RU2079744C1

RU2079744C1 - Fluid clutch for actuator of engine fan

Info

Publication number: RU2079744C1
Authority: RU
Inventors: А.Г. Атласнер; А.А. Головач; Р.М. Каменецкий; Л.Л. Решес
Original assignee: Производственное объединение "Минский моторный завод"
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: pusher 15 transmits a force provided by the rod of temperature sensitive member 13 to valve 6. The member is arranged in the cooling system. As a result, the clutch operation is synchronized with variations of the engine temperature. The torque is transmitted from driving disk 8 to housing 1 due to adhesion of high-viscosity liquid. When the temperature of the engine drops valve 6 shuts down the supply of the high-viscosity liquid to working space 2 and rotation of fan 18 stops. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для включения, обеспечения работы и выключения вентилятора двигателя, например двигателя внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering and can be used to turn on, ensure operation and turn off the engine fan, for example, an internal combustion engine.

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.Liquid couplings are known that transmit rotational force without contacting the elements of the coupling itself due to the adhesion of a highly viscous fluid. The coupling has a drive shaft connected rigidly to a disk located in the working cavity of the coupling housing. The specified housing has a spare cavity, which communicates with the working cavity by the channel. At the entrance to the channel, a valve is installed with the possibility of contact with a bimetallic plate. When the ambient temperature changes, the bimetallic plate acts on the valve, which changes the flow of viscous fluid into the working cavity [1]
The fluid coupling described in the source [1] disables (including operation) the engine fan depending on the ambient temperature, although a situation may arise when the ambient temperature is low and the fan must be turned on, as the engine itself is overheated.

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. A hydraulic coupling is known which transmits rotational force 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, the bimetallic spiral acts on the specified partition, which stops the viscous fluid from entering the working cavity of the coupling, ensuring its shutdown [2] Due to the fact that the bimetallic plate [1] and the bimetallic spiral [2] act on the heat-sensitive element ambient temperature, it is possible to overheat a working engine in conditions of low ambient temperatures.

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. Known viscous friction clutch drive the engine fan. It also transfers rotational force due to the adhesion of a highly viscous fluid. The coupling contains a heat-sensitive element connected to the control valve of the coupling by means of a pusher installed in the axial bore of the drive shaft. Such a mutual arrangement of the nodes and parts of the coupling enables the fan to be switched on depending on the temperature of the engine, however, wear occurs at the point of contact between the pusher and the control valve due to different angular velocities. This device [3] is selected as a prototype, because the described coupling in comparison with other analogues has the greatest number of features that match the proposed fluid coupling. The proposed liquid motor fan drive clutch is designed to provide the optimum temperature condition of the engine by turning the latter fan on and off, regardless of the ambient temperature. The present invention is directed to solving the problem of eliminating wear of the contacting surfaces of the control fluid control valve with a pusher connected to a heat-sensitive element located in the engine cooling system.

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. In accordance with the invention, the proposed liquid fan drive clutch, comprising a housing with working and backup cavities communicating through the inlet and outlet channels, a bypass valve installed with the possibility of blocking the inlet channel, a heat-sensitive element located in the engine cooling system, the drive shaft is rigidly fixed to a drive disk having an annular protrusion located coaxially with the drive shaft with a cavity open from the side of the backup cavity, a pusher placed with the possibility of The movement in the axial through hole, which maintains constant contact with the bypass valve and the heat-sensitive element, is characterized by the fact that the protrusion is placed in the backup cavity with the possibility of separating it from the working cavity, the valve is mounted on the end of the drive disk and installed inside the protrusion cavity, the axial hole is made in the shaft drive, the input channel is made in the drive disk, and its inlet is located on the periphery of the base of the protrusion cavity. The fluid coupling is equipped with a non-contact seal located between the housing and the outer surface of the protrusion. The invention is also characterized in that the non-contact seal is made in the form of helical protrusions on the outer cylindrical surface of the annular cavity, and the direction of the helical line rise coincides with the direction of rotation of the drive shaft. Due to the fact that the bypass valve is fixed at the end of the drive disk, it rotates with it at the same speed. The pusher placed in the through axial hole of the drive shaft also rotates at the same frequency. The constantly contacting surfaces of the end face of the pusher and the bypass valve do not move relative to each other, since they have the same speed. The absence of slippage that occurs at different rotational speeds of the contacting surfaces eliminates wear, ensuring the opening and closing of the bypass valve. Due to the fact that around the bypass valve coaxially with the drive shaft an open annular cavity protruding above the end of the drive disk is formed, which forms part of the backup cavity, and the entrance to the inlet channel is located on the periphery inside the annular cavity, with the valve open, intensive delivery of a highly viscous working fluid to the working cavity is provided , since the latter is additionally affected by the centrifugal force arising from the rotation of the annular cavity connected to the drive shaft.

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. Due to the fact that the fluid coupling is equipped with a non-contact seal located between the housing and the outer surface of the annular cavity, the flow of highly viscous fluid from the reserve to the working cavity is reduced.

