JP2010151005A

JP2010151005A - 自動車用モータファン

Info

Publication number: JP2010151005A
Application number: JP2008329135A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sekiai; 誠堰合
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】電子部品の冷却性と、高風量が要求される条件でのファン開口部の通気面積の確保を両立できる自動車用モータファンの提供。
【解決手段】ラジエータ２のコア部２ｃと対面した状態で配置されるファンシュラウド３と、ファンシュラウド３のシュラウドリング部３ｃのファン開口部３ｂに臨んで配置されるファン４と、ファン開口部３ｂに臨んだ状態で配置され、ファン４の作動に用いられるＰＷＭユニット５を備える自動車用モータファン１において、ファン開口部３ｂにおけるＰＷＭユニット５の占有面積を変更可能な変更手段（回転軸１４、ロッド部８、ねじりコイルばね１５、及びストッパ部１７）を備えることとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用モータファンに関する。

従来、自動車用モータファンとして特許文献１の記載の技術が知られている。
この発明によれば、モータファンのファンモータの作動に用いられる電子部品（放熱部品共）をファン開口部に臨んで配置して、冷却風により空冷している。
特開平１０−３３９２９２号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、ファン開口部が電子部品（放熱部品共）の占有面積の分だけ小さくなっているため、ファン開口部を通過する冷却風の風量が低下してしまうという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、電子部品の冷却性と、高風量が要求される条件でのファン開口部の通気面積の確保を両立できる自動車用モータファンを提供することである。

請求項１記載の発明では、熱交換器のコア部と対面した状態で配置されるファンシュラウドと、上記ファンシュラウドのシュラウドリング部のファン開口部に臨んで配置されるファンと、上記ファン開口部に臨んだ状態で配置され、上記ファンの作動に用いられる電子部品を備える自動車用モータファンにおいて、上記ファン開口部における電子部品の占有面積を変更可能な変更手段を備えることを特徴とする。

請求項１記載の発明では、ファン開口部における電子部品の占有面積を変更可能な変更手段を備えている。
これにより、ファン開口部における電子部品の占有面積を変更でき、電子部品の冷却性と、高風量が要求される条件でのファン開口部の通気面積の確保を両立できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
なお、車両前後方向及び車幅方向を前後方向及び左右方向と称して説明する。
図１は実施例１の自動車用モータファンを示す後面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２線における端面図、図３は実施例１のラジエータの後面図である。

図４は実施例１のＰＷＭユニットの後面図であり、ロッド部の伸長を説明する図、図５は実施例１のＰＷＭユニットの左側面図、図５は実施例１のＰＷＭユニットの回動を説明する簡略図、図７は実施例１のＰＷＭユニットの回動を説明する全体図である。
図８、９は実施例１のエンジン冷却回路とその作動を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１、２に示すように、実施例１の自動車用モータファン１（以下、モータファン１と称す）では、ラジエータ２のコア部２ｃの車両後方側に対面した状態で装着され、ファンシュラウド３とファン４とが備えられている。

先ず、ラジエータ２について詳述する。
図３に示すように、ラジエータ２は、上下一対の樹脂製のタンク2a,2bと、両タンク2a,2bの間に配置されるアルミ製のコア部２ｃとから構成されている。
各タンク2a,2bは、コア部２ｃ側に開口した器状に形成される他、その開口端部はそれぞれ対応するチューブプレート２ｄに加締め固定されることにより、内部が密閉されている。
また、タンク２ａには後方側に突設された円筒状の入力ポートＰ１が該タンク２ａ内に連通した状態で設けられる一方、タンク２ｂには後方側に突設された円筒状の出力ポートＰ２が該タンク２ｂ内に連通した状態で設けられている。
さらに、各タンク2a,2bの後面における左右両側は螺子孔２ｅを有する固定部２ｆがそれぞれ設けられている。

コア部２ｃは、それぞれ対応するチューブプレート２ｄに両端部が挿通し固定される複数の偏平管状のチューブ２ｇと、チューブ２ｇと交互に積層され、波状の頂部を隣接するチューブ２ｇに接合された複数の波板状のフィン２ｈとから構成されている。
また、コア部２ｃの積層方向両側はそれぞれ対応するチューブプレート２ｄに挿通し固定された一対のレインフォース2i,2iで連結補強されている。

