JP6946918B2

JP6946918B2 - ラジエータファン

Info

Publication number: JP6946918B2
Application number: JP2017199557A
Authority: JP
Inventors: 竜介藤野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-10-13
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2021-10-13
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: DE112018004514T5; CN111194379B; JP2019074004A; CN111194379A; US11306644B2; WO2019074090A1; US20200332699A1

Description

本開示は、ラジエータファンに関する。

特許文献１には、羽根１５の角度θを大きくしたいときには、ハンドル装置１７の把手部１７Ｄを矢示Ｃ方向に回動し、逆に、羽根１５の角度θを小さくしたいときには、ハンドル装置１７の把手部１７Ｄを矢示Ｄ方向に回動することが開示されている（例えば、段落［００２３］、図３）。

特開平６−３０６８９０号公報

しかしながら、特許文献１では、手動でラジエータファンの羽根の角度を変えるようになっており、ラジエータファンの回転中に羽根の角度を変えることはできない。そのため、ラジエータは、ラジエータファンの回転数によっては、適切に冷却性能を発揮できない場合がある。

例えば、ラジエータファンが低速回転するときに、ラジエータに十分な風が送り込まれるよう羽根の角度が設定されたとする。この場合、ラジエータファンが高速回転になると、羽根の空気抵抗が大きくなり、ラジエータに十分な風が送り込まれない場合がある。このため、ラジエータは、適切に冷却性能を発揮できなくなる場合がある。

一方、ラジエータファンが高速回転するときに、羽根の空気抵抗が小さくなるよう羽根の角度が設定されたとする。この場合、ラジエータファンが低速回転になると、空気の送り込む量が小さくなり、ラジエータに十分な風が送り込まれない場合がある。このため、ラジエータは、適切に冷却性能を発揮できなくなる場合がある。

そこで本開示は、ラジエータの冷却性能を適切に発揮できるラジエータファンを提供することを目的とする。

本発明の態様のラジエータファンは、ラジエータを冷却するラジエータファンであって、エンジンの回転によって回転する回転部材と、空気を受ける面の角度が変更されるように前記回転部材の周面に設けられる羽根部材と、前記回転部材内に設けられ、前記回転部材の回転による遠心力によって、前記回転部材の周面に向って移動する移動部材と、前記移動部材と前記羽根部材とに連結され、前記移動部材の動きを前記羽根部材に伝達し、前記面の角度を変更する連結部材と、を有し、前記回転部材の回転数の上昇によって前記連結部材が第１の方向に回転した場合、前記羽根部材は、前記面の法線と、前記回転部材の回転軸方向とがなす角度が大きくなるように回転し、前記回転部材の回転数の低下によって前記連結部材が前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転した場合、前記羽根部材は、前記角度が小さくなるように回転する。

本開示によれば、ラジエータの冷却性能を適切に発揮させることができる。

実施の形態に係るラジエータファンを適用した車両の一部を示した図である。ラジエータファンをエンジン側から見た図である。ラジエータファンを＋ｙ軸方向から見た図である。羽根部材と連結部材との連結例を説明する図である。移動部材および連結部材を説明する図である。移動部材および連結部材の動きを説明する図である。羽根部材の動きを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、実施の形態に係るラジエータファンを適用した車両の一部を示した図である。図１に示すように、車両は、キャブ１と、エンジン２と、ラジエータファン３と、ラジエータ４と、を有している。以下では、図１に示すように３軸の座標軸を設定する。

図１に示す車両は、例えば、キャブオーバトラックである。車両は、キャブ１の下方に、エンジン２を有している。

ラジエータファン３は、エンジン２の前方（ｘ軸方向）に設けられている。ラジエータファン３は、エンジン２のクランクシャフトの回転を伝達するファンベルト（図示せず）によって回転する。ラジエータファン３の回転数（回転速度）は、エンジン２の回転数に比例する。

ラジエータファン３は、複数の羽根を有している。以下で詳述するが、ラジエータファン３の複数の羽根は、エンジン２の回転数に応じて、羽根の角度が変わるようになっている。

ラジエータ４は、ラジエータファン３の前方（ｘ軸方向）に設けられている。ラジエータ４は、例えば、ホース（図示せず）を経由して、エンジン２内にあるウォータジャケットと接続されている。冷却水は、ラジエータ４およびウォータジャケットを循環し、ラジエータ４で冷却される。

