Узел вентилятора, способ его работы и транспортное средство
Изобретение относится к охлаждению транспортного средства, в частности к узлу реверсивного механического вентилятора. Узел вентилятора может включать в себя входной вал, первый и второй ремни, первый и второй шкивы, зацепленные первым ремнем, третий и четвертый шкивы, зацепленные вторым ремнем, выходной вал, вращательно соединенный с вентилятором, и узел муфты сцепления. Второй шкив может быть вращательно соединен с первым шкивом посредством первого ремня для вращения в том же направлении, что и первый шкив. Четвертый шкив может быть вращательно соединен с третьим шкивом посредством второго ремня для вращения в противоположном направлении от третьего шкива. Узел муфты сцепления может быть выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала с входным валом посредством первого шкива, первого ремня и второго шкива. Узел муфты сцепления может быть также выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала с входным валом посредством третьего шкива, второго ремня и четвертого шкива. Изобретение обеспечивает повышение эффективности работы вентилятора. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 11 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение, в общем, относится к узлу реверсивного механического вентилятора.
Уровень техники
Рабочие транспортные средства могут включать в себя вентилятор для вентилирования и охлаждения транспортного средства. Такой вентилятор может быть приведен в действие рядом различных способов, в том числе посредством электрического, гидравлического или механического соединения с двигателем. Такой вентилятор может быть также предназначен для избирательного изменения направления своего вращения на обратное.
Раскрытие изобретения
В соответствии с аспектом настоящего изобретения, узел вентилятора может включать в себя входной вал, первый ремень, первый шкив, второй шкив, второй ремень, третий шкив, четвертый шкив, выходной вал, вентилятор и узел муфты сцепления. Первый шкив может быть зацеплен первым ремнем. Второй шкив может быть зацеплен первым ремнем и вращательно соединен с первым шкивом посредством первого ремня для вращения в том же направлении, что и первый шкив. Третий шкив может быть зацеплен вторым ремнем. Четвертый шкив может быть зацеплен вторым ремнем и вращательно соединен с третьим шкивом посредством второго ремня для вращения в противоположном направлении от третьего шкива. Вентилятор может быть вращательно соединен с выходным валом. Узел муфты сцепления может быть выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала с входным валом посредством первого шкива, первого ремня и второго шкива. Узел муфты сцепления может также быть выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала с входным валом посредством третьего шкива, второго ремня и четвертого шкива.
Узел муфты сцепления предпочтительно содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством первой муфты сцепления, второй шкив вращательно соединен с выходным валом, третий шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством второй муфты сцепления, а четвертый шкив вращательно соединен с выходным валом.
Узел муфты сцепления предпочтительно содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством первой муфты сцепления, второй шкив вращательно соединен с выходным валом, третий шкив вращательно соединен с входным валом, а четвертый шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством второй муфты сцепления.
Узел муфты сцепления предпочтительно содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив вращательно соединен с входным валом, второй шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством первой муфты сцепления; третий шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством второй муфты сцепления, а четвертый шкив вращательно соединен с выходным валом.
Узел муфты сцепления предпочтительно содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив вращательно соединен с входным валом, второй шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством первой муфты сцепления, третий шкив вращательно соединен с входным валом, а четвертый шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством второй муфты сцепления.
Узел муфты сцепления предпочтительно является многопозиционной муфтой сцепления, при этом входной вал вращательно соединен с первым шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится в первом положении, входной вал вращательно соединен с третьим шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится во втором положении, второй шкив вращательно соединен с выходным валом, а четвертый шкив вращательно соединен с выходным валом.
Узел муфты сцепления предпочтительно является многопозиционной муфтой сцепления, при этом выходной вал вращательно соединен со вторым шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится в первом положении, выходной вал вращательно соединен с четвертым шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится во втором положении, первый шкив вращательно соединен с входным валом, и третий шкив вращательно соединен с входным валом.
Узел вентилятора предпочтительно дополнительно содержит привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
Узел вентилятора предпочтительно дополнительно содержит привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
Узел вентилятора предпочтительно дополнительно содержит привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
Входной вал, первый шкив и третий шкив предпочтительно, по существу, соосны, и второй шкив, четвертый шкив и выходной вал предпочтительно, по существу, соосны.
Первый ремень предпочтительно содержит первую сторону и вторую сторону, при этом первый шкив зацеплен и находится в контакте с первой стороной первого ремня, второй шкив зацеплен и находится в контакте с первой стороной первого ремня, второй ремень предпочтительно содержит первую сторону и вторую сторону, третий шкив зацеплен и находится в контакте с первой стороной второго ремня, а четвертый шкив зацеплен и находится в контакте со второй стороной второго ремня.
Узел вентилятора предпочтительно дополнительно содержит привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
Узел вентилятора предпочтительно дополнительно содержит двигатель и привод с регулируемой скоростью, при этом двигатель вращательно соединен с входным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между входным валом и двигателем.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения способ работы узла вентилятора может включать в себя работу в первом режиме вентилятора, в котором первая муфта сцепления вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством первого шкива, второго шкива, первого ремня и выходного вала, при этом выходной вал вращательно соединен с вентилятором, первый шкив вращательно соединен со вторым шкивом посредством первого ремня для вращения в том же направлении, что и второй шкив, и работу во втором режиме вентилятора, в котором вторая муфта сцепления вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством третьего шкива, четвертого шкива, второго ремня и выходного вала, причем третий шкив вращательно соединен с четвертым шкивом посредством второго ремня для вращения в противоположном направлении от четвертого шкива.
Способ предпочтительно дополнительно включает управление приводом с регулируемой скоростью, который вращательно соединяет выходной вал с вентилятором для изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
Способ предпочтительно дополнительно включает работу в первом режиме вентилятора для генерирования потока воздуха через теплообменник для охлаждения транспортного средства, и работу во втором режиме вентилятора для генерирования потока воздуха для удаления мусора из транспортного средства.
Способ предпочтительно дополнительно включает переход из первого режима вентилятора во второй режим вентилятора посредством переключения узла муфты сцепления из первого положения, которое вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством первого шкива, второго шкива, первого ремня и выходного вала в нейтральное положение, когда вентилятор вращательно не соединен с входным валом, ожидания в течение периода времени, а затем переключения узла муфты сцепления из нейтрального положения во второе положение, которое вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством третьего шкива, четвертого шкива, второго ремня и выходного вала.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения транспортное средство может включать в себя двигатель, вентилятор, первый ремень, второй ремень, первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления. Двигатель может быть вращательно соединен с первым шкивом и вторым шкивом. Вентилятор может быть вращательно соединен с третьим шкивом и четвертым шкивом. Первый ремень может включать в себя первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне. Первый шкив и третий шкив могут быть зацеплены первой стороной первого ремня. Второй ремень может включать в себя первую сторону и вторую сторону, противоположную первой стороне. Второй шкив может быть зацеплен первой стороной второго ремня. Третий шкив может быть зацеплен второй стороной второго ремня. Первая муфта сцепления может быть выполнена с возможностью избирательного вращательного соединения двигателя с вентилятором посредством первого шкива, первого ремня и третьего шкива. Вторая муфта сцепления может быть выполнена с возможностью избирательного вращательного соединения двигателя с вентилятором посредством второго шкива, второго ремня и четвертого шкива.
Вентилятор предпочтительно вращательно соединен с двигателем посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и двигателем.
Вышеприведенные и другие признаки станут очевидными из нижеследующего описания и прилагаемых чертежей.
Краткое описание чертежей
Подробное описание чертежей ссылается на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой вид в перспективе рабочего транспортного средства.
Фиг. 2 представляет собой частичный вид в перспективе рабочего транспортного средства со снятыми компонентами.
Фиг. 3А представляет собой вид в перспективе узла вентилятора рабочего транспортного средства, работающего в режиме охлаждения.
Фиг. 3В представляет собой вид в перспективе узла вентилятора по фиг. 3А с альтернативной перспективы.
