IT201600122590A1

IT201600122590A1 - Sistema di raffreddamento per motori

Info

Publication number: IT201600122590A1
Application number: IT102016000122590A
Authority: IT
Inventors: Walter Mariotti; Giacomo Freschi
Original assignee: Piaggio & C Spa
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2018-06-02
Also published as: CN110036217A; EP3548762A1; CN110036217B; ES2900182T3; TWI738933B; JP7232760B2; JP2020501073A; TW201825771A; EP3548762B1; WO2018100163A1

Description

Sistema di raffreddamento per motori

Descrizione

La presente invenzione ha come oggetto un sistema di raffreddamento di un motore, come per esempio un motore raffreddato ad aria, per esempio di uno scooter, in cui una ventola di raffreddamento è comandata da un albero messo in rotazione dall’albero motore o dall'albero motore stesso.

Tuttavia, si intende che una soluzione analoga può essere adottata anche per sistemi di raffreddamento del tipo a liquido, ovvero ad acqua, in cui è presente un radiatore raffreddato da una ventola comandata direttamente o indirettamente dall’albero motore stesso.

Questo sistema di raffreddamento è altresì efficacemente impiegabile nei motori per motoveicolo in cui, sull'asse motore, sono montati sia la ventola, che provvede ad aspirare aria, sia un motore generatore elettrico, che provvede alla carica di una batteria elettrica, all'accensione nel motore a combustione interna e, eventualmente, a erogare forza motrice quando il motoveicolo è del tipo a propulsione cosiddetta ibrida.

L’asse del motore a combustione interna è trasversale rispetto allo sviluppo longitudinale del motoveicolo ed è quindi orizzontale rispetto a un piano di marcia, nonché perpendicolare a un piano verticale che viene sostanzialmente definito dal piano di rotazione della ruota posteriore fissa, cioè non sterzante, quando il motoveicolo marcia secondo una linea dritta.

Convenientemente, la ventola che presiede al raffreddamento del motore può essere calettata direttamente a un’estremità dell’albero motore che la trascina in rotazione, o a un altro asse adiacente e parallelo all’albero motore, da esso azionato in rotazione.

Il posizionamento della griglia del radiatore, attraverso la quale l’aria viene aspirata, fa sì che essa non sia investita frontalmente di aria ma tangenzialmente. L'aria necessaria al raffreddamento viene quindi aspirata dalla ventola il cui asse è in buona sostanza perpendicolare al flusso dell'aria derivante dal moto in avanti del motoveicolo. Ciò richiede che la ventola abbia una prevalenza predeterminata per far fronte alle esigenze di raffreddamento del motore.

Negli esempi noti, in cui la ventola non è azionata indipendentemente dalla rotazione dell’albero motore, per esempio mediante un motore elettrico di servizio, il regime di rotazione della ventola non dipende direttamente da esigenze di raffreddamento ma è determinato dal regime di rotazione del motore.

Tuttavia, risulta evidente che il motore potrebbe avere esigenze di raffreddamento che non dipendono dal regime di rotazione dell’albero motore, per esempio in una fase di partenza, o con un clima particolarmente freddo.

Ciononostante, questo non implica che la ventola smetta di girare: essa continua ad aspirare aria con una certa prevalenza dipendente dal regime di rotazione dell’albero motore e ciò, in queste situazioni, non produce alcun beneficio ma comporta un aumento nel consumo energetico del motore.

Si noti che questo inconveniente si verifica ogni volta che una ventola di raffreddamento viene fatta ruotare con una correlazione diretta tra la sua rotazione e il regime del motore che viene raffreddato, tutte le volte quindi che non viene previsto un azionamento separato, controllato per esempio da sensori di temperatura.

Il problema tecnico che è alla base della presente invenzione è di fornire un sistema di raffreddamento per motori che consenta di ovviare agli inconvenienti menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un sistema di raffreddamento come sopra specificato, in cui l’albero di azionamento che presenta al suo interno un alloggiamento che accoglie mezzi di attivazione dell’innesto che sono sensibili alla temperatura di un fluido circolante nel motore.

Nel caso particolare di un motore di combustione interna raffreddato ad aria, l’albero viene bagnato dall’olio del motore, mediante uno o più condotti dedicati, cosicché, anche in questo caso, viene stabilita una correlazione diretta tra l’innesto della ventola e la temperatura interna del motore.

