На сегодняшний день во всех отраслях жизнедеятельности современного общества широко применяется автомобильная техника. Исходя из задач, выполняемых данной техникой, к ее узлам и агрегатам предъявляются соответствующие требования.
Основным агрегатом любого образца автомобильной техники является двигатель. Соответственно, работоспособностью двигателя определяется работоспособность и машины в целом. Выход из строя деталей двигателя так или иначе сопровождается нарушением нормального температурного режима его работы, который в свою очередь обеспечивает система охлаждения двигателя.
Наиболее распространенной в современных двигателях является закрытая жидкостная система охлаждения, в конструкции которой присутствуют жидкостный насос, рубашка охлаждения, термостаты, радиатор, расширительный бачок, вентилятор с приводом, жалюзи (либо шторка), диффузор радиатора, соединительные патрубки и шланги, а также контрольно-измерительные приборы.
Вентилятор – неотъемлемая часть системы охлаждения любого современного автомобильного двигателя. Он служит для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Вентилятор может иметь различные приводы. Механический привод осуществляет передачу вращения на вентилятор от коленчатого вала посредством шестеренчатой либо клиноременной передачи, а также посредством упругих и неупругих муфт. Преимуществом данного привода является его простота. Однако существенным недостатком данного привода является отсутствие возможности кратковременного отключения вентилятора, для обеспечения меньшего отвода тепла от радиатора и, как следствие этого, переохлаждение двигателя. Решением данной проблемы является применение приводов, предусматривающих своей конструкцией возможность отключать и включать вентилятор при необходимости как в автоматическом, так и в принудительном режиме. К ним относятся вязкостные, гидродинамические, а также электромагнитные муфты. Основным недостатком вязкостных и гидродинамических муфт является сложность их конструкции, следствие – высокая стоимость.
Конструкция электромагнитных муфт более простая, что делает их дешевле. Также имеется возможность применять данную муфту совместно с механическим приводом. Так, например, на двигателях семейства КамАЗ устанавливается электромагнитная муфта, изображенная на рис. 1. Управление работой данной муфты осуществляется при помощи термобиметаллического датчика, который при повышении температуры охлаждающей жидкости выше рабочей замыкает электрическую цепь, при этом электрический ток подается на электрическую катушку с металлическим сердечником, неподвижно закрепленную внутри вращающегося шкива, вследствие чего возникает магнитное поле. Под действием магнитных сил ведомый диск, закрепленный на ступице вентилятора, притягивается к шкиву, в результате чего вентилятор начинает вращаться вместе со шкивом. Недостатком данного привода является то, что при отсутствии электрического тока в цепи передача крутящего момента на вентилятор не будет осуществляться. Это может привести к перегреву двигателя и выходу его из строя.
Исходя из этого, целесообразно изменить конструкцию данного привода таким образом, чтобы передача крутящего момента на вентилятор осуществлялась даже в случае неисправности электрической цепи.
В качестве решения данной задачи предлагается конструкция электромагнитной муфты, изображенная на рис. 2.
Предлагаемая электромагнитная муфта привода вентилятора состоит из шкива, неподвижной электромагнитной катушки, подшипника, ступицы вентилятора, колодок с фрикционными накладками и распорных пружин. Ее работа осуществляется следующим образом. Шкив получает постоянное вращение от коленчатого вала двигателя. Через выступы шкив входит в зацепление с фрикционными накладками, которые под действием распорных пружин плотно прижимаются к ступице вентилятора. При этом вентилятор приводится в движение. При вращении на колодки также действуют центробежные силы, которые увеличивают прижатие колодок и исключают проскальзывание вентилятора.
а 
б
Рис. 1. Электромагнитная муфта привода вентилятора: а – вырез фрикционного диска; б – резьбовое отверстие шкива; 1 – болт регулировочный; 2 – подшипник; 3 – ступица вентилятора; 4 – болт крепления шкива; 5 – прокладка; 6 – болт крепления фрикционного диска; 7 – диск фрикционный; 8 – вентилятор; 9 – шкив привода генератора и жидкостного насоса; 10 – катушка электромагнитная; 11 – болт крепления электромагнитной катушки; 12 – вал отбора мощности; 13 – крышка передняя блок-картера; 14 – датчик включения вентилятора; 15 – пластина пружинная
Рис. 2. Электромагнитная муфта привода вентилятора: 1 – Неподвижная электромагнитная катушка; 2 – шкив; 3 – подшипник; 4 – ступица вентилятора; 5 – колодки с фрикционными накладками; 6 – распорные пружины; 7 – выступы шкива
При понижении температуры охлаждающей жидкости ниже рабочей термобиметаллический датчик, установленный в потоке охлаждающей жидкости в рубашке охлаждения, замыкает электрическую цепь. При этом электрический ток поступает в электромагнитную катушку, вследствие чего возникает магнитное поле. Под действием магнитного поля колодки преодолевают сопротивление распорных пружин и центробежных сил и выходят из зацепления со ступицей вентилятора, при этом вращение вентилятора прекращается, и обдув радиатора не осуществляется.
С повышением температуры охлаждающей жидкости выше рабочей термобиметаллический датчик снова размыкает электрическую цепь. При этом магнитное поле исчезает, и колодки под действием распорных пружин и центробежных сил прижимаются к ступице. Вентилятор снова включается в работу.
Таким образом, при помощи данной конструкции, можно использовать электромагнитную муфту в качестве привода вентилятора. При этом возможность прекращения вращения вентилятора вследствие неисправности электрической цепи исключается. При всем этом, предлагаемая муфта сохраняет геометрические размеры исходной электромагнитной муфты, что позволит осуществить их взаимозаменяемость. На предложенную конструкцию подана заявка в Роспатент на полезную модель.