ES2893235T3 - Sistema de refrigeración para motores con embrague electromagnético del ventilador - Google Patents

Abstract

Sistema de refrigeración (20) de un motor de combustión interna (1), el cual comprende un ventilador de refrigeración (8) y un eje impulsor (4), estando conectado dicho ventilador (8) a dicho eje impulsor (4) por mediación de un sistema de acoplamiento; comprendiendo dicho sistema de acoplamiento: - un embrague (5), el cual comprende: · un primer elemento de embrague (11) axialmente móvil y conectado torsionalmente al eje impulsor (4) o al ventilador (8); · un segundo elemento de embrague axialmente fijo (14), conectado al ventilador (8) o al eje impulsor (4); - un elemento magnético (18) dispuesto en dicho primer miembro de embrague (11); - un electroimán (22) emplazado en una abertura de admisión (10) de manera que se proyecte hacia el ventilador (8) y configurado para atraer dicho elemento magnético (18) cuando se acciona eléctricamente, para acoplar el ventilador (8) en el eje impulsor (4) ) si la temperatura interna del motor se encuentra por encima de un valor de referencia; caracterizado por el hecho de que, dicho electroimán (22) se encuentra conectado a un recipiente (9) del ventilador que comprende dicha abertura de entrada (10).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de refrigeración para motores con embrague electromagnético del ventilador

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración de un motor, tal como un motor refrigerado por aire, como por ejemplo para un scooter, en el que un ventilador de refrigeración está controlado por un eje auxiliar que gira mediante la acción del cigüeñal del motor, o directamente mediante el propio cigüeñal.

No obstante, se entenderá el hecho de que se puede aplicar una solución similar, así mismo, para sistemas de refrigeración accionados por líquido, es decir, motores refrigerados por agua, en los que un radiador se enfría mediante un ventilador accionado directa o indirectamente por el propio cigüeñal.

Este sistema de refrigeración también se utiliza eficazmente en motores para motocicletas en los que, en el eje del motor, tanto el ventilador de aire como un motor-generador eléctrico se activan para aspirar aire fresco al motor y cargar una batería eléctrica, para iniciar el motor de combustión interna y, en caso necesario, para proporcionar potencia cuando la motocicleta es del así tipo denominado de propulsión híbrida.

El cigüeñal del motor de combustión interna es transversal al desarrollo longitudinal de la motocicleta y, así, por lo tanto, éste es horizontal con respecto a un plano del suelo, y perpendicular con respecto a un plano vertical sustancialmente definido por el plano de rotación de la rueda trasera fija, es decir, sin dirección, cuando la motocicleta avanza en línea recta.

De una forma conveniente, el ventilador que permite la refrigeración del motor puede accionarse directamente por un extremo del cigüeñal o por otro eje adyacente y paralelo con respecto al cigüeñal.

La posición de la guarda protectora a través de la cual se aspira el aire hace que el flujo de aire golpee la guarda de protección en cuestión, de una forma no frontal sino de una forma tangencial. El flujo de aire necesario para la refrigeración del motor se extrae entonces mediante el ventilador cuyo eje es sustancialmente perpendicular con respecto al flujo de aire, debido al movimiento de avance de la motocicleta.

Así, por lo tanto, el ventilador debe tener una altura predeterminada para cumplir con los requisitos de enfriamiento del motor.

En ejemplos conocidos de sistemas de refrigeración, en los que el ventilador no se impulsa de una forma independiente por la rotación del cigüeñal, tal como, por ejemplo, haciéndolo rotar por medio de un motor de servicio eléctrico, el régimen de rotación del ventilador no depende directamente de los requisitos de refrigeración, sino que éste se encuentra determinado por el régimen de rotación del motor.

No obstante, resulta evidente el hecho de que el motor puede tener unos requisitos de refrigeración los cuales no dependan del régimen de rotación del motor, por ejemplo, en el arrangue del mismo, o con un clima particularmente frío.

Estas condiciones desfavorables no implican el hecho de que el ventilador se encuentre parado: en realidad, el ventilador sigue dibujando un flujo de aire con una cierta altura dependiendo del régimen de rotación del eje del motor, y en estas situaciones no produce ningún beneficio, pero aumenta el consumo de combustible del motor. Cabe señalar el hecho de que esta desventaja se produce siempre que se hace girar un ventilador de refrigeración con una correlación directa entre su rotación y la velocidad del motor.

