JP4337669B2 - 車両用電動送風ファン装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両のラジエータへの送風等に用いられる電動送風ファン装置において、特にファン駆動用モータの冷却風導入構造に関する。
従来、車両用電動送風ファン装置のモータ冷却風導入構造としては、特許文献1に記載されたものが知られている。
特許文献1のものは、ファン駆動用モータのエンドハウジングの端部に、下方に向かう冷却風導入口を形成するとともに、この冷却風導入口からモータ内部への通路に第1ないし第3迷路板を形成している。
第1迷路板は、モータの筒状本体ハウジングに接触固定されモータ車両搭載時における水平方向に対し概略鉛直方向に向くようになっている。第2迷路板は、この第1迷路板よりモータ内部側で筒状本体ハウジングに接触固定され第1迷路板と概略同じ方向に延出する。第3迷路板は、エンドハウジングからモータ内部へ水平方向に延出する。
特開平9−74718号公報
特許文献1のものでは、モータの筒状本体ハウジング内部において冷却風導入口付近の比較的短い距離の範囲内に第1ないし第3迷路板による迷路構造(ラビリンス)を構成しているので、冷却風とともに流入してくる水、塵埃等の分離作用が不十分となりやすい。
このため、水、塵埃等の分離作用を高めるために、迷路構造の通路断面積を小さく設計しなければならず、その結果、迷路構造の通風抵抗が増大するので、冷却風量が減少してモータ冷却性能が低下するという問題があった。
本発明は、上記点に鑑み、車両用電動送風ファン装置において、水、塵埃等の分離作用とモータ冷却風量の確保との両立を図ることを目的とする。
本発明では、車両用電動送風ファン装置において、送風ファン(16)の送風空気のガイド作用を果たすとともに、ファン駆動用モータ(10)を固定する固定部材としての役割を果たすシュラウド(21)の存在に着目し、このシュラウド(21)を有効活用して上記目的を達成するための手段を案出したものである。
すなわち、請求項1に記載の発明では、送風ファン(16)の送風空気のガイド作用を果たすシュラウド(21)の円環部(21b)にファン駆動用モータ(10)を固定する車両用電動送風ファン装置であって、
モータ(10)のハウジング部材(11、12)の軸方向端部の下方部位に、ハウジング部材(11、12)の内部に冷却風を導入するための冷却風導入口(24)を開口し、
ハウジング部材(11、12)の軸方向端部の外側に冷却風導入口(24)から所定距離隔てて冷却風導入口(24)を覆う防水カバー(25)を取り付け、
防水カバー(25)の下端部はハウジング部材(11、12)の下端部より所定距離下方へ延びて送風空気の流れ方向上流側へ折れ曲がった折曲部(25d)を形成し、
円環部(21b)には、折曲部(25d)の先端部よりも所定距離だけ前記流れ方向上流側部位にて車両上下方向に延びる第1壁面(21d)と、第1壁面(21d)から折曲部(25d)よりも所定距離だけ下方側へ折曲部(25d)と重合するように突き出す第2壁面(21e)とが形成され、
防水カバー(25)と第1壁面(21d)と第2壁面(21e)とにより冷却風導入口(24)の入口側に迷路構造の空気導入通路(26)を形成することを特徴としている。
これによると、シュラウド(21)の円環部(21b)に設けた第1壁面(21d)および第2壁面(21e)と、防水カバー(25)の折曲部(25d)とを組み合わせて、冷却風導入口(24)の入口側、すなわち、ハウジング部材(11、12)の外側に迷路構造の空気導入通路(26)を構成する。
このため、特許文献1のごとくモータ内部空間に迷路構造を構成するものに比較して、迷路構造のスペース的余裕が格段と大きくなる。このため、迷路構造の通路断面積を特別に小さくすることなく、迷路構造の通路長さを長くすることにより、冷却風中の水、塵埃等を冷却風導入口(24)の入口側にて効果的に分離除去できる。
そして、迷路構造の通路断面積を特別に小さくする必要がなくなるため、迷路構造の通風抵抗を比較的小さく抑えることが可能となる。この結果、水、塵埃等の分離作用とモータ冷却風量の確保とを良好に両立できる。
また、シュラウド(21)側の第1壁面(21d)が車両上下方向に延びて、迷路構造の空気導入通路26と空気流れ方向Aの上流側との連通を遮断するため、車両走行動圧(ラム圧)によって水、塵埃等が空気導入通路(26)内に押し込まれることがない。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の車両用電動送風ファン装置において、折曲部(25d)を斜め下方へ向かうように形成したことを特徴とする。
