УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОХЛАЖДАЮЩЕГО ПОТОКА ВОЗДУХА В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
DEVICE FOR REGULATING COOLING AIR FLOW IN VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к автомобильному сектору, в частности к устройству для регулирования и/или управления потоком горячего воздуха, создаваемым компонентом транспортного средства, в частности, автомобилем во время его работы.
Уровень техники
В целом, транспортное средство содержит различные компоненты, которые во время своей работы выделяют тепло внутри отсека или корпуса, в котором каждый из них расположен.
Типичный пример это двигатель, который выделяет тепло в двигательном отсеке; другим примером являются тормоза, которые выделяют тепло, которое может быть ограничено каналом, где размещены тормоза.
При нормальной работе двигатель автомобиля выделяет значительное количество тепла, которое, если оно не рассеивается должным образом, может привести к серьезному повреждению самого двигателя и других частей и компонентов транспортного средства, смежных с двигателем, особенно тех, которые расположены в двигательном отсеке.
В то же время двигатель должен работать при собственной оптимальной температуре, и температура в отсеке, в котором находится двигатель, также должна оставаться на оптимальном уровне.
Для этой цели были разработаны устройства, которые позволяют изменять приток и отток воздуха в двигательный отсек и из него, чтобы способствовать теплообмену с внешней атмосферой, тем самым предотвращая нежелательный перегрев или чрезмерное охлаждение.
Известны устройства, которые содержат заслонки или створки, которые перемещаются таким образом, чтобы закрывать и открывать сквозные щели или отверстия, которые позволяют воздуху течь из внутренней части двигательного отсека или общего пространства во внешнюю атмосферу, тем самым способствуя отводу тепла из двигательного отсека.
В целом, сквозные щели предусмотрены, например, на кузове автомобиля вблизи двигательного отсека, и створки прикреплены к нему.
Однако устройства предшествующего уровня техники относительно неэффективны в том смысле, что требуют реализации сложных и громоздких механизмов активации, в основном электрогидравлических или электромеханических, для надлежащего управления перемещением створок и в соответствии с необходимостью охлаждения двигательного отсека или другого вовлеченного пространства.
Раскрытие сущности изобретения
В этом контексте техническая цель, которая составляет основу этого изобретения, заключается в предложении устройства для регулирования охлаждающего потока воздуха в транспортном средстве для преодоления по меньшей мере некоторых из вышеупомянутых недостатков известного уровня техники.
Конкретнее, цель этого изобретения заключается в том, чтобы предложить устройство для регулирования и управления охлаждающим потоком воздуха в отсеке транспортного средства, в частности автомобиля, которое является конструктивно простым, легким по весу и управлению, и с сохранением при этом высокого уровня эффективности и надежности.
Указанная техническая цель и указанные цели по существу достигаются с помощью устройства для регулирования потока воздуха в отсеке автомобиля - например, двигательном отсеке - содержащего технические признаки, описанные в одном или нескольких прилагаемых пунктах формулы изобретения.
В настоящем раскрытии описан предпочтительный вариант осуществления устройства для управления охлаждающим потоком в двигательном отсеке автомобиля, которое содержит: по меньшей мере одну створку, соединенную с отверстием притока воздуха двигательного отсека автомобиля и выполненную с возможностью перемещения между положением для закрытия и положением для открытия отверстия притока воздуха; приводной модуль, выполненный с возможностью приложения заранее заданной силы тяги; и передаточный аппарат, выполненный с возможностью передачи силы тяги от приводного модуля к створке для перемещения створки из закрытого положения в открытое положение.
Приводной модуль содержит по меньшей мере один исполнительный механизм, изготовленный из сплава с памятью формы так, что сила тяги прилагается, когда исполнительный механизм достигает заранее заданной температуры.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки и преимущества изобретения более ясны из не ограничивающего описания, раскрывающего далее предпочтительный вариантом осуществления устройства для охлаждения двигательного отсека транспортного средства, как показано на прилагаемых чертежах, на которых:
- фиг. 1 представляет собой вид, частично блочный, устройства, в соответствии с настоящим раскрытием, для регулирования потока воздуха в отсеке автомобиля;
- фиг. 2A и 2B показывают два различных рабочих состояний компонента устройства в соответствии с настоящим раскрытием.
