JP2016150640A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型のファンを用いて消費電力、重量、および費用を低減可能なエンジンの冷却装置を提案する。
【解決手段】エンジン１１の冷却装置５１は、背面側へ凸に湾曲するラジエータコア７１と、ラジエータコア７１の背面に配置されてラジエータコア７１の端部側に偏倚し、かつラジエータコア７１の端部側よりも中央部側でラジエータコア７１との隙間が広いファン７２と、ファン７２を支持するファンステイ７３と、ファンステイ７３に一体成形されてラジエータコア７１の中央部とファン７２との隙間を覆うシュラウド７５と、を備えている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、エンジンの冷却装置に関する。

背面側へ凸に湾曲するラジエータコアと、ラジエータコアの背面に配置される一対のファンと、を備えるエンジンの冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−８３３４９号公報

湾曲するラジエータコアの背面にファンを配置すると、ラジエータコアとファンとの間には隙間が生じる。従来のエンジンの冷却装置は、ファンの回転半径を小さくすることでラジエータコアとファンとの隙間を極力狭くして冷却効率を高める一方で、ファンの小型化にともなうラジエータコアの冷却不足を補うために、ラジエータコアのそれぞれの側端部に複数、具体的には左右一対のファンを設けてあり、ラジエータコアを１つのファンで冷却する場合に比べて消費電力の増加、重量の増加、および費用の増加を招いている。

そこで、本発明は、大型のファンを用いて消費電力、重量、および費用を低減可能なエンジンの冷却装置を提案する。

前記の課題を解決するため本発明に係るエンジンの冷却装置は、背面側へ凸に湾曲するラジエータコアと、前記ラジエータコアの背面に配置されて前記ラジエータコアの端部側に偏倚し、かつ前記ラジエータコアの端部側よりも中央部側で前記ラジエータコアとの隙間が広いファンと、前記ファンを支持するファンステイと、前記ファンステイに一体成形されて前記ラジエータコアの中央部と前記ファンとの隙間を覆うシュラウドと、を備えている。

本発明によれば、大型のファンを用いて消費電力、重量、および費用を低減可能なエンジンの冷却装置を提案できる。

本実施形態に係るエンジンの冷却装置が適用される自動二輪車の左側面図。 本実施形態に係るエンジンの冷却装置の正面図。 本実施形態に係るエンジンの冷却装置の左側面図。 本実施形態に係るエンジンの冷却装置の右側面図。 本実施形態に係る冷却装置のラジエータの平面図。 本実施形態に係る冷却装置のラジエータの背面図。 本実施形態に係る冷却装置のラジエータの左側面図。 本実施形態に係る冷却装置のラジエータの右側面図。

以下、本発明に係るエンジンの冷却装置の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るエンジンの冷却装置が適用される自動二輪車の左側面図である。

なお、本実施形態における前後、上下、左右の表現は、自動二輪車１の乗員を基準にする。

図１に示すように、本実施形態に係る自動二輪車１は、車両の前後に延びる車体フレーム２と、車体フレーム２の前方に配置される前輪５と、車体フレーム２の前端部に配置されて前輪５を回転自在に支えるステアリング機構６と、車体フレーム２の後方に配置される後輪７と、車体フレーム２の後部に配置されて後輪７を回転自在に支えるスイングアーム８と、車体フレーム２に搭載されるエンジン１１と、を備えている。

また、自動二輪車１は、車体フレーム２の前半部上方に配置されてエンジン１１へ供給される燃料を貯蔵する燃料タンク１２と、車体フレーム２の後半部上方に配置されて搭乗者を着座させるシート１３と、車体フレーム２の一部を覆い隠す車体カバー１５と、を備えている。

車体フレーム２は、車体の前半部を担う左右一対のメインフレーム２１と、車体の後半部を担うリヤフレーム２２と、を備えている。また、車体フレーム２は、左右のメインフレーム２１の前端部に設けられるヘッドパイプ２３と、左右のメインフレーム２１の後端部から下方に延びる左右一対のセンターフレーム２５と、を備えている。