これによると、防水カバー(25)の内側空間で分離された水、塵埃等を折曲部(25d)の斜め下方へ向かう傾斜面により空気導入通路26の入口側へスムースに排出できる。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の車両用電動送風ファン装置において、折曲部(25d)および第2壁面(21e)の両方を斜め下方へ向かうように形成したことを特徴とする。
これによると、折曲部(25d)上の水、塵埃等に加えて、第2壁面(21e)上の水、塵埃等をも下向きの傾斜面により容易に排出できる。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用電動送風ファン装置において、折曲部(25d)と第2壁面(21e)との水平方向の重合長さ(L5)が3mm以上であることを特徴とする。
本発明者の検討によると、重合長さ(L5)を少なくとも3mm以上に設定することにより、迷路構造による水、塵埃等の分離作用を効果的に発揮できることを確認している。
請求項5に記載の発明のように、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用電動送風ファン装置において、前記第2壁面(21e)の先端位置を前記防水カバー(25)と略同一位置にすれば、折曲部(25d)の水平方向長さの全長を重合長さとして設定でき、迷路構造による水、塵埃等の分離作用を効果的に発揮できる。
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用電動送風ファン装置において、ハウジング部材(11、12)の内部に配置される回転子(14)と一体になっている回転軸(15)の一端部がハウジング部材(11、12)の外部へ突出し、
回転軸(15)の突出端部(15a)に送風ファン(16)が連結され、送風ファン(16)の送風作用により回転軸(15)の突出端部(15a)付近が負圧となるようになっており、
ハウジング部材(11、12)のうち回転軸(15)の一端部側の部位に排気口(11f)が開口しており、
冷却風導入口(24)は、ハウジング部材(11、12)のうち回転軸(15)の他端側の部位に開口していることを特徴とする。
このように、ハウジング部材(11、12)のうち回転軸(15)の一端部側の部位に排気口(11f)が開口し、ハウジング部材(11、12)のうち回転軸(15)の他端側の部位に冷却風導入口(24)が開口している車両用電動送風ファン装置において、本発明は好適に実施できるものである。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
(第1実施形態)
図1〜図4は、本発明の第1実施形態を示すもので、図1は本実施形態による車両用電動送風ファン装置の全体断面図、図2は図1のモータ部の拡大断面図、図3は図2の右側面図、図4は図2の要部拡大図である。なお、図示の上下、前後の各矢印は車両搭載状態での方向を示す。
図1、図2において、ファン駆動用モータ10はその軸方向が車両前後方向(水平方向)に向くようにして車両に搭載される。ファン駆動用モータ10は、一般にヨークハウジングと称される鉄製の筒状本体ハウジング11を有している。この筒状本体ハウジング11の軸方向一端側(図示左側)には底面壁部11aが一体に形成され、軸方向他端側(図示右側)には開口端部11bが設けられている。
この開口端部11b(筒状本体ハウジング11の軸方向他端部)には、この開口端部11bを覆うよう円板状のエンドハウジング12が固定される。このエンドハウジング12は通常樹脂製であるが、金属(例えば鉄)製にしてもよい。
筒状本体ハウジング11の内周面には環状の磁石からなる固定子13が固定されている。そして、固定子13の内周側には巻線14aを備えた回転子(アーマチャ)14が同心状に回転可能に配置され、この回転子14の中心部には回転軸15が一体に設けられている。
この回転軸15の一端側(図示左側)は底面壁部11aの中心部の貫通穴11cを通過して底面壁部11aの外側に突出している。軸流型送風ファン16の円板状ボス部16aの中心部に金属製の環状インサート部品16bをインサート成形にて一体に設けている。この環状インサート部品16bの中心穴部を回転軸15の突出端部15aに非円形形状にて回り止め嵌合する。そして、突出端部15aの先端雄ねじ部15bにナット16cをねじ止めして、回転軸15と送風ファン16の円板状ボス部16aとを一体に連結している。
軸流型送風ファン16と円板状ボス部16aは樹脂で一体成形されている。本例では、モータ10により軸流型送風ファン16を回転することにより、図1、図2の矢印A方向に空気を送風する。