Осуществление изобретения
Цифра 1 на сопроводительных чертежах в целом обозначает устройство для регулирования охлаждающего потока воздуха в транспортном средстве, предпочтительно в автомобиле, именуемое далее как просто «устройство 1».
В целом, отсек представляет собой ограниченное пространство, вмещающее компонент автомобиля, который выделяет тепло во время своей работы.
Отсек представляет собой, например, двигательный отсек, а компонент представляет собой двигатель. В другом примере отсек представляет собой канал охлаждения тормозов, а компонент определяется автомобильными тормозами, которые по меньшей мере частично размещены в канале или обращены к нему.
В дальнейшем двигательный отсек нарочито упоминается в качестве предпочтительного пример применения этого решения, но без потери при этом общности.
Устройство 1 содержит по меньшей мере одну створку 2, приводной модуль 3 и передаточный аппарат 4.
Створка 2 выполнена с возможностью соединения с отверстием потока воздуха в отсеке автомобиля (не показан), например в двигательном отсеке, и с возможностью перемещения между положением закрытого отверстия и положением открытого отверстия.
Другими словами, створка 2 приспособлена к форме и размеру соответствующего отверстия потока, выполненного, например, на кузове автомобиля, предпочтительно в его двигательном отсеке.
В альтернативных решениях отверстие потока может быть входом или выходом канала, соединяющего двигательный отсек с внешней атмосферой или с другим отсеком для автомобильного компонента, выделяющего тепло во время своей работы.
Створка 2 выполнена с возможность перемещения между закрытым положением, в котором она расположена так, чтобы закрывать отверстие потока, и открытым положением, в котором створка расположена так, чтобы оставлять отверстие по меньшей мере частично открытым.
Отверстие потока воздуха выполнено с возможностью сообщения внутренней части двигательного отсека с внешней атмосферой по текучей среде, чтобы позволить воздуху протекать между ними для способствования теплообмену, который может быстро и эффективно снизить температуру внутри двигательного отсека.
Предпочтительно створка 2 выполнена с возможностью перемещения посредством вращения вокруг соответствующей оси X вращения, предпочтительно неподвижной.
Предпочтительно, когда она расположена так, чтобы закрывать отверстие притока, створка 2 выполнена с возможностью располагаться заподлицо с внешним профилем двигательного отсека, иначе говоря обращенной к внешней атмосфере, так чтобы створка 2 не оказывала отрицательного воздействия на аэродинамический профиль автомобиля.
Прохождение створки 2 из положения закрытого отверстия притока в положение открытого отверстия притока обеспечено посредством приводного модуля 3, который сконфигурирован для приложения заранее заданной силы тяги, передаваемой на створку 2 передаточным аппаратом 4.
Конкретнее, приводной модуль 3 содержит по меньшей мере один исполнительный механизм 5, изготовленный из сплава с памятью формы, сконфигурированный для приложения силы тяги, когда исполнительный механизм достигает заранее заданной температуры.
Материалы с памятью формы представляют собой металлические сплавы, способные «запоминать» определенную структурную форму, к которой они возвращаются, когда происходит изменение состояния в результате достижения заранее заданной температуры, которая зависит от состава сплава.
Другими словами, эти материалы способны, просто нагреваясь, возвращаться к своей исходной форме даже после деформаций, которые существенно изменили их форму.
Конкретнее, исполнительный механизм 5 выполнен, например, из сплава с памятью формы, содержащего никель и титан.
Этот сплав выполнен с возможностью, например, демонстрации изменения состояния при температуре между 25°C и 75°C.
В зависимости от области применения, сплав с памятью формы может демонстрировать изменение состояния при температуре между 25°C и 75°C с допуском по интервалу в 15°.
Таким образом, исполнительный механизм 5 имеет исходную форму, к которой он возвращается каждый раз, когда подвергается воздействию температуры, достаточно высокой для осуществления изменения состояния.
Исполнительный механизм 5 расположен таким образом, что изменение формы из-за изменения состояния генерирует силу тяги, которая через передаточный аппарат 4 обеспечивает переключение створки 2 из положения закрытого отверстия потока воздуха в положение, в котором отверстие потока воздуха открыто.