走行風は、矢印Ａ１に示すように、ラジエータファン３の回転によって、ラジエータ４を通過するように取り込まれる。これにより、ラジエータ４の冷却水は冷却され、冷却された冷却水は、エンジン２を冷却する。

なお、上記では、車両は、キャブオーバトラックとしたが、これに限られない。ラジエータファン３は、例えば、キャブオーババンやセミキャブオーバトラック等、他のタイプの車両にも適用できる。

図２は、ラジエータファン３をエンジン２側から見た図（−ｘ軸方向から見た図）である。図２に示すように、ラジエータファン３は、回転部材１１と、羽根部材１２ａ〜１２ｈと、移動部材１３ａ，１３ｂ（第１ウェイト、第２ウェイト）と、連結部材１４ａ，１４ｂ，１５と、を有している。

回転部材１１は、円筒状の形状を有し、内側に移動部材１３ａ，１３ｂを収容している。図２では、移動部材１３ａ，１３ｂを図示しているが、実際は、回転部材１１に蓋部材（図３の蓋部材２１を参照）が取り付けられて、見えないようになっている。

回転部材１１に取付けられる蓋部材には、軸（図１の軸Ａ２または図３の軸２２を参照）が固定されており、軸には、ファンベルトがプーリを介して掛けられている。回転部材１１は、エンジン２の回転によって、例えば、図中時計回りに回転する。

羽根部材１２ａ〜１２ｈは、回転部材１１の周面に、回転可能に設けられている。

図３は、ラジエータファン３を＋ｙ軸方向から見た図である。図３には、図２に示した羽根部材１２ｇ，１２ｆが示してある。図３では、図２に示したその他の羽根部材１２ａ〜１２ｅ，１２ｈの図示を省略している。また、図３には、図２に示した連結部材１４ａ，１５が示してある。

図３に示す矢印Ａ２１は、空気（大気）の流れを示している。空気は、ラジエータファン３の回転によって、−ｘ軸方向に流れる。図３に示すように、ラジエータファン３は、蓋部材２１と、軸２２，２３と、を有している。

蓋部材２１は、円筒状の回転部材１１の底部を形成し、回転部材１１に固定されている。

軸２２は、円柱状の形状を有し、一端が回転部材１１に固定されている。軸２２の他端は、回転可能にエンジン２に固定されている。軸２２には、ファンベルト（図示せず）がプーリ（図示せず）を介して掛けられ、エンジン２の回転数に応じた回転数で、一方向に回転する。例えば、軸２２は、−ｘ軸方向から見て、時計回りに回転する。回転部材１１は、軸２２が回転することにより、回転する。

軸２３は、円柱状の形状を有し、一端が回転部材１１の周面に連結され、他端が羽根部材１２ｆに連結されている。軸２３は、羽根部材１２ｆを、回転部材１１に対し、回転可能に固定している。すなわち、羽根部材１２ｆは、軸２３によって、回転部材１１に対し、回転可能に回転部材１１に固定されている。

例えば、図３の一点鎖線で示す中心軸Ａ２２ａは、軸２３の中心軸を示している。羽根部材１２ｆは、軸２３の中心軸Ａ２２ａを回転軸として、図３に示す両矢印Ａ２２ｂの方向に、回転可能に回転部材１１に固定されている。

羽根部材１２ｇも、羽根部材１２ｆと同様に、軸によって（図２の軸Ａ１１を参照）、回転可能に回転部材１１に固定されている。

例えば、図３に示す中心軸Ａ２３ａは、羽根部材１２ｇを回転部材１１に固定する軸（図２の軸Ａ１１を参照）の中心軸を示している。羽根部材１２ｇは、中心軸Ａ２３ａを回転軸として、図３に示す両矢印Ａ２３ｂの方向に、回転可能に回転部材１１に固定されている。

羽根部材１２ｆ，１２ｇには、連結部材１５が貫通している。以下で詳述するが、連結部材１５は、回転部材１１に対して、図３に示す矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂの方向に動く。羽根部材１２ｆ，１２ｇは、連結部材１５の矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂ方向の動きに連動して、両矢印Ａ２２ｂ，Ａ２３ｂに示す方向に回転する。

