JP2020501073A - エンジン冷却システム - Google Patents

Abstract

ファンを、エンジン内の温度上昇にのみ依存する受動的方法で作動可能な、内燃機関、例えば、空冷式内燃機関の冷却システムであって、クラッチ（１１）を用いて、作動シャフト（４）の遠位端部に固定された冷却ファン（８）を備え、作動シャフト（４）が、その内部に、前記クラッチ（１１）の作動手段を収容したハウジング（１２）を備え、前記作動手段が、エンジン内を循環する流体温度に感応するものである内燃機関用冷却システムにおいて、前記作動手段が、スプリング（１９）を介して前記クラッチ（１１）を作動させるのに適したワックス作動装置（１４）を備え、前記スプリング（１９）が、前記ハウジング（１２）内に配置され、かつ、前記ワックス作動装置（１４）と前記クラッチ（１１）との間に介在され、前記クラッチ（１１）を作動させるために、前記クラッチ（１１）を非作動位置から作動位置へ変位するようにしたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、クランクシャフトを用いて回転状態におかれるシャフトによって、又は、クランクシャフト自身によって冷却ファンが制御される、例えば、スクータの、例えば、空冷式エンジンのようなエンジン冷却システムに関する。

しかしながら、これは、クランクシャフトによって直接的又は間接的に制御されるファンを用いて冷却されるラジエターが設けられた、液体動作型、即ち、水冷式の冷却システムに対しても類似の解決手段が採用され得ることを意味している。

この冷却システムは、冷却空気を吸い込むために設けられたファンと、内燃機関を始動するためにバッテリを充電し、かつ、オートバイが、所謂、ハイブリット推進式である時に駆動トルクを供給することが可能である発電エンジンとの両方がクランクシャフトに固定されたオートバイ用エンジンに効果的に使用され得る。

内燃機関の軸線は、オートバイの長手方向に対して横方向であり、地面に対して水平に配置され、かつ、オートバイが直線に沿って前進している時に、固定された、即ち、操舵されない後輪の回転面によって実質的に画定される垂直面に対して直交している。

有利には、エンジン用の冷却空気を吸い込むファンは、ファンを回転するクランクシャフトの一端に直接固定されるか、又は、クランクシャフトに隣接して平行であり、クランクシャフトによって回転駆動される別のシャフトに直接固定され得る。

それを通して空気を吸い込むラジエターガードの位置決めは、ラジエターを空気流に正面から当てるのではなく、接線方向に当てる。冷却空気は、その後、ファンによって吸い込まれる。ファンの軸線は、オートバイの前進運動から決められる空気流に対して実質的に直交している。従って、ファンは、エンジンの冷却要求を実行するための所定のヘッドを有することが求められる。

ファンが、例えば、常用電気モータを用いたクランクシャフトの回転を通して独立して作動されない公知の例では、ファンの回転状態は、冷却要求に直接依存せずに、エンジンの回転状態によって決められる。

しかしながら、エンジンは、例えば、始動段階において、又は、特に寒冷な気候において、そのクランクシャフトの回転状態に依存しない冷却要求を有する場合があることは明らかである。

それにも拘わらず、このような状況において、ファンは、停止も減速もされず、ファンは、クランクシャフトの回転状態だけに依存して、所定のヘッドで空気流を吸い込み続けることになるため、如何なる利点も得ることができないばかりか、エンジンの燃料消費を不本意に増加させる。

このような問題点は、冷却ファンの回転と、冷却されるエンジンの状態との間の直接的な相関関係をもって冷却ファンを回転させているときは何時でも生じ、従って、例えば、温度センサによって制御される別個の作動を与えないときは何時でも生じることが留意される。

本発明の根底にある技術的課題は、従来技術を参照して説明した問題点を取り除くことができるエンジン冷却システムを提供することにある。

このような問題点は、添付の特許請求の範囲の請求項１に特定されているような冷却システムによって解決される。

特定の空冷式内燃機関の場合、シャフトは、一つ又は複数の専用ダクトを用いて、エンジンの潤滑油によって濡らされており、その結果、この場合でも、ファン係合と、エンジンの内部温度との間の直接的な相関関係が成り立つ。

