CN109790850B - 内燃机的冷却风扇 - Google Patents

Abstract

冷却风扇(69)在安装于内燃机曲柄轴的旋转体(71)的表面形成叶片(75)，并且形成供紧固部件插入的多个凸台(73)，其中，该冷却风扇(69)包括：多个第1叶片(75a)，其具有短于连结多个凸台(73)的圆(81)的长度；以及多个第2叶片(75b)，其具有长于连结多个凸台(73)的圆(81)的长度。由此，提供无需增加共振频率就能够保持离心风扇的强度并确保风量的内燃机的冷却风扇。

Description

内燃机的冷却风扇

技术领域

本发明涉及安装于内燃机曲柄轴的冷却风扇。

背景技术

专利文献1公开了安装于内燃机曲柄轴的冷却风扇。冷却风扇具有从绕旋转轴线旋转的旋转体表面立起的多个叶片。叶片从旋转体的外周朝向旋转轴线延伸。针对每个叶片设定距离表面的高度。基于按叶片而不同的高度，调节冷却风扇的固有频率。由此抑制与曲柄轴的共振。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-52547号公报

发明内容

为了使来自离心风扇的风量增加，考虑增大叶片高度。但是，若增大离心风扇叶片的高度，则共振频率升高，存在与曲柄轴或ACG(交流发电机)转子的频率共振，从离心风扇产生的声音变大的可能。另外，在使离心风扇叶片的高度增大的情况下，离心应力增大，需要提高叶片的强度。

本发明是鉴于上述情况提出的，目的在于无需增加共振频率就能够保持离心风扇的强度并确保风量。

根据本发明的第1方面，提供一种内燃机的冷却风扇，其在安装于内燃机曲柄轴的旋转体的表面形成叶片，并形成供紧固部件插入的多个凸台，该冷却风扇包括：多个第1叶片，其朝向连结多个所述凸台的圆延伸且长度较短；以及多个第2叶片，其朝向连结多个所述凸台的圆延伸且长度较长，所述第2叶片从所述旋转体的外周朝向旋转方向下游侧的所述凸台弯曲且横穿所述圆，在所述圆的内侧朝向所述旋转体的旋转轴线弯曲。

根据第2方面，在第1方面构成的基础上，所述第2叶片与所述凸台邻接。

根据第3方面，在第1或第2方面构成的基础上，所述旋转体的径向内侧的壁厚大于径向外侧的壁厚。

根据第4方面，在第1至第3方面中任一方面构成的基础上，所述第1叶片中的与所述凸台邻接的所述第1叶片的径向外端具有位于径向内侧的上端。

根据第5方面，在第1至第4方面中任一方面构成的基础上，在所述旋转体的背侧形成的环状肋部与所述凸台上容纳所述紧固部件的紧固孔相比，朝向径向内侧或径向外侧偏置配置。

根据第6方面，在第1至第5方面中任一方面构成的基础上，内燃机的冷却风扇具有突起肋，其以与所述曲柄轴所安装的其他部件嵌合的方式设置于所述旋转体的背面，在绕旋转轴线而沿周向等间隔划分所述背面时，所述凸台及所述突起肋的形成区域与所述凸台及所述突起肋的未形成区域交替配置。

根据第7方面，在第1至第6方面中任一方面构成的基础上，所述第1叶片中的与所述凸台邻接的第1叶片位于所述第2叶片的旋转方向上游侧，与所述凸台连续并与所述凸台一体化，与所述凸台邻接的所述第1叶片的径向外端相对于垂直线以比其他所述第1叶片的倾斜角大的倾斜角倾斜。

发明的效果

根据第1方面，能够利用朝向连结凸台的圆延伸且长度较短的第1叶片降低冷却风扇的共振频率。因此，能够对应于第1叶片的数量与第2叶片数量的比例来调节冷却风扇的共振频率。按照这种方式控制与曲柄轴共振。能够抑制从冷却风扇产生的噪音。另外，通过设置朝向连结凸台的圆延伸且长度较长的第2叶片，从而能够在不增加共振频率的同时提高冷却风扇的强度。

