ES2900182T3 - Sistema de refrigeración para motores - Google Patents

Abstract

Un sistema de refrigeración de un motor de combustión interna, el cual comprende un ventilador de refrigeración (8) acoplado, por mediación de un embrague (11), a un extremo distal de un eje de actuación (4) que tiene en su interior una carcasa (12) que aloja los medios de accionamiento del embrague (11) sensibles a la temperatura de un fluido que circula en el motor, en el que dichos medios de accionamiento comprenden un material termoexpansible que aumenta la volumetría del mismo cuando aumenta la temperatura, pudiendo, dichos medios de accionamiento (14) accionar dicho embrague (11), mediante un primer resorte (19) dispuesto en el interior de dicho alojamiento (12), interpuesto entre dichos medios de accionamiento (14) y dicho embrague (11), para cambiar dicho embrague (11) desde una posición no operativa a una posición operativa, para conseguir el accionamiento de dicho embrague (11); y en el que un extremo distal del primer resorte (19) se encuentra conectado a un primer elemento de embrague (20) del embrague (11), actuando, dicho primer elemento de embrague (20) sobre un segundo elemento de embrague (22) enfrentado al mismo, sobre un embrague, encontrándose provisto un resorte de desprendimiento (21) entre el primer elemento de embrague (20) y el segundo elemento de embrague (22).

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de refrigeración para motores

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración de un motor, tal como, por ejemplo, un motor refrigerado por aire, por ejemplo, de un escúter, en el que un ventilador de refrigeración se controla mediante un eje puesto en rotación por el cigüeñal o por el propio cigüeñal.

No obstante, debe entenderse el hecho de que puede adoptarse una solución análoga incluso para sistemas de refrigeración del tipo accionado por líquido, es decir, refrigerados por agua, en los que se proporciona un radiador, refrigerado por un ventilador controlado directa o indirectamente por el propio cigüeñal.

Este sistema de refrigeración también se puede utilizar de una forma eficaz en motores para una motocicleta, en los que tanto el ventilador, previsto para extraer aire de refrigeración, como un motor generador eléctrico, que proporciona la carga de una batería eléctrica para arrancar el motor de combustión interna y posiblemente suministrar un par motor de conducción cuando la motocicleta es del tipo denominado de propulsión híbrida, se encuentran acoplados al cigüeñal.

El eje del motor de combustión interna es transversal con respecto al desarrollo longitudinal de la motocicleta y entonces, se coloca de una forma horizontal con respecto a un plano de tierra, así como de una forma perpendicular con respecto a un plano vertical el cual se encuentra sustancialmente definido por el plano de rotación de la rueda trasera fija, es decir, no conducida, cuando la motocicleta avanza en línea recta.

De una forma conveniente, el ventilador que proporciona la aspiración de aire de refrigeración para el motor se puede conectar directamente a un extremo del cigüeñal que hace girar el ventilador, o a otro eje contiguo y paralelo al cigüeñal, accionado en rotación por éste.

La posición de la protección del radiador, a través de la cual se extrae el aire, permite que el radiador no sea golpeado frontalmente por el flujo de aire, sino tangencialmente. A continuación, el aire de refrigeración se aspira por el ventilador, siendo su eje sustancialmente perpendicular con respecto al flujo de aire determinado por el movimiento de avance de la motocicleta. Así, de este modo, se requiere que el ventilador tenga un cabezal predeterminado para hacer frente a las necesidades de refrigeración del motor.

En los ejemplos conocidos, en los que el ventilador no se acciona de una forma independiente mediante la rotación del cigüeñal, tal como, por ejemplo, mediante, mediante un motor eléctrico de servicio, el régimen de rotación del ventilador no depende directamente de las necesidades de refrigeración, sino que éste está determinado por el régimen de rotación del motor.

No obstante, es evidente que el motor podría tener unas necesidades de refrigeración las cuales no dependan del régimen de rotación de su cigüeñal, por ejemplo, en una etapa de arranque o con un clima particularmente frío. No obstante, en tales circunstancias, el ventilador no se detiene ni se enlentece: éste continúa extrayendo un flujo de aire a un cierto nivel, en función del régimen de rotación del cigüeñal, no consiguiendo ningún tipo de ventaja, pero por lo menos, implicando un aumento no solicitado del consumo de combustible del motor.