次に、ファンシュラウド３について詳述する。
図１、２に示すように、ファンシュラウド３は、樹脂製で前方側に開口された略箱状のシュラウド本体３ａと、このシュラウド本体３ａの後面にファン開口部３ｂを有して後方側に円筒状に突出したシュラウドリング部３ｃが備えられている。
また、シュラウドリング部３ｃには内側に延設された複数本のファンステイ３ｄを介してファン４を支持するファン支持部３ｅが備えられている。
また、シュラウド本体３ａの左右上下端部には、後方からボルトＢ１によりラジエータ２の固定部２ｆの螺子孔２ｅに締結された固定部３ｆが形成され、これによって、シュラウド本体３ａ（ファン４共）がラジエータ２に固定支持されている。

次に、ファン４について詳述する。
図１、２に示すように、ファン４は、シュラウド本体３ａのファン支持部３ｅにボルトＢ２で固定支持されるファンモータ４ａと、このファンモータ４ａの回転軸４ｂに連結されるファン本体４ｃが備えられている。
また、ファン本体４ｃは回転軸４ｂに連結される略鍋状のボス部４ｄと、このボス部４ｄの外周から径方向外側へ突出する複数のブレード４ｅと、各ブレード４ｅの先端部同士を繋ぐ筒状のファンリング部４ｆで構成される所謂リングファンが採用されている。
また、ファンリング部４ｆの外周には外側へ突出する鍔状のスカート部４ｇが形成されている。
なお、ファン４はリングファンに限らず、ファンリング部４ｆ及びスカート部４ｇが省略されたタイプのものを採用しても良い。

そして、ファンシュラウド３の後面には、ファン開口部３ｂに近接してファンモータ４ａの作動に用いられるＰＷＭユニット５が装着されている。

次に、ＰＷＭユニット５について説明する。
ＰＷＭユニット５は、ファン４のファンモータ４ａの回転数を制御する電子部品であり、配線Ｈ１を介してファンモータ４ａに電気的・機械的に接続されている。
図４（ａ）に示すように、ＰＷＭユニット５のケース６の内部には、モータ回転数制御回路７が内蔵され、この回路７はパワートランジスタ等を含む各種デバイスで構成されている。
モータ回転数制御回路７は、図示しない配線を介して車載バッテリからの電源電圧の供給を受けると共にエンジン２１の冷却水温度信号等を入力し、エンジン２１の冷却水の温度等に応じたファン回転数となるようにファンモータ４ａをＰＷＭ方式により制御するようになっている。

また、ＰＷＭユニット５には、ケース６から進退可能にロッド部８が設けられると共に、このロッド部８はケース６内に収容されたサーモエレメント９によりケース６から突出するようになっている。
サーモエレメント９は、公知の特開平０７−９８３９０号公報に記載のものと同様に、ロッド部８の基端部に臨んだ状態で流動体１０が密封されると共に、ロッド部８と反対側には温度変化により熱膨張・収縮する熱膨張体１１が収容されている。
さらに、この熱膨張体１１と密着して熱的に接続された状態で上述のモータ回転数制御回路７が配置されている。
そして、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、モータ回転数制御回路７が所定温度以上になると熱膨張体１１が熱膨張することにより、流動体１０を介してロッド部８を軸方向へ押し出すように設定されている。

図５に示すように、ＰＷＭユニット５のケース６の側面には固定孔６ａを有するブラケット部６ｂが設けられる一方、前面には放熱部品１２が密着した状態で設けられている。
放熱部品１２は、所謂ヒートシンクであり、アルミ等の金属製で平板状のベース部１２ａと、このベース部１２ａから板厚方向に一体的に立設された複数のフィン１２ｂを有する放熱部１２ｃとから構成されている。
なお、ＰＷＭユニット５のケース６と放熱部品１２とは図示しない固定部材で固定されている。
これにより、公知の特開２０００−２９９９６５号公報のものと同様に、放熱部品１２とＰＷＭユニット５（モータ回転数制御回路７の構成素子（パワートランジスタ等））とは熱的に接続され、ＰＷＭユニット５（モータ回転数制御回路７の構成素子）の作動に伴って発生する熱が放熱部品１２に伝播するようになっている。
さらに、ケース６の前面におけるロッド部８に近接した位置は、前方へ突設された突部１３が形成されている。

