JP4024228B2

JP4024228B2 - 自動２輪車用ラジエタ冷却装置

Info

Publication number: JP4024228B2
Application number: JP2004168629A
Authority: JP
Inventors: 浩明蓮見
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-07
Filing date: 2004-06-07
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: JP2004262452A

Description

この発明は、排風騒音を低減できる自動２輪車用ラジエタ冷却装置に関する。

自動２輪車用ラジエタ冷却装置として、ラジエタの冷却風出口側に冷却ファンを配置するとともに、この冷却ファンの羽根部周囲を囲む円筒形のシュラウドを配設したものが公知である（特許文献１参照）。このシュラウドは前端開口部がラジエタの背面周囲へ連結され、後端部側は円筒状をなしてここに冷却ファンが収容されている。また、シュラウドの吐出側端部方向における開口部を湾曲面で拡径するベルマウス形状にすることも知られている。なお、本願では、ラジエタ、シュラウド及び冷却ファンについて、各前方、後方並びに左右方向とは、それぞれラジエタに対する冷却風の流入方向に対面した状態を基準とし、上下方向は設置状態を基準にするものとする。
実開平１−１６２０３３号公報

ラジエタを冷却する冷却ファンをシュラウドで囲うと、停車中のアイドリング時及び低速走行時における冷却風量の確保に効果が大きいが、シュラウド内を通過する冷却風により排風騒音が発生する。前記ベルマウス部構造を採用すればこの排風騒音はある程度低減されるが、自動２輪車の冷却装置は外部へ露出している構造のため、近年における車両の静粛化要請からさらなる排風騒音低減が求められている。したがって、必要な冷却風量を確保しつつよりいっそう排風騒音低減効果の大きな自動２輪車用ラジエタ冷却装置が望まれている。

また、自動２輪車では走行時に走行風でラジエタを冷却するが、上記公知例のようにシュラウドでラジエタの背面全体を囲むと、ラジエタを通過した冷却排風の流れを悪くするおそれがあるため、走行時の冷却効率をより向上させることも同時に求められている。

さらに、冷却ファンの駆動モータを支持するモータマウントステーの存在も騒音の大きさに影響がある。そこで、本願発明は、より効果的に排風騒音低減できる自動２輪車用ラジエタ冷却装置の提供を主たる目的とし、併せて走行時の冷却効率をより向上させることも他の目的とする。

上記課題を解決するため本願の自動２輪車用ラジエタ冷却装置に係る請求項１の発明は、ラジエタの冷却風出口側に冷却ファンを配置するとともに、この冷却ファンの羽根部周囲を囲む円筒形のシュラウドを配設した自動２輪車用ラジエタ冷却装置において、
前記ラジエタ背面とシュラウドの吸入側開口部とを分離して配置するとともに、
このシュラウドを冷却ファンの羽根部と一体回転するように構成し、
このシュラウドの吸入側開口部を湾曲面で拡径するベルマウス形状のベルマウス部とし、
前記ラジエタ背面と前記シュラウドの吸入側開口部とを２〜３ｍｍ分離して配置したことを特徴とする。

請求項２の発明は、上記請求項１において、前記シュラウドに設けられたベルマウス部の開口端部における拡径量とシュラウドの長さの比を、約１：３〜１：５としたこと特徴とする。

請求項３の発明は、上記請求項１において、前記冷却ファンを駆動させる駆動モータと、この駆動モータを支持するモータマウントステーとを備え、
前記駆動モータは前記モータマウントステーの前記ラジエタ側から支持されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、シュラウドを冷却ファンの羽根部と一体回転するように構成し、このシュラウドの吸入側開口部を湾曲面で拡径するベルマウス形状のベルマウス部とし、ラジエタ背面とシュラウドの吸入側開口部とを２〜３ｍｍ分離して配置したので、排風騒音が増大せず、かつ風量の減少を防ぐようにすることができる。