Фиг. 3С представляет собой вид в перспективе узла вентилятора, работающего в режиме очистки.
Фиг. 3D представляет собой вид в перспективе узла вентилятора по фиг. 3С с альтернативной перспективы.
Фиг. 4А представляет собой упрощенный вид узла вентилятора по фиг. 3А, фиг. 3В, фиг. 3С и фиг. 3D.
Фиг. 4 В представляет собой упрощенный вид альтернативного варианта осуществления узла вентилятора.
Фиг. 4С представляет собой упрощенный вид альтернативного варианта осуществления узла вентилятора.
Фиг. 4D представляет собой упрощенный вид альтернативного варианта осуществления узла вентилятора.
Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение способа управления узлом вентилятора.
Подобные ссылочные позиции используются для обозначения подобных элементов на отдельных чертежах.
Подробное описание изобретения
Фиг. 1 изображает рабочее транспортное средство 100, имеющее гусеницы 102, рабочий инструмент 104, двигатель 106, комплект 108 элементов системы охлаждения и станцию 110 оператора. Рабочее транспортное средство 100 изображено в виде компактного гусеничного погрузчика, но может быть любое рабочее транспортное средство с вентилятором, такое как самосвал с шарнирно сочлененной рамой, экскаватор-погрузчик, машина на гусеничном ходу, экскаватор, транспортер, уборочная машина, карьерный самосвал, погрузчик с переломной стрелой, автогрейдер, погрузочная машина с задней разгрузкой, трелевочный трактор, поливочная машина, телескопический погрузчик, трактор или фронтальный погрузчик, и это лишь несколько примеров. Направления относительно рабочего транспортного средства 100 могут быть привязаны по отношению к оператору, сидящему в станции 110 оператора: левая сторона рабочего транспортного средства 100 находится слева от этого оператора, правая сторона транспортного средства 100 находится справа от этого оператора, передняя часть рабочего транспортного средства 100 находится по направлению лица этого оператора, задняя часть рабочего транспортного средства 100 находится позади этого оператора, верхняя часть рабочего транспортного средства 100 находится выше этого оператора, а нижняя часть рабочего транспортного средства 100 находится ниже этого оператора.
Рабочее транспортное средство 100 может управляться оператором, находящимся в станции 110 оператора. Оператор может управлять движением рабочего транспортного средства 100, что достигается посредством движения гусениц 102. Вращение гусениц 102 в одном и том же направлении и с одной и той же скоростью может продвинуть рабочее транспортное средство 100 вперед или назад, а направление вращения гусениц 102 с различными скоростями и/или в разных направлениях может продвинуть рабочее транспортное средство по дуге или может развернуть рабочее транспортное средство 100 на месте. Оператор может также управлять движением рабочего инструмента 104, что достигается посредством приведения в действие гидравлических цилиндров, связанных с рабочим инструментом 104, и/или участков многозвенной связи, которая соединяет рабочий инструмент 104 с остальной частью рабочего транспортного средства 100. Эти гидравлические цилиндры могут быть приведены в действие находящейся под давлением гидравлической жидкостью, принимаемой от гидравлического регулирующего клапана. Гидравлический регулирующий клапан может принимать находящуюся под давлением гидравлическую жидкость от гидравлического насоса и может дозировать такую, находящуюся под давлением гидравлическую жидкость, для одной или нескольких гидравлических функций, таких как функция подъема или опускания рабочего инструмента 104 (например, подъема/опускания стрелы) или функции вращения рабочего инструмента 104 (например, складывания/опрокидывания ковша).
Гидравлический насос и другие компоненты на рабочем транспортном средстве 100 могут быть приведены в действие двигателем 106, который может быть дизельным двигателем. Например, двигатель 106 может быть вращательно соединен с гидравлическим насосом с тем, чтобы вращать гидравлический насос и, тем самым, генерировать находящуюся под давлением гидравлическую жидкость. В качестве другого примера двигатель 106 может быть вращательно связан с системой передачи (например, механически, гидравлически, электрически), которая передает мощность от двигателя 106 на один или несколько зацепляющих землю элементов (например, гусеницы 102). В качестве другого примера двигатель 106 может быть вращательно соединен с комплектом 108 элементов системы охлаждения с тем, чтобы приводить в действие вентилятор 110. Двигатель 106 может частично управляться контроллером 107.
Контроллер 107, который также может называться блоком управления транспортного средства (VCU), может быть связан с двигателем 106, комплектом элементов 108 системы охлаждения и станцией 110 оператора, например, через другие контроллеры и входные сигналы пользователя. Контроллер 107 может быть электрически связан с этими другими компонентами с помощью монтажного жгута таким образом, что сигналы, команды и электрическая мощность могут передаваться между контроллером 107 и остальной частью рабочего транспортного средства 100. Например, контроллер 107 может быть связан с блоком управления двигателем (ECU) через контроллерную сеть (CAN). Контроллер 107 может затем посылать команды на CAN к ECU, a ECU, в свою очередь, может получать эти команды и приводить в действие соленоиды или другие компоненты управления двигателем 106 на основе таких команд.
Функционирование рабочего транспортного средства 100, включая системы выдачи мощности (например, двигателя 106), гидравлической (например, приведение в действие рабочего инструмента 104), механической, электрической (например, контроллера 107), отопления, охлаждения и вентиляции, на рабочем транспортном средстве 100, может вырабатывать тепло, которое рабочее транспортное средство 100 должно рассеивать. Комплект 108 элементов системы охлаждения может помочь в рассеивании этого тепла за счет использования вентилятора 110 для того, чтобы вызвать воздушный поток над или через один или несколько теплообменников. Эти теплообменники могут переносить различные текучие среды, такие как охлаждающая текучая среда двигателя, моторное масло, трансмиссионная текучая среда, текучая среда для ведущего моста, гидравлическая текучая среда, текучая среда для кондиционера или воздух, и это лишь несколько возможных текучих сред, и позволять передачу тепла от этих текучих сред к воздуху, окружающему теплообменник. Комплект 108 элементов системы охлаждения может включать в себя отдельный теплообменник для каждой текучей среды, для которой желательно охлаждение, или он может включать в себя один или несколько теплообменников, способных передавать тепло от более чем одного вида текучей среды в окружающий воздух. Например, вращение вентилятора 110 в первом направлении может втягивать воздух из окружающей среды рабочего транспортного средства 100 во впускные отверстия 112 через теплообменники, через вентилятор 110, и выводить за пределы задней части рабочего транспортного средства 100. Когда вентилятор 110 работает таким образом, это может называться работой в режиме охлаждения или вентилятор 110 может называться вращающимся в направлении охлаждения. Комплект 108 элементов системы охлаждения может также включать в себя другие компоненты, такие как защитные экраны, крепления, рамы, кронштейны и трансмиссии, которые помогают в закреплении вентилятора 110 или передаче энергии к вентилятору 110.
Рабочее транспортное средство 100 может работать в окружении мусора, например пыли, камней, растительного материала и отходов. Такой мусор может осаждаться на внешней стороне рабочего транспортного средства 100 так, что воздушный поток через впускные отверстия 112 станет ограниченным или блокированным. Такой мусор может также осаждаться внутри рабочего транспортного средства 100 так, что он ограничивает или блокирует поток воздуха через теплообменник или иным образом ограничивает или блокирует поток воздуха, генерируемый вентилятором 110. Если рабочее транспортное средство 100 работает в окружении такого мусора, может быть желательным для комплекта 108 элементов системы охлаждения иметь возможность вращения вентилятора 110 во втором направлении, противоположном первому направлению (то есть противоположном направлению охлаждения). Например, вращение вентилятора 110 во втором направлении может втягивать воздух из окружающей среды рабочего транспортного средства 100 в задней части рабочего транспортного средства 100 посредством вентилятора 110, через теплообменники, и выпускаться из впускных отверстий 112. Когда вентилятор 110 работает таким образом, это может называться работой в режиме очистки или вентилятор 110 может называться вращающимся в направлении очистки. Реверсирование вентилятора 110 для его работы в режиме очистки в течение определенного периода времени может удалять мусор внутри или на внешней стороне рабочего транспортного средства 100. После работы в режиме очистки в течение определенного периода времени вращение вентилятора 110 может быть реверсировано снова с тем, чтобы он работал в режиме охлаждения. Комплект 108 элементов системы охлаждения может работать более эффективно после такого цикла реверсирования из-за уменьшения мусора внутри и на внешней стороне рабочего транспортного средства 100. Например, комплект 108 элементов системы охлаждения может использовать меньшую входную мощность для передачи того же количества тепла, передавать больше тепла с той же входной мощностью или может достичь некоторой комбинации повышенной теплопередачи и уменьшенной входной мощности после того, как мусор был удален работой вентилятора 110 в режиме очистки. Один из примеров способа реверсирования вентилятора 110 изображен на фиг. 5.