Конструктивно приводной модуль 3 содержит первую раму 3а, сконфигурированную для вмещения по меньшей мере одного исполнительного механизма 5.
Устройство 1 содержит вторую раму 4а, которая вмещает передаточный аппарат 4 и на которой установлена по меньшей мере одна створка 2.
Первая рама 3а и вторая рама 4а сообщаются друг с другом через направляющую 6, в которую вставлен толкатель 7 передаточного аппарата 4.
Другими словами, устройство имеет пару рам 3a, 4a, в которых расположены приводной модуль 3 и передаточный аппарат 4 соответственно; рамы сообщаются друг с другом так, что толкатель 7 может соединять передаточный аппарат 4 с исполнительным механизмом 5 приводного модуля 3.
Первая рама 3a и вторая рама 4a объединены в устройстве 1, но конструктивно различны, так что их можно разделить, например, для облегчения технического обслуживания или ремонта приводного модуля 3 и/или передаточного аппарата 4 или даже створок 2.
Конкретнее, в проиллюстрированном примере толкатель 7 имеет первый конец 7a, снабженный реечным профилем, а створка 2 содержит шестерню, выполненное с возможностью зацепления с первым концом 7a таким образом, что перемещение толкателя 7 приводит створку 2 из закрытого положения в открытое положение за счет вращения вокруг соответствующей оси X вращения.
В целом, толкатель 7 и створка 2 зацепляются друг с другом таким образом, что перемещение толкателя 7 приводит крыло 2 из закрытого положения в открытое положение.
Чтобы створка 2 могла вернуться в положение закрытого входа воздуха, когда температура в двигательном отсеке падает до достаточно низкого уровня, приводной модуль содержит по меньшей мере один противодействующий исполнительный механизм 8, выполненный с возможностью приложения противодействующей силы для противодействия силе тяги; то есть, противодействующая сила имеет ту же ориентацию, что и сила тяги, но противоположное направление; противодействующий исполнительный механизм 8 предпочтительно содержит по меньшей мере одну противодействующую пружину.
Противодействующий исполнительный механизм 8 и исполнительный механизм 5 с памятью формы размещены в первой раме 3а и предпочтительно соединены с ней.
Исполнительный механизм 5 и противодействующий исполнительный механизм 8 работают на противоположных сторонах общего ползуна 9, который предпочтительно выполнен чашеобразным и который также размещен в первой раме 3а.
В первой раме 3а приводной модуль 3 содержит один или несколько направляющих штифтов 10 для направления ползуна 9.
Ползун 9 предпочтительно направляется при поступательном перемещении параллельно с силой тяги одним или несколькими направляющими штифтами 10.
На практике исполнительный механизм 5 и противодействующий исполнительный механизм 8 соединены с ползуном 9, который расположен между ними в первой раме 3а так, что он может перемещаться поступательно с перемещением вперед-назад вдоль направления Y скольжения под действием тяги и противодействующих сил.
Для передачи перемещения от приводного модуля 3 к створке 2 толкатель 7 имеет вторую часть 7b, направленную к приводному модулю 3, и соединен с ползуном 9, предпочтительно съемным образом, так, что перемещение ползуна вызывает соответствующее поступательное перемещение толкателя, предпочтительно также вдоль направления Y скольжения.
Конкретнее, ползун 9 установлен в первой раме 3 таким образом, чтобы разделять его на первый отсек 12, вмещающий по меньшей мере один исполнительный механизм 5, и второй отсек 13, вмещающий по меньшей мере один противодействующий исполнительный механизм 8.
Первый отсек 12 предпочтительно расположен центрально, а два вторых отсека 13 расположены на противоположных сторонах от него.
Исполнительный механизм 5 содержит по меньшей мере одну тяговую пружину 5a и/или противодействующий исполнительный механизм 8 содержит по меньшей мере одну противодействующую пружину 8a, при этом пружины 5a, 8a предпочтительно представляют собой цилиндрические пружины и, еще более предпочтительно, пружины сжатия: то есть, пружины сконфигурированы постепенно сжиматься в зависимости от увеличения прилагаемой к ним нагрузки.
Конкретнее, через ползун 9 сила тяги, прикладываемая пружинами 5a сжатия, вызывает сжатие противодействующих пружин 8a, и таким же образом через ползун 9 противодействующая сила, прикладываемая противостоящими пружинами 8a, оказывает эффект сжатия тяговых пружин 5а.