また、回転軸15の一端側(図示左側)は、底面壁部11aの中心筒部11dに設けられた軸受け17により回転可能に支持されている。底面壁部11aにおいて、中心筒部11dよりも外周側の部位に排気口11fが開けてある。この排気口11fはモータ内部の空気をモータ外部、具体的には送風ファン16の円板状ボス部16aの内側領域16cへ排出するためのものである。この排気口11fは底面壁部11aの円周方向に所定間隔で複数設けられている。
一方、回転軸15の他端側(図示右側)には整流子18が設けられ、この整流子18にブラシ装置19が摺動接触する。このブラシ装置19は円板状のブラシ保持板19aに保持される。このブラシ保持板19aは樹脂製であって、その外周縁部は、上記した筒状本体ハウジング11の開口端部11bとエンドハウジング12との間に挟み込み固定される。
また、回転軸15の他端部15bはエンドハウジング12の中心筒部12aに設けられた軸受け20により回転可能に支持されている。これらのモータ構成自体は公知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。
図1において、シュラウド21はラジエータ22に取り付けられる樹脂製の部材であって、軸流型送風ファン16の送風空気のガイド作用を果たすとともに、ファン駆動用モータ10を固定する固定部材としての役割を果たものである。
このシュラウド21は、送風ファン16の外周側に位置する外周側円環部21aと、送風ファン16の内周端付近にて、送風ファン16の下流側に位置する内周側円環部21bと有し、この内外の円環部21a、21b間を複数本の放射状に配置されるアーム部21cにより一体に連結する構成になっている。これらの各部21a〜21cは樹脂で一体に成形される。
一方、筒状本体ハウジング11の外周面の円周方向に複数のブラケット部材23が所定間隔にて固定されている。このブラケット部材23をシュラウド21の内周側円環部21bにねじ止め等の締結手段にて固定している。これにより、送風ファン16を含むモータ10全体をシュラウド21に支持固定できる。
エンドハウジング12のうち、下方部に冷却風導入口24を開けている。この冷却風導入口24は本例では図3に示すように横長の矩形状に形成されている。そして、エンドハウジング12に対してこの冷却風導入口24の外側部位に所定の微小距離L1(図4)だけ隔てて防水カバー25を配置している。ここで、距離L1は例えば、5〜8mm程度である。
この防水カバー25は樹脂製の部材であって、冷却風導入口24に対向する矩形状平面の周縁部から冷却風導入口24側に向かって折り曲げられた壁形状を有する箱形状になっている。
具体的には、防水カバー25には、冷却風導入口24の上縁部に沿って形成された上面壁部25aと、冷却風導入口24の左右の縁部に沿って形成された左右の側面壁部25b、25c(図3)とが形成される。
更に、防水カバー25の下端部はエンドハウジング12の下端部よりも更に所定距離L2(図4)だけ下方まで延び、ここから空気流れ方向Aの上流側へ折れ曲がって折曲部25dを形成している。本例では、この折曲部25dを水平面よりも斜め下方へ向かうように形成している。この折曲部25dは、エンドハウジング12の円周方向にはエンドハウジング12の外周に沿った円弧状(図3参照)になっている。
一方、シュラウド21の内周側円環部21bのうち、筒状本体ハウジング11の下方側において防水カバー25と対向する部位に第1壁面21dが一体成形されている。この第1壁面21dは車両上下方向、換言するとモータ径方向に延びる壁面である。
内周側円環部21bに形成され車両上下方向に延びる環状の壁面のうち、第1壁面21dだけを他の部位の壁面21fよりも筒状本体ハウジング11の開口端部11b側へ一層近接するように成形している。これにより、第1壁面21dは防水カバー25の下端側の折曲部25dの先端部に対して所定の微小距離L3(図4)を隔てて対向している。
また、第1壁面21dから折曲部25dの先端部よりも所定距離L4(図4)だけ下方側へ突き出す第2壁面21eが内周側円環部21bに成形されている。この第2壁面21eは第1壁面21dから空気流れ下流側へ水平方向に突き出す形状であって、第2壁面21eの先端部は防水カバー25の上下方向に延びる矩形状平面部と略同一位置になっている。
第2壁面21eも折曲部25dと同様にエンドハウジング12の外周に沿った円弧状(図3参照)になっている。
なお、本例では、第2壁面21eと防水カバー25の折曲部25dとの水平方向の重合長さL5(図4)を10mm程度に設定している。距離L2、L3、L4の大きさは上記距離L1と同程度である。
冷却風導入口24の入口側に、防水カバー25と、シュラウド21側に設けた第1壁面21dおよび第2壁面21eとにより迷路構造の空気導入通路26が構成される。
