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

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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