяет осуществлять автоматическое регулирование частоты вращения вентилятора путем изменения расхода масла, проходящего через рабочую полость муфты, за счет регулятора-выключателя, а следовательно, его производительности. В зависимости от температуры жидкости в системе охлаждения двигателя происходит регулирование изменения количества масла в корпусе гидромуфты, соответственно включения и выключения вентилятора.Known hydraulic fan drive [2] with automatic maintenance of the optimum temperature of the engine, containing a fluid coupling and a regulator-switch mode of operation. The fan drive fluid coupling provides torque transmission from the crankshaft to the fan. It allows automatic control of the fan speed by changing the flow rate of oil passing through the working cavity of the coupling, due to the regulator-switch, and therefore its performance. Depending on the temperature of the liquid in the engine cooling system, the change in the amount of oil in the fluid coupling body is regulated, respectively, the fan is turned on and off.

Недостатками данного привода вентилятора является сложность конструкции, низкая надежность регулятора-выключателя из-за частого включения золотника в регуляторе и износа резиновой манжеты уплотнения утечки масла в корпусе гидромуфты.The disadvantages of this fan drive are the design complexity, low reliability of the regulator-switch due to the frequent switching on of the spool in the regulator and the wear of the rubber cuff of the oil leak seal in the fluid coupling housing.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания устройства с автоматическим поддержанием оптимального температурного режима охлаждения двигателя с высокой надежностью и упрощенной конструкции привода.The present invention solves the problem of creating a device with automatic maintenance of the optimal temperature regime of engine cooling with high reliability and simplified drive design.

Технический результат - повышение надежности работы устройства и упрощение конструкции привода вентилятора.The technical result is to increase the reliability of the device and simplify the design of the fan drive.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для включения вентилятора содержит ведущий вал.The specified technical result is achieved in that the device for turning on the fan contains a drive shaft.

Особенностью устройства является то, что оно снабжено ведомым шкивом, жестко соединенным с ведомым валом, свободно входящим в осевое отверстие ведущего вала с возможностью осевого перемещения и вращения; на свободном конце ведомого вала закреплена шаровая опора и соединена с датчиком, выполненным из материала с памятью формы, имеющим вид ступенчатого сильфона, между ведомым и ведущим шкивами расположена пружина, причем торцы шкивов, связанных со ступицами, обращены оппозитно друг другу и выполнены в виде косозубого зубчатого зацепления.A feature of the device is that it is equipped with a driven pulley rigidly connected to the driven shaft, freely entering the axial hole of the drive shaft with the possibility of axial movement and rotation; A ball bearing is fixed on the free end of the driven shaft and connected to a sensor made of material with a shape memory in the form of a stepped bellows, a spring is located between the driven and driving pulleys, and the ends of the pulleys associated with the hubs are opposite to each other and are made in the form of a helical gearing.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 приведено устройство, на фиг.2а и б - состояние датчика в свободном и рабочем состоянии.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the device in Fig.2A and b - the state of the sensor in free and working condition.

Устройство содержит ведомый шкив 1, который насажен на ведомый вал 2 со ступицей 3 и жестко соединен с вентилятором 4, один конец ведомого вала свободно входит в осевое отверстие 5 ведущего вала 6 с возможностью осевого перемещения и вращения на подшипниках скольжения 7, между ними расположена пружина 8, другой конец вала 2 соединен через шаровую опору 9 с датчиком 10, выполненным из материала с памятью формы, имеющим вид ступенчатого сильфона, торец датчика 10 расположен на незначительном расстоянии от радиатора 11 и закреплен через кронштейн 12 к блоку цилиндров двигателя. Ведущий 6 и ведомый 2 валы жестко насажены на ступицы 13 и 3, которые соединены через торцевое косозубое зубчатое зацепление 15 и 16 с ведущим 14 и ведомым 1 шкивами для привода вентилятора 4.The device contains a driven pulley 1, which is mounted on the driven shaft 2 with the hub 3 and is rigidly connected to the fan 4, one end of the driven shaft freely enters the axial hole 5 of the drive shaft 6 with the possibility of axial movement and rotation on sliding bearings 7, a spring is located between them 8, the other end of the shaft 2 is connected through a ball bearing 9 to a sensor 10 made of material with a shape memory having the form of a stepped bellows, the end face of the sensor 10 is located at a small distance from the radiator 11 and is fixed through an arm 12 to loci engine cylinders. The drive 6 and driven 2 shafts are rigidly mounted on the hubs 13 and 3, which are connected through the helical gear teeth 15 and 16 with the drive 14 and driven 1 pulleys for driving the fan 4.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии, когда температура охлаждающей жидкости t° в радиаторе 11 ниже 80°С, датчик 10 имеет форму, показанную на фиг.2a, и длину, равную h. Пружина 8 находится в свободном состоянии, шкивы 1 и 14 отделены друг от друга, зубья расцеплены, шаровая опора 9 находится в контакте с ведомым валом 2, вентилятор 4 отключен.The device operates as follows. In the initial state, when the coolant temperature t ° in the radiator 11 is lower than 80 ° C, the sensor 10 has the shape shown in Fig. 2a and a length equal to h. The spring 8 is in a free state, the pulleys 1 and 14 are separated from each other, the teeth are disengaged, the ball bearing 9 is in contact with the driven shaft 2, the fan 4 is turned off.