請求項２の発明によれば、ベルマウス部の開口端部における拡径量とシュラウドの長さの比を、約１：３〜１：５としたので、シュラウドによる冷却風量の確保と排風騒音低減の双方に最も効果があるとともに実際上最も有利な範囲に設定できる。

請求項３の発明によれば、駆動モータをモータマウントステーによりラジエタ側から支持したので、車体後方への突出量を極力少なくすることができる。
請求項４の発明によれば、ラジエタ背面と吸入側ベルマウス部の開口端部とを離して配置し、ラジエタ背面とシュラウドの全周との間に間隙を設け、この間隙を介してシュラウドの径方向外方へ開放された空間をシュラウドの吸入側開口端部とラジエタ背面の間に設けたので、過剰な冷却排風をシュラウド外へ逃がすことができ、停車時のアイドリング状態又は低速走行時においては、冷却ファンにより必要な冷却風量を維持できる。
また、シュラウドが羽根部と一体に回転することを可能にでき、この一体回転させることにより、シュラウドと羽根部とのクリアランスを無くすことができるため、排風騒音の低減と風速の増大を図ることができる。
また、シュラウドの吸入側開口部を湾曲面で拡径するベルマウス形状の吸気側ベルマウス部とし、この冷却ファンの羽根部前端部を吸気側ベルマウス部より後方側に設けたので、排風騒音の低減を図ることができる。

図１乃至図４に基づいて参考例を説明する。この参考例はシュラウドと羽根部を分離したものであるが、各部の配置関係や寸法関係を説明するために用いる。図１は自動２輪車用ラジエタ装置の概略断面、図２はその背面図、図３はシュラウドの斜視図、図４は図２の４−４線断面図である。

これらの図において、ラジエタ１は上下に上部タンク２と下部タンク３を配した公知のものであり、その後方に冷却ファン４が配置され、この冷却ファン４は駆動モータ５と回転軸６を介して連結された羽根部７を有するとともに、羽根部７の周囲を囲んで円筒形のシュラウド８が配設されている。

シュラウド８は吸入側又は吐出側方向両端開口部がそれぞれ湾曲面をなして拡開するベルマウス形状をなし、吸入側ベルマウス部１０と吐出側ベルマウス部１１の中間部がほぼ一定の径をなすストレート部１２になっている。吸入側ベルマウス部１０及び吐出側ベルマウス部１１共、音圧低減及び風速増大に寄与し、吐出側ベルマウス部１１ではストレート部１２を長くすることにより羽根部７後方の排風空間が狭くなっても後方へスムーズに拡散させることができる。

シュラウド８の外周前方側には周方向へ適当間隔、例えば１２０゜間隔で複数のステー１３の一端が取付けられ、その他端はラジエタ１の上部タンク２又は下部タンク３の背面へボルト止め等適宜方法で取付けられている。

シュラウド８の外周後方側にも周方向へ適当間隔、例えば１２０゜間隔で複数（本例では３本）のモータマウントステー１４の一端が取付けられ、その中間部は吐出側ベルマウス部１１を巻いて駆動モータ５の背面へ溶接等適宜方法で取付けられている。

図１に明らかなように、吸入側ベルマウス部１０の前端部はラジエタ１の背面から寸法がＤだけ離れて配置されており、この配置により吸入側ベルマウス部１０の前端部に全周の間隙１５が形成され、この間隙１５を通してシュラウド８の外方へ開放された空間１６が吸入側ベルマウス部１０の内側に形成されている。

吐出側ベルマウス部１１の拡径量Ａは、本例の場合、吸入側ベルマウス部１０のそれとほぼ同程度である。また吐出側ベルマウス部１１の拡径量Ａはシュラウド８の長さＢとも一定の関係があり、本実施例ではＡ：Ｂが約１：４になっている。

羽根部７はストレート部１２の長さＢと同程度の奥行き幅を有し、その前端部は寸法Ｇだけラジエタ１の背面から離れており（Ｇ＞Ｄ）、かつ後端部は吐出側ベルマウス部１１の長さＥよりも長い寸法Ｆだけ離れている。また径方向先端とストレート部１２の内面の間は寸法Ｃなるクリアランスが確保されている。

