JP5374745B2 - 自動二輪車用ラジエータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車用ラジエータ装置に関し、特に、ラジエータを冷却させる冷却ファンを複数備えた自動二輪車用ラジエータ装置に関する。

自動二輪車や四輪車等の車両を駆動するエンジンには、エンジンのウォータジャケットとラジエータとの間で冷却水を循環させて、ラジエータで冷却水の放熱を行うエンジン冷却装置が採用される。

例えば、特開２００３−１３７３５号公報には、一つのラジエータを冷却するために複数の冷却ファンを設け、その一つはファンスイッチで直接起動させ、残りの冷却ファンは、前記ファンスイッチのオンによって励磁されるリレーのオンによって起動させるラジエータのファン制御装置が開示されている。このファン制御装置によれば、複数の冷却ファンはそれぞれ時間をずらして起動されるので、冷却ファン起動時に瞬間的に流れる起動電流を時間的に分配して、配線やヒューズの容量を小さくすることができる。

また、実開平３−４９３２６号公報には、一つのラジエータに一つの冷却ファンを設けたエンジンの冷却装置において、ラジエータの冷却水温によって冷却ファンの回転数を切り替えて風量を変化させるようにしたものが開示されている。

特開２００３−１３７３５号公報 実開平３−４９３２６号公報

特許文献１に記載されたファン制御装置は、起動電流を低減させることができるが、起動後は二つのファンが同時に回転しているので、消費電流が大きく、比較的バッテリ容量が小さい自動二輪車の冷却装置には適さない。また、複数のファンを回転させるのでファンの作動音が大きく、かつラジエータからの排風量が多くなる。さらに、複数のファンが同時に回転しているので、冷却性能を変化させることができない。すなわち、定常運転時に適合するようにファンの大きさや個数を決定していると、エンジン始動直後や車両が高速走行時にはエンジンが過冷却になるおそれがある。

一方、特許文献２に記載されたエンジンの冷却装置では、ファンの回転数を変化させられるので、風量の調節が可能である。しかし、冷却ファンのモータ電流を制御して回転数を変化させるものなので、ファンを駆動するモータが特殊なものになるという問題点がある。

本発明の目的は、上記課題を解消し、冷却ファンの作動音の低減、ラジエータからの排風の低減、消費電流の低減を可能にする自動二輪車用ラジエータ装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明は、エンジンの冷却水を循環させるラジエータと、該ラジエータを冷却する複数のファンとを有する自動二輪車用ラジエータ装置において、前記ラジエータ（３）が、自動二輪車の前輪（２）の直後方に配置され、かつ車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも自動二輪車の前方寄りに位置するように湾曲した形状をなしており、前記複数のファンが、エンジン（２８）の冷却水温が予定の第１水温以上で運転される第１のファン（４）と、エンジン（２８）の冷却水温が前記第１水温より高い第２水温以上で運転される第２のファン（５）とからなり、前記第１のファン（４）の径が前記第２のファン（５）より大径であり、前記第１のファン（４）および前記第２のファン（５）が、前記湾曲したラジエータ（３）に対して車幅方向左右に振り分けて、前記第１のファン（４）は前記ラジエータ（３）の冷却水入口側に、前記第２のファン（５）は前記ラジエータ（３）の冷却水出口側に配置されており、かつ、前記第１のファン（４）および前記第２のファン（５）に接続される該第１のファン（４）および該第２のファン（５）に共通のヒューズ（３９）を有している点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記第１のファン（４）および前記第２のファン（５）は、自動二輪車の前後方向視でそれらの一部が前輪（２）とそれぞれ重なるように配置される点に第２の特徴がある。

上記第１の特徴を有する本発明によれば、エンジンの冷却水温が第２水温以下では、第１のファンだけが運転される。したがって、平坦な街中を走行するような通常走行で予想されるエンジン水温を第１水温として設定しておけば、大部分の車両走行においては第１のファンのみが運転されるので、電力消費を抑制することができるし、ファンの作動音やラジエータからの排風量を低減させることができる。

また、第１の特徴を有する本発明によれば、通常の走行では冷却水温が大きく上昇しないので、通常走行のほとんどの場合、大径の第１ファンのみの運転によって十分な冷却性能を得ることができる。第２のファンは冷却水温が高い高速・高負荷走行時のみ追加的に運転されるので、第１のファンより小径にして消費電力を抑制することができる。

