СИСТЕМА ЗАСЛОНОК РЕШЕТКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к радиаторным решеткам транспортного средства с автоматически расположенными системами заслонок, которые обеспечивают подачу потока охлаждающего воздуха в отсек двигателя. Более конкретно, полезная модель относится к конструкциям, в которых многолопаточные группы системы активных заслонок радиаторной решетки соединены таким образом, что обеспечивается полное закрывание ведомой многолопаточной группы, которая управляется ведущей многолопаточной группой с помощью соединительного элемента.
Уровень техники
Радиаторная решетка транспортного средства, расположенная в его передней части, обеспечивает отверстия для подачи наружного воздуха в моторный отсек для охлаждающей системы транспортного средства, которая осуществляет охлаждение двигателя, трансмиссии и других компонентов. При прохождении через решетку поток воздуха может создавать дополнительное аэродинамическое лобовое сопротивление во время движения транспортного средства. При более высоких скоростях увеличиваются как скорость потока воздуха, так и результирующее сопротивление. При фиксированном просвете решетки, который должен обеспечивать достаточное поступление воздуха на всех скоростях, транспортное средство должно выдерживать избыточный поток воздуха и сопротивление на более высоких скоростях. Соответственно, были разработаны активные системы заслонок радиаторной решетки для уменьшения или прекращения подачи воздуха до уровня, необходимого для охлаждения, что уменьшает аэродинамическое сопротивление и увеличивает экономию топлива. Закрытые заслонки радиаторной решетки также могут способствовать более быстрому прогреванию силового агрегата в целях увеличения экономии топлива и рабочих показателей радиатора салона транспортного средства.
Типовая активная система заслонок радиаторной решетки ("active grille shutter", AGS) имеет исполнительный механизм, который задает положение заслонок решетки на основании команд блока управления трансмиссией. Заслонки могут шарнирно поворачиваться в пределах 90 градусов между полностью закрытым и полностью открытым положениями. Обычно задается несколько положений заслонок, разделенных определенным шагом (например, 16 заданных положений, отличающихся на примерно 6 градусов).
Исполнительный механизм может, например, представлять собой интеллектуальный двигатель, сообщающийся с блоком управления трансмиссией через мультиплексную шину. Двигатель имеет выходной вал, соединенный с неподвижным корпусом заслонок радиаторной решетки, а также с одной из набора подвижных лопаток, соединенных вместе с образованием многолопаточной группы. При движении выходного вала исполнительного механизма он приводит в движение лопатку, к которой он присоединен, и которая сообщает движение другим соединенным с ней лопаткам.
В соответствии с формой и дизайном заслонок, используемых в некоторых транспортных средствах, может быть создано более одного проема решетки, где каждый проем содержит соответствующую группу лопаток. Группы лопаток обычно могут быть расположены по вертикали, но не обязательно в одной плоскости. Во избежание затрат на размещение отдельных исполнительных механизмов для каждой группы лопаток, между многолопаточными группами, находящимися в конфигурации «ведущий - ведомый», может быть использован соединительный элемент. Подобная конструкция раскрыта, например, в патенте США №1817398 (опубл. 4.08.1931), который может быть выбран в качестве ближайшего аналога полезной модели. Однако вследствие технологических допусков в таких конструкциях сложно обеспечить полное синхронное закрывание обеих соединенных групп лопаток. Исполнительный механизм испытывает сопротивление при движении, когда одна группа лопаток полностью закрывается. В качестве ответной реакции на это сопротивление двигатель исполнительного механизма выключается. Если одна группа лопаток остается частично открытой, аэродинамические характеристики снижаются, и возможно возникновение нежелательного шума. Следовательно, желательно обеспечивать полное закрывание каждой группы независимо от любых вариаций промышленных форм или допусков корпуса решетки, групп лопаток или соединительных элементов.
