JP2007270778A - 空冷エンジンのファン騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却ファンから外部に放出される騒音を低減し、エンジンの全体騒音に占めるファン騒音の寄与率を低下させる。
【解決手段】冷却ファン２０の前面に、フィン２１の中心軸方向の頂部から内径側に設けた段差部２１ａに当接される周縁フランジ部と複数の開口孔が穿設された傾斜部と取り付け孔を設けた底部とを有するファンスクリーン２３を固設する。これにより、冷却ファン２０が回転するとファンスクリーン２３が一体的に回転してフィン２１周辺で発生するファン騒音の外部への放射を抑制し、エンジンの全体騒音に占めるファン騒音の寄与率を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの出力軸に軸支される冷却ファンのファン騒音を低減する空冷エンジンのファン騒音低減装置に関する。

一般に、発電機、作業機、スノーモビル等の原動機として用いられる汎用エンジンにおいては、エンジンの出力軸に軸着した冷却ファンによって冷却風をシリンダ側に送風する際、外部からの草や藁等の異物を巻き込む虞がある。このため、外部からの異物の侵入を阻止する防塵スクリーンを備えるものが多い。

例えば、特許文献１には、プーリ付きファンの軸方向外側に、多数の小孔を設けた防塵用のスクリーン部材を備え、このスクリーン部材で冷却ファンの上部全面を覆うことにより、芝くずのような塵埃の侵入を阻止する技術が開示されている。このスクリーン部材の外周には、比較的長めの芝くず等を細かく裁断するための折曲片が形成されている。
特開２００５−１２０９７４号公報

ところで、空冷式の汎用エンジンでは、エンジンの全体騒音に占めるファン騒音の寄与率が大きく、全体騒音を下げるためには、ファン騒音を低減する必要がある。しかしながら、特許文献１に開示されるような防塵用スクリーンでは、防塵用スクリーンと冷却ファンとの間や、防塵用スクリーンと冷却ファンを覆うケースに設けた空気取入口の内壁との間で干渉音が発生し易く、この干渉音が外部に放出されて却ってファン騒音を増大させる虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、冷却ファンから外部に放出される騒音を低減し、エンジンの全体騒音に占めるファン騒音の寄与率を低下させることのできる空冷エンジンのファン騒音低減装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明による空冷エンジンのファン騒音低減装置は、エンジンの出力軸に軸支される冷却ファンを、該冷却ファンを覆うファンケースの空気取入口に近接して配設し、この空気取入口から取入れた空気を上記冷却ファンの円周上に配設した複数のフィンにより中心側から径方向へ送風する空冷エンジンのファン騒音低減装置であって、上記冷却ファンに、上記冷却ファンの前面側から底面側に向かって傾斜する傾斜部を有して該傾斜部に複数の開口孔を設けたスクリーン部材を固設し、上記スクリーン部材における上記傾斜部の外周側を、上記複数のフィンの前面側に当接させたことを特徴とする。

本発明による空冷エンジンのファン騒音低減装置は、冷却ファンの前面側から底面側に向かって傾斜する傾斜部に複数の開口孔部を設けたスクリーン部材を、傾斜部の外周側が冷却ファンの複数のフィンの前面側に当接するように冷却ファンに固設することにより、フィン周辺で発生する騒音の外部への放出を抑制することができ、エンジンの全体騒音に占めるファン騒音の寄与率を低下させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形態に係り、図１はエンジンの全体構成図、図２はファンスクリーンの一例を示す説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図、図４はファンスクリーンの有無による音圧特性の相違を示す説明図である。

図１に示すエンジン１は、発電機、作業機、スノーモビル等の原動機として使用される汎用エンジンであり、本形態においては、Ｖ型２気筒空冷エンジンである。このエンジン１の上部にはエアクリーナ２が配置され、エアクリーナ２の下部に、エアクリーナ２を通過した吸入空気と燃料タンク（図示せず）からの燃料とを混合し、インテークマニホルド３を介して燃焼室に供給する気化器４が配設されている。

また、エンジン１のクランクケース５内に形成されるクランク室５ａには、クランク軸６が横設され、このクランク軸６にコネクティングロッド７を介してシリンダ内に挿通されたピストン８が連設されている。クランク軸６の後端側には、動弁機構を駆動するためのタイミングギヤ９が固設されている。更に、クランク軸６の軸端が、クランクケース５の背面側でクランク軸６を軸支するケースカバー１０から出力軸として突出されている。

一方、クランク軸６の前端側の出力軸は、クランク軸６を軸支するクランクケース５の前部側壁から突出され、この突出軸に冷却ファン２０が嵌合・軸支されている。冷却ファン２０は、円周上に所定間隔で複数のフィン２１を配し、この複数のフィン２１によって冷却風を中心側から径方向へ送風する遠心送風機である。そして、この冷却ファン２０の背面側には、軸方向断面が略コの字状に形成されてマグネトー１５を囲繞するフライホイール２２が一体的に設けられている。

尚、符号１６は、クランク軸６によって駆動されるオイルポンプであり、クランクケース５の前部側壁に収納され、ポンプカバー１７によって封止される。マグネトー１５は、ポンプカバー１７で支持されている。また、符号１８は、マグネトー１５によって断続される点火コイルである。

冷却ファン２０は、クランクケース５の前面に取りけられるブロワハウジン（ファンケース）１９によって覆われている。そして、このブロワハウジング１９前面の冷却ファン２０に近接して対向する部位に、空気取入口を形成する複数のスリット１９ａが開口されている。尚、このスリット１９ａは、外部からの草や藁等の異物の侵入を阻止する防塵スクリーンとしても機能する。