また、第１の特徴を有する本発明によれば、ラジエータの冷却水入口側は出口側より高温であるので、大径の第１ファンを冷却水入口側に配置して、より一層、効果的な冷却を行うことができる。

また、二つのファンに接続されるヒューズを共通とした場合には、その容量が大きくなるのが一般的であるが、第１の特徴を有する本発明では、第２のファンを冷却水出口側に設けたことにより、第２のファンでは第１のファンで冷却された冷却水を冷却することになる。したがって、第２のファンの径は第１のファンの径よりも小さいもので良くなるので、モータ容量を小型化でき、それに伴い、モータの突入電流も小さくなり、小型のヒューズで足りるという効果を奏する。

さらに、第２の特徴を有する本発明によれば、ラジエータの車幅方向寸法を小さくすることができるので、自動二輪車をよりコンパクトにすることができる。

本発明の一実施形態に係るラジエータ装置の本体部分の上面図である。 本発明の一実施形態に係るラジエータ装置の本体部分の背面図である。 本発明の一実施形態に係るラジエータ装置のシステム構成図である。 冷却水温が比較的低い状態が維持されている場合のラジエータ装置の動作タイミングチャートである。 冷却水温が比較的高い状態になり得る場合のラジエータ装置の動作タイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態に係るラジエータ装置のシステム構成図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両用ラジエータ装置の本体部分つまりラジエータと冷却ファンとの組立体（ラジエータ装置本体）の上面図、図２は同背面図である。このラジエータ装置本体１は、自動二輪車の前輪２の直後方に配置され、ラジエータ３と冷却ファン４、５とからなる。ラジエータ３は、左右にそれぞれ設けられるタンク６、７と、タンク６、７の間に配置されるコア８とからなる横流れ型である。コア８は、水平に延びたパイプを縦（上下）方向に多数本ならべた冷却水管路８ａと、互いに隣接するパイプの間に配置され、両側のパイプに接して配置された波形フィン９とからなる。タンク６は冷却水管路８の入口側に設けられ、タンク７は冷却水管路８の出口側に設けられる。

タンク６、７はラジエータ３の高さ方向全長に亘る長さを有しており、入口側のタンク６の高さ方向中央部には冷却水入口金具１０が接合され、出口側のタンク７の高さ方向中央部には冷却水出口金具１１が接合される。また、入口側のタンク６の上部には冷却水のバイパス用出口金具１２が接合されている。

ラジエータ３の上部と下部にはフレーム１３、１４がそれぞれ設けられる。上部フレーム１３の上面左右にはブラケット１５、１６がそれぞれ接合される。また、下部フレーム１４の下面中央にもブラケット１７が接合されている。ブラケット１５、１６、１７はラジエータ３を自動二輪車の車体フレームに連結するための金具であり、マウントボルト（図示せず）を通す孔を有する。さらに、上部フレーム１３には、Ｌ字アングル１８、１９が接合されている。

冷却ファン４、５はいずれも直流モータ２０、２１によって駆動される。冷却ファン４はラジエータ３の入口側上部背面に配置され、冷却ファン５はラジエータ３の出口側上部背面に配置される。冷却ファン４は冷却ファン５より大径であり、例えば、冷却ファン４の直径は１７０ｍｍ、冷却ファン５の直径は１４０ｍｍである。大径の冷却ファン４は高温の冷却水が導入される入口側のタンク６側に配置して冷却効果を上げるように配置している。

モータ２０から放射状に３本のステー２２、２３、２４が延び、ステー２２の端部はＬ字アングル１８に連結され、ステー２３、２４の端部はタンク６にそれぞれ連結される。同様に、モータ２１から放射状に３本のステー２５、２６、２７が延び、ステー２５の端部はＬ字アングル１９に連結され、ステー２６、２７の端部はタンク７にそれぞれ連結される。

上記ラジエータ装置は、エンジンのウォータジャケット（図示しない）の冷却水出口側に冷却水入口金具１０がホース（図示しない）を介して連結され、ウォータジャケットの冷却水入口側に冷却水出口金具１１がホース（図示しない）を介して連結されていて、ラジエータ３とウォータジャケットとの間で冷却水が循環可能に構成される。バイパス用出口金具１２は、図示しないバルブを介してウォータジャケットの冷却水入口側に連結されており、冷却水温が所定値以下に低くなったときに、バルブを開いてラジエータ３をバイパスして冷却水をウォータジャケットに給送させる。

