JPS6029804B2 - 自動車のエンジン冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車のエンジン冷却装置に用いるラジェー夕
より車両前方に配設された電動ファンおよびファンシユ
ラウドに関するものである。

従来のエンジン冷却装置に用いられていたフアンおよび
ファンシュラウドは、自動車の進行方向から順に、ラジ
ェータ・ファンシュラウド・ファン・エンジンが配置さ
れる型式（以下、この型式を吸込みタイプと呼ぶ）が通
常用いられている。一方、近年自動車は空気抵抗を減少
させるため、風圧を受ける部分を減らす目的で、そのノ
ーズ部を低くするようになってきた。そのため、ラジェ
ータの小型化が要求されているが、エンジンの冷却に必
要な熱量を放出するためには、その小型化にも限界があ
った。

また、ラジェー夕は、自動車のノーズ部が低くなればな
るほど、エンジンに近づけて設置しなければならないが
、現実には、排気ガス対策のため、エンジンまわりに付
属部品が増え、エンジンルームの余剰スペースは少なく
なってきており、ラジェータをエンジンに近づけること
にも限界がある。

そこで、本発明者は、車両のノーズ部を低くするにつれ
てラジェータ前方に余剰スペースができてきたこと、お
よび、電動ファンを用いた場合、ファンの取付位置を自
由に設定できるという点に着目して、第１図に示すよう
に、ラジェータ４より車両前方にファンシュラウド３・
電動ファン２を設置する型式（以下この型式を押込みタ
イプと呼ぶ）の実用化を思いついた。

ここで、一般的に鍍金製のファンシュラウド３を成形す
る場合には、第２図に示すように、ベルマウス形状をし
たィンテークダクト部３ｃの一部を折り曲げて、この折
り曲げ部３ｄよりステイ５が伸び出るようになっており
、また、ステイ５の断面形状も、第３図に示すように、
空気流れィに対して凸形状とするのが通常である。

そのため、本発明者らは第２図図示のようなファンシュ
ラウド３を用いて種々の実験を繰り返したところ、第４
図に示すように、車外験音×は４００〜８００ＨＺで、
また車内騒音Ｙは１５０〜２５０日２でそれぞれピーク
音となり、車外においても、また車内においても、非常
に不快な騒音を呈するという事実を発見した。

なお第４図で縦軸は音圧しベル、機軸は周波数を示す。
そこで、本発明者らはこの騒音発生の原因を追求するに
当り、押込みファンではステイ５がファンプレード２よ
りも風上に位置しているという点に着目し、ステイ５の
長手方向中央部での速度変動、およびファンシュラゥド
３とステイ５との連結部（折り曲げ部）３ｄでの速度変
動を測定してみた。

その結果、第５図にＡ線で示すように、ステイ５の長手
方向中央部で生じる速度変動は４００〜８００日２でピ
ークとり、車外での騒音ピーク値と符号し、また折り曲
げ部３ｄで発生する速度変動はＢ線で示すように１５０
〜２５０日２でピークとなって車内での騒音ピーク値と
符合することが判明した。また、この速度変動の主たる
要因はステイ５・ファンシュラゥド３の板厚を代表長さ
とするカルマン渦によるものであることもつきとめた。
本発明は、この実験結果に着目して案出されたもので、
ステイ５の形状およびファンシュラウド３とステイ５と
の結合部の形状を改良することにより、騒音発生が少な
く極めて静かなエンジン冷却装置を提供することを目的
とするものである。以下本発明の第１実施例を図に基づ
いて説明する。まず、本発明装置の全体のレイアウトを
前述した第１図を援用して説明すると、第１図において
、６はエンジン、８はエンジンルーム、９はフロントグ
リル、７はバンパーである。

４はエンジンルーム８内のエンジン６より車両前方側に
配設されたラジエー夕で、入口パイプ４ａよりエンジン
冷却水を導入し、ラジェータコア４ｂでエンジン冷却水
の放熱を行ない、この放熱後のエンジン冷却水を出口パ
イプ４ｃより再びエンジン６へ送り出すものである。