При достижении температуры t° охлаждающей жидкости более 80°С в радиаторе 11 датчик 10 скачкообразно изменяет форму, показанную на фиг.2б и имеет длину, равную величине h+s, где s - приращение длины датчика 10, достаточную для вхождения в зацепление зубьев 15 и 16 ведущей ступицы 13 и ведомой 3. В процессе удлинения датчика 10 через шаровую опору 9, которая воздействует на ведомый вал 2, перемещает его по подшипнику скольжения 7 вовнутрь ведущего вала 6 на величину s. При этом ведомый вал 2 сжимает пружину 8, и ведомая ступица 3 входит в зацепление с зубьями 16 и 15 ведущей ступицы 13, которая передает крутящий момент Т_εδ от двигателя к ведомому шкиву 1, жестко соединенному с вентилятором 4. С понижением температуры t° датчик 10 и пружина 8 принимают свободное положение, происходит отключение зубчатого зацепления 15 и 16 ведомой ступицы 3 от ведущей 13, вентилятор 4 прекращает вращение.When the temperature t ° of the coolant exceeds 80 ° C in the radiator 11, the sensor 10 abruptly changes the shape shown in fig.2b and has a length equal to the value h + s, where s is the increment of the length of the sensor 10, sufficient for engagement of the teeth 15 and 16 of the driving hub 13 and the driven 3. In the process of elongating the sensor 10 through the ball bearing 9, which acts on the driven shaft 2, moves it along the sliding bearing 7 inside the drive shaft 6 by the amount s. In this case, the driven shaft 2 compresses the spring 8, and the driven hub 3 engages with the teeth 16 and 15 of the driving hub 13, which transmits torque T _εδ from the engine to the driven pulley 1, rigidly connected to the fan 4. With a decrease in temperature t °, the sensor 10 and the spring 8 take a free position, the gearing 15 and 16 of the driven hub 3 is disconnected from the leading 13, the fan 4 stops rotation.

Перемещение ведомого вала 2, получаемое от датчика 10, в большинстве случаев имеет достаточную мощность, чтобы непосредственно привести в зацепление зубья зубчатого зацепления 15 и 16 ступицы 3 и 13. Динамические свойства устройства для включения вентилятора 4 в целом соответствуют передаточной функции. При воздействии датчика 10 на ведомый вал 2 и нулевых начальных условиях передаточную функцию можно отнести к апериодическому звенуThe movement of the driven shaft 2, received from the sensor 10, in most cases has sufficient power to directly engage the gear teeth 15 and 16 of the hub 3 and 13. The dynamic properties of the device for turning on fan 4 generally correspond to the transfer function. When the sensor 10 acts on the driven shaft 2 and zero initial conditions, the transfer function can be attributed to the aperiodic link

,

где Y(S) - линейное перемещение ведомого вала; X(S) - линейное перемещение датчика в зависимости от температуры охлаждающей жидкости; T - постоянная времени датчика.where Y (S) is the linear movement of the driven shaft; X (S) - linear displacement of the sensor depending on the temperature of the coolant; T is the time constant of the sensor.

Апериодическое звено можно представить дифференциальным уравнениемThe aperiodic link can be represented by the differential equation

,

где t - время воздействия датчика на ведомый вал.where t is the exposure time of the sensor on the driven shaft.

Решение этого уравнения при нулевых начальных условиях и x(t)=[1] имеет вид переходной функцииThe solution of this equation under zero initial conditions and x (t) = [1] has the form of a transition function

.

Характеристика переходной функции (фиг.2б) указывает устойчивость работы устройства.The characteristic of the transition function (figb) indicates the stability of the device.

Применение в устройстве датчика, выполненного из материала с памятью формы, позволит значительно упростить конструкцию и повысить надежность его работы.The use of a sensor in the device made of material with shape memory will significantly simplify the design and increase the reliability of its operation.

Claims

A device for turning on a fan, comprising a drive shaft, characterized in that it is provided with a driven pulley rigidly connected to the driven shaft, freely entering the axial hole of the driving shaft with the possibility of axial movement and rotation, a ball bearing is fixed on the free end of the driven shaft and connected to the sensor made of a material with a shape memory in the form of a stepped bellows, a spring is located between the driven and the leading disks, the ends of the pulleys associated with the hubs facing each other and made They are in the form of a helical gearing.