При использовании для управления несколькими группами лопаток одного двигателя требуется больший крутящий момент, в силу чего возникает необходимость в более дорогостоящем двигателе большего размера. Наибольший крутящий момент обычно требуется от двигателя для открывания группы лопаток из полностью закрытого положения во время движения транспортного средства на высокой скорости, вследствие необходимости преодолевать сопротивление ветра. Дополнительно, высокий крутящий момент двигателя может требоваться для открывания закрытых лопаток, которые могли быть приморожены от воздействия снега и льда в холодном климате. Таким образом, также желательно уменьшать крутящий момент двигателя, требуемый для открывания закрытых лопаток.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом полезной модели является обеспечение возможности закрывания и открывания групп лопаток, при котором не требуется увеличенный крутящий момент, а также использование минимального количества элементов системы заслонок активной радиаторной решетки, что снижает ее себестоимость.
Для достижения указанного эффекта предложена система заслонок радиаторной решетки транспортного средства, которая содержит первую группу лопаток, расположенную в первой секции проема радиаторной решетки и выполненную с возможностью шарнирного поворота лопаток в ведущее положение, выбранное из закрытого положения и набора открытых положений; и вторую группу лопаток, расположенную во второй секции проема радиаторной решетки и выполненную с возможностью шарнирного поворота лопаток в ведомое положение, соответствующее ведущему положению, включая закрытое положение и набор открытых положений. Система также содержит двигатель исполнительного механизма, подключенный к первой группе лопаток для ее управляемого перемещения в выбранное ведущее положение и соединительный элемент, соединяющий первую и вторую группы лопаток для перемещения второй группы лопаток в ведомое положение, соответствующее ведущему положению первой группы лопаток, выбранному двигателем исполнительного механизма. При этом соединительный элемент содержит компенсационную пружину, выполненную с возможностью сопротивления сжатию, возникающему, когда первая и вторая группы лопаток переведены в закрытое положение, а также соединительный элемент содержит ограничительную скобу для установления предела расширения компенсационной пружины.
Компенсационная пружина имеет исходное положение, которому соответствует предел расширения, установленный ограничительной скобой.
Соединительный элемент выполнен таким образом, что при перемещении первой и второй групп лопаток в закрытое положение, вторая группа лопаток может достигать закрытого положения до закрывания первой группы, а компенсационная пружина может сжиматься после закрывания первой группы. Для этого соединительный элемент выполнен состоящим из удлиненной детали, изготовленной из формованного пластика, а пружина сжатия представляет собой U-образную пружину, сформированную в промежуточном месте вдоль удлиненной детали, и удерживается ограничительной скобой.
Первый конец ограничительной скобы прикреплен к удлиненной детали гибким шарниром с одной стороны U-образной пружины, а второй конец ограничительной скобы прикреплен к удлиненной детали с помощью защелки с другой стороны U-образной пружины. При этом защелка образована парой зубцов, выступающих из ограничительной скобы, и прорезью в удлиненной детали для вмещения этих зубцов, причем длина прорези задает предельное расширение компенсационной пружины.
В другом аспекте полезная модель представляет собой соединительный элемент для связи групп лопаток в системе заслонок радиаторной решетки, который содержит удлиненную деталь, противоположные концы которой соединены с соответствующими группами лопаток, и имеющую пружину сжатия, расположенную между двумя ее концами; и который содержит ограничительную скобу для удержания пружины сжатия в пределах исходного положения, где концы скобы соединены с удлиненной деталью.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 приведено изображение в разобранном виде известной из уровня техники двойной системы заслонок с двигателем исполнительного механизма.
На Фиг. 2 приведено изображение в разобранном виде другой двойной системы заслонок с детальной демонстрацией неподвижного соединительного элемента.
На Фиг. 3 представлен вид в перспективе предпочтительного варианта воплощения соединительного элемента пружины с ограничительной скобой в собранном положении.
На Фиг. 4 представлен вид в перспективе соединительного элемента пружины с Фиг. 3 с ограничительной скобой в несобранном положении.
На Фиг. 5 изображено поперечное сечение, выполненное по задвижной защелке с Фиг. 3.