図２及び図４に明らかなように、モータマウントステー１４は長さ方向に沿う両側を後方へ折り曲げた略Ｕ字状断面（図４）をなす。本例では１２０゜間隔で３本設けられているモータマウントステー１４のうち２本の幅が狭く、残り１本の幅が広くなっている。

この広いモータマウントステー１４の背面側に電源用コード１７が配線され、各電源用コード１７は前記略Ｕ字状断面の空間内に収容され、この断面内でモータマウントステー１４より外方へ出ないようになっている（図４）。

なお、モータマウントステー１４は冷却ファン４から後方へ送り出される排風に対して最も抵抗にならないよう配慮する必要があり、前記羽根部７の後端との間隔Ｆはできるだけ大きくする必要があり、シュラウド８との取付部はそのシュラウド８の外周側にすることが望ましい。

また、排風の流線と直交方向におけるモータマウントステー１４の断面形状も重要であり、この断面積をできるだけ小さくなるように配設する必要があり、この意味では、平板状が最も好ましいが、他に丸断面や略Ｕ字状断面等も可能であり、略Ｕ字状断面の場合は本例のように開放側を後方へ湾曲させる断面にすることが好ましい。

次に、排風騒音低減に寄与する前記Ａ〜Ｇに関する各種数値の決定方法を説明する。以下の説明は、部品単体につき測定条件を一定としてシュラウドを通過する排風の風速及び音圧を測定した単体テストの結果に基づいている。

図５はシュラウド８の長さＢの変化に対する風速と音圧変化の一般的傾向を示すグラフであり、シュラウド８が長くなれば音圧低減に効果があり、風速は低下する。したがって、２曲線の交点近傍である約４０ｍｍ程度が最も効率的である。

図６はベルマウス部の効果を調べるため、シュラウド８の長さＢを４０ｍｍとし、Ａ：Ｂの比を変化させた場合における風量変化（Ａ＝０を基準の１００％とする、風量は風速に比例する）と音圧低減量変化（Ａ＝０を０ｄｂとする）の一般的傾向を示すグラフであり、２曲線の交点である約１：１０（図６の横軸目盛におけるＡ／Ｂで約０．１に相当）から音圧低減量変化がなくなる１：３（同約０．３３）程度の範囲が効率的であり、より好ましくは１：３〜５（同約０．３３〜０．２）であることが分かる。

この比（Ａ：Ｂ）が１：３〜５となる範囲は、シュラウドによる冷却風量の確保と排風騒音低減の双方に最も効果があるとともに実際上最も有利な範囲に設定できる。すなわち、ベルマウス部のアールがあまり小さいと成形しにくくなるので、比が１：５（同上０．２）は、実際の製造上で最も有利な範囲の下限側となり、かつ１：３程度以上になると、騒音低減の効果はあまり変化しなくなるのに反してベルマウス部だけが大きくなるので、寸法的にも重量的に有利ではなくなる。但し、特に好ましい範囲は、送風量が最大で音圧低減量変化がほぼ最少に近づく約１：４（同上約０．２５）及びその近傍であり、このとき音圧低減と送風量確保を最も効率的にできる。

なお、吐出側ベルマウス部１１も重要であり、吐出側ベルマウス部１１の後端部側が大きく拡径することにより排風をスムーズに後方へ拡散でき、このようにしないと風切り音が大きくなる。

図７は、羽根部７の先端とストレート部１２とのクリアランスＣの変化に対する風速と音圧変化の一般的傾向を示すグラフであり、クリアランスＣを小さくすると音圧低減及び風速増大に寄与する。

したがって、クリアランスＣをできるだけ小さくする必要があるが、シュラウド８の成形精度等の関連で最少に決定され、成形精度のよい樹脂製シュラウドを用いれば、クリアランスＣを可及的に小さくできる。