Debe tomarse debida nota en cuanto al hecho de que este inconveniente se produce siempre que se hace girar un ventilador de refrigeración con una correlación directa entre la rotación de éste y el régimen del motor que se enfría, y siempre que no se proporciona una actuación separada, tal como, por ejemplo, controlada mediante sensores de temperatura.

Los documentos de patente FR 2246727, CN 2430547 y KR 101 349071 describen ventiladores de refrigeración los cuales tienen un actuador de tipo de cera el cual provoca que el ventilador arranque cuando el motor alcanza una temperatura determinada. Estos dispositivos conocidos son del tipo arranque - paro (start - stop) y no proporcionan ningún tipo de modulación de velocidad para el ventilador.

El problema técnico subyacente de la presente invención es el de proporcionar un sistema de refrigeración para motores el cual permita obviar los inconvenientes anteriormente mencionados, arriba, con referencia a la técnica conocida.

Dicho problema se resuelve mediante un sistema de refrigeración tal como se especifica en la reivindicación 1 anexa.

En el caso particular de un motor de combustión interna refrigerado por aire, el eje se moja mediante el aceite lubricante del motor, por mediación de uno o más conductos específicos, de tal modo que, incluso en este caso, se establece una correlación directa entre el acoplamiento del ventilador y la temperatura interna del motor.

De una forma adicional, el motor puede alcanzar su propia temperatura de funcionamiento en un tiempo más corto, permitiendo un ahorro adicional de energía en la bomba de circulación de aceite.

En concordancia con una versión preferida de la presente invención, dichos medios de accionamiento comprenden un material termoexpansible a modo de cera, el cual aumenta su propia volumetría cuando aumenta la temperatura, de tal modo que éstos puedan accionar el embrague acoplando el ventilador. De una forma particular, este material puede ser preferiblemente una cera y la activación tiene entonces lugar por mediación de un actuador de cera. La principal ventaja del sistema de refrigeración en concordancia con la presente invención radica en el hecho de permitir un accionamiento del ventilador de una forma pasiva y de una forma únicamente en función del aumento de temperatura en el interior del motor: a baja temperatura, el ventilador no gira y ello tiene como resultado que se optimiza el consumo de combustible.

La presente invención se describirá a continuación en concordancia con una forma preferida de presentación de ésta, la cual se proporciona a modo de ejemplo y no con fines limitativos, con referencia a los dibujos anexos, en los que:

* La Figura 1 muestra una vista en perspectiva en sección parcial de una porción de motor de combustión interna de una motocicleta que incorpora un sistema de refrigeración en concordancia con la presente invención;

* La Figura 2 muestra una vista en perspectiva en sección parcial de un detalle del sistema de refrigeración de la Figura 1; y

* La Figura 3 muestra una vista en perspectiva despiezada en detalle de la Figura 2.

Haciendo referencia a las figuras, se encuentra parcialmente representada una unidad de propulsión 1 (Figura 1). En la presente forma de presentación, dicha unidad 1 comprende un motor de combustión interna, monocilíndrico, refrigerado por aire, representa un vástago de pistón 2 y una biela 3 del mismo, perteneciente a un cigüeñal 4 que transmite el movimiento a una transmisión, no representada.

El cigüeñal 4 se proyecta en una dirección opuesta con respecto a los elementos mostrados, y éste se encuentra acoplado a un motor eléctrico 6 que comprende los respectivos bobinados 7 del estator.

Debe tomarse debida nota en cuanto al hecho de que el cigüeñal 4 es transversal con respecto al desarrollo longitudinal de la motocicleta y entonces es horizontal con respecto a un plano de tierra, así como perpendicular a un plano vertical el cual se encuentra sustancialmente definido por el plano de rotación de la rueda trasera fija, es decir, no conducida, cuando la motocicleta avanza en línea recta.