図2に示すように防水カバー25の上面壁部25aのうち先端側の一部は冷却風導入口24からエンドハウジング12の内側に挿入されるようになっている。そして、上面壁部25aから上方側へ突き出す2つの突出片25e、25fにより冷却風導入口24の上縁部(エンドハウジング12の開口縁部)を弾性的に圧着挟持する。
これにより、防水カバー25をエンドハウジング12に取り付けている。ここで、防水カバー25の左右の側面壁部25b、25cの先端はエンドハウジング12の表面上に密着するようになっている。
冷却風導入口24から所定距離だけエンドハウジング12の内側部位に円板状のブラシ保持板19aに配置されている。このブラシ保持板19aにはエンドハウジング12の冷却風導入口24に対向して開口部19bが開口している。開口部19bの形状も冷却風導入口24に沿った矩形状になっている。
このブラシ保持板19aの開口部19bとエンドハウジング12の冷却風導入口24との間にも、距離L1と同程度の所定距離L6(図4)が設けてある。ブラシ保持板19aとエンドハウジング12との間の下方側部位には、この所定距離L6の設定により水分離空間27が形成される。そして、この水分離空間27の最低部位、すなわち、筒状本体ハウジング11の最低部位に水抜き用開口部28を開けている。
なお、本例では、水抜き用開口部28は筒状本体ハウジング11の軸方向において第1壁面21dと略同一位置に開口されている。
次に、本実施形態の作動を説明する。いま、モータ10に通電してモータ10(回転子14)を回転すると、モータ10の回転出力によって送風ファン16が回転する。これにより、ラジエータ22を通過して空気(外気)が矢印A方向に強制送風される。従って、ラジエータ22内を循環するエンジン冷却水と送風空気との間で熱交換が行われ、エンジン冷却水が冷却される。
ところで、送風ファン16の円板状ボス部16aの内側領域16cには送風ファン16の送風作用に起因して空気吸引作用が発生するので、この内側領域16cは負圧部分となる。このため、モータ10の内部空間も排気口11fを介して負圧となる。
この結果、迷路構造の空気導入通路26→防水カバー25の内側空間→冷却風導入口24→水分離空間27を経て冷却風がモータ10の内部空間に導入される。この冷却風は回転子14と固定子13との間の空隙部を通過してモータ10の内部機構を冷却した後に、排気口11fから円板状ボス部16aの内側領域16cに排出される。
ところで、本実施形態によると、防水カバー25と、シュラウド21側に設けた第1壁面21dおよび第2壁面21eとにより迷路構造の空気導入通路26を冷却風導入口24の入口側に構成しているため、迷路構造の空気導入通路26はモータハウジング11、12の外側に構成される。
そのため、特許文献1のごとくモータ内部空間に迷路構造を構成するものに比較して、迷路構造のスペース的余裕が格段と大きくなるので、迷路構造の通路断面積を特別に小さくすることなく、迷路構造の通路長さを長くすることにより、冷却風中の水、塵埃等を冷却風導入口24の入口側にて効果的に分離除去できる。
そして、迷路構造の通路断面積を特別に小さくする必要がなくなるため、迷路構造の通風抵抗を比較的小さく抑えることが可能となる。この結果、水、塵埃等の分離作用とモータ冷却風量の確保とを良好に両立できる。
また、シュラウド21の第1壁面21dが車両上下方向(モータ径方向)に延びて、迷路構造の空気導入通路26と空気流れ方向Aの上流側との連通を遮断するため、車両走行動圧(ラム圧)によって水、塵埃等が空気導入通路26内に押し込まれることがない。空気導入通路26の入口部は空気流れ方向Aの下流側のみに向かって開口しているから、空気導入通路26の入口部に車両走行動圧によって水、塵埃等が押し込まれることもない。
また、本実施形態では、防水カバー25の下端側の折曲部25dを斜め下方へ向かうように形成しているから、防水カバー25の内側空間で分離された水、塵埃等をこの折曲部25dの傾斜面により空気導入通路26の入口側へスムースに排出できる。
また、水分離空間27内で分離された水、塵埃等は、その最低部位に開口している水抜き用開口部28からモータ外部へ排出される。
ところで、空気導入通路26のなかで、迷路構造入口部をなす折曲部25dと第2壁面21eとの重合部の長さL5は、水、塵埃等の分離作用に大きく影響する。本実施形態ではこの重合部の長さL5を10mmとしているが、本発明者の検討によると、重合部の長さL5は少なくとも3mm以上に設定することが水、塵埃等の分離作用確保のために好ましい。
(第2実施形態)
図5は第2実施形態であり、防水カバー25の下端側の折曲部25dを斜め下方へ向かうように形成するとともに、シュラウド21の内周側円環部21bに設ける第2壁面21eも斜め下方へ向かうように形成している。
これによると、折曲部25d上の水、塵埃等に加えて、第2壁面21e上の水、塵埃等も下向きの傾斜面により容易に排出できる。
