内燃机的冷却风扇结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种既能够简单构成，又能够有效提高风扇效率的内燃机的冷却风扇结构。其具有冷却风扇(17)，该冷却风扇(17)由发动机曲轴的动力驱动，冷却风扇(17)配置于发动机壳体的收容部(36)，并且具有在曲轴的轴端部旋转的旋转叶片(24)，旋转叶片(24)与形成收容部(36)的发动机壳体之间的间隙(g)形成为越朝向发动机中央侧该间隙越大。
【专利说明】
内燃机的冷却风扇结构
技术领域
[0001]本发明涉及摩托车等车辆的发动机，尤其涉及适用于强制空冷式发动机的内燃机的冷却风扇结构。
【背景技术】
[0002]在搭载于所谓踏板车等摩托车等上的内燃机中，具有利用护罩覆盖其散热部即气缸和气缸盖，利用设于曲轴的轴端部的冷却风扇将冷却风导入护罩内，使该冷却风吹向气缸盖周围的冷却结构。以本例的摩托车为首，包括家电产品等在内各种安装有离心式冷却风扇的强制空冷式的冷却装置。
[0003]例如在专利文献I中记载的装置中，在安装于内燃机的曲轴，并与变化的转速对应地利用叶轮产生冷却风的离心式冷却风扇中，在叶轮的叶片立设面上，立设有由多个叶片构成的叶片组，从叶轮安装面到各叶片顶端的高度具有多种。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I:日本专利第5215962号公报
[0007]发明要解决的技术课题
[0008]在现有车辆的冷却装置中，利用由冷却风扇导入护罩内的冷却风来冷却气缸盖周围，而冷却风扇的送风效率等由于其与驱动能等的关系，会对燃油经济性等造成显著影响，因此是极其重要的因素。以往，特别是由于与冷却风扇本身的形状的关系，实质上并没有考虑到冷却风扇的效率，现状是停留于冷却风扇的旋转翼或者旋转叶片的出口角度或者叶片高度的调节等。
[0009]另外，在专利文献I的冷却风扇中具有多个叶片，但并未对其叶片本身进行特别的关于形状等的设计。另外，由于叶片个数多，使结构复杂，这会影响到送风效率等。
【发明内容】
[0010]本发明鉴于上述情况而作出，其目的在于，提供一种结构简单、并且能够有效提高风扇效率的内燃机的冷却风扇结构。
[0011 ]用于解决技术课题的技术方案
[0012]本发明的内燃机的冷却风扇结构具有冷却风扇，该冷却风扇由发动机曲轴的动力驱动，其特征在于，所述冷却风扇配置于发动机壳体的收容部，并且具有在所述曲轴的轴端部旋转的旋转叶片，所述旋转叶片与形成所述收容部的所述发动机壳体之间的间隙形成为越朝向发动机中央侧该间隙变得越大。
[0013]另外，在本发明的内燃机的冷却风扇结构中，其特征在于，所述旋转叶片的旋转方向的后端侧形成为台阶状，该台阶状的台阶高度部分形成所述旋转叶片与所述发动机壳体之间的所述间隙。
[0014]另外，在本发明的内燃机的冷却风扇结构中，其特征在于，所述台阶状的台阶高度部分配置在比所述冷却风扇的基部的外周缘更靠近外侧的位置。
[0015]另外，在本发明的内燃机的冷却风扇结构中，其特征在于，在所述旋转叶片的里侧形成有肋，该肋位于所述台阶高度部分的相互间的台阶高度差大的部位。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，实际上仅通过变更旋转叶片的形状，就能够有效提高风扇效率，能够实现装置的简单化和轻量化等。
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的摩托车的整体结构的侧视图。
[0019]图2是表示本发明的摩托车的动力单元的结构例的前方立体图。
[0020]图3是表示本发明的摩托车的动力单元的结构例的右侧视图。
[0021]图4是表示本发明的摩托车的动力单元的结构例的平剖视图。