Рабочее транспортное средство 100 может испытывать многообразие рабочих циклов при многообразии окружающих температур. Такое сочетание может привести к многообразию тепла, генерируемого рабочим транспортным средством 100, которое должно быть рассеяно комплектом 108 элементов системы охлаждения, и многообразию скоростей теплопередачи между текучей средой рабочего транспортного средства 100 и окружающей средой. Вентилятор 110 может быть вращательно соединен с двигателем 106 при фиксированном передаточном отношении в некоторых вариантах осуществления. В этом контексте передаточное отношение относится к отношению скорости вращения одного компонента к скорости вращения другого компонента. Это может быть экономически эффективным способом иметь теплоотдачу комплекта 108 элементов системы охлаждения, изменяющейся до некоторой степени от рабочего цикла рабочего транспортного средства 100. Увеличенные скорости двигателя 106 могут быть связаны с циклами более тяжелых режимов работы, что может потребовать большей степени теплоотдачи, но увеличенные скорости двигателя 106 также увеличивают скорость вентилятора 110 и тем самым увеличивают охлаждение, предусмотренное комплектом 108 элементов системы охлаждения. В других вариантах осуществления вентилятор 110 может быть вращательно соединен с двигателем 106 с изменяющимся передаточным отношением. Такое изменяющееся передаточное отношение может повысить эффективность и производительность рабочего транспортного средства 100, так как это может уменьшить частоту, с которой вентилятор 110 работает при более высокой или более низкой скорости, чем желательно для потребностей охлаждения рабочего транспортного средства 100. Изменение передаточного отношения может также быть полезным, если вентилятор 110 способен к реверсированию с тем, чтобы работать в режиме очистки. Может быть полезным увеличить скорость вращения вентилятора 110, когда вентилятор 110 работает в режиме очистки. Такое увеличение скорости вращения может увеличить поток воздуха или скорость воздуха, что, в свою очередь, может повысить эффективность в режиме очистки по удалению мусора с внутренней или внешней стороны рабочего транспортного средства 100. В некоторых вариантах осуществления настоящего раскрытия передаточное отношение или диапазон достижимых передаточных отношений между вентилятором 110 и двигателем 106 могут быть различными в режиме охлаждения и в режиме очистки. Например, это может быть использовано для того, чтобы сделать возможным более высокие скорости вращения вентилятора 110, когда он работает в режиме очистки.
Фиг. 2 иллюстрирует комплект 108 элементов системы охлаждения, содержащий вентилятор 110, входной вал 114, первый ремень 116, первый шкив 118, второй шкив 120, второй ремень 122, третий шкив 124, четвертый шкив 126, натяжной шкив 128, узел 130 муфты сцепления, вязкостную муфту 132 и пластину 133. Комплект 108 элементов системы охлаждения установлен с задней стороны рабочего транспортного средства 100 и вращательно соединен с (т.е. приводиться в действие) двигателем 106 посредством входного вала 114. В этом варианте осуществления входной вал 114 вращательно соединен с двигателем 106 посредством шкива, зацепленного ремнем, приводимым в действие двигателем. В альтернативных вариантах осуществления входной вал 114 может приводиться в действие непосредственно от входного вала двигателя 106 или может быть вращательно соединен с двигателем 106 через другой формы механическую передачу (например, зубчатую передачу), электрическую передачу (например, электрическим двигателем, питаемым энергией от инвертора, приводимого в действие двигателем 106) или гидравлическую передачу (например, гидравлическим двигателем, питаемым энергией гидравлическим насосом, приводимым в действие двигателем 106), и это всего лишь несколько типов систем для передачи мощности от двигателя 106 на входной вал 114. В этом варианте осуществления входной вал 114 вращательно соединен с двигателем 106 с фиксированным передаточным отношением, но в альтернативных вариантах осуществления передача между двигателем 106 и входным валом 114 может допускать изменяющееся передаточное отношение, и может также допускать устройство, позволяющее двигателю 106 быть не связанным с входным валом 114. В этом варианте осуществления входной вал 114 продолжается от первого шкива 118 по направлению к передней части рабочего транспортного средства 100 для вращательного соединения с остальной частью передачи, вращательно соединяющей двигатель 106 и комплект 108 элементов системы охлаждения, но он может изменяться по длине и конфигурации среди множества вариантов осуществления настоящего раскрытия. В одном альтернативном варианте осуществления в качестве примера входной вал 114 может продолжаться только немного вперед от первого шкива 118, например, если электрический двигатель был вращательно соединен с входным валом 114 точно вперед от первого шкива 118.
Каждый из первого шкива 118, второго шкива 120, третьего шкива 124 и четвертого шкива 126 установлены непосредственно или косвенно на валу, который, в свою очередь, поддерживается непосредственно или косвенно неподвижной конструкцией комплекта 108 элементов системы охлаждения, например, пластиной 133. Например, первый шкив 118 и третий шкив 124 установлены непосредственно на входном валу 114 по этому варианту осуществления. Эти валы несут нагрузку компонентов, установленных на них, в то же время позволяя таким компонентам вращаться, как дополнительно описывается ниже. Первый шкив 118, второй шкив 120, третий шкив 124 и четвертый шкив 126, каждый называется здесь «шкивом», но такой термин предназначен для охвата механических конструкций, которые аналогичным образом выполнены с возможностью зацепления и вращения с помощью ремней (например, шкив, колесо, блок, шестерня, зубчатое колесо, кольцо).
В альтернативном варианте осуществления комплект 108 элементов системы охлаждения может быть расположен таким образом, что входной вал 114 установлен ниже внутри рабочего транспортного средства 100. Например, входной вал 114 может быть вращательно соединен с двигателем 106 ниже второго шкива 120, узла 130 муфты сцепления, четвертого шкива 126 и вязкостной муфты 132. Это будет эффективно реверсировать положение входного вала 114, первого шкива 118 и третьего шкива 124, вместе с натяжным шкивом 128, при сохранении той же функциональной конфигурации шкивов и ремней. Такое расположение или другие варианты расположения, представленные на фиг. 2, могут улучшить компоновку комплекта 108 элементов системы охлаждения внутри рабочего транспортного средства 100.
Фиг. 3А, Фиг. 3В, Фиг. 3С, Фиг. 3D представляют собой виды в перспективе узла 134 вентилятора, имеющего вентилятор 110, входной вал 114, первый ремень 116, первый шкив 118, второй шкив 120, второй ремень 122, третий шкив 124, четвертый шкив 126, натяжной шкив 128, узел 130 муфты сцепления, вязкостную муфту 132 и выходной вал 136. Фиг. 3А и фиг. 3В представляют узел 134 вентилятора, работающего в первом режиме (т.е. в режиме охлаждения с вентилятором 110, работающим в направлении охлаждения), генерирующем воздушный поток наружу задней части рабочего транспортного средства 100. Фиг. 3С и фиг. 3В представляют узел 134 вентилятора, работающего во втором режиме (т.е. в режиме очистки с вентилятором 110, работающим в направлении очистки), генерирующем воздушный поток внутрь задней части рабочего транспортного средства 100.