本実施形態のラジエータ装置では、常に二つの冷却ファン４、５を回転させるのではなく、冷却水が所定の低温度の場合は、入口側の冷却ファン４のみを回転させ、冷却水が所定の高温度の場合に、入口側の冷却ファン４に加えて出口側の冷却ファン５を回転させる。

図３は、本発明の実施形態に係るラジエータ装置のシステム構成図である。エンジン２８のウォータジャケット２８ａには冷却水温センサ２９が設けられ、温度センサ２９で検出された温度はＥＣＵ３０に入力される。ＥＣＵ３０には、２段階の温度しきい値を有する冷却水温判断部３１と、冷却水温判断部２９の判断によりオン・オフされるスイッチ（例えば、半導体スイッチ）３２、３３が設けられる。スイッチ３２はリレー３４のコイル部３４ａの一端に接続され、スイッチ３３はリレー３５のコイル部３５ａの一端に接続される。コイル部３４ａ、３５ａの他端はそれぞれバッテリ３６に接続される。また、バッテリ３６は、ヒューズ３７およびリレー３４の接点部３４ｂを介して大径の冷却ファン４に接続される。さらに、バッテリ３６は、ヒューズ３８およびリレー３５の接点部３５ｂを介して小径の冷却ファン５に接続される。なお、冷却水温判断部３１はＥＣＵ３０に含まれるＣＰＵの機能として実現される。

次に、前記冷却水温判断部２９の機能と動作を図４、図５を併せて参照しつつ説明する。図４は、冷却水温が比較的低い状態が維持されている場合のラジエータ装置の動きを示すタイミングチャートであり、図５は、冷却水温が比較的高い状態になり得る場合のラジエータ装置の動きを示すタイミングチャートである。例えば、街中の走行時に渋滞や赤信号等で停車した時、あるいは低速走行時等は図４に示す動作が対応する。また、高速走行や高負荷走行後の停車時の動作には図５が対応する。

冷却水温判断部３１は、高低２段階の温度しきい値を有する。低いしきい値Ｔ１は大径の冷却ファン４のしきい値であり、起動しきい値Ｔ１onと停止しきい値Ｔ１offとを有する。一方、高いしきい値Ｔ２は小径の冷却ファン５のしきい値であり、起動しきい値Ｔ２onと停止しきい値Ｔ２offとを有する。

図４において、冷却水温が時間の経過とともに上昇し、起動しきい値Ｔ１onを超えた時（ｔ１）に、大径の冷却ファン４を起動すべくスイッチ３２（図３参照）をオンにする。これにより、大径の冷却ファン４が起動されるが、しばらくは冷却水の温度は上昇する。そして、やがて冷却水温は下降に転じ、冷却水温が停止しきい値Ｔ１off以下になった時（ｔ２）に、スイッチ３０はオフになり、冷却ファン４は停止する。

図５では、冷却水温が時間の経過とともに上昇し、起動しきい値Ｔ１onを超えた時（ｔ３）に、大径の冷却ファン４を起動すべくスイッチ３２（図３参照）をオンにする。大径の冷却ファン４が起動された後も、高速走行や高負荷走行後の停車時はさらに冷却水の温度が上昇することがある。そして、冷却水温が起動しきい値Ｔ２onを超えるようになった時（ｔ４）に小径の冷却ファン５を起動すべくスイッチ３３（図３参照）をオンにする。小径の冷却ファン５が起動された後も冷却水温はしばらく上昇するが、やがて冷却水温は下降に転じ、まず、冷却水温が停止しきい値Ｔ２off以下になった時（ｔ５）にスイッチ３３がオフになり、小径の冷却ファン５は停止する。そして、冷却水温がさらに下降して停止しき値Ｔ１off以下になった時（ｔ６）に、スイッチ３２もオフになり、大径の冷却ファン４が停止する。

このように、本実施形態のラジエータ装置によれば、複数の冷却ファンのすべてを常に回転させるのではなく、冷却水温によって冷却ファン４、５のうち、双方または大径の冷却ファン４のみを回転させるようにしたので、過冷却を防止し、かつ低電力消費型とすることができる。特に、ラジエータ３に冷却水が導入される側に大径の冷却ファンを配置したので、通常負荷時にはこの大径の冷却ファン４のみで十分に高い冷却性能を得ることができ、高負荷時にのみ小径の冷却ファン５を追加的に回転させて冷却性能を上げることができる。