Así, por ejemplo, en el sistema que se da a conocer en el documento de solicitud de patente europea EP 1248007 A, un ventilador accionado por un cigüeñal, se arrastra mediante un electroimán. Otra solución similar, es la que proporciona el documento de solicitud europea EP 1577 142 A. También se conoce un sistema de refrigeración de un motor de combustión interna que comprende un ventilador de refrigeración y un eje impulsor, estando conectado dicho ventilador a dicho eje impulsor por medio de un sistema de acoplamiento según el preámbulo de la reivindicación 1, del documento de solicitud de patente alemana DE 19821 097 A1 .

En estas soluciones, un electroimán conecta un ventilador en un eje giratorio, moviéndolos entre una posición de acoplamiento con un motor de servicio y una posición de desacoplamiento de dicho motor.

Estas soluciones tienen el inconveniente de que el ventilador se mueve axialmente entre dos posiciones, con el riesgo de que la suciedad o los desechos puedan bloquear el deslizamiento axial entre las posiciones de acoplamiento y desacoplamiento. De una forma adicional, estas soluciones son difíciles de mantener, ya que en sustitución del sistema de actuación electromagnética es necesario desmontar por completo el sistema de refrigeración.

Finalmente, estas soluciones proporcionan el posicionamiento del electroimán entre el motor de accionamiento y el ventilador y este tipo de disposición del electroimán es incompatible con la posibilidad de montar el sistema de refrigeración en el cigüeñal, en el interior de un volumen reducido.

El problema técnico subyacente de la presente invención es el de proporcionar un sistema de refrigeración para motores el cual supere los inconvenientes mencionados con referencia a la técnica anterior.

Este problema se resuelve mediante un sistema de refrigeración como se especifica en la reivindicación 1 adjunta. En el caso particular de un motor de combustión interna refrigerado por aire, la temperatura de referencia del motor es la del aceite del motor, la cual se detecta internamente por el motor, por lo que en este caso también se establece una correlación directa entre el aceite del motor, el acoplamiento (embrague) del ventilador y la temperatura interna del motor. De una forma adicional, el motor puede alcanzar su temperatura de funcionamiento en un tiempo más corto, lo que permite un mayor ahorro de energía en el funcionamiento de la bomba de aceite.

La principal ventaja del sistema de refrigeración en concordancia con la presente invención radica en el hecho de que éste permite el hecho de que el ventilador se accione únicamente al aumentar la temperatura interior del motor: a baja temperatura, el ventilador no gira y se optimiza el consumo de energía.

La presente invención se describirá a continuación en concordancia con una forma preferida de presentación de la misma, proporcionada con fines ilustrativos y no limitativos con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

Las figuras 1 y 2 muestran una vista en sección de una parte de motor de combustión interna de una motocicleta que incorpora un sistema de refrigeración sen concordancia con la presente invención.

Con referencia a las figuras 1 y 2, en éstas se representa parcialmente una unidad de accionamiento 1. En esta forma de presentación, esta unidad 1 comprende un motor de combustión interna monocilíndrico refrigerado por aire y una varilla de pistón 2 y una biela 3 pertenecientes a un cigüeñal 4 que transmite el movimiento a los miembros de transmisión.

El cigüeñal 4 también se puede conectar a un motor eléctrico (no mostrado) el cual comprende los respectivos bobinados del estator. El motor eléctrico puede ser un generador de corriente eléctrica el cual suministre energía al motor de combustión y a cualquier servicio y / o para cargar una batería. También se pretende, así mismo, que este motor eléctrico también pueda llevar a cabo el arranque del motor y también pueda ser un motor-generador eléctrico tanto cargando una batería eléctrica, cuando el motor de combustión interna está encendido, como de una forma posible, suministrar potencia motriz a la motocicleta, cuando la motocicleta es del así denominado tipo de propulsión híbrida.

Cabe señalar el hecho de que el cigüeñal 4 es transversal al desarrollo longitudinal de la motocicleta y así, por lo tanto, éste es horizontal con respecto a un plano del suelo y perpendicular con respecto a un plano vertical sustancialmente definido por el plano de rotación de la rueda trasera fija, es decir, no conductora, cuando la motocicleta avanza a lo largo de una línea recta.

Figuras 1 y 2 muestran una vista esquemática en sección del sistema en concordancia con presente invención, de una forma particular una unidad de propulsión 1 la cual comprende un sistema de enfriamiento 20 que tiene un ventilador de refrigeración acoplado al cigüeñal 4 por mediación de una conexión giratoria 14', de tal modo que el cigüeñal actúa como árbol motriz del del ventilador.