Входной вал 114 вращательно соединен с двигателем 106 и тем самым механически переносит мощность к узлу 134 вентилятора. Входной вал 114 может быть, например, стальным валом с такими признаками, как шлицы, резьбы, шпоночные пазы, канавки или т.п., позволяющие ему быть механически соединенным с другими компонентами. Первый шкив 118 и третий шкив 124 установлены непосредственно на входном валу 114 и вращательно соединены с входным валом 114. В связи с этой схемой расположения первый шкив 118, третий шкив 124 и входной вал 114, по существу, соосны вдоль оси 138. В этом контексте «по существу соосны» означает, что оси через центр каждого из первого шкива 118, третьего шкива 124 и входного вала 114 выровнены достаточно тщательно, чтобы первый шкив 118 и третий шкив 124 могли поворачиваться входным валом 114 без разъединения или повреждения первого ремня 116 или второго ремня 122. Незначительные отклонения от оси 138, скорее всего, обусловлены производственными допусками и установочными допусками.
Первый ремень 116 и второй ремень 122, каждый из которых называется здесь «ремнем», но такой термин предназначен для охвата механических конструкций, которые имеют аналогичную конфигурацию для гибкой передачи механического усилия на расстояние (например, резиновый ремень, полимерный ремень, металлический ремень, цепь, трос, гусеничная лента). В этом варианте осуществления первый ремень 116 и второй ремень 122, каждый имеет прямоугольное сечение и, таким образом, может называться плоским ремнем. Каждый содержит нескольких материалов, например резину, формованную поверх волокна, такого как нейлон, с тем, чтобы обеспечить высокую силу сцепления внешней поверхности, которая является гибкой, а также обеспечивающей прочность на разрыв. В альтернативных вариантах осуществления эти ремни могут иметь сколько угодно сечений (например, круглое, треугольное, квадратное, прямоугольное, пятиугольное, несимметричное), при этом сечение может быть неоднородным по длине ремня с тем, чтобы образовать ребра или канавки и ремни могут содержать любое количество материалов (например, резину, полимеры, углеродные волокна, натуральные волокна, сталь, железо). Например, альтернативные варианты осуществления могут использовать клиновые ремни, многоручьевые ремни, ребристые ремни или их комбинацию для первого ремня 116 и второго ремня 122. Первый шкив 118, второй шкив 120, третий шкив 124 и четвертый шкив 126 могут соответствовать типу используемого ремня, например имея внешнюю канавку, которая имеет форму, с тем, чтобы соответствовать с, по меньшей мере, одной стороной первого ремня 116 или второго ремня 122. В качестве другого примера альтернативные варианты осуществления могут использовать цепи для первого ремня 116 и второго ремня 122 и звездочки с зубьями, которые сопрягаются со звеньями цепей для первого шкива 118, второго шкива 120, третьего шкива 124 и четвертого шкива 126. В качестве другого примера альтернативные варианты осуществления могут использовать металлический ремень, содержащий непрерывные ленты металла с элементами сетчатой структуры лент и ребристые колеса или звездочки, которые зацепляют элементы сетчатой структуры для первого шкива 118, второго шкива 120, третьего шкива 124, и четвертого шкива 126.
Каждый из первого шкива 118 и второго шкива 120 зацепляется первым ремнем 116 так, что движение первого ремня 116 передает вращение к первому шкиву 118 и второму шкиву 120, и первый ремень 116 может передавать усилие между первым шкивом 118 и вторым шкивом 120. Первый ремень 116 содержит первую сторону 116а и вторую сторону 116b, противоположную первой стороне 116а. Первый ремень 116 зацепляет как первый шкив 118, так и второй шкив 120 посредством взаимодействия между первой стороной 116а первого ремня 116 и внешней поверхностью каждого из первого шкива 118 и второго шкива 120. Благодаря этой конфигурации, первый шкив 118 вращательно соединен со вторым шкивом 120 посредством первого ремня 116, так что первый шкив 118 вращается в том же направлении, что и второй шкив 120.
Каждый из третьего шкива 124 и четвертого шкива 126 зацепляется со вторым ремнем 122 так, что движение второго ремня 122 передает вращение к третьему шкиву 124 и четвертому шкиву 126, и второй ремень 122 может передавать усилие между третьим шкивом 124 и четвертым шкивом 126. Второй ремень 122 зацепляет третий шкив посредством взаимодействия между первой стороной 122а второго ремня 122 и внешней поверхностью третьего шкива 124. Второй ремень 122 зацепляет четвертый шкив 126 посредством взаимодействия между второй стороной 122b второго ремня 122 и внешней поверхностью четвертого шкива 126. Благодаря этой конфигурации, третий шкив 124 вращательно соединен с четвертым шкивом 126 посредством второго ремня 122 так, что третий шкив 124 вращается в обратном направлении от четвертого шкива 126. Второй ремень 122 также зацепляет натяжной шкив 128 посредством взаимодействия между первой стороной 122а второго ремня 122 и внешней поверхностью натяжного шкива 128. Натяжной шкив 128 расположен ниже четвертого шкива 126 и установлен отдельно от третьего шкива 124 и четвертого шкива 126 с тем, чтобы позволять им свободно приводиться в действие вторым ремнем 122. В этом варианте осуществления натяжной шкив 128 обеспечивает третий вращательный элемент, который позволяет четвертому шкиву 126 быть зацепленным второй стороной 122b второго ремня 122 с достаточным углом охвата (т.е. углом, по которому ремень зацепляет шкив), чтобы передать необходимый крутящий момент.
Каждый из второго шкива 120 и четвертого шкива 126 установлен на узле 130 муфты сцепления, который, в свою очередь, установлен на выходном валу 136. В альтернативных вариантах осуществления второй шкив 120 и четвертый шкив 126 могут быть одним целым с узлом 130 муфты сцепления. Второй шкив 120 и четвертый шкив 126, таким образом, избирательно вращательно соединены с выходным валом 136 посредством узла 130 муфты сцепления. Выходной вал 136 может быть, например, стальным валом с такими признаками, как шлицы, резьбы, шпоночные пазы, канавки или т.п., позволяющие ему быть механически соединенным с другими компонентами. Второй шкив 120, четвертый шкив 126 и выходной вал 136 являются, по существу, соосными вдоль оси 140. Центр каждого из второго шкива 120, четвертого шкива 126 и выходного вала 136 выровнены достаточно тщательно, чтобы второй шкив 120 и четвертый шкив 126 могли быть повернуты на или вокруг выходного вала 136 без разъединения или повреждения первого ремня 116 или второго ремня 122. Незначительные отклонения от оси 140, скорее всего, обусловлены производственными допусками и установочными допусками.
В этом варианте осуществления узел 130 муфты сцепления является многопозиционной муфтой сцепления с двумя положениями. В первом положении узла 130 муфты сцепления второй шкив 120 вращательно соединен с выходным валом 136, в то время как четвертый шкив 126 вращательно не соединен с выходным валом 136 и может вращаться относительно выходного вала 136. Когда четвертый шкив 126 вращательно не соединен с выходным валом 136, часть механического усилия все еще может быть передана между ними из-за трения и сопротивления воздуха, которое может возникать из-за относительного движения между компонентами. Узел 130 муфты сцепления, таким образом, выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала 136 с входным валом 114 посредством первого шкива 118, первого ремня 116 и второго шкива 120. Это положение узла 130 муфты сцепления представлено на фиг. 3А и фиг. 3В, так как оно вызывает поток воздуха от заднего отсека рабочего транспортного средства 100, через вентилятор 110, и наружу задней части рабочего транспортного средства 100. Во втором положении узла 130 муфты сцепления четвертый шкив 126 вращательно соединен с выходным валом 136, в то время как второй шкив 120 вращательно не соединен с выходным валом 136 и может вращаться относительно выходного вала 136. Узел 130 муфты сцепления, таким образом, выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала 136 с входным валом 114 посредством третьего шкива 124, второго ремня 122 и четвертого шкива 126. Это положение узла 130 муфты сцепления представлено на фиг. 3С и фиг. 3D, так как оно вызывает поток воздуха внутрь задней части рабочего транспортного средства 100, через вентилятор 110, и внутрь заднего отсека рабочего транспортного средства 100. В альтернативных вариантах осуществления узел муфты сцепления может быть многопозиционной муфтой сцепления с третьим или нейтральным положением, в котором ни второй шкив 120, ни четвертый шкив 126 вращательно не соединены с выходным валом 136, и каждый может вращаться относительно выходного вала 136 в таком нейтральном положении.