通常走行時つまり高速走行や高負荷走行等を除く走行では、複数の冷却ファンのうち、一つだけを回転させるので、消費電力を抑制できるとともに、冷却ファンの作動音の低減や排風の抑制を図ることができる。

なお、図３に示したシステム構成図では、冷却ファン４、５に対する電力供給系統を個別に設けて、系統別にヒューズ３７、３８を設けた。しかし、このような構成は次のように変形することができる。

図６は変形例に係るラジエータ装置のシステム構成図であり、図３と同符号は同一または同等部分を示す。この例では、バッテリ３６から冷却ファン４、５に電力供給する系統を一つにまとめて、そのまとめた系統（ライン）上に単一のヒューズ３９を設けた。本実施形態によれば、二つの冷却ファン４、５は同じタイミングで起動されることはないので、複数の冷却ファンを設けた割には、起動時の突入電流を小さくすることができる。したがって、冷却ファン４、５の駆動系統に単一のヒューズ３９を設けるようにしたこの変形例においても、ヒューズ３９を、大きい突入電流を予定した大きい容量のものにする必要はない。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱することなく変形することは可能である。例えば、ラジエータ３は図１に示したようにコア８が車両の前後方向に屈曲したものに限らず、平面的なものであってもよい。また、冷却ファンは大小二つに限らず、さらに多くの冷却ファンを設けたものであってもよい。要は、少なくとも２種類の送風能力を有する二つ以上の冷却ファンが同時に起動・停止されないように少なくとも二つの温度しきい値に基づいて起動・停止制御されればよい。

１… ラジエータ装置本体、 ２…自動二輪車の前輪、 ３…ラジエータ、 ４…大径ファン、 ５…小径ファン、 ６、７…タンク、 ８…コア、 ２８…エンジン、 ３０…ＥＣＵ、 ３１…冷却水温判断部

Claims (2)

1. エンジンの冷却水を循環させるラジエータと、該ラジエータを冷却する複数のファンとを有する自動二輪車用ラジエータ装置において、
   前記ラジエータ（３）が、自動二輪車の前輪（２）の直後方に配置され、かつ車幅方向両端部が車幅方向中央部よりも自動二輪車の前方寄りに位置するように湾曲した形状をなしており、
   前記複数のファンが、
   エンジン（２８）の冷却水温が予定の第１水温以上で運転される第１のファン（４）と、
   エンジン（２８）の冷却水温が前記第１水温より高い第２水温以上で運転される第２のファン（５）とからなり、
   前記第１のファン（４）の径が前記第２のファン（５）より大径であり、
   前記第１のファン（４）および前記第２のファン（５）が、前記湾曲したラジエータ（３）に対して車幅方向左右に振り分けて、前記第１のファン（４）は前記ラジエータ（３）の冷却水入口側に、前記第２のファン（５）は前記ラジエータ（３）の冷却水出口側に配置されており、
   かつ、前記第１のファン（４）および前記第２のファン（５）に接続される該第１のファン（４）および該第２のファン（５）に共通のヒューズ（３９）を有しており、
   前記第１のファン（４）に対応するリレー（３４）の接点部（３４ｂ）および前記第２のファン（５）に対応するリレー（３５）の接点部（３５ｂ）のそれぞれに、前記ヒューズ（３９）を介してバッテリ（３６）から電力が供給され、
   前記両接点部（３４ｂ、３５ｂ）にそれぞれ対応するコイル部（３４ａ，３５ａ）の他端側にも前記バッテリ（３６）の電力が供給され、
   前記両コイル部（３４ａ，３５ａ）の一端側が、ＥＣＵ（３０）内部に配設されて前記両リレー（３４，３５）をオンオフするスイッチ（３２，３３）にそれぞれ接続されていることを特徴とする自動二輪車用ラジエータ装置。
2. 前記第１のファン（４）および前記第２のファン（５）は、自動二輪車の前後方向視でそれらの一部が前輪（２）とそれぞれ重なるように配置されることを特徴とする請求項１記載の自動二輪車用ラジエータ装置。