なお、吸入側ベルマウス部１０前端とラジエタ１の背面との間隙Ｄは、小さすぎると排風騒音が増大し、大きすぎると風量が減少するので、数ｍｍ程度、好ましくは２〜３ｍｍ程度が望ましい。

さらに、羽根部７の後端と吐出側ベルマウス部１１の後端とのクリアランスＥは０以上である必要があり、仮に、羽根部７の後端が吐出側ベルマウス部１１の後端よりも長く後方へ突出していれば、風切り音が大きくなる。

また、羽根部７前端とラジエタ１の背面との間隙Ｇはなるべく大きめにした方が排風騒音低減に効果が大きく、前端部がストレート部１２から吸入側ベルマウス部１０内へ出ると排風騒音が大きくなるので、できるかぎり前端部を吸入側ベルマウス部１０へ出さないように配慮する必要がある。

図１１は第１実施例に係る図であり、（Ａ）は図３に相当する図、（Ｂ）は図１に相当する図の要部を示す図である。以下の説明では前参考例と同一機能部分は共通符号を用いて示す。

この実施例では、前後方向両端にベルマウス部を形成したシュラウド８を羽根部７の先端と一体化し、かつ駆動モータ５をモータマウントステー１４で直接ラジエタ１側へ取付けてあり、シュラウド８は羽根部７と一体に回転するようになっている。なお、その他の、前後のベルマウス部構造などを含む構造は前参考例と同様に構成されているので説明を省略する。

次に、本実施例の作用を説明する。図８は、本実施例が適用されたラジエタ装置を有する完成車について、駆動モータ５に対する供給電圧を変化させることにより、シュラウド８後方における排風の風量及び音圧を測定したグラフであり、本願発明、ベルマウス部のないシュラウドを用いた従来例及びベルマウス部を有するがラジエタの背面をシュラウドで覆った従来例を比較に示してある。

この図から明らかなように、ラジエタ通過風量は従来例と略同程度であるが、音圧では従来例よりも大きく低減し、乗員に不快感を与えない程度のレベルまで十分に低減できる。したがって、風量を従来程度に維持しつつ、従来と比べて大幅な音圧低減効果が得られる。

図９は、やはり本実施例が適用されたラジエタ装置を有する完成車について、ラジエタ１の入口及び出口における各水温の経時変化をベルマウスを設けない従来例と比較して示すグラフであり、この図から明らかなように、本実施例の方が冷却効率が向上している。

図１０はアイドル時に冷却ファン４が作動したときの排風騒音について、その音圧の周波数分布を表示したグラフであり、各グラフの右端は全体の音圧を示している。また、（Ａ）に本願発明を、（Ｂ）に前記従来例のベルマウス部を有するものをそれぞれ示している。このグラフから明らかなように、（Ａ）の本願発明の方が（Ｂ）の従来例と比べて冷却ファン作動時における排風騒音が低減しており、この低減レベルは官能評価において、騒音が聞こえるが気にならない程度の評価が得られた。

上記図８〜図１０に明らかなように、本実施例によれば、シュラウ８ドの前後に吸入側ベルマウス部１０と吐出側ベルマウス部１１を設け、ラジエタ１の背面と吸入側ベルマウス部１１とを分離させて配置し、吸入側ベルマウス部１０の前端部にシュラウド８の径方向外方へ開放された空間１６を設けたので、停車時のアイドリング状態又は低速走行時においては、従来と同じく冷却ファン４により必要な冷却風量を十分に維持できるとともに排風騒音もより低減される。

また、吐出側ベルマウス部１１を設けたことにより、排風をスムーズに後方へ拡散できる。そのうえ、シュラウド８の吐出側ベルマウス部１１後端における拡径量Ａとシュラウド８の長さＢの比Ａ：Ｂを１：３〜５、より好ましくは約１：４としたので、シュラウドによる冷却風量の確保と排風騒音低減の双方に最も効果があるとともに実際の製造上でも最も有利な範囲に設定できる。