Вязкостная муфта 132 сцепления установлена на продольном конце (т.е. вдоль оси 140) выходного вала 136 и, таким образом, вращательно соединена с выходным валом 136. В этом варианте осуществления вязкостная муфта 132 установлена на выходном валу 136 посредством шпонки на конце выходного вала 136, которая вставлена в сопрягаемую приемную часть в вязкостной муфте 132 и закреплена на месте, например, крепежной деталью. Вентилятор 110 установлен на вязкостной муфте 132 стандартными крепежными деталями, радиально расположенными вокруг оси 140, закрепляющими вентилятор 110 против вязкостной муфты 132.
Вязкостная муфта 132 является видом привода с регулируемой частотой вращения. Приводы с регулируемой частотой вращения могут быть использованы для изменения передаточного отношения вентилятора 110 к выходному валу 136 или любому другому вращающемуся телу, которое вращательно соединено с выходным валом 136, включая входной вал 114 или двигатель 106. В альтернативных вариантах осуществления привод с регулируемой частотой вращения может быть вязкостной муфтой, фрикционной муфтой, электрической муфтой на принципе вихревых токов или раздвижным шкивом, и это всего лишь несколько примеров приводов с регулируемой частотой вращения. Вязкостная муфта 132 может быть управляемой, например, контроллером 107 на рабочем транспортном средстве 100, с которым он коммуникативно связан, с тем, чтобы изменять это передаточное отношение. Вязкостная муфта 132 может принимать команды от контроллера 107, включая напряжение или ток, передаваемый посредством жгута проводов, электрически связанных с контроллером 107 и вязкостной муфтой 132, и в ответ может изменять ее эффективное вращательное вязкостное сопротивление. Когда вязкостное сопротивление вязкостной муфты 132 возрастает, ее сопротивление к разности между скоростью вращения вентилятора 110 и скоростью вращения выходного вала 136 возрастает, и аналогично, когда вязкостное сопротивление вязкостной муфты 132 уменьшается, ее сопротивление к разности между скоростью вращения вентилятора 110 и скоростью вращения выходного вала 136 уменьшается. По мере увеличения вязкости вязкостная муфта 132 может передавать больший крутящий момент между выходным валом 136 и вентилятором 110, и, таким образом, передаточное отношение вентилятора 110 к выходному валу 136 (и входному валу 114 и двигателю 106) может увеличиваться. По мере уменьшения вязкости вязкостная муфта 132 может передавать меньший крутящий момент между выходным валом 136 и вентилятором 110, и, таким образом, передаточное отношение вентилятора 110 к выходному валу 136 (и входному валу 114 и двигателю 106) может уменьшаться. Вязкостная муфта 132 может быть включена в рабочее транспортное средство 100, чтобы позволить скорости вращения вентилятора 110 быть несвязанной, по меньшей мере частично, со скоростью двигателя 106 и раздельно управляться. Это разъединение и раздельное управление может обеспечить преимущества исходя из разрешения более энергосберегающей работы вентилятора 110, позволяющей снизить нагрузку вентилятора 110 на двигатель 106 при запуске или повышенному контролю за рассеиванием тепла и температурой текучей среды в процессе эксплуатации рабочего транспортного средства 100.
Вентилятор 110 вращательно соединен непосредственно с вязкостной муфтой 132 и, следовательно, вращательно соединен с выходным валом 136 и узлом 130 муфты сцепления посредством вязкостной муфты 132. В этом варианте осуществления вентилятор 110 является многолопастным с фиксированным шагом вентилятором с осевым потоком, втягивающим воздух, по существу, с одной стороны вентилятора 110 вдоль оси 140 и направляющим его, по существу, в противоположную сторону от вентилятора 110 вдоль оси 140. Когда вентилятор 110 является работающим в первом направлении (т.е. работающим в направлении охлаждения или в режиме охлаждения), как представлено на фиг. 3А и фиг. 3В, он втягивает воздух, по существу, из прямого направления вокруг оси 140 с внутренней стороны рабочего транспортного средства 100 и направляет такой воздух назад вокруг оси 140 и в конечном итоге за пределы рабочего транспортного средства 100. Когда вентилятор 110 является работающим во втором направлении (т.е. работающим в направлении очистки или в режиме очистки), как представлено на фиг. 3С и фиг. 3D, он втягивает воздух, по существу, из задней части рабочего транспортного средства 100 вокруг оси 140 и направляет такой воздух в прямом направлении вокруг оси 140 к внутренней области рабочего транспортного средства 100. В альтернативных вариантах осуществления вентилятор 110 может иметь изменяемый шаг лопастей, что позволяет вентилятору 110 перемещать различное количество воздуха при той же скорости вращения.
Узел 134 вентилятора может давать возможность вентилятору 110 приводиться в действие механически, в то же время по-прежнему включая признаки как реверсирования, так и регулируемой скорости вентилятора. Достижение этих возможностей в механической конструкции, вместо гидравлической или электрической конструкции, например, может обеспечить стоимостные, весовые, сложностные или преимущества эффективности для некоторых применений. Узел 134 вентилятора также может позволить модульный подход к системе охлаждения. Узел 134 вентилятора может обеспечивать как признаки реверсирования, так и регулируемой скорости вентилятора. Вязкостная муфта 132 может быть удалена, чтобы устранить признак регулируемой скорости вентилятора, без необходимости переконструирования комплекта 108 элементов системы охлаждения. Третий шкив 124, второй ремень 122, четвертый шкив 126, натяжной шкив 128 и узел 130 муфты сцепления могут быть удалены, чтобы устранить признак реверсирования вентилятора, без необходимости переконструирования комплекта 108 элементов системы охлаждения. Наконец, признаки как реверсирования, так и регулируемой скорости вентилятора могут быть удалены без необходимости переконструирования комплекта 108 элементов системы охлаждения. Такой модульный подход может позволить различные конструкции узла вентилятора, используемые для различных применений, в то же время сохраняя ряд компонентов, в общем и без значительных переконструирований этих компонентов сопрягающихся с вентилятором.
Фиг. 4А представляет собой упрощенный вид узла 134 вентилятора. Входной вал 114 вращательно соединен с двигателем 106 и обеспечивает механическую энергию к остальной части узла 134 вентилятора. Первый шкив 118 и третий шкив 124, каждый установлен на входном валу 114. Первый шкив 118 и второй шкив 120, каждый зацеплен первым ремнем 116 для вращения в одном и том же направлении друг с другом. Третий шкив 124 и четвертый шкив 126, каждый зацеплен вторым ремнем 122 для вращения в противоположных направлениях друг от друга. В данном варианте осуществления это достигается третьим шкивом 124, зацепляющимся первой поверхностью 122а второго ремня 122 и четвертым шкивом 126, зацепляющимся второй поверхностью 122b второго ремня 122. Второй ремень 122 также зацепляет натяжной шкив 128. Узел 130 муфты сцепления установлен на выходном валу 136, и второй шкив 120 и четвертый шкив 126 установлены на узле 130 муфты сцепления. Узел муфты 130 сцепления является многопозиционной муфтой сцепления с первым положением, в котором второй шкив 120 вращательно соединен с выходным валом 136 (а четвертый шкив 126 нет), и вторым положением, в котором четвертый шкив 126 вращательно соединен с выходным валом 136 (а первый шкив 118 нет). Вязкостная муфта 132 также установлена и вращательно соединена с выходным валом 136. Вентилятор 110 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством вязкостной муфты 132, что позволяет вязкостной муфте 132 изменения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136, входным валом 114 и двигателем 106.