根据第2方面，通过将较长的第2叶片与凸台邻接设置，从而能够提高凸台周围的强度。

根据第3方面，能够在不增加冷却风扇的共振频率的同时提高刚性。

根据第4方面，凸台周边的离心应力降低。另外，能够减小冷却风扇的风噪声。

根据第5方面，能够降低凸台的包围紧固孔的内壁面上的应力。

根据第6方面，在凸台及突起的未形成区域处，由于旋转体的刚性降低，因此在周向上的凸台之间促进旋转体的变形，调节冷却风扇的共振频率。按照这种方式能够防止与曲柄轴的共振。

附图说明

图1是表示一实施方式的跨骑式车辆的一具体例即小轮摩托车的整体图的侧视图。(第1实施方式)

图2是动力单元的放大侧视图。(第1实施方式)

图3是沿图2的3-3线的剖视图。(第1实施方式)

图4是概略表示冷却风扇的表面构造的放大俯视图。(第1实施方式)

图5是沿图4的5-5线的剖视图。(第1实施方式)

图6是概略表示冷却风扇的背面构造的放大后视图。(第1实施方式)

图7是沿图6的7-7线的放大剖视图。(第1实施方式)

附图标记说明

36…内燃机

37…曲柄轴

64…其他部件(外转子)

69…冷却风扇

71…旋转体

72…紧固部件(螺栓)

73…凸台

74…紧固孔

75…叶片

75a…第1叶片

75b…第2叶片

75c…第1叶片

76…突起肋

81…同心圆

82a…(位于径向内侧的)上端

83c…环状肋部(第3环状肋部)

87a…形成区域

87b…未形成区域

Rx…旋转轴线

tc…(径向外侧的)壁厚

ts…(径向内侧的)壁厚

α…倾斜角

β…倾斜角

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的一实施方式。并且，在以下的说明中，前后、上下及左右各方向是指从搭乘两轮摩托车的乘员来看的方向。

第1实施方式

图1是表示一实施方式的跨骑式车辆的一具体例即小轮摩托车11的整体图。小轮摩托车11具有车身架12。车身架12包括：头管13；下管14，其从该头管13向后下方延伸；横梁15，其沿车宽方向延伸并固着于下管14的后端；以及左右一对后车架管16，其固着于该横梁15的左右两侧，从前端向后上方延伸。前叉17以转向自如的方式支承于头管13。前轮WF以绕车轴18旋转自如的方式支承于前叉17。在前叉17的上端连结转向把手19。

在后车架管16的前端固定托架21。摆动式动力单元23的前端借助连杆机构22以能够上下摆动的方式连结于托架21。在动力单元23的后端，以绕车轴24旋转自如的方式支承后轮WR。

小轮摩托车11具有覆盖于车身架12的车身罩25。车身罩25包括：前罩26，其从前方覆盖头管13；护腿板27，其从前罩26连续并覆盖驾驶者膝盖的前方；脚踏板28，其从护腿板27的下端连续并沿水平面扩张；以及侧罩29，其从脚踏板28连续，并在后轮WR上方从两侧覆盖后车架管16。在侧罩29上搭载纵列型乘车用座椅31。脚踏板28能够供坐在乘车用座椅31上的驾驶者放脚。

在动力单元23上安装散热器罩32。散热器罩32从外侧覆盖后述的散热器。在散热器罩32上划分形成冷却风导入口33。在冷却风导入口33配置百叶窗34。百叶窗34具有沿上下延伸的多个叶片板。

如图2所示，动力单元23包括水冷式内燃机36和在该内燃机36及后轮WR之间设置的传动装置(未图示)。内燃机36包括：曲轴箱38，其将轴线沿车宽方向的曲柄轴37以旋转自如的方式支承；缸体39，其与曲轴箱38结合，规定与曲柄轴37的轴线正交且朝向车辆前方延伸的缸筒轴线39a；以及缸盖41，其与缸体39结合，支承进气阀或排气阀、凸轮轴这样的驱动部件；以及端盖42，其与缸盖41结合，覆盖进气阀或排气阀、凸轮轴等。