そして、図６（ａ）に示すように、ファンシュラウド３のシュラウド本体３ａにおけるＰＷＭユニット５と対応する位置には、後方へ突設された円柱状の回転軸１４が形成されると共に、この回転軸１４の後端側は、ねじりコイルばね１５を介してＰＷＭユニット５のケース６のブラケット部６ｂの固定孔６ａに遊嵌されている。
これにより、ＰＷＭユニット５は回転軸１４に支持されている。なお、回転軸１４の先端側には図示しないキャップが装着されてＰＷＭユニット５の抜け止めが図られている。

ねじりコイルばね１５の一端側は、ＰＷＭユニット５のケース６の突部１３に係止される一方、他端側はシュラウド本体３ａから後方へ突設された突部１６に係止されている。
さらに、ファンシュラウド３のシュラウド本体３ａにおけるロッド部８に近接した位置には後方へ突設されたストッパ部１７が形成されている。

これにより、図６（ａ）に示すように、ＰＷＭユニット５は、ロッド部８の収縮時、即ち、モータ回転数制御回路７が所定温度よりも低い場合において、ねじりコイルばね１５の付勢力によって斜め上方に傾斜した状態となる。
この結果、図１に示すように、ＰＷＭユニット５はファン開口部３ｂから外れた位置、換言するとファン開口部３ｂを開放する位置に配置され、ファン開口部３ｂにおけるＰＷＭユニット５の占有面積が最小となる。

一方、図６（ｂ）に示すように、ＰＷＭユニット５は、ロッド部８の伸長時、即ち、モータ回転数制御回路７が所定温度以上の場合において、ロッド部８がストッパ部１７に当接してねじりコイルばね１５の付勢力に抗して伸長することにより、回転軸１４を中心に回動して起立した状態となる。
この結果、図７に示すように、ＰＷＭユニット５はファン開口部３ｂに臨んだ位置、換言するとファン開口部３ｂを塞ぐ位置に配置され、ファン開口部３ｂにおけるＰＷＭユニット５の占有面積が最大となる。

次に、実施例１のエンジン冷却回路について説明する。
このように構成された自動車用モータファン１は、ラジエータ２と共にエンジン冷却回路２０に組み込まれる。
具体的には、図８に示すように、エンジン冷却回路２０は、エンジン２１、ラジエータ２、サーモスタット２２、ウォーターポンプ２３が各通路ａ１〜ａ５により環状に接続されている。
また、エンジン冷却回路２０には、ラジエータ２と並行にバイパス通路ａ６が設けられている。なお、バイパス通路ａ６等の適宜の位置には逆止弁が設けられている。

次に、実施例１の作用を説明する。
<冷却水低温時>
図８に示すように、エンジン２１が低負荷状態で冷却水が低温の場合には、サーモスタット２２が閉弁して通路ａ３を閉じる。
これにより、エンジン２１から排出された冷却水（図８中一点鎖線矢印で図示）は通路ａ１→バイパス通路ａ６→サーモスタット２２→通路ａ４→ウォーターポンプ２３→通路ａ５の順番に流通して、エンジン２１に再び戻る。

<冷却水高温時>
図９に示すように、エンジン２１が高負荷状態で冷却水が高温の場合には、サーモスタット２２が開弁して通路ａ３を開く。
これにより、エンジン２１から排出された冷却水（図９中一点鎖線矢印で図示）は、通路ａ１→通路ａ２→ラジエータ２→通路ａ３→サーモスタット２２→通路ａ４→ウォーターポンプ２３→通路ａ５を流通して、エンジン２１に再び戻る。

この際、ＰＷＭユニット５では、モータ回転数制御回路７が冷却水の温度信号等を入力して冷却水の温度等に応じたファン回転数となるようにモータファン１のファンモータ４ａに指令信号を出力する。

また、モータファン１では、ＰＷＭユニット５の指令信号を受信してファンモータ４ａが駆動する。
このファンモータ４ａの回転軸４ｂの駆動に伴ってファン本体４ｃが回転することにより冷却風（図２及び図９中破線矢印で図示）がラジエータ２のコア部２ｃを通過した後、ファンシュラウド３のファン開口部３ｂを介して車両後方側へ排出される。

また、ラジエータ２では、通路ａ２から入力ポートＰ１を介してタンク２ａに流入した高温な冷却水がコア部２ｃのチューブ２ｇを流通してタンク２ｂに流入する間に、コア部２ｃを通過する車両走行風またはファン４の強制風により形成される冷却風と熱交換して冷却された後、タンク２ｂの出力ポートＰ２を介して通路ａ３に排出される。

