JP4861836B2 - ラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置に係り、特に、ファンモータの駆動を制御するための回路装置を備えて構成されたラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置に関する。

従来、この種の車両用電動ファン装置としては、次のものがある（例えば、特許文献１参照）。例えば、特許文献１に記載の例では、ファンシュラウドにファンモータが固定されており、このファンモータには、コントローラが固定されている。コントローラは、ファンモータに対し車両装着状態における左側に設けられており、このコントローラには、車両装着状態における左側にコネクタが設けられている。
特許第３７５０２８１号公報（図１，図２）

しかしながら、特許文献１に記載の例のように、コントローラがファンモータに対し車両装着状態における左側に設けられていると、車両用電動ファン装置が車両に搭載されたときに車両上下方向上側からの水がファンモータに被る虞があり、また、コントローラをコネクタを介して外部装置に接続する際に接続を行い難い虞がある。また、この種の車両用電動ファン装置は、車両のエンジンの近傍位置に配置されるため、高い環境温度下に置かれる。このため、車両用電動ファン装置に設けられた回路装置は十分に冷却される必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ファンモータの防水性を向上させることができると共に、回路装置に設けられたコネクタの接続作業性が良好で、しかも、回路装置を十分に冷却することが可能なラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置は、開口を有する有底筒状のロータハウジングが設けられたファンモータと、前記ロータハウジングの円筒部の外周面に一体的に設けられると共に、前記ファンモータによって回転され、回転により軸方向に冷却風流れを形成するファンと、前記ファンモータに対し車両装着状態における上側に設けられ、前記ファンモータの駆動を制御する回路装置と、前記回路装置に一体的に設けられ、前記ファンの回転中心に対し径方向外側にオフセットして配置されると共に前記ファンと軸方向に対向して配置されて、その一部が前記ロータハウジングの開口面と同一面上に位置された放熱部材と、前記放熱部材に設けられ、前記ファンに向けて突出すると共に、前記ファンモータに対し車両装着状態における上側に設けられ、前記ファンの回転方向に沿った円弧状に構成された放熱フィンと、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、回路装置は、ファンモータに対し車両装着状態における上側に設けられている。しかも、この回路装置には、放熱部材が一体的に設けられている。従って、車両用電動ファン装置が車両に搭載されたときには、車両上下方向上側からの水が回路装置及び放熱部材によって遮られるので、ファンモータが被水することを防止することができる。

また、例えば、車両用電動ファン装置がエンジンルーム内の低い位置に配置された場合でも、回路装置は、上述の如く、ファンモータに対し車両装着状態における上側に設けられているので、この回路装置に設けられたコネクタの接続作業性が良好となる。

さらに、回路装置には、放熱部材が一体的に設けられており、この放熱部材は、ファンの回転中心に対し径方向外側にオフセットして配置されると共にファンと軸方向に対向して配置されている。従って、放熱部材が、ファンの回転に伴うファンからの冷却風のうち主流の風に晒されるので、これにより、回路装置を十分に冷却することができる。

このように、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、ファンモータの防水性を向上させることができると共に、回路装置に設けられたコネクタの接続作業性が良好で、しかも、回路装置を十分に冷却することが可能となる。
しかも、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、放熱部材には、ファンに向けて突出する放熱フィンが設けられている。従って、この放熱フィンが傘の役割を果たすので、この放熱フィンによってファンモータが被水することをより防止することができる。しかも、この放熱フィンは、ファンの回転方向に沿った円弧状に構成されている。従って、車両上下方向上側からの水を放熱フィンの両端側からファンモータを伝わらせないようにして下方に落すことができる。これにより、ファンモータが被水することをさらにより防止することができる。
さらに、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、放熱フィンは、上述の如く、ファンの回転方向に沿った円弧状に構成されているので、ファンの回転に伴って生ずる回転方向の冷却風が放熱フィンに沿って流れるようになる。これにより、放熱部材、ひいては、回路装置をより十分に冷却することができる。
また、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、放熱部材の一部は、ファンモータに設けられた有底筒状のロータハウジングの開口面と同一面上に位置されている。従って、車両上下方向上側からの水がロータハウジングの開口を介してファンモータの内部に進入することを放熱部材によって防止することができる。

請求項２に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置は、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置において、前記回路装置と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタを備え、前記コネクタは、前記回路装置に一体的に設けられて車両装着状態における上側に開口を有する内側ケース部を備えた第一コネクタ部と、前記内側ケース部の開口及び前記開口の周囲の側壁を外側から覆う外側ケース部を備え、前記第一コネクタ部と接続される第二コネクタ部と、を有して構成されていることを特徴とする。