动力单元23包括搭载于内燃机36的水冷系统。水冷系统包括：水泵43，其使冷却水在闭合的路径内循环；以及散热器44，其插入在冷却水的路径内，由散热器罩32从外侧覆盖。冷却水的路径形成为，包括：第1软管45，其将缸体39的水套(未图示)与水泵43的排出口43a连接；第2软管46，其将散热器44的导入口与缸盖41的水套(未图示)连接；以及第3软管48，其将恒温器47与散热器44的排出口连接。在内燃机36内，缸体39的水套与缸盖41的水套连续。恒温器47与水泵43的吸入管43b连接。

从水泵43排出的冷却水被从第1软管45导入缸体39的水套中。冷却水在缸体39的水套及缸盖41的水套中流通，使内燃机36冷却。从缸盖41排出的冷却水经由第2软管46流入至散热器44。由散热器44冷却了的冷却水从第3软管48流入至恒温器47，并返回至水泵43。按照这种方式水冷系统对内燃机36进行冷却。

散热器44包括：上集液箱52，其具有向上方延伸的漏斗颈51；下集液箱53，其配置在上集液箱52的下方；芯部54，其配置在上集液箱52及下集液箱53之间；以及集液箱罩55，其从车宽方向外侧覆盖上集液箱52。第2软管46与上集液箱52连接。第3软管48与下集液箱53连接。芯部54由配管和与配管结合的散热片形成即可，其中，该配管使上集液箱52与下集液箱53连接，并从上集液箱52朝向下集液箱53使冷却水流通。导入至上集液箱52中的冷却水由芯部54冷却后流入集液箱53。

散热器44包括：上安装片56a，其形成于上集液箱52，以规定的间隔与曲轴箱38的外表面对置；以及下安装片56b，其形成于下集液箱53，以规定的间隔与曲轴箱38的外表面对置。上安装片56a与下安装片56b利用螺栓57结合于曲轴箱38。如后所述，为了进行结合，上安装片56a及下安装片56b与曲轴箱38的外表面之间维持规定的间隔。

在曲轴箱38与散热器44之间配置用于收容后述的冷却风扇的风扇罩58。风扇罩58绕曲柄轴37的轴线包围冷却风扇。风扇罩58紧固于散热器44。为了进行紧固，风扇罩58包括从下端向下延伸的第1安装片59a和从上端向上延伸的一对第2安装片59b。散热器44形成与风扇罩58的第1安装片59a重叠的安装板61a，和与风扇罩58的第2安装片59b重叠的安装板61b。安装片61a、61b分别利用螺钉62紧固于第1安装板59a及第2安装板59b的内表面。

如图3所示，内燃机36与交流发电机启动器63连结。交流发电机启动器63包括固定于曲柄轴37的外转子64和由该外转子64围绕的内定子65。内定子65固定于支承板66。支承板66紧固于曲轴箱38。在内定子65上卷绕电磁线圈67。在外转子64上固定磁体68。若外转子64相对于内定子65相对旋转，则由电磁线圈67生成电力。另一方面，若电磁线圈67中通入电流，则由电磁线圈67生成磁力，引起外转子64的旋转。

在曲柄轴37上结合冷却风扇69。冷却风扇69固定于交流发电机启动器63的外转子64。冷却风扇69具有安装于曲柄轴37的旋转体71。旋转体71具有与旋转轴线同心的圆形轮廓。在旋转体71上形成供作为紧固部件的螺栓72插入的多个凸台73。在凸台73上穿设容纳螺栓72的紧固孔74。螺栓72贯通凸台73而与外转子64结合。

