CN110431291A - 具有电磁风扇离合器的用于发动机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机(1)的冷却系统(20)，包括冷却风扇(8)和驱动轴(4)，所述风扇(8)通过离合器(5)连接至所述驱动轴(4)，所述离合器包括第一离合器构件(11)，其轴向可移动并且扭转连接至驱动轴(4)或风扇(8)，以及第二离合器构件(14)，其轴向连接至风扇(8)或驱动轴(4)；磁性元件(18)，其布置在所述第一离合器构件(11)上；以及电磁铁(22)，其布置在入口孔口(10)上以朝向风扇(8)伸出，并且构造成如果内部发动机温度超过参考值，则在通电的情况下吸引所述磁性元件(18)以将风扇(8)接合驱动轴(4)上。

Description

具有电磁风扇离合器的用于发动机的冷却系统
技术领域
本发明涉及例如风冷发动机的发动机的冷却系统，例如用于小型摩托车，其中通过由发动机的曲柄轴旋转的辅助轴来控制冷却风扇，或直接通过曲柄轴本身来控制冷却风扇。
然而，应当理解，类似的方案还可以用于液体冷却系统，即水冷发动机，其中通过由曲柄轴本身直接或间接驱动的风扇冷却散热器。
这种冷却系统还有效地使用在用于摩托车的发动机中，其中风扇和电动发电机均键连接在马达轴上，以将新鲜空气吸入发动机中并给电池充电，以启动内燃机并且如果必要，在摩托车为所谓的混合动力推进型时，传输动力。
背景技术
内燃机曲柄轴横向于摩托车的纵向发展，并且因此当摩托车沿直线向前移动时相对于地面是水平的并且垂直于由固定的(即不转向的)后轮的旋转平面大致限定的竖直平面。
通常，能够使发动机冷却的风扇可由曲柄轴的一个端部直接驱动，或由与曲柄轴邻近并且平行的另一轴驱动。
吸入气流所通过的保护罩的定位使气流不正面与罩碰撞而是切向与罩碰撞。发动机冷却所需的气流随后由风扇吸入，所述风扇的轴与由于摩托车的向前运动引起的气流大致垂直。
因此，风扇应当具有预设好的头部以满足发动机的冷却需求。
在风扇不是通过曲柄轴的旋转独立致动的而是例如通过服务电动马达致动的已知的示例中，风扇的旋转控制不是直接取决于冷却的需要，而是由发动机的旋转控制确定的。
然而，显而易见，发动机可以具有不取决于曲柄轴的旋转控制的冷却需要，例如在起始阶段中或在极端寒冷的气候下。
这些不利的情况并不暗示风扇停止：事实上持续吸入气流的风扇具有取决于发动机轴旋转控制的特定头部，并且在这些情况中，并不产生任何收益，但增加了发动机的燃料消耗。
应当注意，每当冷却风扇旋转而其旋转和发动机速度之间直接关联时，出现这样的缺陷。
例如，在专利申请EP1248007A中公开的系统中，由曲柄轴驱动的风扇通过电磁铁牵引。欧洲申请EP1577142A提供了另外的类似的方案。
在这些方案中，电磁铁将风扇连接在旋转轴上，以使得它们在与服务马达接合的接合位置和从所述马达脱离的脱离位置之间移动。
这些方案是有缺陷的，风扇在两位置之间轴向移动，有让灰尘或碎屑阻碍接合位置和脱离位置之间的轴向滑动的风险。另外，这些方案难以维护，因为要替换电磁致动系统，就必须完全拆解冷却系统。
最后，这些方案提供了致动马达和风扇之间的电磁铁的定位并且这类电磁铁的布置与在减小的体积内将冷却系统安装在曲柄轴上的可能性是不相容的。
发明内容
本发明的技术问题是提供用于发动机的冷却系统，以克服参照背景技术所提出的缺陷。
这一问题是通过所附权利要求1说明的冷却系统解决的。
在风冷内燃机的特定示例中，发动机的参考温度为发动机油的温度，所述温度由发动机内部检测，以使得在这种情况中，在发动机油、风扇离合器和内部发动机温度之间也实现了直接关联。
