RU2752325C1 - Thermosensitive mechanical clutch for fan drive of internal combustion engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mechanical engineering, namely to clutches. A thermosensitive mechanical clutch for the drive of an internal combustion engine fan contains a housing (1), a cover (2), a clamp (3), a support sleeve (5), a thrust bearing (6) and an angular contact bearing (7). The clamp (3) is made in the form of an elastic diaphragm; a disk permanent magnet (12) with a spring (13) is fixed on its inner side. The thermosensitive element (4) is made of a material with a Curie point and is installed coaxially with the clutch on the inner side of the cover (2).

EFFECT: design simplification.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в системах охлаждения автомобильных и тракторных двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering and can be used in cooling systems for automobile and tractor internal combustion engines.

Известно [1], что количество теплоты, отводимой системой охлаждения двигателя внутреннего сгорания, составляет от 16 до 33,8% теплоты, подведенной при сгорании топлива, и зависит от тактности, размерности и назначения двигателя. Повышение температуры в системе охлаждения приводит к уменьшению теплоотвода в охлаждающую жидкость. Если за 100% принять количество теплоты, передаваемой жидкости при 60, то повышение температуры жидкости на каждые 10°С снижает количество теплоты, передаваемой этой жидкости, приблизительно на 4-5%. Поэтому при работе двигателя необходимо обеспечивать эффективную работу привода вентилятора.It is known [1] that the amount of heat removed by the cooling system of an internal combustion engine is from 16 to 33.8% of the heat supplied during fuel combustion, and depends on the cycle, dimension and purpose of the engine. An increase in temperature in the cooling system leads to a decrease in heat transfer to the coolant. If the amount of heat transferred to the liquid at 60 is taken as 100%, then an increase in the temperature of the liquid for every 10 ° C reduces the amount of heat transferred to this liquid by approximately 4-5%. Therefore, when the engine is running, it is necessary to ensure efficient operation of the fan drive.

Известно также [2], что привод вентилятора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания может быть электрическим (электромуфта), механическим (бесступенчатая муфта) или гидравлическим (гидромуфта). На двигателях внутреннего сгорания с воздушным охлаждением преимущественно используется гидравлический привод, а с жидкостным - механический.It is also known [2] that the fan drive of the cooling system of an internal combustion engine can be electric (electromagnet), mechanical (stepless clutch) or hydraulic (fluid coupling). On air-cooled internal combustion engines, a hydraulic drive is predominantly used, and a mechanical drive with a liquid one.

Известна конструкция вязкостного трения привода вентилятора двигателя [3], содержащая корпус с рабочей и резервной лопастями и с размещенной между ними перегородкой, ведущий диск, перепускной клапан, толкатель, связанный с термочувствительным приводом, и вал привода. При этом муфта снабжена элементом для крепления свободного конца вала привода в системе охлаждения, а термочувствительный элемент установлен в выполненном в валу привода осевом отверстии и выполнен с поверхностью для размещения в рабочей среде системы охлаждения двигателя.Known design of viscous friction of the motor fan drive [3], containing a housing with a working and backup blades and a partition placed between them, a drive disk, a bypass valve, a pusher associated with a temperature-sensitive drive, and a drive shaft. In this case, the coupling is equipped with an element for fastening the free end of the drive shaft in the cooling system, and the temperature-sensitive element is installed in an axial hole made in the drive shaft and is made with a surface for placement in the working environment of the engine cooling system.