図４は、羽根部材１２ｇと連結部材１５との連結例を説明する図である。図４には、羽根部材１２ｇと連結部材１５との連結部分（連結部材１５が羽根部材１２ｇを貫通している部分）の断面が示してある。図４において、図３と同じものには同じ符号が付してある。

図４に示すように、羽根部材１２ｇには、球状の穴１２ｇａが形成されている。連結部材１５は、球状の突起部１５ａが形成されている。連結部材１５の球状の突起部１５ａは、羽根部材の球状の穴１２ｇａに嵌めあわされている。これにより、羽根部材１２ｇは、連結部材１５の矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂ方向の動きに連動して回転する。

図３の説明に戻る。連結部材１５の矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂ方向の動きに応じて、羽根部材１２ｆ，１２ｇは、空気を受ける面の角度が変更される。例えば、図３に示す面Ｓ１は、羽根部材１２ｇの空気を受ける面を示している。羽根部材１２ｇは、上記したように、連結部材１５の矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂ方向の動きに連動して、両矢印Ａ２３ｂの方向に回転するので、面Ｓ１の角度は、連結部材１５の矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂ方向の動きに連動して変更される。

図３に示していないその他の羽根部材１２ａ〜１２ｅ，１２ｈも、羽根部材１２ｆ，１２ｇと同様に、軸によって、回転可能に、回転部材１１の周面に固定されている。そして、羽根部材１２ａ〜１２ｅ，１２ｈには、連結部材１５が貫通し、連結部材１５の矢印Ａ２４ａ，Ａ２４ｂ方向の動きに連動して回転する。

図２の説明に戻る。移動部材１３ａ，１３ｂは、円筒状の回転部材１１内に設けられている。移動部材１３ａ，１３ｂは、回転部材１１の回転による遠心力によって、回転部材１１の周面に向かって移動する。

連結部材１４ａは、棒状の形状を有し、一端が移動部材１３ａに連結され、他端が連結部材１５に連結されている。連結部材１４ｂは、棒状の形状を有し、一端が移動部材１３ｂに連結され、他端が連結部材１５に連結されている。

連結部材１５は、リング形状を有し、羽根部材１２ａ〜１２ｈを貫通している。移動部材１３ａ，１３ｂが、回転部材１１の回転による遠心力によって、回転部材１１の周面に向かって移動すると、その動きが、連結部材１４ａ，１４ｂによって連結部材１５に伝達され、連結部材１５は、回転部材１１に対し、回転する。

図５は、移動部材１３ａ，１３ｂおよび連結部材１４ａ，１４ｂ，１５を説明する図である。図５には、図２に示した回転部材１１と、移動部材１３ａ，１３ｂと、連結部材１４ａ，１４ｂ，１５と、が示してある。図５では、図２に示した羽根部材１２ａ〜１２ｈの図示を省略している。

図５に示すように、ラジエータファン３は、軸３１ａ，３１ｂと、弾性部材３２と、を有している。

軸３１ａは、例えば、ボルトである。軸３１ａの一端は、移動部材１３ａを貫通し、回転部材１１の底部（図３に示した蓋部材２１に対向する底部）に固定されている。軸３１ａは、移動部材１３ａを、回転部材１１に対し、回転可能に固定している。

軸３１ｂは、例えば、ボルトである。軸３１ｂの一端は、移動部材１３ｂを貫通し、回転部材１１の底部（図３に示した蓋部材２１に対向する底部）に固定されている。軸３１ｂは、移動部材１３ｂを、回転部材１１に対し、回転可能に固定している。

弾性部材３２は、一端が移動部材１３ａに固定され、他端が移動部材１３ｂに固定されている。弾性部材３２は、例えば、コイルばねであり、縮む方向に力が働いている。

移動部材１３ａ，１３ｂは、半円形状を有している。移動部材１３ａ，１３ｂは、回転部材１１の回転軸（中心軸）に対し、対向するように、回転部材１１内に設けられている。移動部材１３ａ，１３ｂは、弾性部材３２の縮む方向の力によって、互いが引き付けられている。