<ＰＷＭユニットの冷却について>
ＰＷＭユニット５において、モータ回転数制御回路７が所定温度以上になった場合には、図７で説明したように、ＰＷＭユニット５が起立してファン開口部３ｂに臨んだ状態で配置される。
これにより、モータ回転数制御回路７の構成素子の発する熱は、ケース６及び放熱部品１２のベース部１２ａを介してフィン２ｈに伝播し、このフィン２ｈが冷却風と熱交換することにより、ＰＷＭユニット５（モータ回転数制御回路７の構成素子）を冷却できる。
これにより、ＰＷＭユニット５の冷却が要求される状況下において、ＰＷＭユニット５（放熱部品１２共）に当たる冷却風の風量を最大にでき、良好に冷却できる。

一方、モータ回転数制御回路７が低温の場合、例えば冷却風による冷却によって低温の場合、全開走行時などでモータ回転数制御回路７に通電されず低温の場合、或いは、高速走行時等で車両走行風が十分に得られモータファン１が停止状態となって低温の場合等には、図１で説明したようにＰＷＭユニット５が傾斜状となってファン開口部３ｂから外れた位置に配置される。
これにより、高風量が要求される状況下において、ファン開口部３ｂの開口面積を最大にして冷却風の風量を増大でき、ひいてはラジエータ２の冷却性能を向上できる。

このように、実施例１では、ＰＷＭユニット５の冷却性と、高風量が要求される条件でのファン開口部３ｂの通気面積の確保を両立できる。

<ＰＷＭユニットの回動動作と固定構造について>
実施例１では、ＰＷＭユニット５をファン４の軸直面内で回動させることによりファン開口部３ｂを開放する位置に移動させるため、ＰＷＭユニット５をファン４の軸直面内でスライド移動させる場合に比べて移動スペースを最小限にでき、周辺部材の設置レイアウトの設計自由度を拡大できる。

また、ＰＷＭユニット５はシュラウド本体３ａの回転軸１４に支持させているため、ＰＷＭユニット５をファンステイ３ｄに固定支持させる場合に比べて、ファンステイ３ｄの耐荷重を軽減できる。
これにより、ファンステイ３ｄの薄肉化や本数削減を実現でき、ファンステイ３ｄの後方への突出寸法の縮小や軽量化を図れる。

次に、実施例１の効果を請求項１〜４に対応する（１）〜（４）共に記載する。
（１）ラジエータ２のコア部２ｃと対面した状態で配置されるファンシュラウド３と、ファンシュラウド３のシュラウドリング部３ｃのファン開口部３ｂに臨んで配置されるファン４と、ファン開口部３ｂに臨んだ状態で配置され、ファン４の作動に用いられるＰＷＭユニット５を備える自動車用モータファン１において、ファン開口部３ｂにおけるＰＷＭユニット５の占有面積を変更可能な変更手段（回転軸１４、ロッド部８、ねじりコイルばね１５、及びストッパ部１７）を備えることとした。
これにより、ＰＷＭユニット５の冷却性と、高風量が要求される条件でのファン開口部３ｂの通気面積の確保を両立できる。

（２）変更手段は、ＰＷＭユニット５をファン４の軸直面内で回動させて、ファン開口部３ｂにおけるＰＷＭユニット５の占有面積を小さくし、ファン開口部３ｂの通気面積を確保することとした。
これにより、ＰＷＭユニット５をファン４の軸直方向にスライド移動させる場合に比べて移動スペースを最小限にでき、周辺部材の設置レイアウトの設計自由度を拡大できる。

（３）変更手段は、ＰＷＭユニット５をファンシュラウド３に対してファン４の軸直面内で回動可能に固定支持する回転軸１４と、ＰＷＭユニット５に設けられ、ＰＷＭユニット５と熱的に接続されたサーモエレメント９と、ＰＷＭユニット５から進退可能に設けられ、サーモエレメント９の駆動によりＰＷＭユニット５から突出するロッド部８と、ＰＷＭユニット５をファン開口部３ｂから外れる側に付勢するねじりコイルばね１５と、ファンシュラウド３に設けられ、ロッド部８の伸長側に配置されるストッパ部１７を備え、ＰＷＭユニット５をねじりコイルばね１５の付勢力によりファン開口部３ｂから外れる位置に配置し、ＰＷＭユニット５の温度上昇に伴うサーモエレメント９の駆動によりロッド部８をストッパ部１７に当接させてねじりコイルばね１５の付勢力に抗して突出させることにより、ＰＷＭユニット５を回転軸１４を中心に回動させてファン開口部３ｂを塞ぐ位置に移動させることとした。
これにより、（２）と同様の作用・効果に加えて、簡便な構造でもってファン開口部３ｂにおけるＰＷＭユニット５の占有面積を変更できる。