[0022]图5是本发明的内燃机的冷却风扇结构的冷却风扇的右侧立体图。
[0023]图6是本发明的内燃机的冷却风扇结构的冷却风扇的左侧立体图。
[0024]图7是本发明的内燃机的冷却风扇结构的冷却风扇的左侧主视图。
[0025]图8是表示将本发明的摩托车的动力单元的护罩拆卸下来的状态的前方立体图。
[0026]图9A是本发明的内燃机的冷却风扇结构的冷却风扇的侧视图。
[0027]图9B是图9A的C部放大图。
[0028]图1OA是表示本发明的内燃机的冷却风扇结构的冷却风扇的作用的平剖视图。
[0029]图1OB是图1OA的D部放大图。
[0030]符号说明
[0031 ] 10动力单元，11发动机，12曲轴，13曲轴箱，14气缸，15气缸盖，16气缸盖罩，17离心式冷却风扇，18护罩，19动力传动装置，20壳体，21进气口，23冷却叶片，24旋转叶片，25交流发电机，26旋转轴，27基部，28加强圆环部，29安装用突起部，30开口部，31圆弧部，32肋，33凹部，34侧壁，35发动机壳体，36收容部，36a内周面，37、37A-37D台阶高度部分，100车辆，g、gl-g4间隙ο
【具体实施方式】
[0032]以下，参照【附图说明】本发明的内燃机的冷却风扇结构的优选实施方式。
[0033]图1是作为本发明的车辆的摩托车的侧视图。首先，参照图1说明摩托车的整体结构。另外，包括图1，在以下说明所使用的图中，根据需要，利用箭头Fr表示车辆的前方，利用箭头Rr表示车辆的后方，另外，利用箭头R表示车辆的侧方右侧，利用箭头L表示车辆的侧方左侧。
[0034]车辆100利用由钢制或者铝合金制的多个车架形成车身骨架，在车架上安装各种部件而构成。省略具体图示，作为车架的一部分的下管的前端与转向头管结合，从转向头管向大致下方延伸，在其下端部附近与下框架101连接。该下框架101向大致后方延伸。在下框架101的后部侧结合有作为车架的一部分的左右一对后框架102，该一对后框架102分别向大致后上方倾斜延伸。
[0035]另外，转向头管能够向左右侧向旋转地支承前叉103，在前叉103的上方固定有转向把手104，并且在下端侧能够旋转地支承有前轮105。在前轮105上装备有与其一体旋转的制动盘106。
[0036]并且，在下框架101的后端附设形成有用于支承包括发动机11(具体参照图2等)在内的动力单元1的托架，经由设在该托架上的支承件107，在摆动轴108的周围能够向上下方向摆动地支承有摆动式动力单元10。另外，动力单元10为将发动机11的后述气缸组件、内置有由曲轴箱和带/带轮构成的无级变速器的动力传动装置单元化的部件，在该车辆前方侧能够摆动地连结有支承件107，在车辆后方侧利用动力传动装置能够旋转地支承后轮109。后轮109的车轴侧与后框架102之间利用减震器110连结，动力单元10整体作为摆臂发挥作用。
[0037]另外，在图1所示动力单元10的上方设置有供驾驶者乘坐的座椅111，在下框架101的上方，供乘坐于座椅111的驾驶者放脚的踏板112支承于踏板框架上。另外，踏板112与构成车辆外观的脚部框架罩113—体形成。另外，在动力单元10与座椅111之间，具有构成为利用座椅111开闭的收纳物品等的空间的行李箱。
[0038]作为车辆外观，各种车身罩支承于车架等适合位置并覆盖。前护腿挡板114覆盖车辆前面侧，并且安装有方向指示灯等，与上述踏板112—体连结。后框架罩115覆盖座椅111的下方至车辆后方侧，并且安装有方向指示灯、刹车灯。前轮105和后轮109的上方分别由前挡泥板116和后挡泥板117覆盖。