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции муфты.The disadvantage of this technical solution is the complexity of the design of the coupling.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является термочувствительная муфта привода вентилятора двигателя внутреннего сгорания [4], содержащая термочувствительный элемент, крышку, корпус, установленный на ведущем валу на подшипнике. Она дополнительно снабжена поджимом, опорной втулкой и закрепленном на ней упорным подшипником, термочувствительный элемент выполнен в виде тонкостенной камеры, заполненной незамерзающей жидкостью, и расположен между крышкой и поджимом, взаимодействующим с упорным подшипником. При этом опорная втулка закреплена на ведущем валу и контактирует с подшипником на ведущем валу, выполненным радиально-упорным.The closest technical solution adopted for the prototype is a thermosensitive clutch for driving an internal combustion engine fan [4], containing a thermosensitive element, a cover, a housing mounted on a drive shaft on a bearing. It is additionally equipped with a clamp, a support sleeve and a thrust bearing fixed on it, the temperature-sensitive element is made in the form of a thin-walled chamber filled with an anti-freeze liquid, and is located between the cover and the clamp interacting with the thrust bearing. In this case, the support sleeve is fixed on the drive shaft and contacts the bearing on the drive shaft, which is radial-thrust.

Недостатком этого технического решения также является сложность конструкции.The disadvantage of this technical solution is also the complexity of the design.

Целью изобретения является упрощение конструкции муфты привода вентилятора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.The aim of the invention is to simplify the design of the fan drive clutch of the cooling system of an internal combustion engine.

Поставленная цель достигается в термочувствительной механической муфте привода вентилятора двигателя внутреннего сгорания, содержащей термочувствительный элемент, крышку, корпус, установленный на ведущем валу на подшипнике, поджим, опорную втулку и закрепленный на ней упорный подшипник, при этом опорная втулка закреплена на ведущем валу и контактирует с подшипником на ведущем валу, выполненным радиально-упорным, а термочувствительный элемент расположен между крышкой и поджимом, взаимодействующим с упорным подшипником.This goal is achieved in a temperature-sensitive mechanical clutch for an internal combustion engine fan drive, containing a temperature-sensitive element, a cover, a housing mounted on a drive shaft on a bearing, a clamp, a support sleeve and a thrust bearing fixed to it, while the support sleeve is fixed on the drive shaft and contacts with bearing on the drive shaft, made angular-thrust, and the temperature-sensitive element is located between the cover and the clamp, interacting with the thrust bearing.

Новым в термочувствительной механической муфте является выполнение термочувствительного элемента из материала, обладающего точкой Кюри, при этом термочувствительный элемент установлен соосно на внутренней стороне крышки, а поджим выполнен в виде упругой диафрагмы и на его внутренней стороне закреплен дисковый постоянный магнит.New in the thermosensitive mechanical clutch is the implementation of the thermosensitive element from a material having a Curie point, while the thermosensitive element is installed coaxially on the inner side of the cover, and the clamp is made in the form of an elastic diaphragm and a disk permanent magnet is fixed on its inner side.

На фиг. представлена предлагаемая термочувствительная механическая муфта привода вентилятора двигателя внутреннего сгорания. Муфта содержит разъемный корпус 1, крышку 2, поджим 3, термочувствительный элемент 4, опорную втулку 5, упорный подшипник 6 и радиально-упорный подшипник 7. Выполненный в виде упругой диафрагмы поджим 3 взаимодействует с упорным подшипником 6, закрепленном на опорной втулке 5, в свою очередь закрепленной на ведущем валу 8 винтом 9.FIG. the proposed thermosensitive mechanical clutch for the fan drive of an internal combustion engine is presented. The clutch contains a split housing 1, a cover 2, a clamp 3, a temperature sensitive element 4, a support sleeve 5, a thrust bearing 6 and an angular contact bearing 7. A clamp 3 made in the form of an elastic diaphragm interacts with a thrust bearing 6 fixed on a support sleeve 5, in turn fixed on the drive shaft 8 with a screw 9.

Корпус 1 установлен на радиально-упорном подшипнике 7 и соединен с валом 8 посадкой с натягом. Шпильки 10 служат для крепления вентилятора (на фиг. не показан) на корпусе 1.The housing 1 is mounted on an angular contact bearing 7 and is connected to the shaft 8 by an interference fit. Pins 10 are used to fasten the fan (not shown in the figure) on the housing 1.