また、冷却ファン２０の前面には、冷却風が通過する複数の開口部を有するスクリーン部材（以下、「ファンスクリーン」と記載）２３が固設されている。ファンスクリーン２３は、冷却ファン２０と一体的に回転して冷却ファン２０のファン騒音を低減する騒音低減スクリーンであり、回転時にびびり音を生じることのない十分な剛性を有している。このファンスクリーン２３は、その外周側が複数のフィン２１の前面側に当接され、且つ、ブロワハウジング１９の空気取入口との間に所定の空間が確保されるように配設されている。

本形態においては、ファンスクリーン２３は、図１乃至図３に示すように、冷却ファン２０の前面側から底面側に向かって中心軸方向（クランク軸方向）に凹部をなすカップ状に形成されており、板金のプレス成形や樹脂材のモールド成形等によって形成される。具体的には、ファンスクリーン２３は、冷却ファン２０の外径よりも若干小径に形成され、複数の円状の開口孔２４が穿設された傾斜部２３ｂと、傾斜部２３ｂの外周側でフィン２１の中心軸方向の前面側に設けた段差部２１ａに当接される周縁フランジ部２３ａと、４箇所の取り付け孔２５を設けた底部２３ｃとを有している。このファンスクリーン２３は、取り付け孔２５にボルト２６を挿通し、冷却ファン２０の底部を形成するフライホイール２２の前面側に締結されている。

この場合、ファンスクリーン２３の剛性、及びブロワハウジング１９の空気取入口とファンスクリーン２３との間の空間を確保することにより、ファンスクリーン２３の形状は種々の変形が可能である。例えば、複数の円状の開口孔２４に代えて、円周方向及び径方向に複数の矩形状の開口孔をメッシュ状に配列しても良い。

以上のエンジン１においては、エンジン１の運転によってクランク軸６が回転すると、冷却ファン２０が回転し、また、この冷却ファン２０に固設されたファンスクリーン２３が一体的に回転する。この冷却ファン２０の回転により、ブロワハウジング１９の空気取入口を形成する複数のスリット１９ａから外気がブロワハウジング１９内に導入される。ファンスクリーン２３の複数の開口孔２４を通過した空気は、複数のフィン２１の内側に吸入され、中心側から径方向へ吐出される。これにより、エンジン１のシリンダ方向へ冷却風が送風され、シリンダやシリンダヘッド等が冷却される。

このとき、冷却ファン２０においては、フィン２１間の気流通路を通過する気流が乱流となってファン騒音が発生するが、このファン騒音の冷却ファン２０前面側への放射が冷却ファン２０と共に回転するファンスクリーン２３によって阻止される。すなわち、冷却ファン２０のフィン２１周辺で発生した騒音に対してファンスクリーン２３が干渉フィルタ的に作用し、ファン騒音のファン前面側への放射を効果的に抑制することができる。

また、ファンスクリーン２３は、冷却ファン２０と共に回転することで、冷却ファン２０のフィン２１間への気流の相対流入速度を低下させ、乱流発生を抑制し、ファン騒音を低減できる。

ファンスクリーン２３は、冷却ファン２０に対するファンスクリーン２３の実質的な位置となる傾斜部２３ｂの深さによって騒音を発生させる場合がある。すなわち、傾斜部２３ｂの深さが浅く、ブロワハウジング１９の空気取入口とファンスクリーン２３との間に十分な空間が確保できないと、ブロワハウジング１９の空気取入口とファンスクリーン２３との間で乱流が発生し、干渉音が発生する。

従って、ブロワハウジング１９の空気取入口とファンスクリーン２３との間の空間を確保して乱流による干渉音の発生を防止すると共に、フィン２１間の乱流発生を防止し、且つファン騒音の外部への放射が効果的に低減するよう、冷却ファン２０のフィン形状、送風能力、回転数、ブロワハウジング１９の空気取入口の大きさや冷却ファン２０との近接距離等を考慮して、ファンスクリーン２３の傾斜部２３ｂの深さが最適に設定されている。これにより、エンジンの全体騒音に占めるファン騒音の寄与率を低減し、全体の遮音対策をより容易に行うことが可能となる。

図４は、冷却ファン２０の騒音特性について、音圧と周波数との関係を実験的に検証した結果を示している。図４においては、冷却ファン２０にファンスクリーン２３を装着しない場合の音圧を実線で示し、冷却ファン２０にファンスクリーン２３を装着した場合の音圧を破線で示しており、約４ＫＨｚまでの周波数特性を示している。この実験結果によれば、冷却ファン２０にファンスクリーン２３を装着しない場合の音圧レベルに対して、ファンスクリーン２３を装着した場合には、有効に音圧レベルが低下していることが検証される。

エンジンの全体構成図 ファンスクリーンの一例を示す説明図 図２のＡ−Ａ線断面図 ファンスクリーンの有無による音圧特性の相違を示す説明図

符号の説明

１ エンジン
６ クランク軸（出力軸）
１９ ブロワハウジング（ファンケース）
１９ａ スリット（空気取入口）
２０ 冷却ファン
２１ フィン
２３ ファンスクリーン（スクリーン部材）
２３ｂ 傾斜部
２４ 開口孔

Claims (1)

1. エンジンの出力軸に軸支される冷却ファンを、該冷却ファンを覆うファンケースの空気取入口に近接して配設し、この空気取入口から取入れた空気を上記冷却ファンの円周上に配設した複数のフィンにより中心側から径方向へ送風する空冷エンジンのファン騒音低減装置であって、
   上記冷却ファンに、上記冷却ファンの前面側から底面側に向かって傾斜する傾斜部を有して該傾斜部に複数の開口孔を設けたスクリーン部材を固設し、
   上記スクリーン部材における上記傾斜部の外周側を、上記複数のフィンの前面側に当接させたことを特徴とする空冷エンジンのファン騒音低減装置。

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