Преимущественно чашеобразная конструкция ползуна 9 и разделение первой рамы 3а на первый отсек 12 и второй отсек 13 позволяют расположить тяговые пружины 5а и противодействующие пружины 8а, по меньшей мере частично, параллельно друг другу, чтобы уменьшить размеры приводного модуля 3 по меньшей мере вдоль оси Y.
Рама 3а и ползун 9 позволяют устанавливать и использовать несколько пружин 5а, 8а параллельно, в зависимости от силы, которую требуется приложить приводным модулем 3.
Кроме того, отделение первой рамы 3a от второй рамы 4a позволяет заменять группу тяговых пружин 5a и противодействующих пружин 8a без воздействия на передаточный аппарат 4 и/или на толкатель 7.
Тяговые пружины 5а предпочтительно все параллельны и близки друг к другу и, таким образом, менее подвержены температурным разницам, которые могут нарушить баланс силы тяги, приложенной к ползуну 9.
Приводной модуль 3 особенно компактен и может нагреваться соответствующим направленным потоком воздуха в транспортном средстве, в котором может быть установлено устройство 1.
На практике, когда сила тяги больше, чем противодействующая сила, ползун 9 подвергается перемещению, которое увлекает с собой толкатель 7, обеспечивая перемещение створок 2 из закрытого положения в открытое положение. И наоборот, когда противодействующая сила больше, чем сила тяги, ползун 9 подвергается перемещению, которое увлекает за собой толкатель 7, обеспечивая перемещение створок 2 из открытого положения в закрытое положение.
В проиллюстрированном предпочтительном варианте осуществления ось Y поступательного перемещения и ось X вращения наклонены друг относительно друга.
Баланс между силой тяги и противодействующей силой определяется состоянием, а следовательно температурой, сплава с памятью формы, из которого изготовлен исполнительный механизм 5: если температура ниже заранее заданной температуры, необходимой для инициирования изменения состояния, исполнительный механизм 5 прилагает силу тяги, которая меньше противодействующей силы, и, следовательно, створка 2 удерживается в закрытом положении.
С другой стороны, повышение температуры инициирует изменение состояния, поэтому исполнительный механизм стремится вернуться к своей исходной форме, тем самым увеличивая силу тяги до тех пор, пока она не достигнет точки, в которой она компенсирует, а затем превышает противодействующую силу, в результате чего обеспечивается, посредством передаточного аппарата 4, перемещение створки 2 из закрытого положения в открытое положение. Когда створка 2 находится в открытом положении, горячий воздух может выходить из двигательного отсека: например, когда автомобиль неподвижен.
В проиллюстрированном примере исполнительный механизм 5 содержит шесть тяговых пружин 5а, исходная форма которых является удлиненной, как показано на фиг. 2В.
Тяговые пружины 5а возвращаются к своей исходной удлиненной форме, когда температура превышает заранее заданную температуру.
Когда температура исполнительного механизма падает ниже заранее заданной температуры, противодействующие пружины 8a - например, две в показанном варианте осуществления - толкают ползун 9 и возвращают тяговые пружины в их короткую конфигурацию, как показано на фиг. 2А.
Тяговые пружины 5а и/или противодействующие пружины 8а расположены вокруг соответствующих направляющих штифтов 10 для направления ползуна 9 так, чтобы он надлежащим образом удерживался и функционировал в первой раме 3а.
В возможном варианте осуществления исполнительный механизм 5 с памятью формы и противодействующий исполнительный механизм 8 содержат соответствующие множества пружин 5а, 8а, расположенных параллельно.
Преимущественно устройство 1 в соответствии с настоящим раскрытием содержит канал подачи воздуха, схематично представленный как блок 14, выполненный с возможностью подачи потока горячего воздуха к по меньшей мере одному исполнительному механизму 5 из двигательного отсека, и предпочтительно из двигателя. Это гарантирует то, что температура исполнительного механизма 5 будет как можно ближе к фактической температуре внутри двигательного отсека.
Устройство 1 предпочтительно содержит множество кронштейнов 11, которые позволяют надежно закрепить его на транспортном средстве.