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). The set of emerging technical results, intensification of fluid supply to the working cavity and reduction of fluid flow from the reserve to the working cavity ensures the effective operation of the coupling, the first in the operating mode of the coupling (ensuring maximum speed), and the second in idle mode (ensuring minimum speed).

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. The most effective use in the proposed fluid coupling of a non-contact seal in the form of screw protrusions, and the direction of rise of the helical line coincides with the direction of rotation of the drive shaft. A new property of this feature is the provision of dropping fluid from the gap between the housing and the outer surface of the annular cavity, which helps to improve the operation of the coupling at idle, due to the fact that the non-contact seal prevents viscous fluid from entering the working cavity in a way other than the valve.

Изложенное свидетельствует о том, что сущность предлагаемой жидкостной муфты привода вентилятора явным образом не следует из известного уровня техники. The foregoing indicates that the essence of the proposed liquid fan drive clutch does not explicitly follow from the prior art.

На чертеже представлена предлагаемая жидкостная муфта привода вентилятора двигателя в разрезе. The drawing shows the proposed fluid coupling of the engine fan drive in the context.

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. The fluid clutch of the engine fan drive contains a housing 1 with a working 2 and backup 3 cavities connected by channels 4 and 5 for draining a viscous fluid, a bypass valve 6 located on the end face 7 of the drive disk 8, with the possibility of blocking the input channel 9, and the input 10 in the input channel 9 is located on the periphery of the open, protruding above the end 7 of the drive disk 8, the annular cavity 11, forming part of the backup cavity 3, and the annular cavity 11 is equipped with a non-contact seal 12 located between the housing 1 and the outer surface of the count the core cavity 11, made in the form of helical protrusions on the outer cylindrical surface of the annular cavity 11 with the direction of rise of the helical line coinciding with the direction of rotation of the drive shaft, the heat-sensitive element 13 with the rod 14, the pusher 15, which can be moved in the axial through hole of the drive shaft 16 , return spring 17, fan 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. The fluid clutch of the engine fan drive operates as follows. When the temperature of the coolant in the engine is close to critical, the stem 14 of the heat-sensitive element 13, designed for a certain temperature interval and installed in the coolant, extends and, overcoming the force of the return spring 17, opens the bypass valve 6 through the pusher 15. Viscous fluid flowing from the reserve cavity 3 into the additional annular cavity 11, due to the intensive supply, due to the action of additional centrifugal forces arising from the rotation of the annular cavity 11, connected th with the drive shaft 16, and then along the channel 9, the input 10 which is located on the periphery inside the annular cavity 11, into the working cavity 2 of the housing 1. The rotational force from the drive disk 8 to the housing 1 is transmitted due to the adhesion of a highly viscous fluid, as a result of which a fan 18 mounted on the housing 1 is set in motion. When the temperature of the coolant decreases, the force of the rod 14 of the heat-sensitive element 13 weakens and under the influence of the return spring 17, the bypass valve 6 closes. Viscous fluid flows through channels 4 and 5 into the backup cavity 3. The working cavity 2 is freed from the viscous fluid, the adhesion between the drive disk and the housing 1 disappears, the rotation of the fan 18 is stopped.

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. A non-contact seal 12 located between the housing 1 and the outer surface of the annular cavity 11, made in the form of helical protrusions, and the direction of rise of the helical line is consistent with the direction of rotation of the actuator 16 so that the coils drive away the viscous fluid, prevents it from penetrating from the backup cavity 3 into the working cavity 2, which ensures stable operation of the clutch at idle.

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. The proposed fluid fan drive clutch is intended for use on internal combustion engines. The fluid coupling, as described in the first claim, is practically implemented in prototypes, tests of which confirmed its industrial applicability on internal combustion engines. The combination of the proposed essential features and their relative position characterizing the proposed coupling eliminates the wear of constantly contacting parts of the coupling, providing the opening and closing of the bypass valve.

Использованная литература
1. Проспект Visco-Lufterkupplung fur die Motorenkuhlung im Kraftfahrzeug фирмы Behr GmbH.References
1. The prospectus of Visco-Lufterkupplung fur die Motorenkuhlung im Kraftfahrzeug by Behr GmbH.

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

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

Claims

1. A fluid clutch of the engine fan drive, comprising a housing with working and backup cavities communicating through the inlet and outlet channels, a bypass valve installed with the possibility of blocking the inlet channel, a heat-sensitive element, a drive shaft with a drive disk fixed to it, having a coaxial drive drive shaft annular protrusion with a cavity open from the side of the backup cavity, a pusher placed with the possibility of movement in the axial through hole with contact with a heat-sensitive electric by an element and a bypass valve, characterized in that the protrusion is placed in the backup cavity with the possibility of separating it from the working cavity, the valve is mounted on the end of the drive disk and installed inside the cavity of the protrusion, the axial hole is made in the drive shaft, the input channel is made in the drive disk, and the inlet is located on the periphery of the base of the protrusion cavity.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that it is provided with a non-contact seal located between the housing and the outer surface of the protrusion.