請求項２に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、コネクタの第一コネクタ部と第二コネクタ部とが接続されたときには、第一コネクタ部に設けられた内側ケース部の開口及び側壁が第二コネクタ部に設けられた外側ケース部によって外側から覆われる。従って、例えば、この第一コネクタ部と第二コネクタ部の内部に設けられた接続端子の防水性を確保することができる。

請求項３に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置は、請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置において、前記放熱フィンは、前記ファンの回転中心と同心円状に複数設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、放熱フィンは、ファンの回転中心と同心円状に複数設けられている。これにより、放熱部材の冷却効率を向上することができる。

請求項４に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置において、前記ファンモータ及び前記回路装置を支持するための支持体を備え、前記ファンモータ及び前記回路装置は、車両装着状態の鉛直方向に対し前記ファンモータの回転方向に±４５度の範囲で傾斜した状態で前記支持体に支持されていることを特徴とする。

請求項４に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置によれば、ファンモータ及び回路装置は、車両装着状態における鉛直方向に対しファンモータの回転方向に±４５度の範囲で傾斜した状態で支持体に支持されている。従って、例えば、車両のエンジンルーム内に車両用電動ファン装置における鉛直方向上側の配置スペースが狭い場合でも、車両のエンジンルーム内に車両用電動ファン装置を配置することが可能となる。また、この場合、回路装置は、上述の如く、車両装着状態における鉛直方向に対しファンモータの回転方向に±４５度の範囲で傾斜されているだけであるので、車両上下方向上側からの水を回路装置によって十分に遮ることができる。また、回路装置に一体的に設けられた放熱部材も回路装置と同様に傾斜された状態とされれば、放熱部材にごみや砂などの異物が付着することも抑制することができる。

はじめに、本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置１０の構成について説明する。

図１乃至図６には、本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置１０の構成が示されている。なお、これらの図において示される矢印Ｕｐ、矢印Ｒｈ、矢印Ｆｒは、それぞれ車両用電動ファン装置１０が車両に装着された場合の車両の上下方向上側（車両装着状態における上側）、左右方向右側、前後方向前側を示している。

これらの図に示される車両用電動ファン装置１０は、例えば、乗用自動車等の車両に搭載されたラジエータに冷却風を供給するためのものであり、図１，図２に示されるように、支持体としてのファンシュラウド１２と、ファンモータ１４と、回路装置１６と、を有して構成されている。

ファンシュラウド１２は、車両に搭載されたラジエータに一体的に装着されるものであり、円環状の枠部１８を有して構成されている。枠部１８の内側には、板状の支持部２０が配置されており、この支持部２０は、放射状に設けられた複数の脚部２２によって枠部１８と一体的に構成されている。

ファンモータ１４は、図１に示されるように、ファンシュラウド１２に設けられた支持部２０に固定具２４によって一体的に固定されて支持されている。このファンモータ１４は、図３に示されるように、ステータ２６と、センターピース２８と、ロータ３０と、ファン３２とを有して構成されている。

ステータ２６は、積層コア３４と、一対のインシュレータ３６と、複数の巻線３８とを有して構成されている。積層コア３４の中央部には、軸方向に貫通する貫通孔４０が形成されており、この貫通孔４０に後述するセンターピース２８の筒状部４４が挿入されて嵌合されることにより、ステータ２６全体がセンターピース２８に支持されている。一対のインシュレータ３６は、積層コア３４に軸方向両側からそれぞれ装着されており、巻線３８は、積層コア３４に設けられた各ティース部にインシュレータ３６を介して巻回されている。

センターピース２８は、板状の本体支持部４２を有して構成されており、本体支持部４２の中央部には、筒状部４４が一体的に設けられている。筒状部４４の内側には、一対の軸受部材４６が収容されており、この軸受部材４６には、回転シャフト４８が回転自在に支持されている。回転シャフト４８の長手方向一方側は、筒状部４４の底部に形成された孔部５０から筒状部４４の外部へ突出されている。

ロータ３０は、有底筒状のロータハウジング５２を有して構成されている。ロータハウジング５２の底部５４の中央部には、筒状の嵌合部５６が形成されており、この嵌合部５６には、回転シャフト４８の突出端が挿入されて嵌合されている。また、ロータハウジング５２の円筒部５８の内周面には、ロータマグネット６０が固着されており、このロータマグネット６０は、上述のステータ２６に設けられた積層コア３４と径方向に対向して配置されている。また、ロータハウジング５２には、開口６２が設けられており、この開口６２は、上述のセンターピース２８の本体支持部４２によって概ね塞がれている。