図６は、移動部材１３ａ，１３ｂおよび連結部材１４ａ，１４ｂ，１５の動きを説明する図である。図６において、図５と同じものには同じ符号が付してある。

回転部材１１がエンジン２の回転によって回転すると、移動部材１３ａ，１３ｂには、遠心力が働く。移動部材１３ａ，１３ｂに働く遠心力が、弾性部材３２の縮む力より大きくなると、移動部材１３ａ，１３ｂは、回転部材１１の周面に向かって移動する。

例えば、移動部材１３ｂは、軸３１ｂを回転軸として、図中時計回りに角度θ回転し、回転部材１１の周面に向かって移動する。移動部材１３ａも、移動部材１３ｂと同様に、軸３１ａを中心軸として、図中時計回りに角度θ回転し、回転部材１１の周面に向かって移動する。

角度θは、移動部材１３ａ，１３ｂに働く遠心力に応じて大きくなる。従って、移動部材１３ａ，１３ｂは、回転部材１１の回転数が大きくなる程、回転部材１１の周面に近づく。一方、移動部材１３ａ，１３ｂは、回転部材１１の回転数が小さくなる程、回転部材１１の周面から離れ、回転部材１１の回転軸に近づく。

連結部材１５は、連結部材１４ａ，１４ｂを介して、移動部材１３ａ，１３ｂに連結されている。連結部材１５は、移動部材１３ａ，１３ｂが、回転部材１１の回転数の上昇に応じて周面方向に移動すると、その動きが、連結部材１４ａ，１４ｂによって伝達され、図６に示す矢印Ａ３１ａ方向に動く（回転）する。一方、連結部材１５は、移動部材１３ａ，１３ｂが、回転部材１１の回転数の低下に応じて回転部材１１の回転軸方向に移動すると、その動きが、連結部材１４ａ，１４ｂによって伝達され、図６に示す矢印Ａ３１ｂ方向に回転する。

図７は、羽根部材１２ｇの動きを説明する図である。図７には、図３に示した羽根部材１２ｇと、連結部材１５と、が示してある。また、図７には、図３で示した空気の流れを示す矢印Ａ２１が示してある。

図７には、回転部材１１が回転していないときの羽根部材１２ｇ（実線で示す羽根部材１２ｇ）と、回転部材１１が回転しているとき羽根部材１２ｇ（点線で示す羽根部材１２ｇ）とが示している。矢印Ａ４１ａは、回転部材１１が回転していないときの羽根部材１２ｇの面の法線を示し、矢印Ａ４１ｂは、回転部材１１が回転しているときの羽根部材１２ｇの面の法線を示している。

上記で説明したように、連結部材１５は、回転部材１１の回転数に応じて、回転部材１１に対して回転する。例えば、連結部材１５は、回転部材１１の回転数が上昇すると、図７の矢印Ａ４２ａの方向に回転する。一方、連結部材１５は、回転部材１１の回転数が低下すると、図７の矢印Ａ４２ｂの方向に回転する。

羽根部材１２ｇは、連結部材１５と連結されており、連結部材１５の回転に伴って、回転する。例えば、回転部材１１の回転数の上昇によって、連結部材１５が矢印Ａ４２ａの方向に回転すると、羽根部材１２ｇは、実線の状態から、点線の状態へ回転する。一方、回転部材１１の回転数の低下によって、連結部材１５が矢印Ａ４２ｂの方向に回転すると、羽根部材１２ｇは、点線の状態から、実線の状態へ回転する。

言い換えれば、回転部材１１の回転軸方向（＋ｘ軸方向）に対する、羽根部材１２ｇの面の法線角度は、回転部材１１の回転数に応じて大きくなる。

例えば、矢印Ａ４１ａに示す法線は、回転部材１１の回転数が大きくなるにつれ、図中反時計回りに回転し、回転部材１１の回転軸方向となす角度が大きくなる。一方、回転部材１１の回転数が小さくなるにつれ、例えば、矢印Ａ４１ｂに示す法線は、図中時計回りに回転し、回転部材１１の回転軸方向となす角度は小さくなる。

これにより、回転部材１１が高速回転しても、羽根部材１２ｇに対する空気抵抗は小さくなる。例えば、羽根部材１２ｇは、回転部材１１の回転数が大きくなるにつれ、点線で示す状態に回転するため、空気は、−ｘ軸方向へと通過しやすくなる。つまり、高速回転による空気の流れの低下が抑制され、ラジエータファン３は、ラジエータ４の冷却性能の低下を抑制できる。