Когда узел 130 муфты сцепления находится в первом положении (т.е. в режиме охлаждения), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством первого шкива 118, первого ремня 116 и второго шкива 120, заставляя вентилятор 110 вращаться в первом направлении 144 вентилятора (то есть направлении охлаждения). Когда узел 130 муфты сцепления находится во втором положении (т.е. в режиме очистки), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством третьего шкива 124, второго ремня 122 и четвертого шкива 126, заставляя вентилятор 110 вращаться во втором направлении 142 вентилятора (то есть направлении очистки). Как в режиме охлаждения, так и в режиме очистки, передаточное отношение между вентилятором 110 и выходным валом 136 может быть изменено вязкостной муфтой 132.
Фиг. 4В представляет собой упрощенный вид альтернативного варианта осуществления узла 234 вентилятора. Первый шкив 218 и третий шкив 224 установлены и вращательно соединены с узлом 230 муфты сцепления, который установлен и вращательно соединен с входным валом 114. Узел 230 муфты сцепления является многопозиционной муфтой сцепления с первым положением, в котором второй шкив 218 вращательно соединен с входным валом 114 (а третий шкив 224 нет), и вторым положением, в котором четвертый шкив 224 вращательно соединен с входным валом 114 (а первый шкив 218 нет). Второй шкив 220 и четвертый шкив 226 установлены и вращательно соединены с выходным валом 136. Первый шкив 218 и второй шкив 220, каждый зацеплен первым ремнем 116 для вращения в одном и том же направлении друг с другом. Третий шкив 224 и четвертый шкив 226, каждый зацеплен вторым ремнем 122 для вращения в противоположных направлениях друг от друга. В данном варианте осуществления это достигается третьим шкивом 224, зацепляющимся первой поверхностью 122а второго ремня 122, и четвертым шкивом 226, зацепляющимся второй поверхностью 122b второго ремня 122. Второй ремень 122 также зацепляет натяжной шкив 128. Вязкостная муфта 132 установлена и вращательно соединена с выходным валом 136. Вентилятор 110 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством вязкостной муфты 132, что позволяет вязкостной муфте 132 изменения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136, входным валом 114 и двигателем 106. Этот вариант осуществления использует многопозиционную муфту сцепления узла 134 вентилятора, но позиционирует ее на входном валу 114 вместо выходного вала 136. Такая конфигурация может обеспечить преимущества компоновки в некоторых применениях.
Когда узел 230 муфты сцепления находится в первом положении (т.е. в режиме охлаждения), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством первого шкива 218, первого ремня 116 и второго шкива 220, заставляя вентилятор 110 вращаться в первом направлении 144 вентилятора (то есть направлении охлаждения). Когда узел 230 муфты сцепления находится во втором положении (т.е. в режиме очистки), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством третьего шкива 224, второго ремня 122 и четвертого шкива 226, заставляя вентилятор 110 вращаться во втором направлении 142 вентилятора (то есть направлении очистки). Как в режиме охлаждения, так и в режиме очистки, передаточное отношение между вентилятором 110 и выходным валом 136 может быть изменено вязкостной муфтой 132.
Фиг. 4С представляет собой упрощенный вид альтернативного варианта осуществления узла 334 вентилятора, в котором используется физически разделенная первая муфта сцепления и вторая муфта сцепления для узла муфты сцепления вместо многопозиционной муфты сцепления. Первая муфта-шкив 318 включает в себя участок шкива, который зацепляется первым ремнем 116, и участок муфты сцепления, который установлен и вращательно соединен с входным валом 114. Первая муфта-шкив 318 может быть зацеплена, тем самым вращательно соединяя входной вал 114 и первый ремень 116, или может быть расцеплена; в этом случае входной вал не будет вращательно соединен с первым ремнем 116 посредством первой муфты-шкива 318. Второй шкив 320 также зацеплен первым ремнем 116 и установлен и вращательно соединен с выходным валом 136. Третий шкив 324 установлен и вращательно соединен с входным валом 114. Вторая муфта-шкив 326 включает в себя участок шкива, который зацепляется вторым ремнем 122, и участок муфты сцепления, который установлен на выходном валу 136. Вторая муфта-шкив 326 может быть зацеплена, тем самым вращательно соединяя выходной вал 136 и второй ремень 122, или она может быть расцеплена, и в этом случае выходной вал 136 не будет вращательно соединен со вторым ремнем 122 посредством второй муфты-шкива 326. Первая муфта-шкив 318 и второй шкив 320 являются, каждый, зацепленным первым ремнем 116 для вращения в одном и том же направлении друг с другом. В данном варианте осуществления это достигается муфтой-шкивом 318 и вторым шкивом 320, зацепленными одной и той же поверхностью первого ремня 116. Третий шкив 324 и вторая муфта-шкив 328 являются, каждый, зацеплен вторым ремнем 122 для вращения в противоположных направлениях друг от друга. В данном варианте осуществления это достигается третьим шкивом 324, зацепляющимся первой поверхностью 122а второго ремня 122, и второй муфтой-шкивом 326, зацепляющейся второй поверхностью 122b второго ремня 122. Второй ремень 122 также зацепляет натяжной шкив 128. Вязкостная муфта 132 установлена и вращательно соединена с выходным валом 136. Вентилятор 110 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством вязкостной муфты 132, что позволяет вязкостной муфте 132 изменения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136, входным валом 114 и двигателем 106. Этот вариант осуществления использует две физически разделенные муфты для узла муфты сцепления с одной, установленной на входном валу 114, и одной, установленной на выходном валу 136, вместо многопозиционной муфты сцепления узла 134 вентилятора. Такая конфигурация может обеспечить компоновочные или ценовые преимущества в некоторых применениях.
Когда первая муфта-шкив 318 зацеплена, а вторая муфта-шкив 326 расцеплена (т.е. режим охлаждения), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством первой муфты-шкива 318, первого ремня 116 и второго шкива 320, заставляя вентилятор 110 вращаться в первом направлении 144 вентилятора (т.е. в направлении охлаждения). Когда вторая муфта-шкив 326 зацеплена, а первая муфта-шкив 318 расцеплена (т.е. режим очистки), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством третьего шкива 324, второго ремня 122 и второй муфты-шкива 326, заставляя вентилятор 110 вращаться во втором направлении 142 вентилятора (т.е. в направлении очистки). Как в режиме охлаждения, так и в режиме очистки, передаточное отношение между вентилятором 110 и выходным валом 136 может быть изменено вязкостной муфтой 132.
Фиг. 4D представляет собой упрощенный вид альтернативного варианта осуществления узла 434 вентилятора, в котором используется физически разделенная первая муфта сцепления и вторая муфта сцепления для узла муфты сцепления, вместо многопозиционной муфты сцепления. Первый шкив 418 зацеплен первым ремнем 116 и установлен и вращательно соединен с входным валом 114. Первая муфта-шкив 420 включает в себя участок шкива, который зацепляется первым ремнем 116, и участок муфты сцепления, который установлен и вращательно соединен с выходным валом 136. Первая муфта-шкив 420 может быть зацеплена, тем самым вращательно соединяя выходной вал 136 и первый ремень 116, или она может быть расцеплена, и в этом случае выходной вал 136 не будет вращательно соединен с первым ремнем 116 посредством первой муфты-шкива 420. Вторая муфта-шкив 424 включает в себя участок шкива, который зацеплен вторым ремнем 122, и участок муфты сцепления, который установлен и вращательно соединен с входным валом 114. Вторая муфта-шкив 424 может быть зацеплена, тем самым вращательно соединяя входной вал 114 и второй ремень 122, или она может быть расцеплена, и в этом случае входной вал 114 не будет вращательно соединен со вторым ремнем 122 посредством второй муфты-шкива 424. Четвертый шкив 426 установлен и вращательно соединен с выходным валом 136. Первый шкив 418 и первая муфта-шкив 420, каждый зацеплен первым ремнем 116 для вращения в одном и том же направлении друг с другом.