メインフレーム２１からセンターフレーム２５に渡って、複数、例えば３つの懸架ブラケット２６ａ、２６ｂ、２６ｃが左右一対に設けられている。これら懸架ブラケット２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、エンジン１１を懸架する。

センターフレーム２５の中央部には、ピボット部２７が設けられている。

リヤフレーム２２は、左右一対のシートレール２８と、シートレール２８を補強する左右一対のサイドフレーム２９と、を備えている。シートレール２８およびサイドフレーム２９は、管状の鋼製部材である。

シートレール２８は、メインフレーム２１の後端部から後ろ斜め上方に延びている。

サイドフレーム２９は、センターフレーム２５の上端部後部から後ろ斜め上方へ延びてシートレール２８に合流し、接合されている。

ステアリング機構６は、ヘッドパイプ２３内に回転自在に配置されるステアリングシャフト（図示省略）と、ステアリングシャフトの上端部に設けられるアッパーブラケット３１と、ステアリングシャフトの下端部に設けられるアンダーブラケット３２と、を備えている。また、ステアリング機構６は、サスペンション機構（図示省略）が内装されて、前輪５を回転自在に支持する左右一対のフロントフォーク３３と、前輪５の上方に覆い被さるフロントフェンダ（図示省略）と、フロントフォーク３３の頂部に接続するハンドル３６と、を備えている。

フロントフォーク３３は、アッパーブラケット３１およびアンダーブラケット３２に固定されている。

ハンドル３６は、アッパーブラケット３１に固定されている。

前輪５は、左右のフロントフォーク３３に挟まり、左右のフロントフォーク３３の下端部に架設される車軸を中心に回転する。

スイングアーム８の前端部は、ピボット部２７によって揺動自在に支持されている。スイングアーム８の後端部には、後輪７を回転自在に支持する車軸が設けられている。車体フレーム２とスイングアーム８との間には、リアクッションユニット３７が架設されている。リアクッションユニット３７は、リンク機構３８を介してスイングアーム８に接続されている。リアクッションユニット３７は、後輪７から車体フレーム２に伝わる力を緩衝するとともに後輪７の接地力を高める。

後輪７は、エンジン１１との間に巻掛かるドライブチェーン（図示省略）を介してエンジン１１から駆動力を得る。

燃料タンク１２は、ヘッドパイプ２３の直後からシートレール２８の前端部近傍に渡って膨らみ、もっぱらメインフレーム２１に支持されている。

シート１３は、燃料タンク１２の後方に配置されて、左右のシートレール２８に跨がり、シートレール２８の後端部へ至る。

車体カバー１５は、それぞれ合成樹脂製のフロントカバー１５ａと、左右一対のサイドカバー１５ｂと、リアカバー１５ｃと、を含んでいる。

フロントカバー１５ａは、ハンドル３６の前方からヘッドパイプ２３、メインフレーム２１の前端部、およびエンジン１１の一部を覆っている。

サイドカバー１５ｂは、燃料タンク１２の後部下方に連接し、メインフレーム２１、シートレール２８およびサイドフレーム２９に渡って逆三角形に拡がり、左右から挟み込む。

リアカバー１５ｃは、シート１３の後半部の左右両側面の下端部にそれぞれ連接して後方へ拡がり、シート１３の後方まで延びて合流する。

次いで、本実施形態に係るエンジンの冷却装置について説明する。

図２は、本実施形態に係るエンジンの冷却装置の正面図である。

図３は、本実施形態に係るエンジンの冷却装置の左側面図である。

図４は、本実施形態に係るエンジンの冷却装置の右側面図である。

図２から図４に示すように、本実施形態に係るエンジン１１は、車体フレーム２に搭載されている状態で前傾するシリンダブロック４１およびシリンダヘッド４２と、シリンダブロック４１の下方に配置されるクランクケース４３と、クランクケース４３内に回転自在に支持されるクランクシャフト４５と、クランクケース４３の正面下部に設けられるオイルフィルタ４６と、を備えている。