El motor 6 puede ser un generador de corriente simple que simplemente proporciona corriente eléctrica al motor de combustión y posiblemente a los miembros del servicio y / o para alimentar una batería. Se quiere también dar a entender el hecho de que este motor eléctrico podría funcionar como motor de arranque y como motor generador eléctrico, proporcionando la carga de una batería eléctrica, arrancando el motor de combustión interna y posiblemente suministrando un par motor cuando la motocicleta es del tipo denominado de propulsión híbrida.

En el presente ejemplo, la unidad de propulsión comprende un sistema de refrigeración el cual comprende un ventilador de refrigeración 8 directamente al cigüeñal 4 el cual, entonces, funciona como un eje para accionar el ventilador, que podría encontrarse orientado hacia un radiador dispuesto en un lado de la motocicleta, que a su vez recibirá un flujo de aire a través de una guarda protectora.

Debe entenderse que el ventilador podría encontrarse acoplado a un eje de actuación diferente con respecto al cigüeñal, en caso de que, mediante ello, se arrastre para compensar el ventilador con respecto al cigüeñal.

El ventilador 8 se encuentra contenido en una carcasa 9 la cual tiene una abertura de succión 10. El ventilador 8 se encuentra acoplado (enclavado) en un extremo del cigüeñal 4 por mediación de un embrague 11 el cual se describirá a continuación.

El cigüeñal 4 comprende un alojamiento longitudinal 12, el cual se extiende desde el motor de combustión interna hasta el extremo de éste en el que se encuentra acoplado el ventilador 8; en otras palabras, la parte del cigüeñal 4 que va del motor al ventilador 8, es hueca.

El citado alojamiento 12 recibe un medio para activar el embrague 11, el cual que es sensible a la temperatura de un fluido que circula en el motor.

De una forma particular, el cigüeñal 4, próximo al motor, comprende un conducto para hacer circular el citado fluido en el citado alojamiento 12.

En este caso particular, se proporcionan dos conductos de derivación 13, simétricos en lados opuestos del cigüeñal, ambos sumergidos en el sistema de lubricación del motor y que a continuación se llenan con aceite lubricante que encentra a una temperatura que depende de la temperatura del motor.

El aceite, es decir, el fluido que circula en el interior del cigüeñal, se pone en contacto con los medios de actuación anteriores, los cuales, en el presente caso, se encuentran constituidos por un actuador de cera 14 que tiene en su interior un tanque 15 llenado con un material termoexpansible 16, preferiblemente, una cera.

La expansión de este material provoca la traslación de un pistón 17 conectado a un vástago (varilla) de accionamiento 18, en contraste con la fuerza de un resorte 19, de una forma particular, un resorte helicoidal, el cual se encuentra dispuesto en dicha carcasa 12 entre el embrague 11 y el extremo distal del vástago 18.

De una forma particular, el resorte (muelle) 19 se encuentra interpuesto entre el actuador de cera 14 y el embrague 11. Esta configuración permite modular la carga sobre la pinza 11 y así, de este modo, modular proporcionalmente el par transmitido al ventilador. El extremo distal del primer resorte 19, se encuentra conectado a un primer elemento de embrague 20 del embrague 11 que actúa sobre un segundo elemento de embrague 22 enfrentado a él. Entre dichos elementos de embrague 20, 22, se proporciona un segundo resorte de embrague 21.

En detalle, cuando se acciona el actuador 14 de cera, dependiendo de la temperatura, éste mueve el embrague entre una posición no operativa y una posición operativa. En detalle, éste realiza una traslación sobre el vástago que comprime el primer resorte 19, que a su vez actúa sobre el embrague 11.

Así, de este modo, el primer resorte 19 realiza una función de calibración de carga en el embrague 20, 22, lo cual permite modular proporcionalmente el par del ventilador. De esta forma, el par del ventilador se modula en función de la temperatura.

Si la temperatura es baja, el ventilador se encuentra inactivo. Cuando la temperatura sube por encima de un valor umbral y así, por lo tanto, activa el actuador 14, entonces, el ventilador se activa, pero a una velocidad intermedia debido a la amortiguación del resorte 19. Cuando la temperatura alcanza una velocidad constante, el par transmitido es máximo.