旋转体71配置在外转子64与散热器44之间。旋转体71的表面与散热器44的芯部54对置。旋转体71形成为随着从旋转轴线Rx趋向径向外侧而远离散热器44的伞形。在旋转体71的表面配置多个叶片75。按照这种方式，冷却风扇69构成为离心风扇。若冷却风扇69旋转，则沿旋转轴线Rx朝向冷却风扇69产生气流。气流从散热器44的芯部54中通过。从冷却风扇69朝向离心方向生成气流。在旋转体71的背面形成突起肋76。突起肋76从旋转体71的背面突出。突起肋76与安装在曲柄轴37上的外转子64嵌合。

柱头螺栓77被螺入曲轴箱38。在柱头螺栓77上结合前述的螺栓57。柱头螺栓77包括：螺纹轴77a，其螺入曲轴箱38；第1凸缘77b，其与螺纹轴77a连续地朝向径向外侧扩张并与曲轴箱38的表面重叠；轴主体77c，其与螺纹轴77a同轴并与第1凸缘77b连续地从曲轴箱38的表面立起，具有容纳螺栓57的轴部的螺纹孔78；以及第2凸缘77d，其与轴主体77c连续地朝向径向外侧扩张，承托上安装片56a。在上安装片56a上嵌入圆筒轴环79。圆筒轴环79与上安装片56a一起由第2凸缘77d承托。螺栓57贯通圆筒轴环79而螺入轴主体77c的螺纹孔78中。按照这种方式，在第1凸缘77b及第2凸缘77d的作用下，在上安装片56a与曲轴箱38之间维持规定的间隔。下安装片56b同样地借助柱头螺栓77固定于曲轴箱38。紧固于散热器44的风扇罩58的端面与曲轴箱38抵接。

如图4所示，旋转体71上形成三个凸台73。但是，凸台73也可以不是三个。凸台73绕旋转轴线Rx以等间隔配置。凸台73的轴心配置在旋转轴线Rx的同心圆81上。

多个叶片75包括：多个第1叶片75a、75c，其在俯视观察时朝向连结多个凸台73的圆延伸且长度较短；以及多个第2叶片75b，其在俯视观察时朝向连结多个凸台73的圆延伸且长度比所述第1叶片75a、75c长。第1叶片75a、75c从旋转体71的表面立起，与同心圆81相比在外侧从旋转体71的外周朝向内侧延伸。在这里，在邻接的凸台73之间，第1叶片75a从旋转体71的外周朝向旋转方向下游侧的凸台73延伸。第1叶片75a在俯视观察时在朝向旋转轴线Rx的同时逐渐向凸台73弯曲。多个第1叶片75a、75c中的一部分为与凸台73邻接的第1叶片75c。

第2叶片75b从旋转体71的表面立起，从旋转体71的外周朝向内侧而延伸至与同心圆81相比的内侧。各第2叶片75b在凸台73的旋转方向下游侧与凸台73邻接。第2叶片75b与凸台73连续，与凸台73一体化。因此，在旋转体71上配置三个第2叶片75b。

第2叶片75b与第1叶片75a同样地，从旋转体71的外周朝向旋转方向下游侧的凸台73弯曲，并横穿同心圆81，在同心圆81的内侧朝向旋转轴线Rx反向弯曲。第1叶片75a及第2叶片75b的外端沿旋转体71的外周以等间隔S配置。

位于第2叶片75b的旋转方向上游侧的两个第1叶片75c与凸台73连续，并与凸台73一体化。如图5所示，这样的第1叶片75c的径向外端具有与其他第1叶片75a相比位于径向内侧的上端82a。即，第1叶片75c的径向外端相对于垂直线以比第1叶片75a的倾斜角α大的倾斜角β倾斜。第2叶片75b的径向外端同样地具有与其他第1叶片75a相比位于径向内侧的上端即可。第1叶片75a的径向内端82b形成随着趋向径向内侧而接近旋转体71表面的倾斜。

