JP2009167867A - ウォータポンプの車両搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を収容する内部空間への水の浸入を防ぐウォータポンプの車両搭載構造、を提供する。
【解決手段】ウォータポンプの車両搭載構造は、車両に搭載され、電子部品２９を収容する内部空間２６を形成するウォータポンプ１０と、ウォータポンプ１０に隣り合う位置に設置され、ウォータポンプ１０に向かう走行風を遮るプロテクタ５１とを備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、一般的には、ウォータポンプの車両搭載構造に関し、より特定的には、車両前方に形成されたエンジンルーム内に設置されるウォータポンプの車両搭載構造に関する。

従来のウォータポンプの車両搭載構造に関して、たとえば、特開２００４−１８３５９５号公報には、冷却が必要な電子部品を十分に冷却することを目的とした電動ブラシレスウォータポンプが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された電動ブラシレスウォータポンプは、エンジンに冷却水を循環させるためのポンプである。ウォータポンプのロアケースには、複数のＭＯＳ型ＦＥＴを搭載する回路基板が収容されている。回路基板には、ＭＯＳ型ＦＥＴを覆うようにヒートシンクが設けられ、このヒートシンクに複数のフィンが形成されている。

また、特開２００４−１６２６０９号公報には、モータ室内の凝縮水の排水性の確保と、外部からモータ室内への水の浸入を防止する耐被水性の向上とを安価な手段で図ることを目的とした逆止弁付電動ウォータポンプが開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された電動ウォータポンプにおいては、ウォータポンプのモータを収容するケースに、逆止弁を内蔵するホースが連結されている。逆止弁は、常時は開弁していて、ケース内の凝縮水を外部に排出し、外部から水が浸入しようとするときに閉弁して、外部からケース内への水の浸入を防止する。

また、実開平７−３０３２３号公報には、構造が簡単で、水抜き孔を通って外部から浸水することがなく、またケーシングの接合面の変形による不具合を引き起こすことがないウォータポンプのドレン構造が開示されている（特許文献３）。特許文献３に開示されたドレン構造においては、ウォータポンプのケーシングに浸水防止手段が設けられている。この浸水防止手段に用いられるチェックバルブは、ケーシング内部に水が溜まると排水経路を形成し、水抜きを行なう。
特開２００４−１８３５９５号公報 特開２００４−１６２６０９号公報 実開平７−３０３２３号公報

上述の特許文献１に開示されるように、ウォータポンプにはモータを駆動させるための電子部品が内蔵される。この電子部品は、ウォータポンプの駆動に伴って発熱する。また、ウォータポンプがエンジンルームに収容される場合、ウォータポンプは、高温のエンジンから受熱する。このような状況下、ウォータポンプがエンジンルーム内に導入された走行風を受けて急冷されると、ウォータポンプの温度が、高温と低温との間を繰り返し行き来することとなる。この場合、電子部品を内蔵するウォータポンプ内の空間と外部空間との間に圧力差が生じ、ウォータポンプ内の空間に水が浸入するおそれが生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、電子部品を収容する内部空間への水の浸入を防ぐウォータポンプの車両搭載構造を提供することである。

この発明に従ったウォータポンプの車両搭載構造は、車両に搭載され、電子部品を収容する内部空間を形成するウォータポンプと、ウォータポンプに隣り合う位置に設置され、ウォータポンプに向かう走行風を遮るプロテクタとを備える。

このように構成されたウォータポンプの車両搭載構造によれば、プロテクタによってウォータポンプに向かう走行風を遮ることにより、ウォータポンプが急冷されることを防止する。これにより、ウォータポンプの温度が繰り返し上下降することを抑制し、電子部品を収容する内部空間とその外側の空間との間に圧力差が生じることを抑える。その結果、内部空間への水の浸入を防ぐことができる。

また好ましくは、電子部品は、ウォータポンプの駆動に伴って発熱を伴う発熱部を含む。プロテクタは、発熱部の周囲に配置され、スリットが形成される第１部位を含む。このように構成されたウォータポンプの車両搭載構造によれば、ウォータポンプが急冷されることを防止しつつ、プロテクタの第１部位に形成されたスリットを通じて、発熱部の放熱を促進させることができる。