El primer resorte 19 también permite un recorrido adicional al vástago de accionamiento 18, evitando que la presión en el depósito 15 sea superada por los límites de rotura.

El segundo elemento de embrague 22, se encuentra conectado, a través de un cojinete 25, a un tercer elemento de embrague 23 conectado al centro (eje) del ventilador 8, es decir, la porción central del mismo, siendo la conexión para implementar el arrastre del ventilador 8 el cual se encuentra fijado al núcleo (collarín) mediante tornillos 24. A la luz de lo anteriormente descrito, cuando el motor está frío, entonces, el material expansible 16 tiene un volumen tal que el pistón 17 y el vástago 18 se retraen debido al efecto de la fuerza transmitida por el resorte 19 y por el resorte de desprendimiento del embrague 21. Los elementos de embrague 20, 23 se encuentran separados entre ellos y el ventilador 8 no se arrastra en rotación.

Cuando la temperatura del motor aumenta por encima de un cierto umbral predeterminado, el aceite calienta el material expansible 16 que traslada el pistón 17 y el vástago 18, en oposición al resorte 19. En el embrague 11 los elementos de embrague 20, 23 se empujan el uno contra el otro, superando la fuerza del resorte de desprendimiento 21, y el collarín 23, arrastra en rotación el ventilador 8.

No obstante, debe entenderse el hecho de que los medios de activación pueden asumir otras formas, tal como, por ejemplo, basarse en elementos termoexpansibles rígidos o incluso en otros.

Para el sistema de refrigeración descrito anteriormente, una persona experta en la técnica, con el propósito de satisfacer necesidades adicionales y contingentes, podría introducir varias modificaciones y variantes adicionales, no obstante, todas ellas comprendidas dentro del alcance protector de la presente invención, tal como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. - Un sistema de refrigeración de un motor de combustión interna, el cual comprende un ventilador de refrigeración (8) acoplado, por mediación de un embrague (11), a un extremo distal de un eje de actuación (4) que tiene en su interior una carcasa (12) que aloja los medios de accionamiento del embrague (11) sensibles a la temperatura de un fluido que circula en el motor, en el que dichos medios de accionamiento comprenden un material termoexpansible que aumenta la volumetría del mismo cuando aumenta la temperatura, pudiendo, dichos medios de accionamiento (14) accionar dicho embrague (11), mediante un primer resorte (19) dispuesto en el interior de dicho alojamiento (12), interpuesto entre dichos medios de accionamiento (14) y dicho embrague (11), para cambiar dicho embrague (11) desde una posición no operativa a una posición operativa, para conseguir el accionamiento de dicho embrague (11); y en el que un extremo distal del primer resorte (19) se encuentra conectado a un primer elemento de embrague (20) del embrague (11), actuando, dicho primer elemento de embrague (20) sobre un segundo elemento de embrague (22) enfrentado al mismo, sobre un embrague, encontrándose provisto un resorte de desprendimiento (21) entre el primer elemento de embrague (20) y el segundo elemento de embrague (22).

2. - El sistema de refrigeración de la reivindicación 1, en donde, los medios de accionamiento consisten en un actuador de cera (14).

3. - Sistema de refrigeración, según la reivindicación 1 ó 2, en donde, el eje de accionamiento coincide con el cigüeñal (4) del motor a enfriar.

4. - Sistema de refrigeración, según la reivindicación 3, en donde, el cigüeñal (4), comprende por lo menos un conducto (13) para hacer circular el citado fluido en el citado alojamiento (12).

5. - El sistema de refrigeración, según la reivindicación 4, en donde, el citado fluido que circula en el motor es aceite, es aceite lubricante del motor.

6. - El sistema de refrigeración, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, los medios de accionamiento (14), tienen en su interior un tanque (15) llenado con material termoexpansible (16), determinando, la expansión de éste, la traslación de un pistón (17) en el interior del tanque (15), encontrándose conectado, el pistón (17), a un vástago de accionamiento (18) que acciona dicho embrague (11).

7. - Una motocicleta que comprende un sistema de refrigeración de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.