ファン３２は、ロータハウジング５２の円筒部５８の外周面に一体的に設けられている。このファン３２は、ロータ３０と共に一体的に回転されて、回転により図３の矢印Ａで示される如く軸方向に冷却風流れを形成することができるように構成されている。なお、ファン３２は、ロータハウジング５２と別体に構成されて、このロータハウジング５２と一体的に連結されていても良い。

回路装置１６は、図１に示されるように、ファンモータ１４に対し車両装着状態における上側（鉛直方向の上側）に設けられている。そして、回路装置１６は、ファンモータ１４に設けられたセンターピース２８の本体支持部４２に固定具６４によって一体的に固定されて支持されると共に、ファンシュラウド１２の支持部２０に固定具６６によって一体的に固定されて支持されている。この回路装置１６は、図示しない接続ターミナル等によってファンモータ１４内の巻線３８（図３参照）と電気的に接続されており、図示しない外部制御装置から出力された制御信号に応じて巻線３８に電流を順次流すように構成されている。

また、回路装置１６には、図２，図３に示されるように、回路装置１６内の電子部品を冷却するための放熱部材６８（ヒートシンク）が一体的に設けられている。この放熱部材６８は、ファン３２の回転中心（すなわち、回転シャフト４８）に対し径方向外側にオフセットして配置されると共にファン３２と軸方向に対向して配置されている。また、放熱部材６８は、図３に示されるように、その一部がロータハウジング５２の開口６２側の端面（開口面６３）と同一面上に位置されるように配置されている。すなわち、ロータハウジング５２の開口面６３の径方向外側（車両装着状態における上側）には、放熱部材６８の一部が位置されている。

また、放熱部材６８には、ファン３２に向けて突出する複数の放熱フィン７０が設けられている。各放熱フィン７０は、図４，図５に示されるように、ファン３２の回転方向に沿った円弧状に構成され、且つ、ファン３２の回転中心（すなわち、回転シャフト４８）と同心円状に設けられている。

また、回路装置１６には、図１乃至図３に示されるように、車両装着状態における上側の部位にコネクタ７２が設けられている。このコネクタ７２は、回路装置１６と外部装置（例えば、バッテリ）とを電気的に接続するためのものであり、第一コネクタ部７４と第二コネクタ部７６とを有して構成されている。

第一コネクタ部７４は、図６に示されるように、開口７８及び開口７８の周囲に側壁８０を有する袋状に構成された内側ケース部８２を備えている。内側ケース部８２は、その開口７８が車両装着状態における上側を向くように回路装置１６に一体的に設けられている。また、第一コネクタ部７４には、内側ケース部８２と一体的に複数のオス端子８４が設けられている。このオス端子８４は、内側ケース部８２の内側の底部８６から車両装着状態における上側に向けて延設されている。また、このオス端子８４は、回路装置１６内の回路基板等と電気的に接続されている。

一方、第二コネクタ部７６は、開口８８及び開口８８の周囲に側壁９０を有する袋状に構成された外側ケース部９２を備えている。外側ケース部９２は、内側ケース部８２の開口７８及び側壁８０を外側から覆う印籠構造とされている。また、第二コネクタ部７６には、外側ケース部９２と一体的に複数のメス端子９４が設けられている。このメス端子９４は、外側ケース部９２の内側の底部９６から車両装着状態における下に向けて延設されている。また、このメス端子９４は、ケーブル９８を介して車体側の外部装置と電気的に接続されている。

そして、この第一コネクタ部７４と第二コネクタ部７６では、図６に示される如く外側ケース部９２が内側ケース部８２の開口７８及び側壁８０を外側から覆うようにして内側ケース部８２と機械的に接続されるようになっている。また、このようにして、外側ケース部９２と内側ケース部８２とが機械的に接続された状態では、メス端子９４とオス端子８４とが互いに電気的に接続されるようになっている。なお、第一コネクタ部７４にメス端子９４が設けられ、第二コネクタ部７６にオス端子８４が設けられていても良い。

次に、本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置１０の作用について説明する。

上記構成からなる車両用電動ファン装置１０では、図示しない外部制御装置から出力された制御信号が回路装置１６に入力されると、回路装置１６において各相の巻線３８への給電が切り替えられ、これにより、ステータ２６に回転磁界が発生する。そして、この回転磁界によりロータ３０が回転され、このロータ３０と共にファン３２が回転する。また、このようにしてファン３２が回転すると、図３の矢印Ａで示される如く軸方向に冷却風流れが形成される。