また好ましくは、ウォータポンプは、内部空間を区画形成するケース体と、ケース体に設けられ、外部から電子部品への電気的な接続を行なうためのコネクタとを含む。プロテクタは、コネクタに向かう走行風を遮る第２部位を含む。このように構成されたウォータポンプの車両搭載構造によれば、走行風に含まれる雨水等がコネクタを通じて内部空間に浸入することを防止できる。

また好ましくは、ウォータポンプは、車両前方に形成され、エンジンが設置されるエンジンルームに搭載される。このように構成されたウォータポンプの車両搭載構造によれば、ウォータポンプは、電子部品の発熱およびエンジンからの受熱により温度上昇する。このようなウォータポンプが急冷されることを防止することで、ウォータポンプの温度が上下降を繰り返すことを抑制できる。

以上説明したように、この発明に従えば、電子部品を収容する内部空間への水の浸入を防ぐウォータポンプの車両搭載構造を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、ＨＶ（Hybrid Vehicle）システムの冷却系を示す斜視図である。図中に示すＨＶシステムの冷却系は、モータと、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とを動力源として駆動するハイブリッド車両に搭載されている。図２は、ハイブリッド車両のエンジンルーム内を示す平面図である。

図１および図２を参照して、ハイブリッド車両は、エンジン９２と、駆動用のモータおよび発電用のジェネレータを内蔵するトランスアクスル９３と、バッテリの直流電流を、モータに導入する交流電流に変換するための電力変換装置としてのインバータ９１とを含む。ハイブリッド車両の車両前方には、エンジンルーム９７が設けられている。エンジン９２、トランスアクスル９３およびインバータ９１は、エンジンルーム９７に収容されている。エンジンルーム９７内には、さらにウォータポンプ１０およびラジエータ９５が収容されている。

ラジエータ９５には、互いに独立した２つの冷却水路が設けられており、そのうちの一方が、エンジン９２の冷却系を構成し、他方が、ＨＶシステムの冷却系を構成している。ＨＶシステムの冷却系は、たとえば、ラジエータ９５→インバータ９１→リザーバタンク９４→ウォータポンプ１０→トランスアクスル９３→ラジエータ９５を順にたどる冷却水路によって構成されている。水路内の冷却水（たとえば、エチレングリコール系のクーラント）は、ウォータポンプ１０によって強制循環され、インバータ９１や、トランスアクスル９３に設けられたジェネレータおよびモータを冷却する。冷却によって温度上昇した冷却水は、ラジエータ９５を通過することによって、温度が下げられる。

図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったハイブリッド車両の断面図である。図２および図３を参照して、エンジンルーム９７の車両前方端には、外気導入部としてのフロントグリル９６が設けられている。ラジエータ９５は、フロントグリル９６の裏側に位置して設けられている。ラジエータ９５に対してフロントグリル９６の反対側には、ウォータポンプ１０が配置されている。ウォータポンプ１０は、フロントグリル９６の車両後方側に配置されている。ウォータポンプ１０とフロントグリル９６とは、車両前後方向に並んで配置されている。ハイブリッド車両の走行時、フロントグリル９６からエンジンルーム９７内に取り込まれた外気、つまり走行風が、ラジエータ９５の下端の近傍を通り、ウォータポンプ１０に向かって流れる。

図４は、図２中のエンジンルームに収容されたウォータポンプを示す断面図である。図４を参照して、ウォータポンプ１０は、モータによって駆動する電動ポンプである。ウォータポンプ１０は、ポンプのボディを構成するケース体としてのポンプケース２１を含む。ポンプケース２１は、冷却水によって満たされる浸水空間２５と、電子部品２９を収容する内部空間２６とを区画形成する。

浸水空間２５には、ポンプケース２１に対して固定される支持シャフト１２と、支持シャフト１２に回転自在に支持されるポンプシャフト１４とが収容されている。ポンプシャフト１４には、冷却水を圧送するインペラ１３が一体に形成されている。ポンプシャフト１４には、積層鋼板と、積層鋼板に埋設された永久磁石とを備えたヨーク１５が設けられている。ヨーク１５の外周上には、三相電流が供給されるコイルを備えたステータ１６が設けられている。ヨーク１５は、浸水空間２５に配置され、ステータ１６は、浸水空間２５の外側の空間に配置されている。ヨーク１５およびステータ１６により、ポンプシャフト１４に回転力を与えるモータが構成されている。

ポンプケース２１には、隔壁２４が設けられている。隔壁２４は、浸水空間２５と内部空間２６との間を区画するように設けられている。内部空間２６は、ポンプケース２１の底部分に設けられている。内部空間２６は、エンジンルーム９７内のフロアパネル上の位置に設けられている。