На Фиг. 6 и 7 изображены продольные сечения части пружинного соединительного элемента с Фиг. 3 в исходном положении и в сжатом состоянии, соответственно.
Осуществление полезной модели
На Фиг. 1 показана активная система решетки радиатора, которая включает в себя корпус 10 решетки с секцией 11 проема первой радиаторной решетки, и секцией 12 проема второй радиаторной решетки. Ведущая многолопаточная группа 13 расположена в секции 11 проема радиаторной решетки, и выполнена с возможностью шарнирного поворота всех ее отдельных лопаток в ведущее положение, выбранное между закрытым положением и совокупностью открытых положений блоком управления трансмиссией (не показан). Аналогично, ведомая многолопаточная группа 14 расположена во второй секции 12 проема радиаторной решетки, и выполнена с возможностью шарнирного поворота в ведомое положение, соответствующее ведущему положению, включая аналогичное закрытое положение и совокупность открытых положений. Двигатель 15 исполнительного механизма установлен на корпусе 10 при помощи зажима 16 исполнительного механизма, прикрепленного к двигателю 15 и удерживаемого в неподвижной колодке 17 на корпусе 10. На двигатель 15 исполнительного механизма подают рабочую мощность, и он осуществляет управление при помощи жгута проводов 18.
Соединительный элемент 20 соединен с подвижным выводом (т.е. валом) двигателя 15 приводного механизма, а также с одной или несколькими отдельными лопатками многолопаточных групп 13 и 14. Первый конец 21 соединен с многолопаточной группой 13, а второй конец 22 соединен с многолопаточной группой 14. Промежуточная секция 23 выполнена в соответствии с предполагаемым дизайном конструкции, который определяет пространственное расположение многолопаточных групп 13 и 14. Однако совокупные допуски отдельных деталей или другие накапливаемые вариации или изменения с течением срока эксплуатации могут повлечь возможность полного закрывания обеих многолопаточных групп 13 и 14 после их соединения друг с другом.
На Фиг. 2 приведено изображение еще одной активной радиаторной решетки, известной из предшествующего уровня техники и имеющей корпус 25 с секцией 26 проема первой радиаторной решетки, и секцией 27 проема второй радиаторной решетки. Первая многолопаточная группа 28 может управлять потоком воздуха через первую секцию 26 проема. Отдельные шарнирные концы 30 на концах отдельных лопаток вставлены в отверстия 31 по сторонам секции 26 проема радиаторной решетки для обеспечения шарнирного поворота каждой лопатки между закрытым и открытым положениями. Каждая отдельная лопатка также имеет соответствующую поворотную планку 32, каждая из которых соединена с другими планками при помощи лопастной штанги 33 с целью одновременного поворота всех отдельных лопаток в многолопаточной группе 28. Аналогично, лопастная штанга 34 соединена с поворотными планками отдельных лопаток второй многолопаточной группы 29, расположенной во второй секции 27 проема радиаторной решетки. Лопастные штанги 33 и 34 соединены друг с другом неподвижным соединительным элементом 35. Двигатель исполнительного механизма (не показан) подключен к одной из многолопаточных групп 28 или 29, например, путем прямого соединения вторичного вала с одной любой лопастной штангой 33 или 34, либо с отдельной лопаткой одной из многолопаточных групп 28 или 29. Группа лопаток, к которой напрямую подключен двигатель исполнительного механизма, является ведущей группой лопаток, а другая группа лопаток является ведомой, и следует выбранному ведущему положению ведущей группы лопаток благодаря соединительному элементу 35. В одном конкретном варианте настоящей полезной модели соединительный элемент 35 может быть модифицирован путем включения в него компенсаторной пружины, в соответствии с приведенным далее описанием.