また、ファン３２が回転すると、ファン３２の回転に伴うファン３２からの冷却風が放熱部材６８に当たる。ここで、放熱部材６８は、図３，図４に示されるように、ファン３２の回転中心（すなわち、回転シャフト４８）に対し径方向外側にオフセットして配置されると共にファン３２と軸方向に対向して配置されている。従って、放熱部材６８が、ファン３２の回転に伴うファン３２からの冷却風のうち主流の風に晒されるので、これにより、回路装置１６を十分に冷却することができる。

特に、放熱フィン７０は、図４に示されるように、ファン３２の回転方向に沿った円弧状に構成されているので、ファン３２の回転に伴って生ずる回転方向の冷却風（矢印Ｂ）が放熱フィン７０の間に入り込んだ状態で放熱フィン７０に沿って流れるようになる。しかも、放熱フィン７０は、ファン３２の回転中心（すなわち、回転シャフト４８）と同心円状に複数設けられている。これにより、放熱部材６８の冷却効率を向上することができる。この結果、放熱部材６８、ひいては、回路装置１６をより十分に冷却することができる。

また、この放熱部材６８を一体的に備えた回路装置１６は、図１乃至図３に示されるように、ファンモータ１４に対し車両装着状態における上側に設けられている。従って、車両用電動ファン装置１０が車両に搭載されたときには、車両上下方向上側からの水が回路装置１６及び放熱部材６８によって遮られるので、ファンモータ１４が被水することを防止することができる。

また、放熱部材６８の放熱フィン７０が傘の役割を果たすので、この放熱フィン７０によってファンモータ１４が被水することをより防止することができる。しかも、この放熱フィン７０は、図４に示されるように、ファン３２の回転方向に沿った円弧状に構成されている。従って、車両上下方向上側からの水１００（又はその他異物など）を、図４の矢印Ｃで示される如く、放熱フィン７０の両端側からファンモータ１４を伝わらせないようにして下方に落すことができる。これにより、ファンモータ１４が被水することをさらにより防止することができる。

また、放熱部材６８は、図３に示されるように、その一部がロータハウジング５２の開口面６３と同一面上に位置されるように配置されている。従って、車両上下方向上側からの水がロータハウジング５２の開口６２を介してファンモータ１４の内部に進入することを放熱部材６８によって防止することができる。

また、図６に示される如く、コネクタ７２の第一コネクタ部７４と第二コネクタ部７６とが接続されたときには、第一コネクタ部７４に設けられた内側ケース部８２の開口７８及び側壁８０が第二コネクタ部７６に設けられた外側ケース部９２によって外側から覆われる。従って、例えば、この第一コネクタ部７４と第二コネクタ部７６の内部に設けられたオス端子８４とメス端子９４の防水性を確保することができる。

また、例えば、車両用電動ファン装置１０がエンジンルーム内の低い位置に配置された場合でも、回路装置１６は、図１乃至図３に示されるように、ファンモータ１４に対し車両装着状態における上側に設けられているので、この回路装置１６に設けられたコネクタ７２の接続作業性が良好となる。

このように、本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置１０によれば、ファンモータ１４の防水性を向上させることができると共に、回路装置１６に設けられたコネクタ７２の接続作業性が良好で、しかも、回路装置１６を十分に冷却することが可能となる。

次に、本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置１０の変形例について説明する。

上記実施形態では、図１に示されるように、ファンモータ１４及び回路装置１６が、車両装着状態における鉛直方向と平行な状態でファンシュラウド１２に支持されていたが、図７に示されるように、ファンモータ１４及び回路装置１６は、車両装着状態における鉛直方向に対しファンモータ１４の回転方向（矢印Ｒ１方向）に４５度の範囲で傾斜した状態でファンシュラウド１２に支持されていても良い。

このような構成によれば、例えば、車両のエンジンルーム内に車両用電動ファン装置１０における鉛直方向上側の配置スペースが狭い場合でも、車両のエンジンルーム内に車両用電動ファン装置１０を配置することが可能となる。また、この場合、回路装置１６は、上述の如く、車両装着状態における鉛直方向に対しファンモータ１４の回転方向に±４５度の範囲で傾斜されているだけであるので、車両上下方向上側からの水を回路装置１６によって十分に遮ることができる。また、回路装置１６に一体的に設けられた放熱部材６８も回路装置１６と同様に傾斜された状態とされれば、放熱部材６８にごみや砂などの異物が付着することも抑制することができる。