以上、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、ロッド部８の伸長動作はサーモエレメントに限らず、電気的な熱センサの感知によるアクチュエータの作動により行うようにすることもできる。
また、熱交換器はラジエータに限らず、コンデンサ、インタークーラ、オイルクーラ等の一般的な熱交換器を適用できる。

また、ＰＷＭユニット５や放熱部品１２の各部の形状等は適宜設定でき、例えば放熱部品１２のフィン２ｈの形状、形成数、配置間隔、及び突出高さも適宜設定できる。

実施例１の自動車用モータファンを示す後面図である。図１のＳ２−Ｓ２線における端面図である。実施例１のラジエータの後面図である。実施例１のＰＷＭユニットの後面図であり、ロッド部の伸長を説明する図である。実施例１のＰＷＭユニットの左側面図である。実施例１のＰＷＭユニットの回動を説明する簡略図である。実施例１のＰＷＭユニットの回動を説明する全体図である。実施例１のエンジン冷却回路とその作動を説明する図である。実施例１のエンジン冷却回路とその作動を説明する図である。

符号の説明

Ｂ１、Ｂ２ボルト
Ｈ１配線
Ｐ１入力ポート
Ｐ２出力ポート
１モータファン
２ラジエータ
２ａ、２ｂタンク
２ｃコア部
２ｄチューブプレート
２ｅ螺子孔
２ｆ固定部
２ｇチューブ
２ｈフィン
２ｉレインフォース
３ファンシュラウド
３ａシュラウド本体
３ｂファン開口部
３ｃシュラウドリング部
３ｄファンステイ
３ｅファン支持部
３ｆ固定部
４ファン
４ａファンモータ
４ｂ回転軸
４ｃファン本体
４ｄボス部
４ｅブレード
４ｆファンリング部
４ｇスカート部
５ＰＷＭユニット
６ケース
６ａ固定孔
６ｂブラケット部
７モータ回転数制御回路
８ロッド部
９サーモエレメント
１０流動体
１１熱膨張体
１２放熱部品
１２ａベース部
１２ｂフィン
１２ｃ放熱部
１３突部
１４回転軸
１５ねじりコイルばね
１６突部
１７ストッパ部
２０エンジン冷却回路
２１エンジン
２２サーモスタット
２３ウォーターポンプ

Claims

熱交換器のコア部と対面した状態で配置されるファンシュラウドと、
前記ファンシュラウドのシュラウドリング部のファン開口部に臨んで配置されるファンと、
前記ファン開口部に臨んだ状態で配置され、前記ファンの作動に用いられる電子部品を備える自動車用モータファンにおいて、
前記ファン開口部における電子部品の占有面積を変更可能な変更手段を備えることを特徴とする自動車用モータファン。
請求項１記載の自動車用モータファンにおいて、
前記変更手段は、前記電子部品を前記ファンの軸直面内で回動させて、ファン開口部における電子部品の占有面積を変更することを特徴とする自動車用モータファン。
請求項２記載の自動車用モータファンにおいて、
前記変更手段は、前記電子部品を前記ファンシュラウドに対して前記ファンの軸直面内で回動可能に固定支持する回転軸と、
前記電子部品に設けられ、該電子部品と熱的に接続されたサーモエレメントと、
前記電子部品から進退可能に設けられ、前記サーモエレメントの駆動により該電子部品から突出するロッド部と、
前記電子部品を前記ファン開口部から外れる側に付勢する付勢部と、
前記ファンシュラウドに設けられ、前記ロッド部の伸長側に配置されるストッパ部を備え、
前記電子部品を前記付勢部の付勢力により前記ファン開口部を開放する位置に配置し、
前記電子部品の温度上昇に伴う前記サーモエレメントの駆動により前記ロッド部を前記ストッパ部に当接させて前記付勢部の付勢力に抗して突出させることにより、該電子部品を前記回転軸を中心に回動させて前記ファン開口部を塞ぐ位置に移動させることを特徴とする自動車用モータファン。