そのうえ、実走行時のデーターを扱っていない上記図８〜図１０には明らかでないが、両端のベルマウス部と開放空間１６及び間隙１５を設けたので、走行時にラジエタ１を通過する冷却排風のうち、シュラウド８に対して過剰となる分はシュラウド８内へ進まず、開放空間１６から間隙１５を通って外方へ抜ける。また、ラジエタ１の背面でシュラウド８の周囲となる部分はシュラウド８に関係なく冷却風が後方へ抜けることができるから、高速走行等でラジエタ１の前面へ向う走行風が増加しても、冷却風としてラジエタ１をスムーズに通過できるので、シュラウド８が存在しても走行時における冷却排風の流れをスムーズにして放熱効果を良好にでき、ラジエタの背面全体をシュラウドで覆う場合と比較した場合、走行時の冷却効率を上げることができる。

さらに、シュラウド８と羽根部７を一体化してストレート部１２とのクリアランスＣを０にしたこと、吐出側ベルマウス部１１前端とラジエタ１の背面との間隙Ｄを数ｍｍ程度、好ましくは２〜３ｍｍ程度にしたこと、羽根部７の後端と吐出側ベルマウス部１１の後端とのクリアランスＥを０以上にしたこと、羽根部７の後端とモータマウントステー１４との距離Ｆを十分に大きくとったこと、羽根部７前端とラジエタ１の背面との間隙Ｇはなるべく大きめにして前端部を吸入側ベルマウス部１０へ出さないようにしたこと、等によっても、風量の維持又は増大並びに排風騒音の低減に効果がある。また、ステー１３及びモータマウントステー１４をシュラウド８の外周部で取付けたことによっても排風騒音の低減に効果がある。

また、シュラウド８と羽根部７先端のクリアランスをゼロ（０）にできるから、このクリアランスの関係において、最も大きな音圧低減と風速増大効果を得ることができる。そのうえ、前記実施例のベルマウス部構造による効果も併せて享受できる。

しかも、冷却ファン４の駆動用モータ５をラジエタ側へ支持するためのモータマウントステー１４は、シュラウド８を介することなく直接に駆動用モータ５とラジエタ１を連結できるので、構造簡単かつ軽量になる。そのうえ、モータマウントステー１４はラジエタ１側から駆動用モータ５を支持するので、車体後方への突出量を極力少なくできる。

図１２乃至図１４は図１１の変形例であり、いずれもシュラウド８が羽根部７と一体に回転するようになっている点は同じであり、各図中の（Ａ）、（Ｂ）として示す表示形式も同じである。

まず、図１３の参考例では、吸入側ベルマウス部を省略し、吐出側ベルマウス部１１のみになっている。このようにしても、吐出側ベルマウス部１１によるスムーズな拡散効果を期待できる。

図１２の第２実施例では、逆に、吸入側ベルマウス部１０を残し、吐出側ベルマウス部１１を省略したものである。このようにしても、ある程度の音圧低減及び風量維持効果を期待できる。

なお、図１１〜図１３の各例における前後いずれかのベルマウス部（前後に設ける場合には後方の吐出側ベルマウス）の拡径量と、シュラウド８の長さとの比を、前記第１実施例と同様に、１：３〜１：５程度、最も好ましくは１：４程度にすることができ、このようにすれば、シュラウド８と羽根部７が一体化した前記効果に加えて、さらにシュラウド８による冷却風量の確保と排風騒音低減の双方に最も効果がありかつ実際の製造上でも最も有利な範囲に設定にできる。

図１４の参考例では、ベルマウス部を省略してストレート部１２のみにしたものであり、ベルマウス部の効果を全く期待できない点で効果が最少であるが、シュラウド８と羽根部７先端のクリアランスをゼロ（０）にしたことによるある程度の音圧低減並びに風量維持の効果を期待できる。