なお、ファンモータ１４及び回路装置１６は、車両装着状態における鉛直方向に対しファンモータ１４の回転方向（矢印Ｒ２方向）に４５度の範囲で傾斜した状態でファンシュラウド１２に支持されていても良い。

また、上記実施形態では、図１に示されるように、コネクタ７２が回路装置１６の車両装着状態における上側の部位に一体的に設けられていたが、例えば、回路装置１６にコネクタ７２を一体的に設けることができない場合には、図８に示されるように、コネクタ７２が回路装置１６に対し車両装着状態における左側に設けられ、コネクタ７２と回路装置１６とがケーブル１０２を介して接続されていても良い。なお、この場合に、ケーブル１０２を長くして、コネクタ７２が回路装置１６に対し車両装着状態における上側に配置されていても良い。

また、上記実施形態では、図４，図５に示されるように、放熱部材６８に設けられた複数の放熱フィン７０がファン３２の回転方向に沿った円弧状に構成されていたが、図９，図１０に示されるように、放熱部材６８に設けられた複数の放熱フィン７０は、ファン３２の接線方向に沿った直線状に構成されていても良い。このように構成されていても、車両上下方向上側からの水１００によってファンモータ１４が被水することを防止することができる。また、このように構成されていると、放熱部材６８に放熱フィン７０を容易に形成することができる。

本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置の正面図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置の背面図である。 本発明の一実施形態に係るファンモータ及び回路装置の側面断面図である。 本発明の一実施形態に係る放熱部材の背面図である。 本発明の一実施形態に係る放熱部材の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るコネクタの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車両用電動ファン装置の変形例を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るファンモータ及び回路装置の変形例を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る放熱部材の変形例を示す背面図である。 本発明の一実施形態に係る放熱部材の変形例を示す側面図である。

符号の説明

１０…車両用電動ファン装置、１２…ファンシュラウド（支持体）、１４…ファンモータ、１６…回路装置、１８…枠部、２０…支持部、２２…脚部、２４，６４，６６…固定具、２６…ステータ、２８…センターピース、３０…ロータ、３２…ファン、３４…積層コア、３６…インシュレータ、３８…巻線、４０…貫通孔、４２…本体支持部、４４…筒状部、４６…軸受部材、４８…回転シャフト、５０…孔部、５２…ロータハウジング、５４…底部、５６…嵌合部、５８…円筒部、６０…ロータマグネット、６２…開口、６３…開口面、６８…放熱部材、７０…放熱フィン、７２…コネクタ、７４…第一コネクタ部、７６…第二コネクタ部、７８，８８…開口、８０，９０…側壁、８２…内側ケース部、８４…オス端子、８６，９６…底部、９２…外側ケース部、９４…メス端子、９８，１０２…ケーブル

Claims (4)

1. 開口を有する有底筒状のロータハウジングが設けられたファンモータと、
   前記ロータハウジングの円筒部の外周面に一体的に設けられると共に、前記ファンモータによって回転され、回転により軸方向に冷却風流れを形成するファンと、
   前記ファンモータに対し車両装着状態における上側に設けられ、前記ファンモータの駆動を制御する回路装置と、
   前記回路装置に一体的に設けられ、前記ファンの回転中心に対し径方向外側にオフセットして配置されると共に前記ファンと軸方向に対向して配置されて、その一部が前記ロータハウジングの開口面と同一面上に位置された放熱部材と、
   前記放熱部材に設けられ、前記ファンに向けて突出すると共に、前記ファンモータに対し車両装着状態における上側に設けられ、前記ファンの回転方向に沿った円弧状に構成された放熱フィンと、
   を備えることを特徴とするラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置。
2. 前記回路装置と外部装置とを電気的に接続するためのコネクタを備え、
   前記コネクタは、
   前記回路装置に一体的に設けられて車両装着状態における上側に開口を有する内側ケース部を備えた第一コネクタ部と、
   前記内側ケース部の開口及び前記開口の周囲の側壁を外側から覆う外側ケース部を備え、前記第一コネクタ部と接続される第二コネクタ部と、
   を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置。
3. 前記放熱フィンは、前記ファンの回転中心と同心円状に複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置。
4. 前記ファンモータ及び前記回路装置を支持するための支持体を備え、
   前記ファンモータ及び回路装置は、車両装着状態における鉛直方向に対し前記ファンモータの回転方向に±４５度の範囲で傾斜した状態で前記支持体に支持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のラジエータ冷却用の車両用電動ファン装置。

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