内部空間２６には、電子部品２９を搭載する基板３０が設置されている。電子部品２９は、モータの回転を制御するための部品であり、発熱部としてのトランジスタ２７と、電解コンデンサや抵抗などから構成される他部品２８とを含む。トランジスタ２７は、ウォータポンプ１０の駆動に伴って発熱する。トランジスタ２７は、ウォータポンプ１０の駆動に伴い、電子部品２９の中で最も大きく発熱する。

ポンプケース２１は、コネクタ接続口３２を含む。コネクタ接続口３２には、外部配線３７が通されたコネクタ３６が接続されている。コネクタ接続口３２にコネクタ３６が接続されることにより、外部配線３７と、内部空間２６に収容された電子部品２９とが電気的に接続される。コネクタ接続口３２とコネクタ３６との接続位置は、シール部材３８によってシールされている。ポンプケース２１には、内部空間２６とその外側の空間とを連通させる連通孔３１が形成されている。連通孔３１は、コネクタ接続口３２を通じて外側の空間に連通するように形成されている。

エンジンルーム９７には、さらにプロテクタ５１が設けられている。プロテクタ５１は、フロントグリル９６からエンジンルーム９７内に取り込まれ、ウォータポンプ１０に向かう走行風を遮るように設けられている。プロテクタ５１は、板材から形成されている。プロテクタ５１は、ウォータポンプ１０に隣り合う位置に配置されている。プロテクタ５１は、フロントグリル９６とウォータポンプ１０との間に配置されている。プロテクタ５１は、ウォータポンプ１０に固定されてもよいし、車両本体に固定されてもよい。好ましくは、プロテクタ５１は、車両本体に対して着脱可能なように設けられる。プロテクタ５１をアタッチメント構造とすることにより、出荷済の車両に対しても後付けが可能となる。また、極寒地向けの車両にのみプロテクタ５１を搭載させる等、地域的な差別化を図ってコスト低減につなげることもできる。

本実施の形態では、エンジン９２からの受熱と、電子部品２９の発熱とにより、ウォータポンプ１０が温度上昇する。このようなウォータポンプ１０が、フロントグリル９６からエンジンルーム９７内に導入された走行風によって急冷されると、ウォータポンプ１０の温度が短時間で上下降を繰り返すことになり、内部空間２６とエンジンルーム９７内との間に圧力差が生じる。この場合、シール部材３８を越えてコネクタ接続口３２内に達した水、あるいは外部配線３７の導線と被覆との間の隙間を通ってコネクタ接続口３２内に達した水が、連通孔３１を通って内部空間２６に浸入するおそれがある。

これに対して本実施の形態では、プロテクタ５１を設けることによって、ウォータポンプ１０が走行風を直接受けることを防ぎ、ウォータポンプ１０が急冷されることを防止することができる。これにより、内部空間２６とエンジンルーム９７内との間に圧力差が生じる現象が起こり難くなる。また、プロテクタ５１は、走行風に含まれる雨水がウォータポンプ１０に直接当たることを防ぐ役割も果たす。したがって、本実施の形態によれば、電子部品２９を収容する内部空間２６への水の浸入を確実に防ぐことができる。

図５は、図４中のプロテクタを示す斜視図である。図５を参照して、プロテクタ５１の形状についてさらに詳細に説明すると、プロテクタ５１は、前壁部５６と、第１部位としての底壁部５７と、第２部位としてのひさし部５２とを含む。

前壁部５６は、ウォータポンプ１０とフロントグリル９６との間に配置されており、車両前方からウォータポンプ１０に向かう走行風を遮る。底壁部５７は、ウォータポンプ１０とエンジンルーム９７内のフロアパネルとの間に配置されており、車両前方からポンプケース２１の底部分に回り込む走行風を遮る。底壁部５７は、トランジスタ２７の周囲に配置されている。底壁部５７には、トランジスタ２７からエンジンルーム９７内への放熱を促進させるためのスリット５８が形成されている。本実施の形態では、スリット５８が、電子部品２９の中で最も大きく発熱するトランジスタ２７に隣接する位置に形成されている。ひさし部５２は、コネクタ３６を覆い隠すように設けられている。このような構成により、コネクタ３６とコネクタ接続口３２との接続位置から内部空間２６に水が浸入することを、より確実に防ぐことができる。