В данном варианте осуществления это достигается первым шкивом 418 и первой муфтой-шкивом 420, зацепленными одной и той же поверхностью первого ремня 116. Вторая муфта-шкив 424 и четвертый шкив 426, каждый зацеплен вторым ремнем 122 для вращения в противоположных направлениях друг от друга. В данном варианте осуществления это достигается второй муфтой-шкивом 424, зацепляющейся первой поверхностью 122а второго ремня 122, и четвертым шкивом 426, зацепляющимся второй поверхностью 122b второго ремня 122. Второй ремень 122 также зацепляет натяжной шкив 128. Вязкостная муфта 132 установлена и вращательно соединена с выходным валом 136. Вентилятор 110 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством вязкостной муфты 132, что позволяет вязкостной муфте 132 изменения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136, входным валом 114 и двигателем 106. Этот вариант использует две физически разделенные муфты сцепления для узла муфты сцепления с одной, установленной на входном валу 114, и одной, установленной на выходном валу 136, вместо многопозиционной муфты сцепления узла 134 вентилятора. Такая конфигурация может обеспечить компоновочные или ценовые преимущества в некоторых применениях.
Когда первая муфта-шкив 420 зацеплена, а вторая муфта-шкив 424 расцеплена (т.е. режим охлаждения), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством первого шкива 418, первого ремня 116 и первой муфты-шкива 420, заставляя вентилятор 110 вращаться в первом направлении 144 вентилятора (т.е. в направлении охлаждения). Когда вторая муфта-шкив 424 зацеплена, а первая муфта-шкив 420 расцеплена (т.е. режим очистки), входной вал 114 вращательно соединен с выходным валом 136 посредством третьего шкива 424, второго ремня 122 и второй муфты-шкива 426, заставляя вентилятор 110 вращаться во втором направлении 142 вентилятора (т.е. в направлении очистки). Как в режиме охлаждения, так и в режиме очистки, передаточное отношение между вентилятором 110 и выходным валом 136 может быть изменено вязкостной муфтой 132.
В еще других вариантах осуществления многопозиционные муфты сцепления могут быть заменены отдельными муфтами сцепления, расположенными на одном и том же валу. Например, первый шкив 118 может быть установлен на первой муфте сцепления, а третий шкив 124 может быть установлен на второй муфте сцепления. В качестве другого примера второй шкив 120 может быть установлен на первой муфте сцепления, а четвертый шкив 126 может быть установлен на второй муфте сцепления. Для таких вариантов осуществления режим охлаждения для вентилятора 110 может иметь место, когда первая муфта сцепления (то есть муфта сцепления на первом шкиве 118 или втором шкиве 120) зацеплена, а вторая муфта сцепления (т.е. муфта сцепления на третьем шкиве 124 и четвертом шкиве 126) расцеплена. Режим очистки для вентилятора 110 может иметь место, когда первая муфта сцепления (то есть муфта сцепления на первом шкиве 118 или втором шкиве 120) расцеплена, а вторая муфта сцепления (т.е. муфта сцепления на третьем шкиве 124 и четвертом шкиве 126) зацеплена.
Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение системы 500 управления для управления узлом 134 вентилятора. Система 500 управления может быть выполнена с помощью контроллера 107, установленного на рабочем транспортном средстве 100, который находится в связи с узлом 130 муфты сцепления и вязкостной муфтой 132. Система 500 управления может начинаться с этапа 501, в котором контроллер 107 определяет, требуется ли реверсирование вентилятора. Контроллер 107 может определить это через ряд различных процедур, включающих в себя обнаружение того, привел ли в действие оператор в станции 110 оператора входной сигнал (например, переключатель, ручку или кнопку сам по себе или как часть отображения), принимая команду с пульта дистанционного управления (например, начальника строительства или сервера) или принимая команды с другого контроллера или другой системы управления, которая определяет, когда реверсировать вентилятор 110. Если требуется реверсирование вентилятора, далее может быть выполнен этап 502. Если не требуется реверсирования вентилятора, далее может быть выполнен этап 514. Этап 502, этап 504, этап 506, этап 508, этап 510 и этап 512 могут выполняться во время переключения вентилятора 110 с работы в режиме охлаждения (вращения в направлении охлаждения) к работе в режиме очистки (и вращения в направлении очистки) и обратно к работе в режиме охлаждения. Этап 514 и этап 516 могут выполняться во время работы вентилятора 110 в режиме охлаждения (вращения в направлении охлаждения).
Если контроллер 107 принял запрос на реверсирование вентилятора на этапе 501, этап 502 может выполняться далее, и контроллер 107 может управлять вязкостной муфтой 132 для уменьшения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136 до минимума. Этот сигнал управления может принимать форму электрического сигнала, передаваемого от контроллера 107 к вязкостной муфте 132 посредством жгута проводов. Этот этап не является обязательным, но может помочь в снижении скорости вращения вентилятора 110 и, следовательно, количества кинетической энергии, связанной с вентилятором 110 и вращательно соединенными компонентами. Этот этап может быть использован для уменьшения разности скоростей и усилий, которые узлу 130 муфты сцепления могут потребоваться для приспособления к следующим этапам. Этап 502 может включать в себя период времени ожидания, чтобы позволить вентилятору 110 замедлиться до его минимальной скорости вращения.
На этапе 504 контроллер 107 дает команду муфте 130 сцепления перейти от ее первого положения в ее второе положение. Этот сигнал управления может принимать форму электрического сигнала, передаваемого от контроллера 107 к узлу 130 муфты сцепления через жгут проводов. В альтернативных вариантах осуществления этот сигнал управления может иметь форму электрического сигнала, поступающего от контроллера 107 к гидравлическому клапану, который в свою очередь может изменить гидравлическое давление, передаваемое к узлу 130 муфты сцепления. Этап 504 может включать в себя период времени ожидания, чтобы позволить узлу 130 муфты сцепления завершить ее переключение.
На этапе 506 контроллер 107 может управлять вязкостной муфтой 132 для увеличения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136 до максимума. Этот этап не является обязательным, но может помочь в увеличении скорости вращения вентилятора 110 для увеличения потока воздуха и скорости потока воздуха через рабочее транспортное средство 100, что может повысить эффективность режима очистки.
На этапе 508 контроллер 107 может дожидаться в течение периода времени для завершения режима очистки. Этот период времени может быть предварительно установлен оператором произвольно или рассчитан на основе таких факторов, как время, прошедшее после осуществления последнего режима очистки, или цикла нагрузки, которую испытало рабочее транспортное средство 100 после осуществления последнего режима очистки.
На этапе 510 контроллер 107 может управлять вязкостной муфтой 132 для уменьшения передаточного отношения между вентилятором 110 и выходным валом 136 до минимума. Этот этап не является обязательным, но может помочь в снижении скорости вращения вентилятора 110 и, следовательно, количества кинетической энергии, связанной с вентилятором 110 и вращательно соединенными компонентами. Этот этап может быть использован для уменьшения разности скоростей и усилий, которые узлу 130 муфты сцепления могут потребоваться для приспособления к следующим этапам. Этап 510 может включать в себя период времени ожидания, чтобы позволить вентилятору 110 замедлиться до его минимальной скорости вращения.
На этапе 512 контроллер 107 дает команду муфте 130 сцепления перейти от ее второго положения к ее первому положению. Этап 504 может включать в себя период времени ожидания, чтобы позволить узлу 130 муфты сцепления завершить ее переключение.
Если контроллер 107 не принял запрос на реверсирование вентилятора на этапе 501, этап 514 может выполняться далее и контроллер 107 может определить температуру рабочего транспортного средства 100, принимая сигнал от температурного датчика. Например, контроллер 107 может принимать сигнал от температурного датчика, выполненного с возможностью измерения температуры гидравлической жидкости рабочего транспортного средства 100. На этапе 516 контроллер 107 может управлять передаточным отношением привода 132 с регулируемой скоростью на основании температуры, измеренной на этапе 514. Это позволяет передаточному отношению между вентилятором 110 и выходным валом 136 изменяться с тем, чтобы вентилятор 110 работал со скоростью, которая уравновешивает приемлемые рабочие температуры, мощность вентилятора и шум вентилятора. Этап 514 и этап 516 являются необязательными и могут не быть включены в каждый вариант осуществления настоящего изобретения. Например, если вариант осуществления настоящего изобретения не содержит привод 132 с регулируемой скоростью, то может не быть никакой необходимости выполнять этап 514 и этап 516.