[0039]接下来，参照图2-图4等说明动力单元10。图2是动力单元10的前方立体图，图3是将护罩拆卸下来的状态的右侧视图，图4是平剖视图。在动力单元10的基本结构中，具有空冷式四循环单缸发动机11，该发动机11在本例中，例如为SOHC发动机。在发动机11中，曲轴箱13旋转自如地支承、收纳沿左右方向水平配置的曲轴12(图2中利用单点划线简单表示),相对于曲轴箱13而在前方与曲轴箱13依次结合有气缸14，气缸盖15和气缸盖罩16，该气缸轴线Z沿大致水平方向设定。在这种情况下，以使气缸盖15侧适度提高的方式使气缸14的气缸轴线Z相当前倾，即以接近大致水平的方式倾斜。
[0040]在曲轴12的轴端部轴支撑有发动机冷却用的离心式的冷却风扇17，该冷却风扇17如后所述地产生冷却风。在这种情况下，形成规定的冷却风流路，气缸14、气缸盖15和冷却风扇17由护罩18覆盖。因此，气缸14和气缸盖15的由护罩18覆盖的部位如图2所示那样，实质上不显于外观。
[0041]动力单元10还包括与曲轴箱13—体结合的动力传动装置19，作为该动力传动装置19，具有使用带和带轮等而构成的无级变速器。在该例中，如图4所示，曲轴箱13左右一分为二地分割构成(曲轴箱13R，曲轴箱13L)，动力传动装置19的壳体20与曲轴箱13L结合。在壳体20内配置有包括带和带轮等而构成的无级变速器，曲轴12与后轮109的车轴利用动力传动装置19连结。
[0042]另外，在图2等中省略图示，在动力传动装置19的上表面侧配置有包括空气滤清器等而构成的进气系统。在该进气系统中，从空气滤清器向其前方依次连接有进气软管、节流阀体和进气管(吸气管)等。该进气管与图2所示的气缸盖15的进气口(吸气口)21连通，经由由这些部件构成的进气通路，从空气滤清器向气缸盖15的进气口 21供给净化后的空气。另夕卜，在进气管的中途的适当位置安装有燃料喷射装置，朝向进气口喷射燃料。
[0043]另一方面，在排出来自发动机11的废气的排气系统中，在该例中，在气缸盖15的下表面侧设置有排气口。在该排气口上结合有排气管。排气管从与排气口连接的连接部先向右侧延伸，然后，向后方弯曲进而通过冷却风扇17的下方附近而向后方延伸设置。排气管还在车辆后部与消声器22(参照图1)连接。在发动机11内生成的燃烧气体作为废气，从排气口通过排气管，最终从消声器22排出。
[0044]接下来，在对动力单元10进行冷却的冷却系统中，如前所述，气缸14、气缸盖15和冷却风扇17由护罩18覆盖(参照图2、图4等)。即，包括冷却风扇17在内，气缸14和气缸盖15如图4所示那样被护罩18围绕。护罩18由合成树脂或者塑料材料形成，在曲轴箱13、气缸体的外壁的适当位置利用螺钉等固定部件紧密地安装固定，即基本上与作为安装对方的气缸体等的接合部无间隙地安装固定。从气缸14等外周面突出设置的各冷却叶片23(参照图3、图4)的顶部与护罩18的内表面隔开间隔地形成一定的间隙。
[0045]在此，在图4中，利用单点划线简单表示曲轴12，曲轴12经由轴承旋转自如地被曲轴箱13R和曲轴箱13L支承。在该例中，如图4所示，在曲轴12的右侧的轴端部侧一体结合有冷却风扇17，在该冷却风扇17上，如图3所示，沿着以曲轴12为中心的周向配置有多个旋转叶片24。另外，将在后文具体说明包含该旋转叶片24等的冷却风扇17的详细情况。冷却风扇17与曲轴12—体旋转地结合。在冷却风扇17的发动机11内侧，相邻地配置有交流发电机25(在图4中，利用双点划线示意表示)，该交流发电机25的转子(未图示)与曲轴12同轴固定，并与曲轴12—体旋转。
[0046]关于护罩18的形状等，在与冷却风扇17对应的护罩18的右侧部开设有与冷却风扇17的旋转轴(曲轴12)同心的空气导入开口部18a。在护罩18中，其侧壁18b(右侧壁)从空气导入开口部18a向前方进一步延伸至气缸盖15的右侧面对应部位。在俯视时，如图4所示，护罩18的侧壁18b的宽度在左右宽度上从空气导入开口部18a朝向顶端变窄，即在图4的俯视时，侧壁18b朝向前方，以靠近气缸轴线Z的方式以大的曲率半径弯曲形成。
