ES2254313T3 - Sistema de acoplamiento para ventiladores de vehiculos a motor. - Google Patents
Sistema de acoplamiento para ventiladores de vehiculos a motor.Info
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Abstract
Dispositivo según la reivindicación 1 caracterizado porque dichos medios de acoplamiento consisten en una rueda 47 de corona, con dientes (47b) frontales.
Description
Sistema de acoplamiento para ventiladores de
vehículos a motor.
La presente invención se refiere a un dispositivo
para transmitir el movimiento a un ventilador para enfriamiento del
refrigerante en un vehículo a motor, que comprende un primer
embrague electromagnético, un segundo embrague y medios para
acoplar/desacoplar el segundo embrague, que comprende un elemento de
accionamiento coaxialmente desplazable, en ambas direcciones, con
respecto a los medios que generan movimiento, aunque libre en la
rotación del mismo.
Un dispositivo similar se muestra en el documento
JP-A-07293594.
Se conoce en el campo técnico con relación al
enfriamiento de refrigerantes contenidos en radiadores de vehículo a
motor que existe la necesidad de forzar aire dentro del radiador
para obtener disipación de calor más rápida desde el refrigerante al
exterior, siendo dicho flujo de aire forzado obtenido para ocasionar
el giro de un ventilador el cual se monta normalmente de forma
directa sobre el cigüeñal o sobre el eje de la bomba de agua o
sobre un eje fijo y accionado que porta una polea la cual recibe
movimiento de una correa impulsada por el cigüeñal.
Se conoce también que dicho ventilador debe estar
fabricado para girar sólo para lograr una cierta temperatura
predefinida del agua detectada por medio de un termostato que activa
un embrague electromagnético, cuyo cierre hace que el ventilador
comience a girar.
Dichos embragues electromagnéticos hacen que el
ventilador comience a girar a la velocidad de rotación de la polea
impulsora, sin la posibilidad de ocasionar una variación en la
velocidad de rotación del ventilador que depende de la variación en
velocidad de actuación del mismo.
Más particularmente se requiere que un ventilador
de vehículo a motor debe ser capaz de girar:
- a una velocidad inferior que la del eje de
transmisión para enfriamiento en condiciones de temperatura externa
baja;
- a una velocidad igual o incluso mayor que la
del eje de transmisión en el caso de temperaturas externas más altas
o uso en condiciones extremas que hacen que se sobrecaliente el
motor;
- a velocidad cero, es decir con el ventilador
que no gira en absoluto y permanece en una condición libre con
respecto al eje de transmisión, en el caso de temperaturas
particularmente bajas en las que además el enfriamiento no es útil o
incluso dañino.
En un intento de alcanzar estas características
de funcionamiento, se han desarrollado los sistemas de acoplamiento
del tipo mixto con embragues de fricción que funcionan
electromagnéticamente y acoplamientos de transmisión basados en el
uso de corrientes parásitas generadas por rotación de un elemento de
conducción en la vecindad de imanes perma-
nentes.
nentes.
Esta solución es, por ejemplo, conocida del
documento DE-32 03 143 que describe una disposición
en la cual el cigüeñal está conectado al rotor de un embrague
electromagnético, acoplado mediante una armadura conectada al
ventilador para accionamiento directo, aunque las condiciones de
velocidad baja hacen uso del acoplamiento entre un disco conductor,
que gira con el eje de transmisión, y los imanes permanentes que
forman parte del ventilador, ocasionando dicho acoplamiento la
transmisión de movimiento a una velocidad baja como un resultado del
deslizamiento relativo entre las dos partes.
Con esta solución, sin embargo, no es posible
obtener la condición libre del ventilador.
Para superar esta desventaja, el documento
EP-0-317.703 ha descrito un
acoplamiento que adopta la solución descrita por la patente
DE-32 03 143 anterior, que contempla también un
segundo embrague electromagnético, el cual, en combinación con los
otros, es capaz de lograr las tres condiciones de funcionamiento
diferentes, aunque requiere la fabricación de un cojinete especial,
el cual no es estándar y es costoso y difícil de producir.
Ambas soluciones tienen también una limitación
estructural que consiste en el hecho de que se predetermina la
velocidad moderada por el tamaño del imán permanente necesario para
el funcionamiento del embrague y no es posible, por lo tanto regular
la velocidad moderada de rotación del ventilador dentro de un
intervalo variable que corresponde a las condiciones de temperatura
reales del motor.