一方、回転部材１１が低速回転しても、羽根部材１２ｇは、実線で示す状態に回転するため、多くの空気が−ｘ軸方向へと送り込まれる。つまり、多くの空気が、ラジエータ４を通過し、ラジエータファン３は、ラジエータ４の冷却性能の低下を抑制できる。

なお、図７では、羽根部材１２ｇについて説明したが、羽根部材１２ａ〜１２ｆ，１２ｈも同様に動作する。

以上説明したように、ラジエータファン３は、エンジン２の回転によって回転する回転部材１１と、空気を受ける面の角度が変更されるように、回転部材１１の周面に設けられる羽根部材１２ａ〜１２ｈとを有する。また、ラジエータファン３は、回転部材１１内に設けられ、回転部材１１の回転による遠心力によって、回転部材１１の周面に向って移動する移動部材１３ａ，１３ｂと、移動部材１３ａ，１３ｂと羽根部材１２ａ〜１２ｈとに連結され、移動部材１３ａ，１３ｂの動きを羽根部材１２ａ〜１２ｈに伝達し、羽根部材１２ａ〜１２ｈの面の角度を変更する連結部材１４ａ，１４ｂ，１５と、を有する。

これにより、ラジエータファン３の羽根部材１２ａ〜１２ｈの面の角度は、エンジン２の回転数に応じて変わるので、ラジエータファン３は、エンジン２の回転数に依存せずに、ラジエータ４の冷却性能を適切に発揮させることができる。例えば、ラジエータファン３は、エンジン２の回転数が低回転数から高回転数に変化し、または、高回転数から低回転数に変化しても、ラジエータ４の冷却性能を適切に発揮させることができる。

なお、上記では、羽根部材１２ａ〜１２ｈは、回転部材１１の回転に応じて、全てが回転するとしたが、これに限られない。例えば、羽根部材１２ａ，１２ｃ，１２ｅ，１２ｇは、回転部材１１の周面に固定され、羽根部材１２ｂ，１２ｄ，１２ｆ，１２ｈが回転してもよい。

また、羽根部材１２ａ〜１２ｈは、エンジン２の回転数に応じて、徐々に回転してもよいし、段階的に回転してもよい。例えば、羽根部材１２ａ〜１２ｈは、回転部材１１が所定の回転数になるまで回転せず、回転部材１１が所定の回転数になると、可動範囲の最大まで回転してもよい。

１キャブ
２エンジン
３ラジエータファン
４ラジエータ
１１回転部材
１２ａ〜１２ｈ羽根部材
１３ａ，１３ｂ移動部材
１４ａ，１４ｂ，１５連結部材
２１蓋部材
２２，２３，３１ａ，３１ｂ軸
３２弾性部材

Claims

ラジエータを冷却するラジエータファンであって、
エンジンの回転によって回転する回転部材と、
空気を受ける面の角度が変更されるように前記回転部材の周面に設けられる羽根部材と、
前記回転部材内に設けられ、前記回転部材の回転による遠心力によって、前記回転部材の周面に向って移動する移動部材と、
前記移動部材と前記羽根部材とに連結され、前記移動部材の動きを前記羽根部材に伝達し、前記面の角度を変更する連結部材と、
を有し、
前記回転部材の回転数の上昇によって前記連結部材が第１の方向に回転した場合、前記羽根部材は、前記面の法線と、前記回転部材の回転軸方向とがなす角度が大きくなるように回転し、
前記回転部材の回転数の低下によって前記連結部材が前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転した場合、前記羽根部材は、前記角度が小さくなるように回転する、
ラジエータファン。
前記羽根部材は、前記回転部材が所定の回転数になるまで回転せず、前記回転部材が前記所定の回転数になった場合に、可動範囲の最大まで回転する、
請求項１に記載のラジエータファン。
前記移動部材は、前記回転部材の回転軸に対し、対向するように設けられる第１のウェイトと、第２のウェイトと、を有し、
前記第１のウェイトと、前記第２のウェイトとを前記回転軸の方向に引き付ける弾性部材、をさらに有する、
請求項１または２に記載のラジエータファン。