Предпочтительно кронштейны 11 выполнены с возможностью установки устройства 1 на внутренней поверхности отсека кузова, например, в двигательном отсеке.
В конкретном варианте осуществления устройство содержит множество створок 2, предпочтительно разделенных поровну и присоединенных на противоположных сторонах передаточного аппарата 4.
Конкретнее, створки 2 - шесть в конкретном варианте осуществления, показанном на фиг.1 - соединены с возможностью вращения с рамой 4, то есть они соединены таким образом, что могут вращаться вокруг соответствующих осей X вращения для перехода из положения открытого впускного отверстия в положение закрытого впускного отверстия, и наоборот.
Оси X вращения створок 2, расположенных на одной стороне передаточного аппарата 4, предпочтительно параллельны друг другу.
Как показано на фиг. 2A-2B, приводной модуль 3 содержит исполнительный механизм 5 и противодействующий исполнительный механизм 8, которые соответственно содержат, например, шесть тяговых пружин 5a и две противодействующие пружины 8a, соединенные с ползуном 9 таким образом, чтобы обеспечить возможность его возвратно-поступательного перемещения вдоль оси Y поступательного перемещения.
В альтернативных, не проиллюстрированных, вариантах осуществления исполнительные механизмы 5 и 8 могут иметь разное количество тяговых пружин 5а и/или противодействующих пружин 8а, например, в зависимости от динамики, ожидаемой от устройства 1, и его размеров.
Толкатель 7, вставленный в направляющую 6, которая соединяет первую раму 3a и вторую раму 4a друг с другом, соединяется на первом конце 7a со створками 2, например, реечной передачей, с которой зацеплены створки 2.
Второй конец 7b толкателя 7, с другой стороны, соединен с ползуном 9 таким образом, чтобы обеспечить передачу силы тяги и противодействующей силы от приводного модуля 3 к створкам 2.
В альтернативных, не проиллюстрированных, вариантах осуществления устройство 1 содержит множество створок, которые не приводятся в движение все вместе, а могут приводиться в движение независимо друг от друга или группами.
В процессе эксплуатации сила тяги и противодействующая сила действуют на ползун 9 и обеспечивают его поступательное перемещение, которое преобразуется во вращательное перемещение створок 2 для открытия или закрытия впускного отверстия.
Конкретнее, открывающее перемещение определяется повышением температуры, которое вызывает изменение состояния сплава с памятью формы, из которого сделаны тяговые пружины 5а исполняющего механизма 5, чтобы компенсировать, а затем преодолеть противодействующую силу.
И наоборот, закрывающее перемещение определяется падением температуры до уровня, при котором ее уже не достаточно для поддержания изменения состояния сплава с памятью формы, таким образом сила тяги, которую исполнительный механизм 5 может создавать, уменьшается, пока она не будет преодолена противодействующей силой, которая деформирует тяговые пружины 5а, в частности, за счет сжатия.
Другими словами, каждый раз, когда температура в отсеке или пространстве, в котором установлен компонент автомобиля, а, следовательно, и температура, которой подвергается исполнительный механизм, превышает температуру, необходимую для обеспечения изменения состояния сплава с памятью формы, сила тяги превышает противодействующую силу, вызывая перемещение ползуна 9, который посредством передаточного аппарата 4, в свою очередь, перемещает створки 2 из закрытого положения в открытое положение.
Когда отделение остывает, температура снова падает ниже температуры, вызывающей изменение состояния в сплаве с памятью формы, и противодействующая сила снова становится больше силы тяги, обеспечивая возвращение ползуна 9 так, что он перемещает створки 2 назад в закрытое положение.
Преимущественно, это решение достигает заданных целей, преодолевая недостатки предшествующего уровня техники и предоставляя для пользователя устройство для регулирования охлаждающего потока воздуха в отсеке автомобиля, например, в двигательном отсеке, которое не требует сложных электромеханических или электрогидравлических исполнительных систем; таким образом, конструкция устройства упрощается, а его вес и размеры значительно уменьшаются.
Фактически, устройство согласно настоящему раскрытию управляет перемещением створок 2 посредством приводного модуля 3, который реагирует на температуру, то есть активируется и деактивируется исключительно в зависимости от температуры, которой он подвергается.