Además de esto, la configuración particular de
los compartimientos del motor de vehículos a motor para la cual
están destinados dichos dispositivos, en particular, en el caso de
un ventilador soportado por un eje fijo portador de la polea
impulsora, requiere la colocación de grandes masas giratorias de
proyección y una distancia considerable a partir del punto de unión
del eje fijado que soporta el ventilador, con obvias desventajas que
dan por resultado la necesidad, entre otras cosas, de soportes y
piezas accesorias para el conjunto completo; esto da lugar a un
aumento adicional en las dimensiones, dificultades técnicas en la
configuración de las piezas –debido a la presencia en el
compartimiento del motor de otras piezas del motor– y un
consiguiente aumento total en los costes de fabricación. El
problema técnico que se presenta, por lo tanto, es el de
proporcionar un dispositivo para transmitir el movimiento rotacional
a un ventilador para enfriar el refrigerante de vehículos a motor,
que es impulsado por un medio impulsor único y permite que el
ventilador gire a un número controlable de revoluciones ajustable
que depende del requerimiento real de enfriamiento del motor, lo
cual incluye también la posibilidad de mantener el ventilador
estacionario en el caso de temperaturas externas muy bajas.
Con respecto a este problema un requerimiento
adicional es que el dispositivo debería tener dimensiones compactas
sin masas rotacionales de proyección costosa y elevada y debería ser
controlada por medio de detección directa de la temperatura del
refrigerante.
Estos problemas técnicos se solucionan según la
presente invención por un dispositivo para transmitir el movimiento
a un ventilador que enfría el refrigerante de un vehículo a motor,
que comprende medios que generan movimiento sobre los cuales se
monta el ventilador por medio de un soporte libre, un primer
embrague electromagnético, cuyo acoplamiento hace que la rotación
del ventilador a un número de revoluciones iguale al del medio que
genera el movimiento; un segundo embrague, cuyo
acoplamiento/desacoplamiento hace que la rotación del ventilador a
un número de revoluciones inferiores al del movimiento que genera el
movimiento o a cero revoluciones; comprendiendo medios para
acoplar/desacoplar el segundo embrague un elemento impulsor
coaxialmente desplazable, en ambas direcciones, con respecto al
medio que genera movimiento, aunque libre en la rotación del último;
los medios de acoplamiento que son inmovilizados coaxialmente en la
rotación con el medio que genera movimiento y conectados a dicho
elemento impulsor de desplazamiento y adecuados para
acoplarse/desacoplarse con el motor de dicho segundo embrague.
Se pueden obtener detalles adicionales de la
siguiente descripción de un ejemplo no limitativo de realización de
la invención, dispuesto con referencia a los dibujos que se
acompañan en los que:
- las figs. 1a, 1b muestran una sección axial
esquemática a través del dispositivo para transmitir el movimiento
al ventilador según la invención con un embrague de inducción y
acoplamiento dentado, en la posición abierta y cerrada,
respectivamente;
- las figs. 2a, 2b muestran una sección axial
esquemática a través del dispositivo para transmitir el movimiento
al ventilador según la presente invención con un embrague de
inducción y acoplamiento de elemento-de fricción, en
la posición abierta y la posición cerrada, respectivamente;
las figs. 3a, 3b muestran una sección axial
esquemática a través del dispositivo de transmisión de movimiento
con un embrague de histeresis magnética y acoplamiento de fricción y
dentado, respectivamente; y
- las figs. 4a, 4b muestran una sección axial
esquemática a través del dispositivo para transmitir el movimiento
al ventilador según la presente invención con un embrague de
inducción y acoplamiento de control de espacio de aire de embrague,
en la posición acoplada y desacoplada, respectivamente.
Según se muestra en las figs. 1a, 1b el
dispositivo para transmitir el movimiento a un ventilador 1 para
enfriar un vehículo a motor está dispuesto entre el ventilador 1
propiamente dicho y un eje 20 impulsor que forma parte de una polea
3 conectada al cigüeñal por medio de una correa (no mostrada). Para
una mayor conveniencia de la descripción más abajo, la "dirección
longitudinal" se entenderá que está la dirección paralela al eje
longitudinal del eje 20 impulsor.
Con mayor detalle el eje impulsor consiste en un
manguito 21 hueco, un extremo del cual está conectado a un rotor 31
que forma parte de la polea 3 y montado sobre un cojinete 11
enchavetado en una extensión 12a hueca adecuada de un saliente 12 de
soporte que forma parte de la base 10 del motor.