[0047]在上述结构的冷却风扇结构的基本作用中，在发动机11起动而使曲轴12旋转时，安装于曲轴12的轴端部侧的冷却风扇17的旋转叶片24如图3的箭头A那样旋转。由此冷却风扇17的周围的空气被吸入，从空气导入开口部18a向护罩18内如图4的箭头Ain那样被导入。冷却风的主流如箭头A1那样沿着护罩18的内壁向气缸盖15方向流动。然后，冷却风向上方和下方等分支，这些分支的冷却风穿过气缸14和气缸盖15的周围，而从冷却风排风口排出。
[0048]在本发明中，如图5和图6所示，冷却风扇17中，具有在其旋转轴26周围配置的多个旋转叶片24。另外，图5是从右侧观察冷却风扇17的立体图，图6是从左侧(曲轴12侧)观察冷却风扇17的立体图。沿旋转轴26的轴向观察，各旋转叶片24的旋转方向(参照图5，箭头A)的前端侧弯曲形成为钩形。在此，在图5等中利用单点划线简单表示冷却风扇17的旋转轴26，并同轴地设定于曲轴12的右侧的轴端部侧。
[0049]冷却风扇17包括:沿旋转方向以规定间隔配置的多个旋转叶片24、支承于曲轴12的右侧的轴端部侧的基部27、在旋转轴26的轴向上隔着旋转叶片24配置在与基部27相反的一侧的加强圆环部28，这些部件能够由合成树脂材料一体成形。基部27呈以旋转轴26为中心的大致圆盘状，作为具体的安装结构，例如，可以是相对于固定在曲轴12的右侧的轴端部上的托架，利用多个安装用突起部29，使用螺栓等来连结的结构，基部27与曲轴12同步旋转。另外，加强圆环部28为环状或者面包圈状。
[0050]图7是从左侧(曲轴12侧)观察冷却风扇17的主视图，参照该图7，基部27和加强圆环部28同心地配置，基部27的外径与加强圆环部28的内径大致一致。旋转叶片24的弯曲形成为钩形的部位，即在旋转叶片24的前端侧具有开口部30。各旋转叶片24的开口部30在冷却风扇17的旋转方向正压侧(在图7中，图示特定的旋转叶片24，正压侧用(+ )表示，负压侧用(-)表示，所有的旋转叶片24都相同)开口。
[0051]另外，在各旋转叶片24的前端侧具有形成钩形的圆弧部31，该圆弧部31指向冷却风扇17的旋转轴26而进行配置。圆弧部31位于旋转叶片24的旋转方向前端，形成为与旋转轴26相对。
[0052]另外，如图5和图6所示，各旋转叶片24在旋转轴26方向上具有宽度或者高度，在旋转轴26的顶端侧(右侧)经由加强圆环部28相互连结。在这种情况下，钩形的开口部30突出设置到加强圆环部28的内侧。换言之，形成开口部30的旋转叶片24的前端侧未与加强圆环部28直接连接，而是如图5那样暴露在加强圆环部28的内侧。
[0053]另一方面，各旋转叶片24在旋转轴26的基端侧(左侧)，经由基部27相互连结，其旋转方向前端侧与该基部27连接。在这种情况下，如图5和图6等所示，旋转叶片24的旋转方向后端侧从开口部30朝向加强圆环部28的外周侧呈大致弓形弯曲地延伸设置，并与该加强圆环部28连接。更具体而言，优选的是，旋转叶片24的旋转方向后端侧相对于通过圆弧部31的大致中心的旋转轴26的半径方向，向与旋转方向相反的方向延伸形成。另外，作为该旋转叶片24的形状效果，有助于对导入的空气流的整流作用。
[0054]并且，沿旋转轴26的轴向观察，各旋转叶片24在与钩形的开口部30相反的一侧的负压侧(图7中用(-)表示)设置有肋32。在本例中，在旋转叶片24的旋转方向后端侧的上述弓状弯曲部位具有一个或者多个肋，在本例中为两个肋32，在各旋转叶片24的负压侧，在从钩形部位到旋转方向后端之间利用这些肋32形成凹部33。在这种情况下，如图7所示，优选的是，肋32形成为相对于旋转叶片24(的旋转方向后端侧)以锐角交叉。另外，作为旋转叶片24和肋32的形状效果，有助于对导入的空气流的整流作用。关于这些旋转叶片24和肋32、凹部33等，在各图中，特定的部件标注附图标记，但所有的旋转叶片24都相同。