シリンダヘッド４２には、排気管４８が接続されている。排気管４８は、エンジン１１の前方を通過してエンジン１１の下方へ潜り込んでいる。

そして、エンジン１１の冷却装置５１は、クランクケース４３の下部左側部に設けられてクランクシャフト４５によって駆動されるウォータポンプ５２と、エンジン１１の前方に配置されるラジエータ５３と、ウォータポンプ５２からシリンダブロック４１のウォータージャケット（図示省略）へ冷却水を案内する給水ホース５５と、ウォータージャケットで加熱された冷却水をラジエータ５３へ案内する第一戻ホース５６と、ラジエータ５３で冷却された冷却水をウォータポンプ５２へ案内する第二戻ホース５７と、を備えている。

冷却装置５１は、ウォータポンプ５２で昇圧した冷却水を給水ホース５５からウォータージャケットへ供給してシリンダブロック４１およびシリンダヘッド４２を冷却し、加熱された冷却水を第一戻ホース５６からラジエータ５３へ導き、ラジエータ５３で冷却水を冷却して第二戻ホース５７からウォータポンプ５２へ導いて冷却水を循環させている。

また、冷却装置５１は、オイルフィルタ４６とクランクケース４３との間に設けられるオイルクーラー６１と、ウォータポンプ５２で昇圧した冷却水の一部をオイルクーラー６１へ供給する第二給水ホース６２と、オイルクーラー６１で加熱された冷却水を第二戻ホース５７へ案内する第三戻ホース６３と、を備えている。

第二戻ホース５７の中央部には、第三戻ホース６３を繋げる分岐管６５が設けられている。

ラジエータ５３は、シリンダブロック４１およびシリンダヘッド４２の正面に配置されている。ラジエータ５３とシリンダブロック４１およびシリンダヘッド４２との隙間には、排気管４８が挟まれて配置されている。

図５は、本実施形態に係る冷却装置のラジエータの平面図である。

図６は、本実施形態に係る冷却装置のラジエータの背面図である。

図７は、本実施形態に係る冷却装置のラジエータの左側面図である。

図８は、本実施形態に係る冷却装置のラジエータの右側面図である。

図２から４に加えて図５から図８に示すように、本実施形態に係る冷却装置５１のラジエータ５３は、背面側へ凸に湾曲するラジエータコア７１と、ラジエータコア７１の背面に配置されてラジエータコア７１の端部側に偏倚し、かつラジエータコア７１の端部側よりも中央部側でラジエータコア７１との隙間が広いファン７２と、ファン７２を支持するファンステイ７３と、ファンステイ７３に一体成形されてラジエータコア７１の中央部とファン７２との隙間を覆うシュラウド７５と、を備えている。

また、ラジエータ５３は横長の矩形状であり、ラジエータコア７１の一方の側部、ここでは右側部に設けられる導入タンク７６と、ラジエータコア７１の他方の側部、ここでは左側部に設けられる導出タンク７７と、を備えている。なお、導入タンク７６および導出タンク７７の配置は、エンジン１１側のホース（第一戻ホース５６および第二戻ホース５７）の経路によっては反対に配置されていても良い。

さらに、ラジエータ５３は、ファン７２を回転させる電動機７８と、ファンステイ７３に一体成形されて電動機を覆う遮熱板７９と、を備えている。

ラジエータコア７１は、ラジエータ５３の大部分を占める横長の矩形状であり、縦断面形状が直線状である一方、横断面形状は背面側へ弓形に湾曲している。ラジエータコア７１の湾曲形状は、全幅において実質的に一様な曲率であっても良いし、不均一な曲率であっても良い。また、ラジエータコア７１の湾曲形状は、左右それぞれの端部に直線状の部分を有する一方、中央部において湾曲する態様であっても良い。ラジエータコア７１は、中央部を背面側へ凸、ひいては正面側へ凹に湾曲することで、前輪５が車体側へより近接することを許容して自動二輪車１のホイールベースの短縮化に寄与している。