Dicho rotor 31 forma el elemento de rotación de
un embrague 30 electromagnético formado por un electroimán 32 anular
concéntrico con el rotor y dispuesto entre el último y el saliente
12 fijo y conectado eléctricamente a un termostato (no mostrado) por
ejemplo para la temperatura del agua de enfriamiento.
La armadura 33 del embrague 30 está dispuesta
sobre el lado opuesto al electroimán 32 con respecto al rotor 31,
estando conectada a una campana 1a que soporta el ventilador 1 y que
está montada sobre un cojinete 33a enchavetado a su vez sobre el
manguito 21 hueco.
El manguito 21 hueco tiene, dispuesto
coaxialmente dentro de él, el vástago 41 de un dispositivo 40 para
impulsar en la dirección longitudinal un acoplamiento 50 de un
segundo embrague 60, cuyo rotor 61 está montado sobre un cojinete
61a enchavetado sobre el manguito 21 y la armadura 63 la cual
consiste en una porción adecuada de la campana 1a que soporta el
ventilador 1.
Dicho segundo embrague es del tipo de inducción
basado en corrientes Foucault o parásitas y comprende una pluralidad
de imanes 64 permanentes que se soportan por un anillo 64a de
retención fabricado de material no magnético y que forma parte del
rotor 61 y un primer anillo 65 fabricado de material conductor y
soportado por un segundo anillo 65a montado sobre un soporte no
magnético que consiste en dicha pieza 63 de la campana 1a.
De este modo, el rotor 61 y los imanes 64 forman
los elementos de unión de inducción capaces de ocasionar la rotación
de la campana 1a y por lo tanto del ventilador 1.
Dicho dispositivo 40 de acoplamiento del segundo
embrague 60 consiste en dicho vástago 41, un extremo del cual está
rígidamente unido a un pistón 42 que se desliza dentro de un
cilindro 43 al cual el fluido impulsor se suministra por medio de un
conducto 43a asociado que ocasiona longitudinalmente el movimiento
hacia adelante del vástago 41 y hacia fuera contra la acción de
empuje de un muelle 44 el cual tiende a hacer que el vástago 41
retorne a la posición retractada.
Dicho cilindro puede ser convenientemente del
tipo neumático/hidráulico/aceite hidráulico.
Alternativamente, la actuación del acoplamiento
puede también ser del tipo electromecánico.
Se evita que dicho vástago gire por medio de un
elemento 41a de inmovilización radial que forma parte de un saliente
11 fijo.
En el extremo libre del vástago, opuesto al del
pistón 42, un cojinete 46a que soporta una rueda 47 de corona se
monta deslizándose axialmente sobre una guía 21a del manguito 21 y
se mueve integralmente en rotación con el último. Los dientes 47b
longitudinales de la rueda 47 están diseñados para engranar con los
dientes 61b frontales opuestos y correspondientes del rotor 61.
El principio de funcionamiento del acoplamiento
es como sigue:
- el cilindro 43 se mantiene normalmente
suministrado bajo presión a fin de superar la resistencia del muelle
44 y traer el vástago 41 a la posición extraída para desacoplar el
acoplamiento 47, 47b del rotor 61, 61b que permanece estacionario de
ese modo;
- si el electroimán 32 se mantiene desactivado,
la armadura 33 del embrague permanece separada del rotor 31 y el
ventilador 1 permanece en una condición libre con respecto al
manguito 21 que genera el movimiento;
- si el electroimán 32 es activado, la armadura
33 es utilizada de nuevo a fin de entrar en contacto con el rotor
31, junto con el cual comienza a girar, ocasionando la rotación de
la campana 1a, y por lo tanto el ventilador 1, en un número de
rotaciones igual al del eje impulsor;
- si el electroimán 32 se mantiene desactivado y
el cilindro 43 está descargado, la acción de empuja del muelle
ocasiona la utilización de nuevo, hacia adentro, del vástago 41 el
cual desplaza axialmente el acoplamiento 50, ocasionando el
engranaje de los dientes 47b y 67b frontales y por lo tanto la
rotación del rotor 61 del segundo embrague 60; dicha rotación
ocasiona la formación de las corrientes parásitas entre los
elementos 64 y 65 del embrague 60 el cual ocasiona la rotación de
la campana 1a y por lo tanto del ventilador 1.
Puesto que el accionamiento de la campana por el
rotor 61 ocurre con un deslizamiento relativo, el ventilador girará
a una velocidad menor que la del eje 21.
Se puede por lo tanto entender de qué forma el
dispositivo de transmisión según la invención es capaz de asegurar
las tres velocidades de rotación requeridas del ventilador (número
de revoluciones igual a o menor que las del eje que genera el
movimiento o cero revoluciones) sin grandes cargas de rotación que
se proyectan desde el soporte fijo y con control producido por
detección directa de la temperatura del agua.