[0055]在此，作为本实施方式的主要作用效果，首先，在以曲轴12为驱动源使冷却风扇17的旋转叶片24旋转时(例如图3，箭头A)，冷却风扇17的周围的空气被吸入，而从空气导入开口部18a向护罩18内导入。此时，从旋转叶片24的前端侧流向正压侧(参照图7，( + )区域)的风通过在钩形的开口部30产生的小漩涡而被整流，由此降低空气阻力。
[0056]在这种情况下，圆弧部31位于旋转叶片24的旋转方向前端，指向冷却风扇17的旋转轴26而进行配置。通过如上所述地在旋转叶片24的旋转方向前端侧设置大的圆弧部31，在旋转叶片24切割风时的空气阻力减小。并且，通过减小旋转叶片24的空气阻力，而降低所谓的机械损失，提高冷却风扇17的工作效率(风扇效率)，其结果是，也能够有助于提高燃油经济性等。
[0057]在本发明中，特别是冷却风扇17如下所述地配置在支承曲轴12的发动机壳体的收容部，各旋转叶片24与形成收容部的发动机壳体之间的间隙随着朝向发动机中央侧而逐渐增大。在此，参照图4和图8，作为构成曲轴箱13的右侧的曲轴箱13R的一部分，具有从该侧壁34进一步向右侧突出的发动机壳体35。利用该发动机壳体35，如图3或者图8等所示，以包围冷却风扇17的周围的方式形成收容部36。并且，发动机壳体35、即收容部36的内周面与旋转叶片24 (的外周缘部)之间设定有规定的间隙g(参照图4)。冷却风扇17的旋转叶片24在收容部36内旋转，从而如前所述地将空气导入护罩18内。
[0058]并且，在本发明中，如图9A所示，在由发动机壳体35形成的收容部36的内周面36a与旋转叶片24之间形成的间隙g如图9A的单点划线B所示，随着朝向发动机中央侧(在图9A中为左侧(箭头L))而逐渐增大。
[0059]更具体而言，如图6和图9A所示，旋转叶片24在旋转轴26方向的基端侧(左侧)，即旋转方向后端侧的部位形成为台阶状，如图9B所示，设置有形成该台阶状的多个台阶高度部分37(37A、37B、37C、37D...)。另外，图9B是表示图9A的C部放大图。这些台阶高度部分37A、37B、37C、37D...沿着图9A的单点划线B形成。并且，在与收容部36的内周面36a之间分别形成有间隙gl、g2、g3、g4...，其大小关系为gl<g2<g3<g4。
[0060]另外，利用台阶高度部分37A、37B、37C、37D...形成的台阶状的部位形成为位于图6所示的不与基部27直接连接的旋转叶片24的后端侧，S卩比基部27的外周缘更靠近外侧的位置。另外，台阶高度部分37A-37D的数量等不限于图示例的情况，能够适当增减。
[0061 ]并且，多个台阶高度部分37A、37B、37C、37D...的相互间的台阶高度差不恒定，规定的台阶高度差被设定得较大。例如在图9B的例中，台阶高度部分37A与台阶高度部分37B间的台阶高度差和台阶高度部分37C与台阶高度部分37D间的台阶高度差设定得较大。在旋转叶片24的里侧形成有位于这些台阶高度差大的部位的前述肋32。
[0062]本发明的内燃机的冷却风扇结构如上所述地构成，接下来说明其主要作用效果等。参照图1OA和图10B，利用冷却风扇17的旋转叶片24的旋转而从空气导入开口部18a吸入的空气(参照图10B，箭头Ain)如如图1OB的箭头W那样成为从其上游向下游的空气流，并流入间隙g。此时，随着从上游向下游流动，如箭头Wl，W2、W3所示那样，风量逐渐增加。在此，在空气流的通路面积一定的情况下，如上所述，风量增加的空气流越靠近下游侧，压力越高，产生难以流动的部位，即在超过容许限度时，若保持原状，会导致无法流动。在本发明中，通过如上所述地使收容部36的内周面36a与旋转叶片24之间的间隙g在发动机中央侧，即空气流的压力提高的下游侧增大，从而使下游侧附近的空气流的通路面积与风量配合地逐渐增大。如上所述，通过确保压力提高的部位的通路面积比其他部位的通路面积大，能够形成顺畅的空气流，减小空气阻力。在这种情况下，使通过台阶状的多个台阶高度部分37的空气产生小漩涡，而防止正在通过冷却风扇17与发动机壳体35(收容部36)之间的空气产生紊流漩涡，进而使空气流顺畅而减小空气阻力。并且，实质性地提高作为冷却风扇17的送风效率(风扇效率)。