さらに、エンジンは、潤滑油循環ポンプの付加的なエネルギーセーブを可能にすることによって、短時間で、それ自身の動作温度に達することができる。

本発明の好ましい態様によれば、前記動作手段は、温度が上昇するとそれ自身の体積を増加させるワックスのような熱膨張性材料を含み、その結果、ファンと係合させてクラッチを動作させることができる。特に、この材料は、好ましくはワックスであり得、ワックス作動装置を用いて活性化が実行される。

本発明による冷却システムの主な利点は、エンジン内部温度の上昇にのみ依存した、受動的方法でファンを作動させ、低い温度では、ファンを回転させずに、燃費を最適化させることを可能にすることにある。

以下、添付図面を参照して、限定的でなく、例として提供される好ましい実施例に従って、本発明を説明していく。

本発明による冷却システムが組み込まれたオートバイの内燃機関の一部の部分断面斜視図である。 図１の冷却システムの詳細の部分断面斜視図である。 図２の分解斜視図である。

図面を参照すると、推進ユニット１（図１）が部分的に示されている。この実施例では、この推進ユニット１は空冷式単気筒内燃機関を備えている。図面には、ピストンロッド２及びそのクランク３が示されており、前記クランク３は、不図示の動力伝達装置に動力を伝達するクランクシャフト４に連結されている

クランクシャフト４は、図示された構成要素と反対方向に突出しており、該クランクシャフト４は、各固定子巻線７を備えた電気モータ６に固定されている。

クランクシャフト４は、オートバイの長手方向に対して横方向であり、地面に対して水平であり、かつ、オートバイが直線に従って前進する時に、固定された、即ち、操舵されない後輪の回転面によって実質的に画定される垂直面に対して直交している。

モータ６は、単なる電流発生器であり得、電流を内燃機関に供給し、かつ、電流をサービス部材に供給し、及び／又はバッテリに給電することを可能にする。さらに、この電気モータは、始動装置として動作することができ、かつ、バッテリを充電し、内燃機関を始動し、オートバイが、所謂、ハイブリッド推進型である場合に、駆動トルクを供給することを可能にする発電エンジンとして動作し得る。

この実施例では、推進ユニットは、冷却システムを有し、冷却システムは、クランクシャフト４に直接固定された冷却ファン８を備え、クランクシャフト４は、ファン作動用のシャフトとして動作される。ファン８は、オートバイの一側に配置されラジエターに面し、ラジエターは保護ガードを介して空気流を受ける。

ファンは、クランクシャフトに関する様々な作動シャフトに固定され得、それにより、クランクシャフトに対してファンをオフセットして回転させることができる。

ファン８は、吸引口１０を有するケース９に収容されている。ファン８は、以下に説明するクラッチ１１によってクランクシャフト４の一端に固定される。

クランクシャフト４は、長手方向ハウジング１２を備え、この長手方向ハウジング１２は、内燃機関から、そこにファン８が固定される端部まで延びており、言い換えれば、クランクシャフト４のエンジンからファン８まで延びる部分は中空である。このようなハウジング１２は、エンジン内を循環する流体の温度を感知し得る、クラッチ１１を作動する手段を有する。

特に、クランクシャフト４は、エンジンの近くに、前記ハウジング１２で前記流体を循環させるダクトを有する。

この実施例では、二つのバイパスダクト１３が、クランクシャフトの両側に対称的に設けられており、両方共、エンジンの潤滑システムに浸漬され、エンジンの温度に依存する温度の潤滑油で満たされる。

オイル、即ち、クランクシャフト内で循環する液体は、上述した作動手段に接触するように配置されており、作動手段は、この実施例では、ワックス作動装置１４で構成されている。ワックス作動装置１４は、その内部に、熱膨張性材料１６、好ましくは、ワックスで満たされたタンク１５を有する。

この材料１６の膨張により、スプリング１９、特にコイルスプリングの力に対抗して、作動ロッド１８に接続されたピストン１７の並進運動が生じる。スプリング１９は、前記ハウジング１２の内部のクラッチ１１とロッド１８の遠位端との間に配置されている。

特に、スプリング１９は、ワックス作動装置１４及びプラグ１１との間に介装されている。この構成により、クランプ１１への負荷を調整することが可能になり、従って、ファンに伝達されるトルクを比例的に調整することが可能になる。第一スプリング１９の遠位端部は、クラッチ１１の第一クラッチ要素２０に接続されており、第一クラッチ要素２０は、それに面する第二摩擦要素２２に作用する。前記クラッチ要素２０及び２２の間に、第二クラッチスプリング２１が設けられている。