Inoltre, il motore può arrivare alla propria temperatura di esercizio in un tempo più breve, consentendo un ulteriore risparmio energetico nella pompa di circolazione dell’olio

Secondo una versione preferita della presente invenzione, detti mezzi di attivazione comprendono un materiale termoespandibile che aumenta la propria volumetria all’aumentare della temperatura e agisce sull’innesto. In particolare, questo materiale può essere preferibilmente una cera e l’attivazione avviene pertanto mediante un attuatore a cera.

Il principale vantaggio del sistema di raffreddamento secondo la presente invenzione risiede nel consentire un azionamento della ventola, in modo passivo e dipendente solo dall’innalzamento della temperatura interna al motore; a bassa temperatura, la ventola non gira e i consumi energetici ne risultano ottimizzati.

La presente invenzione verrà qui di seguito descritta secondo un suo esempio di realizzazione preferita, fornito a scopo esemplificativo e non limitativo con riferimento ai disegni annessi in<cui:>

� la figura 1 mostra una vista prospettica inparziale sezione di una parte di motore a combustione interna di un motoveicolo che incorpora un sistema di raffreddamento secondo la presente<invenzione;>

� la figura 2 mostra una vista prospettica inparziale sezione di un dettaglio del sistema di<raffreddamento di figura 1; e>

� la figura 3 mostra una vista prospettica deldettaglio di figura 2 in esploso.

Con riferimento alle figure, un'unità di propulsione 1 (Figura 1) è parzialmente rappresentata. Questa unità 1 comprende, nel presente esempio di realizzazione, un motore a combustione interna monocilindrico raffreddato ad aria, di cui è rappresentato una biella 2 e una manovella 3 appartenente a un albero motore 4 che trasmette il moto a organi di trasmissione non rappresentati.

L’albero motore 4 si estende in direzione opposta agli organi rappresentati, ed è connesso a un motore elettrico 6 comprendente rispettivi avvolgimenti statorici 7.

Si noti che l'albero motore 4 è trasversale rispetto allo sviluppo longitudinale del motoveicolo ed è quindi orizzontale rispetto a un piano di marcia, nonché perpendicolare a un piano verticale che viene sostanzialmente definito dal piano di rotazione della ruota posteriore fissa, cioè non sterzante, quando il motoveicolo marcia secondo una linea dritta.

Il motore 6 può essere un semplice generatore di corrente che provvede a fornire energia elettrica al motore a combustione e a eventuali servizi e/o ad alimentare una batteria. Si intende altresì che questo motore elettrico potrebbe svolgere anche una funzione di avviamento ed essere anche un motoregeneratore elettrico che provvede alla carica di una batteria elettrica, all'accensione del motore a combustione interna e, eventualmente, a erogare forza motrice quando il motoveicolo è del tipo a propulsione cosiddetta ibrida.

Nel presente esempio, l’unità di propulsione comprende un sistema di raffreddamento che presenta una ventola 8 di raffreddamento calettata direttamente sull'albero motore 4 che opera pertanto da albero di azionamento della ventola, che potrà essere affacciata a un radiatore disposto su un lato del motoveicolo, che a sua volta riceverà un flusso d'aria attraverso una griglia di protezione.

Si intende che la ventola potrebbe essere calettata su un albero di azionamento diverso dall’albero motore, eventualmente trascinato da esso per disassare la ventola rispetto all’albero motore.

La ventola 8 è contenuta in un involucro 9 che presenta una bocca di aspirazione 10. La ventola 8 è calettata su un’estremità dell’albero motore 4 mediante un innesto 11 che sarà descritto nel seguito.

L’albero motore 4 comprende un alloggiamento 12 longitudinale, che si estende dal motore a combustione interna all’estremità su cui la ventola 8 è calettata; in altre parole quella porzione di albero motore 4 che va dal motore alla ventola 8 è cavo.

Tale alloggiamento 12 accoglie mezzi di attivazione dell’innesto 11 che sono sensibili alla temperatura di un fluido circolante nel motore.

In particolare, l’albero 4, in prossimità del motore, comprende un condotto di circolazione di detto fluido in corrispondenza di detto alloggiamento 12.