El ventilador 8 se encuentra dispuesto en el interior de un recipiente 9 que lo rodea radialmente y define una abertura de admisión 10 y un canal de distribución 19 parcialmente representado que dirige el flujo de aire en la dirección del bloque del motor, a saber, en el caso de un motor refrigerado por aire. Dicha abertura de entrada puede incluir una guarda de protección colocada delante del ventilador 8 para protegerlo.

Si el motor está refrigerado por agua, la geometría descrita anteriormente se mantendría en gran medida: la abertura de admisión estaría frente a un radiador ubicado en un lado de la motocicleta y el aire pasaría a través de él y a través de una guarda protectora.

Se entenderá el hecho de que el ventilador puede encontrarse conectado a un eje o árbol impulsor distinto del cigüeñal, de una forma posible, impulsado por él, para desacoplar el ventilador del cigüeñal.

En una primera forma de presentación, el árbol (eje) 4 comprende, cerca del extremo distal 12 del mismo, un sistema de acoplamiento con el ventilador 8 que, en el presente ejemplo, se encuentra constituido por un acoplamiento (embrague) 5, el cual consta de un primer elemento de acoplamiento móvil 11 conectado axialmente a dicho extremo distal 12 del cigüeñal 4, de tal modo que pueda ser arrastrado en rotación por el árbol 4 que soporta un primer disco de embrague 13. El primer miembro de embrague 11, se encuentra torsionalmente acoplado al árbol 4 y se puede mover axialmente si se compara con este último. Este tipo de conexión se puede implementar por mediación de un pasador 11b integral con el eje 4 el cual se desliza axialmente en una ranura 11a del primer miembro de embrague 11, orientado en una dirección paralela con respecto al eje de simetría del primer miembro de embrague 11.

El embrague 5 comprende de una forma adicional un segundo elemento de embrague 14 axialmente fijado, frente al primer elemento de embrague 11 pero liberado del mismo. Éste soporta un segundo disco de embrague 15, el cual acciona el ventilador 8 cuando entra en contacto con el citado primer disco de embrague 13.

El sistema de acoplamiento comprende de una forma adicional un elemento magnético 18 el cual se encuentra soportado por el citado primer elemento de accionamiento o embrague 11 y de una forma preferible en forma de anillo, estando provisto, el elemento magnético 18 en cuestión, con una polaridad entre las caras opuestas del mismo, una hacia el ventilador 8 y la otra hacia el lado opuesto. El elemento magnético 18 se trata, de una forma preferible, de un imán permanente.

Es posible actuar sobre el elemento magnético con una fuerza de atracción o repulsión magnética por medio de un electroimán 22 del sistema de acoplamiento, dispuesto en el recipiente 9 en la abertura de entrada 10. De una forma particular, el electroimán 22 se encuentra orientado hacia el ventilador 8 el cual es coaxial al anillo que forma el elemento magnético 18. Esta disposición en voladizo del electroimán 22 con respecto al ventilador permite compactar de una forma considerable la longitud del cigüeñal 4 y reducir las dimensiones generales del sistema de refrigeración 20.

Mediante el establecimiento de una corriente en el electroimán 22, se forma un campo magnético para atraer o rechazar el elemento magnético 18 accionando o desacoplando el embrague 5. De una forma particular, cuando el electroimán 22 ejerce una fuerza magnética de atracción sobre el elemento magnético 18 conectado al primer elemento de embrague 11, el último se mueve axialmente hacia el ventilador 8 y entra en contacto con el segundo elemento de embrague 14. De una forma particular, el primer y segundo disco de embrague 13, 15 se contactan transmitiendo el movimiento del cigüeñal 4 al ventilador 8.

Y a la inversa, procediendo a ejercer una fuerza magnética del paragolpes, dichos miembros de embrague primero y segundo 11, 14, pueden separarse. Para alejarse de los dos miembros de embrague 11, 14, se puede proporcionar un resorte (no mostrado) entre ellos.

Debería entenderse el hecho de que el elemento magnético 18 es preferiblemente ferromagnético y, así, de esta manera los elementos giratorios no se alimentarán eléctricamente, y se evitan los contactos de golpe eléctrico o soluciones similares con unas ventajas considerables sobre la durabilidad y fiabilidad del sistema de refrigeración o de enfriamiento.