詳細には、ワックス作動装置１４が作動する時、温度に応じて、クラッチは、非作動位置と作動位置との間で動かされる。詳細には、第一スプリング１９を圧縮し、クラッチ１１に作用するロッド１８上での並進運動を実行する。

従って、第一スプリング１９は、クラッチ２０及び２２に対する負荷校正機能を実行し、ファントルクを比例的に調整することを可能にする。この方法により、ファントルクは、温度に従って調整される。

温度が低い場合、ファンは動作しない。温度が閾値を超えて上昇すると、作動装置１４が作動され、ファンは作動するが、スプリング１９による減衰のために中間速度で作動する。温度が一定値に達すると、伝達トルクは最大になる。

第一スプリング１９は、また、作動ロッド１８を余剰動作を可能になり、リザーバ１５内の圧力が、破壊限界を超えることを防止する。

第二クラッチ要素２２は、ベアリング２５を貸して、第三クラッチ要素２３に接続されており、第三クラッチ要素２３は、ファン８のハブ、即ち、ファン８の中心部分に接続されている。この接続により、ネジ２４によってハブに固定されたファン８の回転を実現するようになる。

上述の観点から、エンジンが冷えている時に、膨張性材料１６の容量は、スプリング１９及びクラッチ２１の離脱スプリングによって伝達される力の影響によって、ピストン１７及びロッド１８が引っ込められるような量になる。クラッチ要素２０及び２３は、それらの間で分離され、ファン８は回転されない。

エンジンの温度が所定の閾値を超えて上昇すると、オイルが膨張材料１６を加熱し、スプリング１９と反対方向に、ピストン１７及びロッド１８が並進移動される。クラッチ１１内で、離脱スプリング２１の力に抗して、クラッチ要素２０及び２３が互いに押し付け合い、ハブ２３がファン８を回転させる。

しかしながら、作動手段は、他の形態、例えば、硬質熱膨張性材料又はさらに別の材料に基づく形態であり得る。

当業者であれば、追加条件の要求を満たすために、上述した冷却システムに対して、幾つかの追加の改良及び変更を加えることができるが、これらは全て、添付した特許請求の範囲によって定義された発明の保護範囲内で構成される。

Claims (8)

1. クラッチ（１１）を用いて、作動シャフト（４）の遠位端部に固定された冷却ファン（８）を備え、
   作動シャフト（４）が、その内部に、前記クラッチ（１１）の作動手段を収容したハウジング（１２）を備え、
   前記作動手段が、エンジン内を循環する流体温度に感応するものである
   内燃機関用冷却システムにおいて、
   前記作動手段は、スプリング（１９）を介して前記クラッチ（１１）を作動させるのに適したワックス作動装置（１４）を備え、
   前記スプリング（１９）が、前記ハウジング（１２）内に配置され、かつ、前記ワックス作動装置（１４）と前記クラッチ（１１）との間に介在され、
   前記クラッチ（１１）を作動させるために、前記クラッチ（１１）を非作動位置から作動位置へ変位するようにした
   ことを特徴とする冷却システム。
2. 作動シャフトが、冷却すべきエンジンのクランクシャフト（４）と一致する
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
3. クランクシャフト（４）が、前記ハウジング（１２）において前記流体を循環させるための少なくとも一つのダクト（１３）を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
4. エンジンを循環する前記流体が、エンジンの潤滑油である
   ことを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記作動手段が、温度が上昇した時に容量を増やし、クラッチ（１１）を作動させる熱膨張性材料（１６）を備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
6. ワックス作動装置（１４）が、内部が熱膨張性材料（１６）で満たされたタンク（１５）を有し、
   熱膨張性材料（１６）の膨張が、タンク（１５）の範囲内でのピストン（１７）の並進を決定し、
   ピストン（１７）が前記クラッチ（１１）を作動する作動ロッド（１８）に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
7. 前記スプリング（１９）の遠位端部が、クラッチ（１１）の第一クラッチ要素（２０）に接続され、第一クラッチ要素（２０）がそれに面する第二クラッチ要素（２２）に作用し、前記クラッチ要素（２０，２２）の間にクラッチ離脱スプリング（２１）が設けられている
   ことを特徴とする請求項６に記載の冷却システム。
8. 請求項１〜７の何れか一項に記載の冷却システムを備えたオートバイ。

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