この発明の実施の形態１におけるウォータポンプの車両搭載構造は、車両としてのハイブリッド車両に搭載され、電子部品２９を収容する内部空間２６を形成するウォータポンプ１０と、ウォータポンプ１０に隣り合う位置に設置され、ウォータポンプ１０に向かう走行風を遮るプロテクタ５１とを備える。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるウォータポンプの車両搭載構造によれば、内部空間２６への水の浸入を防ぐことによって、電子部品２９を適切に保護することができる。

なお、本実施の形態では、フロントグリル９６から取り込まれた走行風がウォータポンプ１０に向かう場合について説明したが、ウォータポンプ１０に向かって流れる走行風の経路は、これに限られない。たとえば、走行風が、前輪を覆うタイヤハウスに形成された隙間からエンジンルーム９７内に浸入し、ウォータポンプ１０に向かう場合がある。プロテクタが設けられる位置は、ウォータポンプ１０に向かう走行風の経路に応じて適宜、変更される。

（実施の形態２）
図６は、この発明の実施の形態２におけるウォータポンプの車両搭載構造を示す断面図である。図中には、図４中の２点鎖線ＶＩで囲まれた範囲に対応する位置の断面が示されている。本実施の形態におけるウォータポンプの車両搭載構造は、実施の形態１におけるウォータポンプの車両搭載構造と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については説明を繰り返さない。

図６を参照して、ウォータポンプ１０は、内部空間２６に浸入した水を収集して貯める貯水部６４を含む。貯水部６４は、内部空間２６を規定するポンプケース２１の底面を部分的に窪ませることにより形成されている。貯水部６４には、内部空間２６からその外側の空間に水を排出するための排水口６１が形成されている。

ウォータポンプ１０は、排水口６１を開閉するバルブとしてのワンウェイバルブ６２をさらに含む。通常時、ワンウェイバルブ６２は、ばね６３の弾性力によってポンプケース２１に対して付勢され、排水口６１を閉じた状態とする。ポンプケース２１内に水が浸入し、内部空間２６の圧力が増大した場合、ワンウェイバルブ６２は、ばね６３の弾性力に抗してポンプケース２１から離間する方向に移動する。このとき、排水口６１が開いた状態となり、貯水部６４に溜まった水が排水口６１を通じて外部に排出される。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるウォータポンプの車両搭載構造によれば、実施の形態１に記載の効果を同様に得ることができる。加えて、万が一、内部空間２６内に水が浸入した場合にも、排水口６１を通じた排水を可能とできる。また、通常時には、車両が冠水した場合などであっても排水口６１から内部空間２６に水が浸入することを防止できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

ＨＶシステムの冷却系を示す斜視図である。 ハイブリッド車両のエンジンルーム内を示す平面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったハイブリッド車両の断面図である。 図２中のエンジンルームに収容されたウォータポンプを示す断面図である。 図４中のプロテクタを示す斜視図である。 この発明の実施の形態２におけるウォータポンプの車両搭載構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ウォータポンプ、２１ ポンプケース、２６ 内部空間、２７ トランジスタ、２９ 電子部品、３６ コネクタ、５１ プロテクタ、５２ ひさし部、５７ 底壁部、９２ エンジン、９７ エンジンルーム。

Claims (4)

1. 車両に搭載され、電子部品を収容する内部空間を形成するウォータポンプと、
   前記ウォータポンプに隣り合う位置に設置され、前記ウォータポンプに向かう走行風を遮るプロテクタとを備える、ウォータポンプの車両搭載構造。
2. 前記電子部品は、前記ウォータポンプの駆動に伴って発熱を伴う発熱部を含み、
   前記プロテクタは、前記発熱部の周囲に配置され、スリットが形成される第１部位を含む、請求項１に記載のウォータポンプの車両搭載構造。
3. 前記ウォータポンプは、前記内部空間を区画形成するケース体と、前記ケース体に設けられ、外部から前記電子部品への電気的な接続を行なうためのコネクタとを含み、
   前記プロテクタは、前記コネクタに向かう走行風を遮る第２部位を含む、請求項１または２に記載のウォータポンプの車両搭載構造。
4. 前記ウォータポンプは、車両前方に形成され、エンジンが設置されるエンジンルームに搭載される、請求項１から３のいずれか１項に記載のウォータポンプの車両搭載構造。

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