如图6所示，在旋转体71的背面形成在俯视观察时与旋转轴线Rx同心的五个环状肋部83a、83b、83c、83d、83e。最小的第1环状肋部83a容纳用于将外转子64紧固于曲柄轴37端面的螺栓B(参照图3)的头部。第3环状肋部83c与凸台73一体化。为了实现一体化，第3环状肋部83c的外形与紧固孔74相比偏向径向内侧配置。第3环状肋部83c的上表面被规定为与凸台73的上表面在同一面内。第4环状肋部83d与凸台73的外周一体化。第4环状肋部83d低于凸台73。在俯视观察时，在穿过旋转轴线Rx与凸台73的轴心的直线上形成主径向肋部84a。主径向肋部84a使第1环状肋部83a到第5环状肋部83e连接。在周向上，在主径向肋部84a之间的中间点处，形成使第3环状肋部83c到第5环状肋部83e连结的辅助径向肋部84c。在周向上，在辅助径向肋部84b之间的中间点处，形成使第4环状肋部83d到第5环状肋部83e连结的辅助径向肋部84c。按照这种方式，在第4环状肋部83d与第5环状肋部83e之间，对应于径向肋部84a、84b、84c的设置，旋转体71的背面在周向上等间隔地被划分为12个均匀区域86。辅助径向肋部84c使包含相邻的两个均匀区域86的凸台73及突起肋76的形成区域87a与包含相邻的两个均匀区域86的凸台73及突起肋76的未形成区域87b绕旋转轴线Rx而沿周向以等间隔划分。形成区域87a与未形成区域87b沿周向交替配置。夹着主径向肋部84a，在邻接的均匀区域86各配置一个突起肋76。

如图7所示，在旋转体71中，与第3环状肋部83c相比位于径向内侧的壁厚ts比径向外侧的壁厚tc厚。径向内侧的壁厚ts只要一致即可。同样地，径向外侧的壁厚tc只要一致即可。

接下来说明本实施方式的动作。若内燃机36动作，则水冷系统工作。水泵43动作，冷却水从水泵43流向缸体39的水套或缸盖41的水套。冷却水从内燃机36带走热量。内燃机36被冷却。加热了的冷却水在散热器44中通过热交换被冷却。

对应于内燃机36的动作，曲柄轴37旋转。曲柄轴37的旋转引起冷却风扇69的旋转。冷却风扇69沿旋转轴线Rx吸引空气。被吸引的空气从散热器44中通过。利用散热器44使冷却水冷却。按照这种方式，在冷却系统中，冷却水的过度温度上升被抑制。

根据本实施方式，能够利用朝向连结凸台73的圆延伸且长度较短的第1叶片75a、75c降低冷却风扇69的共振频率。因此，能够对应于第1叶片75a与第2叶片75b数量比例来调节冷却风扇69的共振频率。按照这种方式抑制冷却风扇69与曲柄轴37共振。能够抑制从冷却风扇69产生的噪音。另外，通过设置朝向连结凸台73的圆延伸且长度较长的第2叶片75b，能够在不使固有振动频率上升的同时抑制基于离心应力的变形。

在本实施方式的冷却风扇69中，第2叶片75b与凸台73邻接。通过使长的第2叶片75b与凸台73邻接设置，从而能够提高凸台73周围的强度。

在冷却风扇69中，旋转体71的径向内侧的壁厚ts比径向外侧的壁厚tc厚。根据这种构造，能够在不增加冷却风扇的共振频率的同时提高刚性。

与凸台73连接的第1叶片75a的径向外端具有位于径向内侧的上端。在凸台73周边处离心应力降低。

在旋转体71背侧形成的环状肋部83a与凸台73上容纳螺栓72的紧固孔74相比偏向径向内侧配置。在包围紧固孔74的凸台73的内壁面上，能够使应力降低。并且，环状肋部83a也可以与凸台73上容纳螺栓72的紧固孔74相连。