Зазоры между крышкой 2, поджимом 3 и осевые зазоры в подшипниках 6, 7 выдерживаются при сборке муфты подбором прокладок 11, что определяется заданным незначительным крутящим моментом между корпусом 1 и валом 8 при нормальных температурных условиях.The clearances between the cover 2, the clamp 3 and the axial clearances in the bearings 6, 7 are maintained when assembling the coupling by selecting the gaskets 11, which is determined by a given insignificant torque between the housing 1 and the shaft 8 under normal temperature conditions.

Выполненный из материала, обладающего точкой Кюри, термочувствительный элемент 4 установлен соосно муфте на внутренней стороне крышки 2, а на внутренней стороне поджима 3 закреплен дисковый постоянный магнит 12 с пружиной 13.Made of a material with a Curie point, the temperature-sensitive element 4 is installed coaxially with the sleeve on the inner side of the cover 2, and a disk permanent magnet 12 with a spring 13 is fixed on the inner side of the clamp 3.

Работает термочувствительная механическая муфта привода вентилятора двигателя внутреннего сгорания следующим образом.The temperature-sensitive mechanical clutch of the fan drive of the internal combustion engine works as follows.

При низкой температуре окружающей среды термочувствительный элемент 4 имеет свойства ферромагнетика, поэтому притягивает дисковый постоянный магнит 12 вместе с поджимом 3, сжимая при этом пружину 13. За счет некоторого проскальзывания корпус 1 с крышкой 2 муфты будут вращаться относительно ведущего вала с небольшой частотой.At low ambient temperatures, the thermosensitive element 4 has the properties of a ferromagnet, therefore it attracts the disk permanent magnet 12 together with the clamp 3, while compressing the spring 13. Due to some slippage, the housing 1 with the cover 2 of the clutches will rotate relative to the drive shaft at a low frequency.

При повышении температуры двигателя при его запуске крышка 2 с термочувствительным элементом 4 нагреваются. После превышения точки Кюри материал термочувствительного элемента 4 приобретает свойства парамагнетика, не реагирующего на воздействие магнитного поля дискового постоянного магнита 12. Вследствие этого пружина 13 разжимается, перемещая поджим 3 вправо и обеспечивает передачу осевого усилия через упорный подшипник 6 и опорную втулку 5 на радиально-упорный подшипник 7. За счет этого происходит увеличение крутящего момента между корпусом 1 и валом 8, вследствие чего частота вращения закрепленного на корпусе 1 вентилятора приближается к частоте вращения ведущего вала 8, что интенсифицирует охлаждение двигателя.When the engine temperature rises when the engine is started, the cover 2 with the temperature sensitive element 4 heats up. After exceeding the Curie point, the material of the thermosensitive element 4 acquires the properties of a paramagnet that does not react to the effect of the magnetic field of the disk permanent magnet 12. As a result, the spring 13 expands, moving the clamp 3 to the right and provides the transfer of axial force through the thrust bearing 6 and the support sleeve 5 to the angular contact bearing 7. Due to this, there is an increase in torque between the housing 1 and the shaft 8, as a result of which the rotational speed of the fan fixed on the housing 1 approaches the rotational speed of the drive shaft 8, which intensifies the cooling of the engine.

При снижении температуры муфты при работе двигателя на частичных режимах или в холодное время года температура термочувствительного элемента 4 оказывается ниже точки Кюри, и его материал вновь приобретает свойства ферромагнетика, магнитное поле дискового постоянного магнита 12 притягивает к себе термочувствительный элемент 4, сжимает пружину 13 и перемещает поджим 3 влево. Это уменьшает осевое усилие через упорный подшипник 7 и снижает величину крутящего момента между корпусом 1 и ведущим валом 8. Далее цикл повторяется.When the temperature of the clutch when the engine is operating in partial modes or in the cold season, the temperature of the temperature-sensitive element 4 is below the Curie point, and its material again acquires the properties of a ferromagnet, the magnetic field of the disk permanent magnet 12 attracts the temperature-sensitive element 4 to itself, compresses the spring 13 and moves pressing 3 to the left. This reduces the thrust through the thrust bearing 7 and reduces the amount of torque between the housing 1 and the drive shaft 8. Then the cycle is repeated.