また、ラジエータコア７１は、上下方向に並んで左右に延びる複数のチューブ（図示省略）と、隣り合うチューブの間に設けられる複数のフィンと、を備えている。ラジエータコア７１は、チューブ内を一方向に流れる冷却水がラジエータコア７１を正面側から背面側へ通過する空気と熱交換することで冷却水を冷やしている。

ラジエータコア７１の上下両端面には、板状の上板８１および下板８２が設けられている。上板８１の左右それぞれの端部には、車体フレーム２への取付フランジ８３が左右一対に設けられている。上板８１の中央部には、シュラウド７５を固定するブラケット８５が設けられている。下板８２の中央部には、エンジン１１のクランクケース４３に固定されて前方へ突出する支持ブラケット８６への取付フランジ８７が設けられている。

導入タンク７６は、エンジン１１のシリンダヘッド４２から排出される比較的に高温の冷却水をラジエータコア７１へ導く。導入タンク７６の背面には、第一戻ホース５６に接続される冷却水入口８８が設けられている。

導出タンク７７は、ラジエータコア７１を通過して比較的に低温になる冷却水を集めてエンジン１１へ送り出す。導出タンク７７の背面には、第二戻ホース５７に接続される冷却水出口８９が設けられている。

ファン７２は軸流式であり、ラジエータコア７１の背面に近接して設けられている。ファン７２は、停車時や低速走行時など走行風が弱いときには電動機７８によって駆動されてラジエータコア７１から熱風を強制的に吸い出す。

また、ファン７２は、ラジエータコア７１のいずれか一方の端部、本実施形態においては右側の端部、つまり導入タンク７６側に寄せて配置され、かつ、ラジエータコア７１とファン７２との隙間がラジエータコア７１の端部側よりもラジエータコア７１の中央部側で大きく開く態様で配置されている。ファン７２は、エンジン１１に接続される排気管４８との干渉を避けるために、ラジエータコア７１の上端部にも寄せて配置されている。換言すると、ファン７２はラジエータコア７１の背面、右上部の角部に寄せて配置されている。なお、導入タンク７６がラジエータコア７１の左側に設けられる場合には、ファン７２も左上部の角部に寄せて配置することが好ましい。

ファン７２は、ラジエータコア７１のいずれか一方の端部（ここでは右端部）から中央部に到達する程度に大きい直径を有し、従来の冷却装置の小型ファンに比べて大判で、より大量の空気を流動させることができる。

電動機７８は、ファン７２の背面側に、ファン７２に対して同心状に配置されている。電動機７８は薄型であり、ラジエータコア７１の背面からエンジン１１側への突出寸法を抑えつつ、ファン７２に十分な駆動力を発生させる。

ファンステイ７３は、電動機７８を介してファン７２を支えている。ファンステイ７３は電動機７８が固定される環状の基部９１と、基部９１から延びる複数の脚部９２と、を備えている。ファンステイ７３は樹脂製であり、基部９１と脚部９２とは一体成型されている。

基部９１は電動機７８と実質的に同径の外径を有している。基部９１には、電動機７８がネジ止めされている。

脚部９２は３方向へ延びており、そのうち２つ（脚部９２ａ、９２ｂ）はラジエータコア７１の側方に設けられている導入タンク７６の上部および下部にそれぞれ到達してネジ固定され、残る一つ（脚部９２ｃ）はラジエータコア７１のブラケット８５に到達してネジ固定されている。なお、ファン７２がラジエータコア７１の左端部に設けられている場合には、２つの脚部９２ａ、９２ｂは、導出タンク７７に固定される。

ファンステイ７３とシュラウド７５との間には脚部９２ｃの他に、補強脚９２ｄが設けられている。補強脚９２ｄは、脚部９２ｃと協働してファンステイ７３とシュラウド７５との連結を強固にする。