Как продемонстрировано на Фиг. 3, соединительный элемент 40 состоит из удлиненной детали 41, предпочтительно изготовленной из формованного пластика, с первым концом 42 для соединения с первой группой лопаток (например, с помощью лопастной штанги), и вторым концом 43 для соединения со второй группой лопаток. На концах могут быть расположены крепежные отверстия 44 и 45 для крепления соответствующих групп лопаток. Первый конец 42 также имеет крепежное отверстие 46 для взаимного соединения с подвижным выводом двигателя исполнительного механизма с помощью любого общепринятого соединения или известного крепежа.
В промежуточном месте вдоль удлиненной детали 41 сформирована компенсационная пружина 47, которая сжимается, когда концы 42 и 43 прижимают друг к другу. В показанном варианте воплощения компрессионная пружина 47 предпочтительно имеет U-образную форму, которая удерживается ограничительной скобой 48. Ограничительная скоба 48 одним концом соединена с удлиненной деталью 45 со стороны компенсационной пружины 47 гибким шарниром 50, а вторым концом - с парой прижимных зубцов 51 на ограничительной скобе 48, которые могут быть вставлены и защелкнуты в прорезь 52 на удлиненной детали 41 с другой стороны от компенсационной пружины 47. Соединительный элемент 40 с компенсационной пружиной 47 и ограничительной скобой 48 предпочтительно изготавливают в виде единой детали формованием из любого удобного термопластического материала, например, ПВХ. На Фиг. 4 изображена цельная деталь в виде, в котором ее извлекают из литьевой пресс-формы, а на Фиг. 3 изображен соединительный элемент после сборки, которая предполагает прохождение прижимных зубцов 51 через прорезь 52 для получения задвижной защелки. Как изображено на Фиг. 5, зубцы 51A и 51B имеют форму, позволяющую прижимать их друг к другу для прохождения через прорезь 52, с последующим раздвижением для фиксации в прорези 52. Войдя в соприкосновение с любым концом прорези 52, зубцы 51 ограничивают отклонение компенсационной пружины 47 в обоих направлениях. Однако компенсационная пружина 47 может быть сжата до определенной степени благодаря прорези 52, имеющей большую продольную длину, чем зубцы 51.
На Фиг. 6 изображена компенсационная пружина 47 в исходном положении, в котором зубцы 51 находятся у ближнего конца прорези 52. Расширение компенсационной пружины 47 ограничено (или блокировано), с целью обеспечения надежной работы соединительного элемента по вытягиванию ведомой группы лопаток в более открытое положение при соответствующем воздействии двигателя исполнительного механизма.
Для обеспечения полного закрывания обеих групп лопаток в настоящей полезной модели, группы лопаток и соединительный элемент выполнены таком образом, чтобы ведомая группа лопаток была закрыта незадолго до закрывания ведущей группы лопаток. После закрывания ведомой группы лопаток двигатель исполнительного механизма продолжает перемещать ведущую группу лопаток, одновременно сжимая компенсационную пружину 47. Сопротивление при сжатии компенсационной пружины 47 меньше, чем сопротивление, которое может повлечь отключение двигателя. Двигатель исполнительного механизма отключается только при сопротивлении полностью закрытой ведущей группы лопаток. Следовательно, любые накопленные отклонения или совокупные допуски деталей скомпенсированы компенсационной пружиной. Таким образом, может быть обеспечено полное закрывание обеих групп лопаток.
Пружина 47 сжатия остается в сжатом положении, пока обе группы лопаток закрыты. При желании открыть решетку радиатора требуемый от двигателя исполнительного механизма крутящий момент уменьшается, поскольку 1) накопленная энергия сжатия компенсационной пружины способствует начальному движению ведущей группы лопаток, и 2) движение обеих групп лопаток не начинается одновременно.
Вышеизложенное демонстрирует конструкцию пружинного шарнира, соединяющего ведущую и ведомую группы лопаток радиаторной решетки таким образом, что решаются проблемы приведения в полностью закрытое положение группы лопаток, не требуя при этом высокого крутящего момента как в конструкциях жесткого соединения, известных из уровня техники. Кроме того, предложенное соединение позволяет избежать как увеличения числа деталей, так и повышенной стоимости изготовления системы заслонок активной радиаторной решетки.