第1叶片75a的径向内端82b形成随着趋向径向内侧而接近旋转体71表面的倾斜。由于径向内端增大，因此能够减小第1叶片75a的离心应力。

旋转体71具有以与曲柄轴37所安装的其他部件(外转子64)嵌合的方式设置在旋转体71背面的突起肋76，在绕旋转轴线Rx沿周向以等间隔对旋转体71的背面进行划分时，凸台73及突起肋76的形成区域87a与凸台73及突起肋76的未形成区域87b交替配置。在凸台73及突起肋76的未形成区域87b中，由于旋转体71的刚性较弱，因此能够在周向上在凸台73彼此之间促进旋转体71的变形，调节冷却风扇69的共振频率。按照这种方式，能够防止与曲柄轴37的共振。

如以上所示，根据本实施方式，提供一种冷却风扇69，包括：旋转体71，其具有与旋转轴线Rx同心的圆形轮廓；凸台73，其轴心位于旋转轴线Rx的同心圆81上，容纳紧固部件(螺栓72)；多个第1叶片75a，其从旋转体71的表面立起，与同心圆81相比在外侧从旋转体71的外周朝向内侧延伸；以及多个第2叶片75b，其从旋转体71的表面立起，从旋转体71的外周朝向内侧而与同心圆81相比延伸至内侧。第1叶片75a从旋转体71的外周朝向内侧延伸，在同心圆81的外侧截止。在这种较短第1叶片75a的作用下，旋转体71的刚性降低。对应于第1叶片75a与第2叶片75b数量比例，调节冷却风扇69的共振频率。在与旋转中的曲柄轴37之间抑制共振。抑制从旋转中的冷却风扇69产生的噪音。在第2叶片75b的作用下，能够在不使固有振动频率增加的同时抑制基于离心应力的变形。

Claims (7)

1.一种内燃机的冷却风扇，在安装于内燃机(36)的曲柄轴(37)的旋转体(71)的表面形成叶片(75)，并且形成供紧固部件(72)插入的多个凸台(73)，该冷却风扇(69)的特征在于，包括：

多个第1叶片(75a)，其朝向连结多个所述凸台(73)的圆(81)延伸且长度较短；以及

多个第2叶片(75b)，其朝向连结多个所述凸台(73)的圆(81)延伸且长度较长，

所述第2叶片(75b)从所述旋转体(71)的外周朝向旋转方向下游侧的所述凸台(73)弯曲且横穿所述圆(81)，在所述圆(81)的内侧朝向所述旋转体(71)的旋转轴线(Rx)弯曲。

2.根据权利要求1所述内燃机的冷却风扇，其特征在于，

所述第2叶片(75b)与所述凸台(73)邻接。

3.根据权利要求1或2所述内燃机的冷却风扇，其特征在于，

所述旋转体(71)的径向内侧的壁厚(ts)大于径向外侧的壁厚(tc)。

4.根据权利要求1或2所述内燃机的冷却风扇，其特征在于，

所述第1叶片(75a、75c)中的与所述凸台(73)邻接的第1叶片(75c)的径向外端具有位于径向内侧的上端(82a)。

5.根据权利要求1或2所述内燃机的冷却风扇，其特征在于，

在所述旋转体(71)的背侧形成的环状肋部(83c)与所述凸台(73)上容纳所述紧固部件(72)的紧固孔(74)相比偏向径向内侧或径向外侧配置。

6.根据权利要求1或2所述内燃机的冷却风扇，其特征在于，

具有突起肋(76)，其以与所述曲柄轴(37)所安装的外转子(64)嵌合的方式设置在所述旋转体(71)的背面，在绕旋转轴线(Rx)沿周向等间隔划分所述背面时，所述凸台(73)及所述突起肋(76)的形成区域(87a)与所述凸台(73)及所述突起肋(76)的未形成区域(87b)交替配置。

7.根据权利要求1或2所述内燃机的冷却风扇，其特征在于，

所述第1叶片(75a、75c)中的与所述凸台(73)邻接的第1叶片(75c)位于所述第2叶片(75b)的旋转方向上游侧，与所述凸台(73)连续并与所述凸台(73)一体化，

与所述凸台(73)邻接的所述第1叶片(75c)的径向外端相对于垂直线以比其他所述第1叶片(75c)的倾斜角(α)大的倾斜角(β)倾斜。

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