(他の実施形態)
なお、上述の実施形態では、防水カバー25の上面壁部25aから上方側へ突き出す2つの突出片25e、25fにより冷却風導入口24の上縁部(エンドハウジング12の開口縁部)を弾性的に圧着挟持することにより、防水カバー25をエンドハウジング12に取り付けているが、防水カバー25にエンドハウジング12の外面上に延びる複数の係止爪片を形成し、この係止爪片の先端の係止穴部をエンドハウジング12の外面上の係止突起部に嵌合係止することにより、防水カバー25をエンドハウジング12に取り付けるようにしてもよい。
また、第1実施形態では、防水カバー25の下端側の折曲部25dを斜め下方へ向かうように形成しているが、この折曲部25dを略水平に形成してもよい。
本発明の第1実施形態による車両用電動送風ファン装置の全体断面図である。 図1のモータ部の拡大断面図である。 図2の右側面図である。 図2の要部拡大図である。 本発明の第2実施形態を示すモータ部の拡大断面図である。
符号の説明
10…モータ、11…筒状本体ハウジング(ハウジング部材)、
12…エンドハウジング(ハウジング部材)、16…送風ファン、21…シュラウド、
21b…円環部、21d…第1壁面、21e…第2壁面、24…冷却風導入口、
25…防水カバー、25d…折曲部。

Claims (6)

  1. 送風ファン(16)と、前記送風ファン(16)を回転駆動するモータ(10)と、
    前記送風ファン(16)の送風空気のガイド作用を果たすシュラウド(21)とを具備し、
    前記シュラウド(21)は前記モータ(10)の外周部に位置する円環部(21b)を有し、
    前記円環部(21b)に前記モータ(10)を固定する車両用電動送風ファン装置であって、
    前記モータ(10)のハウジング部材(11、12)の軸方向端部の下方部位に、前記ハウジング部材(11、12)の内部に冷却風を導入するための冷却風導入口(24)を開口し、
    前記ハウジング部材(11、12)の軸方向端部の外側に前記冷却風導入口(24)から所定距離隔てて前記冷却風導入口(24)を覆う防水カバー(25)を取り付け、
    前記防水カバー(25)の下端部は前記ハウジング部材(11、12)の下端部より所定距離下方へ延びて前記送風空気の流れ方向上流側へ折れ曲がった折曲部(25d)を形成し、
    前記円環部(21b)には、前記折曲部(25d)の先端部よりも所定距離だけ前記流れ方向上流側部位にて車両上下方向に延びる第1壁面(21d)と、前記第1壁面(21d)から前記折曲部(25d)よりも所定距離だけ下方側へ前記折曲部(25d)と重合するように突き出す第2壁面(21e)とが形成され、
    前記防水カバー(25)と前記第1壁面(21d)と前記第2壁面(21e)とにより前記冷却風導入口(24)の入口側に迷路構造の空気導入通路(26)を形成することを特徴とする車両用電動送風ファン装置。
  2. 前記折曲部(25d)を斜め下方へ向かうように形成したことを特徴とする請求項1に記載の車両用電動送風ファン装置。
  3. 前記折曲部(25d)および前記第2壁面(21e)の両方を斜め下方へ向かうように形成したことを特徴とする請求項1に記載の車両用電動送風ファン装置。
  4. 前記折曲部(25d)と前記第2壁面(21e)との水平方向の重合長さ(L5)が3mm以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用電動送風ファン装置。
  5. 前記第2壁面(21e)の先端位置を前記防水カバー(25)と略同一位置にしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用電動送風ファン装置。
  6. 前記ハウジング部材(11、12)の内部に配置される回転子(14)と一体になっている回転軸(15)の一端部が前記ハウジング部材(11、12)の外部へ突出し、
    前記回転軸(15)の突出端部(15a)に前記送風ファン(16)が連結され、前記送風ファン(16)の送風作用により前記回転軸(15)の突出端部(15a)付近が負圧となるようになっており、
    前記ハウジング部材(11、12)のうち前記回転軸(15)の一端部側の部位に排気口(11f)が開口しており、
    前記冷却風導入口(24)は、前記ハウジング部材(11、12)のうち前記回転軸(15)の他端側の部位に開口していることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の車両用電動送風ファン装置。
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