另外，发动机可以在更短的时间内达到其操作温度，以使得能够在油泵操作中进一步节省能量。
根据本发明的冷却系统的主要优势在于使风扇能够仅在发动机的内部温度上升时被驱动：在低温度时，风扇不旋转并且能耗得以优化。
附图说明
下文将根据本发明的优选实施例描述本发明，参照附图的所述优选实施例是用于示例的目的并且不是为了限制，其中：
图1和图2示出了根据本发明的与冷却系统结合的摩托车的内燃机部分的截面图。
具体实施方式
参照图1和图2，部分地示出了驱动单元1。在该实施例中，该驱动单元1包括风冷单缸内燃机和活塞杆2以及属于曲柄轴4的曲柄3，所述曲柄轴将运动传递至传动构件。
曲柄轴4还可以连接至包括相应的定子绕组的电动马达(未示出)。电动马达可以为将电力提供给内燃机和任何服务和/或给电池充电的电流发生器。还期望的是，当内燃机启动时，该电动马达还可以执行发动机的启动并且其还可以为给电池充电的电动发电机，并且当摩托车为所谓的混合动力推进型时，该电动马达能够将驱动动力供应给摩托车。
应当注意，曲柄轴4横向于摩托车的纵向发展并且因此当摩托车沿直线向前移动时，其水平于地平面并且垂直于由固定(即不转向)的后轮的旋转平面大致限定的竖直平面。
图1和图2示出了根据本发明的系统的示意性截面图，尤其是包括冷却系统20的推进单元1，所述冷却系统20具有通过旋转连接14’键连接至曲柄轴4的冷却风扇，以使得曲柄轴用作风扇的驱动轴。
风扇8布置在容器9内，容器径向地环绕风扇并且限定了入口孔口10和部分示出的分配通道19，所述分配通道沿发动机缸体的方向引导气流(即在风冷发动机的情况下)。所述入口孔口可以包含放置在风扇8前方的罩以保护风扇。
如果发动机为水冷的，则上述的几何结构可以很大程度地维持：入口孔口可以面向定位在摩托车一侧上的散热器并且气流可以通过入口孔口和保护罩吸入。
应当理解，风扇可以连接至除了曲柄轴之外的能够由曲柄轴驱动的驱动轴，驱动以将风扇从曲柄轴脱离。
在第一实施例中，轴4在其远侧端部12附近包括与风扇8联接的联接系统，该联接系统在该示例中由离合器5构成，离合器5包括第一可移动离合器构件11，第一可移动离合器构件11轴向连接至曲柄轴4的所述远侧端部12，使得其能够被轴4牵引而进行旋转，以支撑第一离合器盘13。第一离合器构件11扭转地联接至轴4并且与轴4相比为轴向可移动的。这种类型的连接可以通过与轴4集成的销11b实现，销11b在沿着与第一离合器构件11的对称轴线平行的方向取向的第一离合器构件11的槽11a中轴向滑动。
离合器5还包括轴向固定的第二离合器构件14，第二离合器构件面向第一摩擦构件11但从其释放。第二离合器构件支撑第二离合器盘15，当第二离合器盘与所述第一离合器盘13接触时，第二离合器盘驱动风扇8。
联接系统还包括由所述第一离合器构件11支撑的磁性元件18，磁性元件优选为环形的，磁性元件18在其相对面之间设置有极性，一面朝向风扇8而另一面朝向相对侧。磁性元件18优选为永磁体。
可以通过联接系统的电磁铁22将磁吸引力或排斥力施加在磁性元件上，所述电磁铁在入口孔口10处布置在容器9上。特别地，电磁铁22面向风扇8，风扇8与构成磁性元件18的环同轴。电磁铁22的这种相对于风扇的悬挂式布置使得能够显著地紧缩曲柄轴4的长度并且减少冷却系统20的整体尺寸。
通过在电磁铁22中通电流形成磁场，以吸引或排斥磁性元件18，从而致动或分离离合器5。特别地，当电磁铁22在连接至第一摩擦构件11的磁性元件18上施加磁吸引力时，第一摩擦构件朝向风扇8轴向移动并且与第二离合器构件14接触。特别地，第一摩擦盘13和第二摩擦盘15接触，以将曲柄轴4的运动传递至风扇8。