シュラウド７５は、ファンステイ７３とともに一体成形されている。シュラウド７５は、ファンステイ７３を介してラジエータコア７１に固定されている。

シュラウド７５は、ファン７２よりもラジエータコア７１の中央部側に配置されている。

シュラウド７５は、ラジエータコア７１の中央を越えてファン７２の側方、ここでは左側方へ矩形に拡がっている。また、シュラウド７５は、ファン７２に沿ってファン７２の半径よりも大きく拡がっている。

シュラウド７５は、ファン７２の左側方に隣接し、ファン７２の外径に沿う辺縁部９５を有している。辺縁部９５は、シュラウド７５の背面壁９６の縁であって、シュラウド７５内の空間をファン７２へ接続している。

また、シュラウド７５は、ラジエータコア７１の上端面に沿う第一仕切壁９７を有している。第一仕切壁９７は、シュラウド７５の天面であり、ファン７２の外径の接線方向へ拡がっている。

さらに、シュラウド７５は、第一仕切壁９７に対向して配置される第二仕切壁９８を有している。第二仕切壁９８は、シュラウド７５の底面であり、第一仕切壁９７に対して平行に配置され、かつファン７２の中心部よりもラジエータコア７１の下端側に偏倚されている。

さらにまた、シュラウド７５は、ファン７２から最も遠方に配置される第三仕切壁９９を有している。第三仕切壁９９は、ラジエータコア７１の上下方向に延びて背面壁９６、第一仕切壁９７および第二仕切壁９８に連接している。

第一仕切壁９７、第二仕切壁９８および第三仕切壁９９は、ラジエータコア７１の背面に沿うシュラウド７５の辺縁を画定してファン７２とラジエータコア７１の中央部との隙間を塞いでいる。

一体成形されるファンステイ７３およびシュラウド７５は、ファン７２の下流側を遮ることなく開放している。

遮熱板７９は、電動機７８の後方に隙間を隔てて設けられ、エンジン１１および排気管４８からの熱を遮っている。

このように構成された本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファンステイ７３に一体成形されてラジエータコア７１の中央部とファン７２との隙間を覆うシュラウド７５を備えることによって、ラジエータコア７１で熱せられた空気をラジエータコア７１の正面側から背面側へ吸い出す一方で、ラジエータコア７１とファン７２との隙間を通じてファン７２へ吸い込まれる空気を抑制して、ファン７２の駆動によるラジエータコア７１の冷却、ひいては冷却水の冷却をより効率化できる。

また、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファンステイ７３に一体成形されてラジエータコア７１の中央部とファン７２との隙間を覆うシュラウド７５を備えることによって、より大径のファン７２を採用可能にして、少ないファン数（例えば１つ）による効率的な冷却と、部品点数削減によるコスト低減に寄与できる。

さらに、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファンステイ７３に一体成形されてラジエータコア７１の中央部とファン７２との隙間を覆うシュラウド７５を備えることによって、ファン７２の下流側へ空気を流通させやすく、従来の冷却装置のようにシュラウドで自動二輪車１の走行風の流通を妨げることなく、ファン７２不作動時におけるラジエータ５３の冷却効率を高く保つこともできる。

さらにまた、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファン７２よりもラジエータコア７１の中央部側に配置されるシュラウド７５を備えているため、ラジエータコア７１とファン７２との隙間をラジエータコア７１の中央部側に集中させて、ラジエータコア７１の面積に比べて十分に小さいシュラウド７５によって隙間部分を確実に塞ぐことができる。

また、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファン７２の外径に沿う辺縁部９５を有するシュラウドを備えることによって、ラジエータコア７１の背面側の空気がファン７２へ吸い込まれることを防いで、冷却効率を高めることができる。

さらに、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ラジエータコア７１の背面に沿う仕切壁（第一仕切壁９７、第二仕切壁９８および第三仕切壁９９）を有するため、簡易な構造でラジエータコア７１の背面側の空気がファン７２へ吸い込まれることを防いで、冷却効率を高めることができる。