Además de esto, el movimiento longitudinal del
vástago 41 entre dos interrupciones a fin de carrera definidas
mecánicamente asegura la eliminación sustancial de la posibilidad de
error por el acoplamiento del segundo embrague; además, el hecho de
que el acoplamiento del segundo embrague se determina por la acción
de empuje del muelle 44 asegura que la rotación del ventilador, y
por lo tanto enfriamiento del motor, se asegura también en el caso
de malfuncionamientos que evitan la actuación correcta del primer y
segundo embrague por los diversos circuitos de control.
Las figuras 2a, 2 muestran una primera variación
de la realización del dispositivo según la invención en el que el
acoplamiento 150 del segundo embrague 60 se forma por elementos 147b
con un alto coeficiente de fricción dispuesto sobre la rueda 147 que
forma parte del vástago 41; en esta configuración se simplifica más
la producción del dispositivo.
Las figs. 3a a 3b muestran dispositivos similares
a los descritos con relación a las figs. 1a, 2a en los que el
segundo embrague 260 es del tipo de histeresis magnética en lugar
del tipo de inducción.
En este caso, los imanes 264 permanentes
soportados por un anillo 264a están dispuestos sobre el rotor 261,
al tiempo que un anillo 265 fabricado de material magnéticamente
semiduro se une a la campana 1a.
El acoplamiento del segundo embrague 260 puede de
nuevo ser realizado por el mismo acoplamiento 47b dentado o
acoplamiento 147b de fricción ya descrito en conexión con el
embrague 60, 160 de inducción.
Tanto en el caso de un segundo embrague de
inducción como en el caso de un segundo embrague de histeresis se
contempla que el rotor asociado es capaz de colocar los elementos de
unión de forma que estén dispuestos de cara a los lados opuestos del
rotor para equilibrar los empujes axiales que se generan sobre el
cojinete, lo que produce al mismo tiempo un incremento en el
momento de torsión del accionamiento.
Las figs. 4a y 4b, muestran una realización
adicional del dispositivo según la invención en el que el
acoplamiento del segundo embrague 360 se obtiene controlando el
tamaño del espacio de aire, es decir la distancia entre los
elementos 364 y 365a que producen unión entre el rotor 361 y campana
1a de soporte del ventilador 1. Con mayor detalle el acoplamiento
350 se forma por un saliente 347 anular unido rígidamente al vástago
41 de una manera enteramente similar al del ya descrito con relación
a la fig. 1a.
En este caso, sin embargo, el saliente 347 está
unido de forma estable al rotor 361 del segundo embrague 360 de
forma que la actuación del vástago 41 en la dirección longitudinal
produce:
- en una dirección: el movimiento del rotor y por
tanto de los elementos 364 conductores hacia los elementos 365a
conductores correspondientes de la campana 1a, produce de ese modo
la unión y accionamiento rotacional del ventilador 1;
- en la otra dirección: el movimiento del rotor
361 se aparta de la campana 1a y por lo tanto un incremento del
espacio de aire entre los elementos 364, 365a de conducción tales
como para neutralizar sustancialmente la formación de corrientes de
unión parásita y por lo tanto accionamiento rotacional de la campana
1a que permanece estacionaria en la condición libre junto con el
ventilador 1.
Con esta configuración de acoplamiento, que se
puede realizar para embragues de inducción y embragues de histeresis
magnética, es también posible lograr control sustancialmente
continuo de la velocidad de rotación del ventilador, puesto que,
ajustando adecuadamente el desplazamiento del vástago 41, el tamaño
del espacio de aire se ajusta correspondientemente, dando como
resultado mayor/menor unión relativa y por lo tanto un mayor/menor
momento de torsión transmitido que corresponde a un ajuste en las
revoluciones del ventilador.
Con mayor detalle, se prevé que dicho ajuste de
la distancia se realiza por medios correspondientes para ajustar la
presión del fluido en el cilindro, o por un cilindro de doble
accionamiento, o por medios del tipo electromecánico capaz de
producir diferentes posiciones de equilibrio con respecto al muelle
44.