El electroimán anular en forma de bobina 22 se alimenta eléctricamente mediante una unidad de control 20 que se activa para cerrar el embrague si la temperatura del motor, es decir, del aceite del motor, en relación con la temperatura exterior, sea de un valor tal que justifique que el embrague, accione el ventilador 8, tal como se muestra en la Figura 2. A este respecto, la unidad de control se encuentra conectada a un sensor de temperatura 21, el cual se encuentra representado de una forma esquemática, que mide una temperatura interna en el interior del motor. Por el contrario, cuando la temperatura del motor es fría, el electroimán 22 desconecta el embrague 5 (o no ejerce ninguna atracción sobre el elemento magnético 18), y así, de este modo, el cigüeñal 4 se libera del ventilador 8,tal como se muestra en la Figura 1. Entonces, el motor no se enfría cuando no es necesario hacerlo, aumentando así la potencia disponible, reduciendo el consumo de combustible y permitiendo un aumento más rápido de la temperatura del motor, especialmente en un clima frío a la temperatura de funcionamiento.

Cuando la temperatura del motor se eleva por encima de un umbral predeterminado, el cual es el valor de referencia de la temperatura interna del motor, ésta se detecta mediante el primer sensor 21, y la unidad de control 20 cierra el embrague 5 activando el arrastre del ventilador 8 y enfriando así el motor.

El electroimán 22 se encuentra instalado en el contenedor 9, y de una forma particular, en la rejilla de la boca de succión 10. Esto significa de una forma particular en la rejilla de la boca de succión 10. Esto significa que el electroimán 22 se encuentra instalado en un área fácilmente accesible desde el exterior y así, por lo tanto, se facilita el mantenimiento del sistema.

De una forma adicional, en la solución que aporta la presente invención, los elementos magnetizados no se mueven, proporcionando así, de este modo, una solución más sencilla, económica y menos susceptible a padecer averías. Los elementos principales del sistema de refrigeración, es decir, el ventilador 8, el eje 4 y el recipiente 9 con la boca de aspiración 10 se encuentran fijados axialmente, limitando así, de este modo, el riesgo de impactos o incisiones que provocarían un mal funcionamiento del sistema.

El embrague 5 en concordancia con presente invención también se puede colocar, así mismo, en una parte del ventilador 8 formado en el interior del volumen total del mismo, reduciendo así, en gran medida, el tamaño y el riesgo de obstruir las superficies.

Para el sistema de enfriamiento o refrigeración descrito anteriormente, arriba, una persona experta en la técnica, con el propósito de satisfacer necesidades adicionales y contingentes, podría introducir diversas modificaciones y variantes adicionales, pero, sin embargo, todas comprendidas dentro del alcance protector de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. - Sistema de refrigeración (20) de un motor de combustión interna (1), el cual comprende un ventilador de refrigeración (8) y un eje impulsor (4), estando conectado dicho ventilador (8) a dicho eje impulsor (4) por mediación de un sistema de acoplamiento; comprendiendo dicho sistema de acoplamiento:

- un embrague (5), el cual comprende:

• un primer elemento de embrague (11) axialmente móvil y conectado torsionalmente al eje impulsor (4) o al ventilador (8);

• un segundo elemento de embrague axialmente fijo (14), conectado al ventilador (8) o al eje impulsor (4);

-un elemento magnético (18) dispuesto en dicho primer miembro de embrague (11);

- un electroimán (22) emplazado en una abertura de admisión (10) de manera que se proyecte hacia el ventilador (8) y configurado para atraer dicho elemento magnético (18) cuando se acciona eléctricamente, para acoplar el ventilador (8) en el eje impulsor (4) ) si la temperatura interna del motor se encuentra por encima de un valor de referencia; caracterizado por el hecho de que, dicho electroimán (22) se encuentra conectado a un recipiente (9) del ventilador que comprende dicha abertura de entrada (10).

2. - Sistema de refrigeración (20), según la reivindicación 1, en donde, el eje impulsor coincide con el eje impulsor del motor (4) del motor a enfriar, o está conectado a éste.

3. - El sistema de refrigeración (20), según la reivindicación 1 ó 2, en donde, el electroimán (22), se alimenta eléctricamente mediante una unidad de control (20) conectada a un sensor de temperatura (21) que mide una temperatura interna en el interior del motor.

4. - El sistema de refrigeración (20), según la reivindicación 1, 2 ó 3, en donde, el citado primer elemento de embrague (11) comprende una ranura (11a) en la que un pasador (11b) integral con el eje de accionamiento (4) se desliza para permitir un deslizamiento axial relativo y evitar la rotación en la dirección circunferencial.

5. - El sistema de refrigeración (20), según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el segundo elemento de embrague (14) se encuentra sólidamente conectado al ventilador (8).

6. - Una motocicleta, la cual comprende un sistema de refrigeración (20), según una o más de las reivindicaciones precedentes.