В настоящее время изучены свойства множества ферромагнетиков на основе бинарных и многокомпонентных сплавов, сплавов с неферромагнитными соединениями, а также соединениями металлов актиноидов. Эти ферромагнетики имеют широкий диапазон точек Кюри, на который необходимо ориентироваться при выборе материала термочувствительного элемента 4 муфты.At present, the properties of many ferromagnets based on binary and multicomponent alloys, alloys with non-ferromagnetic compounds, as well as metal compounds of actinides have been studied. These ferromagnets have a wide range of Curie points, which must be guided by when choosing the material of the thermosensitive element 4 of the sleeve.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения способствует упрощению конструкции муфты для привода вентилятора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.Thus, the use of the proposed technical solution helps to simplify the design of the clutch for driving the fan of the cooling system of the internal combustion engine.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Дизели. Справочник: под общ. ред. В.А. Ваншейдт, Н.Н. Иванченко, Л.К. Коллеров. Л.: Машиностроение, 1977. - 480 с.1. Diesels. Directory: under the general. ed. V.A. Vansheidt, N.N. Ivanchenko, L.K. Kollerov. L .: Mashinostroenie, 1977 .-- 480 p.

2. Поспелов, Д.Р. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением / Д.Р. Поспелов. - М.: Машиностроение, 1971. - 536 с.2. Pospelov, D.R. Air-cooled internal combustion engines / D.R. Pospelov. - M .: Mashinostroenie, 1971. - 536 p.

3. Авторское свидетельство 1732059 СССР, МПК F16D 35/00, F16D 43/25 заявлено 26.12.1989 (№4774720/27), опубликовано 07.05.1992, бюл. №17.3. USSR author's certificate 1732059, IPC F16D 35/00, F16D 43/25 declared on 12/26/1989 (No. 4774720/27), published on 05/07/1992, bull. No. 17.

4. Патент 2229043 Российской Федерации, МПК F16D 43/25, заявка: 2002109138/112002109138/11, 08.04.2002, опубликовано 20.05.2004.4. Patent 2229043 of the Russian Federation, IPC F16D 43/25, application: 2002109138/112002109138/11, 08.04.2002, published 20.05.2004.

Claims (1)

Термочувствительная механическая муфта привода вентилятора двигателя внутреннего сгорания, содержащая термочувствительный элемент, крышку, корпус, установленный на ведущем валу на подшипнике, поджим, опорную втулку и закрепленный на ней упорный подшипник, при этом опорная втулка закреплена на ведущем валу и контактирует с подшипником на ведущем валу, выполненным радиально-упорным, а термочувствительный элемент расположен между крышкой и поджимом, взаимодействующим с упорным подшипником, отличающаяся тем, что термочувствительный элемент выполнен из материала, обладающего точкой Кюри, установлен соосно муфте на внутренней стороне крышки, а поджим выполнен в виде упругой диафрагмы и на его внутренней стороне закреплен дисковый постоянный магнит.A temperature-sensitive mechanical clutch for an internal combustion engine fan drive, containing a temperature-sensitive element, a cover, a housing mounted on a drive shaft on a bearing, a clamp, a support sleeve and a thrust bearing fixed on it, while the support sleeve is fixed on the drive shaft and contacts the bearing on the drive shaft , made radial-thrust, and the thermosensitive element is located between the cover and the clamp, interacting with the thrust bearing, characterized in that the thermosensitive element is made of a material with a Curie point, is installed coaxially with the coupling on the inner side of the cover, and the clamp is made in the form of an elastic diaphragm and a disk permanent magnet is fixed on its inner side.

Images