Claims (19)
1. Dispositivo para transmitir el movimiento a un
ventilador (1) para enfriar el refrigerante en un vehículo a motor,
que comprende:
- medios (3, 21) que generan movimiento en los
cuales se monta el ventilador (1) por medio de un soporte (1a)
libre;
- un primer embrague (30) electromagnético, cuyo
acoplamiento ocasiona la rotación del ventilador a un número de
revoluciones igual al de los medios que generan movimiento;
- un segundo embrague (60; 160; 260; 360), cuyo
acoplamiento/desacoplamiento ocasiona la rotación del ventilador a
un número de revoluciones menor que el de los medios que generan
movimiento o a cero revoluciones;
caracterizado porque comprende:
- medios (50; 150; 250; 350) para
acoplar/des-
acoplar el segundo embrague que comprende un elemento (41) impulsor desplazable coaxialmente, en ambas direcciones, con respecto a los medios (3;21) que generan movimiento, aunque libres en la rotación del último;
acoplar el segundo embrague que comprende un elemento (41) impulsor desplazable coaxialmente, en ambas direcciones, con respecto a los medios (3;21) que generan movimiento, aunque libres en la rotación del último;
- dichos medios (50; 150; 250; 350) de
acoplamiento/desacoplamiento son bloqueados coaxialmente en rotación
con los medios (3; 21) que generan movimiento y conectados a dicho
elemento (41) impulsor de desplazamiento, comprendiendo dichos
medios de acoplamiento/desacoplamiento elementos (47; 147; 347) de
acoplamiento adecuados para acoplamiento/desacoplamiento con un
rotor (61; 161; 261; 361) del dicho segundo embrague (60; 160; 260;
360).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho primer embrague es soportado en
una posición sustancialmente contigua a la carcasa del motor.
3. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho primer embrague (30) comprende un
electroimán (32) montado coaxialmente dentro del rotor (31) que
forma parte de una polea (3) que genera movimiento.
4. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho segundo embrague (60;260;360) está
soportado coaxialmente en una posición que se proyecta
sustancialmente desde la base del motor.
5. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho elemento (41) impulsor de
acoplamiento consiste en un vástago (41) dispuesto coaxialmente
dentro de los medios (3, 21) que generan movimiento.
6. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho elemento (41) impulsor de
acoplamiento está asociado con los medios (43,44) impulsores de
desplazamiento correspondiente.
7. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichos medios (44) impulsores de
desplazamiento consisten en un pistón (42) movido por un cilindro
(43, 43a) contra la acción de empuje de un muelle (44) de
retorno.
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicho cilindro es del tipo
neumático/hidráulico/aceite hidráulico.
9. Dispositivo según la reivindicación 3,
caracterizado porque dichos medios impulsores de
desplazamiento son del tipo electromecánico/electro-
magnético.
magnético.
10. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho elemento (41) impulsor tiene en su
extremo libre un cojinete (46a) en el que se montan dichos medios
(47;147;347) de acoplamiento.
11. Dispositivo según la reivindicación 1
caracterizado porque dichos medios de acoplamiento consisten
en una rueda 47 de corona, con dientes (47b) frontales.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el rotor (61) del segundo embrague (60)
tiene dientes (61b) frontales adecuados para engranar con los
dientes (47b) de dicha rueda (47).
13. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de acoplamiento consisten
en un disco (147) que soporta elementos (147b) con un alto
coeficiente de fricción adecuado para acoplamiento directo con la
superficie opuesta del rotor (61) del segundo embrague (60).
14. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos medios de acoplamiento consisten
en un saliente (347) anular el cual está unido de forma estable al
rotor (361) del segundo embrague (360).
15. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho segundo embrague es del tipo de
corriente parásita.
16. Dispositivo según las reivindicación 1,
caracterizado porque dicho segundo embrague es del tipo de
histeresis magnética.
17. Dispositivo según la reivindicación 15 ó 16,
caracterizado porque dicho segundo embrague es del tipo de
acoplamiento/desacoplamiento único.
18. Dispositivo según la reivindicación 14,
caracterizado porque dicho segundo embrague (360) comprende
medios para controlar la distancia del rotor (361) desde la campana
(1a) de soporte de ventilador, capaz de controlar la cantidad de la
distancia del espacio de aire entre los elementos de conducción y
los elementos magnéticos desde una posición acoplada de par motor
máximo a una posición desacoplada de par motor cero.
19. Dispositivo según la reivindicación 18,
caracterizado porque dichos medios para controlar y ajustar
la distancia de espacio libre de aire se diseñan para asegurar el
ajuste sustancialmente continuo del par motor entre la posición
acoplada máxima y la posición desacoplada cero.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| IT2000MI000382A IT1316682B1 (it) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | Dispositivo di trasmissione del moto per ventole di autoveicoli acomando coassiale dell'innesto |
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