In questo caso particolare, sono presenti due condotti di derivazione 13 simmetrici su lati opposti dell’albero, entrambi immersi nel sistema di lubrificazione del motore e pertanto colmi di olio lubrificante che si trova a una temperatura che dipende dalla temperatura del motore che deve essere raffreddato.

L’olio, che svolge la funzione di detto fluido, lambisce pertanto i suddetti mezzi di attivazione che, nel presente caso, sono costituiti da un attuatore a cera 14 che presenta al suo interno un serbatoio 15 colmo di materiale termo espandibile 16, preferibilmente una cera.

L’espansione di questo materiale determina la traslazione di un pistone 17 connesso a un’asta di attuazione 18, in contrasto con la forza di una molla 19, in particolare una molla elicoidale, disposta in detto alloggiamento 12 tra l’innesto 11 e l’estremità distale dell’asta 18.

L’estremità distale della molla 19 è connessa a un primo elemento di frizione 20 dell’innesto 11, che agisce su un secondo elemento di frizione 22 ad esso affacciato. Tra detti elementi di frizione è presenta una molla di distacco della frizione 21.

Il secondo elemento di frizione 22, attraverso un cuscinetto 25, è connesso a un terzo elemento di frizione 23 collegato al mozzo della ventola 8, la connessione essendo tale da realizzare il trascinamento della ventola 8 che è fissata al mozzo 23 mediante viti 24.

Alla luce di quanto sopra descritto, quando il motore è freddo, il materiale espandibile 16 presenta un volume tale che il pistone 17 e l’asta 18 sono ritratti per effetto della forza trasmessa dalla molla 19 e dalla molla di distacco frizione 22. Gli elementi di frizione 20, 23 sono separati tra loro e la ventola 8 non viene trascinata in rotazione.

Quando la temperatura del motore sale oltre una certa soglia prestabilita, l’olio riscalda il materiale espandibile 16 che trasla il pistone 17 e l’asta 18, in opposizione alla molla 19. Nell’innesto 11 pertanto gli elementi di frizione 20, 23 sono spinti uno contro l’altro superando la forza della molla di distacco 21, e il mozzo 23 trascina in rotazione la ventola 8.

Si intende comunque che i mezzi di attivazione possono assumere altre forme, per esempio essere basati su elementi rigidi termo-espandibili o altro ancora.

Al sopra descritto sistema di raffreddamento un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare ulteriori e contingenti esigenze, potrà apportare numerose ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro comprese nell'ambito di protezione della presente invenzione, quale definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di raffreddamento di un motore a combustione interna, che comprende una ventola (8) di raffreddamento calettata, mediante un innesto (11), a un’estremità distale di un albero di azionamento (4) che presenta al suo interno un alloggiamento (12) che accoglie mezzi di attivazione (14) dell’innesto (11) che sono sensibili alla temperatura di un fluido circolante nel motore.
2. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui l’albero di azionamento coincide con l’albero motore (4) del motore da raffreddare.
3. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 2, in cui l’albero motore (4) comprende almeno un condotto (13) di circolazione di detto fluido in corrispondenza di detto alloggiamento (12).
4. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 3, in cui detto fluido circolante nel motore è olio lubrificante del motore.
5. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di attivazione comprendono un materiale termoespandibile (16) che aumenta la propria volumetria all’aumentare della temperatura e agisce sull’innesto (11).
6. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 5, in cui detti mezzi di attivazione comprendono un attuatore a cera.
7. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 6, in cui l’attuatore a cera (14) presenta al suo interno un serbatoio (15) cilindrico colmo di materiale termo espandibile (16) la cui espansione determina la traslazione di un pistone (17) interno al serbatoio (15) connesso a un’asta di attuazione (18).
8. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 6 o 7, in cui l’attuatore a cera (14) agisce su una molla (19) disposta in detto alloggiamento (12) e connessa all’innesto (11).
9. Sistema di raffreddamento secondo la rivendicazione 8, in cui l’estremità distale della molla (19) è connessa a un primo elemento di frizione (20) dell’innesto (11), che agisce su un secondo elemento di frizione (23) ad esso affacciato, tra detti elementi di frizione essendo fornita una molla di distacco della frizione (21), il secondo elemento di frizione (21) essendo connesso a un mozzo (23) della ventola (8) di raffreddamento.
10. Motoveicolo che comprende un sistema di raffreddamento di una delle rivendicazioni precedenti.