さらにまた、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファン７２の半径よりも大きく拡がっているシュラウド７５を備えているため、自動二輪車１の低速時にはファン７２の外径よりも広い範囲でラジエータコア７１の正面側から背面側へ空気を流通させて冷却効率を高めることができる。

また、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファンステイ７３に一体成形されて電動機７８を覆う遮熱板７９を備えているため、電動機７８をエンジン１１および排気管４８の熱から保護して電動機７８の損傷を防いで冷却性能の低下を回避できる。

さらに、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１は、ファンステイ７３に一体成形されて電動機７８を覆う遮熱板７９を備えているため、電動機７８をエンジン１１および排気管４８により近づける、つまりレイアウトの自由度を高めてホイールベースの短縮化に寄与できる。

したがって、本実施形態に係るエンジン１１の冷却装置５１によれば、大型のファン７２を用いて消費電力、重量、および費用を低減できる。

１ 自動二輪車
２ 車体フレーム
５ 前輪
６ ステアリング機構
７ 後輪
８ スイングアーム
１１ エンジン
１２ 燃料タンク
１３ シート
１５ 車体カバー
１５ａ フロントカバー
１５ｂ サイドカバー
１５ｃ リアカバー
２１ メインフレーム
２２ リヤフレーム
２３ ヘッドパイプ
２５ センターフレーム
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 懸架ブラケット
２７ ピボット部
２８ シートレール
２９ サイドフレーム
３１ アッパーブラケット
３２ アンダーブラケット
３３ フロントフォーク
３６ ハンドル
３７ リアクッションユニット
３８ リンク機構
４１ シリンダブロック
４２ シリンダヘッド
４３ クランクケース
４５ クランクシャフト
４６ オイルフィルタ
４８ 排気管
５１ 冷却装置
５２ ウォータポンプ
５３ ラジエータ
５５ 給水ホース
５６ 第一戻ホース
５７ 第二戻ホース
６１ オイルクーラー
６２ 第二給水ホース
６３ 第三戻ホース
６５ 分岐管
７１ ラジエータコア
７２ ファン
７３ ファンステイ
７５ シュラウド
７６ 導入タンク
７７ 導出タンク
７８ 電動機
７９ 遮熱板
８１ 上板
８２ 下板
８３ 取付フランジ
８５ ブラケット
８６ 支持ブラケット
８７ 取付フランジ
８８ 冷却水入口
８９ 冷却水出口
９１ 基部
９２、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ 脚部
９２ｄ 補強脚
９５ 辺縁部
９６ 背面壁
９７ 第一仕切壁
９８ 第二仕切壁
９９ 第三仕切壁

Claims (6)

1. 背面側へ凸に湾曲するラジエータコアと、
   前記ラジエータコアの背面に配置されて前記ラジエータコアの端部側に偏倚し、かつ前記ラジエータコアの端部側よりも中央部側で前記ラジエータコアとの隙間が広いファンと、
   前記ファンを支持するファンステイと、
   前記ファンステイに一体成形されて前記ラジエータコアの中央部と前記ファンとの隙間を覆うシュラウドと、を備えるエンジンの冷却装置。
2. 前記シュラウドは、前記ファンよりも前記ラジエータコアの中央部側に配置されている請求項１に記載のエンジンの冷却装置。
3. 前記シュラウドは、前記ファンの外径に沿う辺縁部を有する請求項１または２に記載のエンジンの冷却装置。
4. 前記シュラウドは、前記ラジエータコアの背面に沿う仕切壁を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。
5. 前記シュラウドは、前記ファンに沿って前記ファンの半径よりも大きく拡がっている請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。
6. 前記ファンを回転させる電動機と、
   前記ファンステイに一体成形されて前記電動機を覆う遮熱板と、を備える請求項１から５のいずれか１項に記載のエンジンの冷却装置。

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