図１５はモータマウントステーに工夫した第３実施例に係る、冷却ファン４を背面側から示す図であり、３本のモータマウントステー１４はいずれも羽根部７の回転方向（矢示Ｈ方向）へ傾斜している。このようにすることにより、羽根部７により同方向へ回転しながら後方へ送られる排風は、回転方向へ傾斜したモータマウントステー１４へ少ない抵抗で接触するため、排風騒音低減が図られる。

図１６は図１５の変形例である第４実施例に係り、この３本のモータマウントステー１４は回転方向へ傾斜していないが、１７−１７線断面である図１７に明らかなように、全モータマウントステー１４は平板状をなし、その平坦面を冷却ファンの羽根部７による回転面に対して傾斜させ、吐出側ベルマウス部から吐出された直後の排風吐出方向に対して、冷却ファンから最終的に流出する方向である排風の流出方向を変化させている。
なお、排風吐出方向はモータマウントステーより前方側における排風方向であり、排風の流出方向はモータマウントステーより後方側における排風方向である。

したがって、排風と接触する際の抵抗をやはり少なくして排風騒音低減を図ることができるとともに、排風の流出方向を変化させるルーバー的な機能も得られる。

参考例に係る自動２輪車用ラジエタ装置の概略断面図その背面図そのシュラウドの斜視図図２の４−４線断面図ストレート部の長さ変化による影響を示すグラフＡ：Ｂの比の変化による影響を示すグラフ羽根部とストレート部１２とのクリアランス変化の影響を示すグラフ駆動モータ供給電圧変化時における本願発明の効果を示すグラフラジエタの水温変化を示すグラフアイドル時と冷却ファン作動時における排風騒音を比較したグラフ第１実施例に係る要部を示す図第２実施例に係る要部を示す図参考例に係る要部を示す図参考例に係る要部を示す図第３実施例に係る要部を示す図第４実施例に係る要部を示す図図１６の１７−１７線断面図

符号の説明

１：ラジエタ、４：冷却ファン、５：モータ、７：羽根部、８：シュラウド、１０：吸入側ベルマウス部、１１：吐出側ベルマウス部、１２：ストレート部、１５：間隙、１６：空間

Claims

ラジエタの冷却風出口側に冷却ファンを配置するとともに、この冷却ファンの羽根部周囲を囲む円筒形のシュラウドを配設した自動２輪車用ラジエタ冷却装置において、
前記ラジエタ背面とシュラウドの吸入側開口部とを分離して配置するとともに、
このシュラウドを冷却ファンの羽根部と一体回転するように構成し、
このシュラウドの吸入側開口部を湾曲面で拡径するベルマウス形状のベルマウス部とし、
前記ラジエタ背面と前記シュラウドの吸入側開口部とを２〜３ｍｍ分離して配置したことを特徴とする自動２輪車用ラジエタ冷却装置。
前記シュラウドに設けられたベルマウス部の開口端部における拡径量とシュラウドの長さの比を、約１：３〜１：５としたこと特徴とする請求項１に記載した自動２輪車用ラジエタ冷却装置
前記冷却ファンを駆動させる駆動モータと、この駆動モータを支持するモータマウントステーを備え、
前記駆動モータは前記モータマウントステーの前記ラジエタ側から支持されることを特徴とする請求項１に記載した自動２輪車用ラジエタ冷却装置。
ラジエタの冷却風出口側に冷却ファンを配置するとともに、この冷却ファンの羽根部周囲を囲む円筒形のシュラウドを配設した自動２輪車用ラジエタ冷却装置において、
前記ラジエタ背面とシュラウドの吸入側開口部とを分離して配置するとともに、
このシュラウドを冷却ファンの羽根部と一体回転するように構成し、
このシュラウドの吸入側開口部を湾曲面で拡径するベルマウス形状の吸気側ベルマウス部とし、この冷却ファンの羽根部前端部を前記吸入側ベルマウス部より後方側に配置し、
前記ラジエタ背面と前記シュラウドの吸入側開口部とを２〜３ｍｍ分離して配置したことを特徴とする自動２輪車用ラジエタ冷却装置。