[0063]在这种情况下，使旋转叶片24的旋转方向后端侧的部位形成为台阶状，如图9B所示，使由多个台阶高度部分37A、37B、37C、37D.??形成的间隙..形成为越靠近下游侧(左侧，即旋转轴26的基端侧)越大，从而能够有效扩大下游侧附近的通路面积。
[0064]此时，台阶状的部位位于比基部27的外周缘更靠近外侧的位置，即实质上避开不能成为空气流的通路的基部27，而在其外侧形成台阶高度部分37A、37B、37C、37D...。通过这样地配置形成台阶高度部分37，具有在间隙gl、g2、g3、g4...的空气流的下游侧附近的通路面积扩大效果。
[0065]并且，在多个台阶高度部分37A、37B、37C、37D...间形成的台阶高度差中的设定为规定的台阶高度差大的部位形成有肋32。
[0066]这样一来，通过在台阶高度差大的部位设置肋32，而有效地确保用于形成凹部33的空间。并且，容易利用凹部33产生小漩涡，利用通过台阶高度部分37的台阶状部位的空气产生小漩涡，由此防止正在通过冷却风扇17与发动机壳体35(收容部36)之间的空气产生紊流，根据这一点也能够使空气流顺畅，减小空气阻力。
[0067]这样一来，使收容部36和旋转叶片24的间隙g越靠近发动机中央侧越大，并使空气流的下游侧附近的通路面积与风量配合地逐渐增大。实质上不需要增加其他部件等，仅通过对旋转叶片24的形状进行变更设计，就能够简单构成，并且作为冷却风扇17的送风量与现有产品无差别，即，既确保送风量为同等以上，又能够实质性地减少旋转叶片24的个数。这样一来，既能够确保维持冷却风扇17的送风性能，又能够实现装置的轻量化等，此时，通过减少旋转叶片24的个数，能够扩大导入的空气的风的通路面积，凭借这一点也能够减小空气阻力。
[0068]在此，在上述实施方式中，说明了将旋转叶片24的规定部位形成为台阶状的示例，如图9A的单点划线B那样沿着与收容部36的内周面36a以鋭角交差的直线，例如即使形成为大致三角形状的切口结构也能够获得相同效果。在这种情况下，如上所述的切口结构具有容易成形等优点。
[0069]以上，说明了本发明的各种实施方式，本发明不限于这些实施方式，在本发明的范围内能够进行变更等。
[0070]上述实施方式的旋转叶片24、设于旋转叶片24上的台阶高度部分37A-37D或者肋32的数量等不限于图示例，可以根据需要进行增减。
【主权项】
1.一种内燃机的冷却风扇结构，具有冷却风扇，该冷却风扇由发动机曲轴的动力驱动，所述内燃机的冷却风扇结构的特征在于， 所述冷却风扇配置于发动机壳体的收容部，并且具有在所述曲轴的轴端部旋转的旋转叶片， 所述旋转叶片与形成所述收容部的所述发动机壳体之间的间隙形成为越朝向发动机中央侧该间隙变得越大。2.如权利要求1所述的内燃机的冷却风扇结构，其特征在于， 所述旋转叶片的旋转方向的后端侧形成为台阶状，该台阶状的台阶高度部分形成所述旋转叶片与所述发动机壳体之间的所述间隙。3.如权利要求2所述的内燃机的冷却风扇结构，其特征在于， 所述台阶状的台阶高度部分配置在比所述冷却风扇的基部的外周缘更靠近外侧的位置。4.如权利要求2或3所述的内燃机的冷却风扇结构，其特征在于， 在所述旋转叶片的里侧形成有肋，该肋位于所述台阶高度部分的相互间的台阶高度差大的部位。
【文档编号】F04D29/30GK105889126SQ201610080579
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】森正树
【申请人】铃木株式会社