相反地，通过施加反弹(bumper)磁力，所述第一离合器构件11和第二离合器构件14可以分离。为了使两摩擦构件11和14移开，可以在它们之间设置弹簧(未示出)。
应当理解，磁性元件18优选为铁磁体，这样旋转元件不是通电的，并且避免了电击触点或类似的方案，在冷却的耐用性和可靠性上具有显著优势。
环形线圈状电磁铁22通过控制单元20通电，如果发动机温度(即发动机油)相对于外部温度可以证明离合是合理的，启用控制单元以闭合离合器，从而致动风扇8，如图2所示。在这一方面，控制单元连接至示意性示出的温度传感器21，温度传感器测量发动机内的内部温度。
相反地，当发动机温度较低时，电磁铁22使离合器5断开连接(或不在磁性元件18上施加吸引力)，并且因此曲柄轴4从风扇8释放，如图1所示。于是，发动机在不需要冷却的时候不再冷却，因此增加了可用动力，减少了燃料消耗并且使发动机温度能够更快上升，特别是当操作温度处于较冷的气候时。
当通过第一传感器21检测到发动机温度上升超过预设的阈值(发动机内部温度的参考值)时，控制单元20随后闭合离合器5，以启用风扇8的牵引并因此冷却发动机。
电磁铁22安装在容器9上，并且特别地，安装在吸嘴网格10上。这意味着电磁铁22安装在可从外部轻易触及的区域中并且因此有助于系统的维护。
而且，在本发明提供的方案中，磁化的构件不移动，因此更简单、更经济并且对制造的影响更小。冷却系统的主要元件，即风扇8、轴4和具有吸嘴10的容器9轴向固定，因此限制了可能导致系统故障的冲击或开口的风险。
根据本发明的离合器5还可以放置在风扇8的大体积中形成的一部分中，极大地减少了尺寸和阻塞表面的风险。
对于本领域技术人员而言，出于满足额外和竞争需要的目的，上述冷却系统可以进行一些额外的改进和变化，然而所有这些都包括在由所附权利要求所限定的本发明的保护性范围内。

Claims (7)

1.一种内燃机(1)的冷却系统(20)，包括冷却风扇(8)和驱动轴(4)，所述风扇(8)通过联接系统连接至所述驱动轴(4)；所述联接系统包括：
离合器(5)，所述离合器包括：
第一离合器构件(11)，其是轴向可移动的并且扭转地连接至驱动轴(4)或风扇(8)；
轴向固定的第二离合器构件(14)，其连接至风扇(8)或驱动轴(4)；
磁性元件(18)，其布置在所述第一离合器构件(11)上；
电磁铁(22)，其放置在入口孔口(10)处以朝向风扇(8)伸出，并且构造成如果内部发动机温度超过参考值，则在通电的情况下吸引所述磁性元件(18)以将风扇(8)接合在驱动轴(4)上。
2.根据权利要求1所述的冷却系统(20)，其中驱动轴与待冷却的发动机的发动机曲柄轴(4)重合或连接到该发动机曲柄轴。
3.根据权利要求1或2所述的冷却系统(20)，其中电磁铁(22)通过连接至温度传感器(21)的控制单元(20)通电，所述温度传感器测量马达内的内部温度。
4.根据权利要求1、2或3中任一项所述的冷却系统(20)，其中所述第一离合器构件(11)包括轴(11a)，允许与曲柄轴(4)集成的销(11b)在所述轴中的相对的轴向滑动并且防止沿圆周方向的旋转。
5.根据权利要求4所述的冷却系统(20)，其中第二摩擦构件(14)稳固地连接至风扇(8)。
6.根据权利要求4所述的冷却系统(20)，其中所述电磁铁(22)连接至容器(9)，所述容器包括所述入口孔口(10)。
7.一种摩托车，其包括根据前述权利要求中的一项或多项所述的冷却系统(20)。
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