Система 500 управления может быть выполнена с альтернативными вариантами осуществления настоящего раскрытия, включающими узел 234 вентилятора, узел 334 вентилятора 334 и узел 434 вентилятора. Например, вместо управления узлом 130 муфты сцепления для переключения от первого положения ко второму положению на этапе 504 контроллер 107 может вместо команды разъединения первой муфты-шкива 318 ожидать в течение периода времени в этом нейтральном положении, а затем дать команду зацепления второй муфты-шкива 326 для узла 334 вентилятора.
В то время как изобретение было проиллюстрировано и подробно описано на чертежах и в вышеизложенном описании, такая иллюстрация и описание не являются ограничивающими по своему характеру, следует понимать, что иллюстративный вариант(ы) осуществления, которые были представлены и описаны, и что все изменения и модификации, которые подпадают под дух раскрытия, должны быть защищены. Альтернативные варианты осуществления настоящего раскрытия могут не включать в себя все описанные признаки, но все еще с выгодой из, по меньшей мере, некоторых из преимуществ таких признаков. Специалисты в данной области техники могут разработать свои собственные реализации, которые включают один или несколько признаков настоящего раскрытия и находятся в пределах сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.
1. Узел вентилятора, содержащий:
входной вал;
первый ремень;
первый шкив, зацепленный первым ремнем;
второй шкив, зацепленный первым ремнем, при этом второй шкив вращательно соединен с первым шкивом посредством первого ремня для вращения в том же направлении, что и первый шкив;
второй ремень;
третий шкив, зацепленный вторым ремнем;
четвертый шкив, зацепленный вторым ремнем, при этом четвертый шкив вращательно соединен с третьим шкивом посредством второго ремня для вращения в противоположном направлении от третьего шкива;
выходной вал;
вентилятор, вращательно соединенный с выходным валом; и
узел муфты сцепления, выполненный с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала с входным валом посредством первого шкива, первого ремня и второго шкива, при этом узел муфты сцепления выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения выходного вала с входным валом посредством третьего шкива, второго ремня и четвертого шкива.
2. Узел вентилятора по п. 1, в котором узел муфты сцепления содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством первой муфты сцепления, второй шкив вращательно соединен с выходным валом, третий шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством второй муфты сцепления, а четвертый шкив вращательно соединен с выходным валом.
3. Узел вентилятора по п. 1, в котором узел муфты сцепления содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством первой муфты сцепления, второй шкив вращательно соединен с выходным валом, третий шкив вращательно
соединен с входным валом, а четвертый шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством второй муфты сцепления.
4. Узел вентилятора по п. 1, в котором узел муфты сцепления содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив вращательно соединен с входным валом, второй шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством первой муфты сцепления; третий шкив избирательно вращательно соединен с входным валом посредством второй муфты сцепления, а четвертый шкив вращательно соединен с выходным валом.
5. Узел вентилятора по п. 1, в котором узел муфты сцепления содержит первую муфту сцепления и вторую муфту сцепления, при этом первый шкив вращательно соединен с входным валом, второй шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством первой муфты сцепления, третий шкив вращательно соединен с входным валом, а четвертый шкив избирательно вращательно соединен с выходным валом посредством второй муфты сцепления.
6. Узел вентилятора по п. 1, в котором узел муфты сцепления является многопозиционной муфтой сцепления, при этом входной вал вращательно соединен с первым шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится в первом положении, входной вал вращательно соединен с третьим шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится во втором положении, второй шкив вращательно соединен с выходным валом, а четвертый шкив вращательно соединен с выходным валом.
7. Узел вентилятора по п. 1, в котором узел муфты сцепления является многопозиционной муфтой сцепления, при этом выходной вал вращательно соединен со вторым шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится в первом положении, выходной вал вращательно соединен с четвертым шкивом, когда многопозиционная муфта сцепления находится во втором положении, первый шкив вращательно соединен с входным валом, и третий шкив вращательно соединен с входным валом.
8. Узел вентилятора по п. 1, дополнительно содержащий
привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
9. Узел вентилятора по п. 6, дополнительно содержащий привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
10. Узел вентилятора по п. 7, дополнительно содержащий привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
11. Узел вентилятора по п. 1, в котором входной вал, первый шкив и третий шкив, по существу, соосны, и второй шкив, четвертый шкив и выходной вал, по существу, соосны.
12. Узел вентилятора по п. 1, в котором первый ремень содержит первую сторону и вторую сторону, при этом первый шкив зацеплен и находится в контакте с первой стороной первого ремня, второй шкив зацеплен и находится в контакте с первой стороной первого ремня, второй ремень содержит первую сторону и вторую сторону, третий шкив зацеплен и находится в контакте с первой стороной второго ремня, а четвертый шкив зацеплен и находится в контакте со второй стороной второго ремня.
13. Узел вентилятора по п. 12, дополнительно содержащий привод с регулируемой скоростью, при этом вентилятор вращательно соединен с выходным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
14. Узел вентилятора по п. 12, дополнительно содержащий двигатель и привод с регулируемой скоростью, при этом двигатель
вращательно соединен с входным валом посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между входным валом и двигателем.
15. Способ работы узла вентилятора, включающий:
работу в первом режиме вентилятора, в котором узел муфты сцепления вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством первого шкива, второго шкива, первого ремня и выходного вала, при этом выходной вал вращательно соединен с вентилятором, первый шкив вращательно соединен со вторым шкивом посредством первого ремня для вращения в том же направлении, что и второй шкив; и
работу во втором режиме вентилятора, в котором узел муфты сцепления вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством третьего шкива, четвертого шкива, второго ремня и выходного вала, при этом третий шкив вращательно соединен с четвертым шкивом посредством второго ремня для вращения в противоположном направлении от четвертого шкива.
16. Способ по п. 15, дополнительно включающий управление приводом с регулируемой скоростью, который вращательно соединяет выходной вал с вентилятором для изменения передаточного отношения между вентилятором и входным валом.
17. Способ по п. 15, дополнительно включающий работу в первом режиме вентилятора для генерирования потока воздуха через теплообменник для охлаждения транспортного средства, и работу во втором режиме вентилятора для генерирования потока воздуха для удаления мусора из транспортного средства.
18. Способ по п. 15, дополнительно включающий переход из первого режима вентилятора во второй режим вентилятора посредством переключения узла муфты сцепления из первого положения, которое вращательно соединяет входной вал с вентилятором посредством первого шкива, второго шкива, первого ремня и выходного вала в нейтральное положение, когда вентилятор вращательно не соединен с входным валом, ожидания в течение периода времени, а затем переключения узла муфты сцепления из нейтрального положения во второе положение, которое вращательно
соединяет входной вал с вентилятором посредством третьего шкива, четвертого шкива, второго ремня и выходного вала.
19. Транспортное средство, содержащее:
двигатель, вращательно соединенный с первым шкивом и вторым шкивом;
вентилятор, вращательно соединенный с третьим шкивом и четвертым шкивом;
первый ремень с первой стороной и второй стороной, противоположной первой стороне, первый шкив и третий шкив, зацепленные первой стороной первого ремня;
второй ремень с первой стороной и второй стороной, противоположной первой стороне, второй шкив, зацепленный первой стороной второго ремня, третий шкив, зацепленный второй стороной второго ремня;
узел муфты сцепления, выполненный с возможностью избирательного вращательного соединения двигателя с вентилятором посредством первого шкива, первого ремня и третьего шкива, при этом узел муфты сцепления выполнен с возможностью избирательного вращательного соединения двигателя с вентилятором посредством второго шкива, второго ремня и четвертого шкива.
20. Транспортное средство по п. 19, в котором вентилятор вращательно соединен с двигателем посредством привода с регулируемой скоростью, а привод с регулируемой скоростью выполнен с возможностью изменения передаточного отношения между вентилятором и двигателем.