２は、モーターにより駆動されラジェータ４へ空気を強
制的に吹きつけるファンで、ラジェータ４より車両前方
側に位置している。

３は鍍金（鉄板）をプレス加工して成形したファンシュ
ラウドで、ファン２へ空気を有効に導ぴくためにベルマ
ウス状に成形したィンテークダクト部３ｃと、ファン２
の外周を覆うべく円筒状に成形した円筒部３ａと、ファ
ン２により発生した空気流を有効にラジェータコア４ｂ
に導び〈ために母線形状に成形した口拡部３ｂとよりな
る。

そして、このフアンシユラウド３はフアンシユラウド３
にスポット溶接された連結具１川こよりラジェータ４に
固定される。５はモーターをファンシュラウド３に固定
するステイで、ファンシュラウド３と同じく鍍金（鉄板
）でできている。

また、このステイ５は第９図に示すように三本形成して
おり、三本のステイ５は固定数１２とともに一体成形さ
れている。そして、このステイ５とモータ１との取付け
はステイ５と一体に成形された固定数１２にモータ１の
フランジを重合し、両者をビス１１により固定しておこ
なう。ここで、本発明者らは、第５図図示の実験結果に
基づきステイ５により発生する騒音の低下を図るために
、まず第６図｛ａに示すようにそれぞれ断面形状の異な
るステイ５を試作して、音圧しベルの測定をしてみた。

そして、第６図ａにＡとして図示したステイ５を基準に
して、５００〜８００ＨＺでのピーク音の差を表示した
ところ第６図ｂ’‘こ示すような実験結果が得られ、■
ステイ５の断面形状は空気流ィに対して凹形状をした
ものの方が音圧しベルが低いこと。

■ ステイ５の断面形状は凹形状開□端の幅１が狭い方
が音圧しベルが低いこと。が分かった。

ただし、Ｄで図示する板厚のみのものは音圧しベル低減
には非常に効果があるが、モータ１を固定するだけの強
度が得られず、また強度を充分なものとするために板厚
ｔを厚くすれば製造が困難になるため、実用上使用する
ことが難しい。なお、第６図ａで１はステイ５の凹形状
閉口端の幅、ｈはステイ５の断面高さ、ｔはステイ５の
板厚である。

そして、ＡおよびＢは１＝１Ｍ、ｈ＝８．５ｔの形状で
あり、ｃは１＝７Ｌ ｈ＝１山の形状であり、Ａ・Ｂ・
Ｃともにｔ＝１．２柳の鍍金を用いている。またＤはｈ
＝１比、ｔ＝１．６肌の鍍金を用いている。そして、上
言己実験結果■に基いて、板厚ｔと凹形状関口端の幅１
との関係を調べたところ第７図に示すような値が得られ
、この図示結果より、幅１が板厚ｔの８倍以上となった
時は急激に音圧しベルが上昇することが分った。

そのため、本発明装置では、ステイ５の断面形状を空気
流ィに対して凹形状とし、かつ凹形状開ロ端の幅１を板
厚ｔの２倍以上８倍以下とすることにした。

ここで、幅８が板厚ｔの２倍であるときとは、鍍金を完
全に二つ折りしてステイ５を形成した状態である。また
、本発明者らの実験により、ステイ５とファン２との距
離Ｚは広い方が音圧しベルが低下することが認められた
が、自動車用としての搭載条件を考えれば取付スペース
上の制約から距離Ｚをあまり大きくすることはできず、
従って本実施例では距離ＺをＺ＝（０．０３〜０．１５
）○ただしＤ；ファン２の直径の範囲内とした。

さらに、本発明者らは、第５図図示の実験結果に基づき
、ファンシュラウド３とステイ５との連結部で発生する
騒音の低下を図るために、第８図ａに示すように、Ｅ
ステイ５の断面が空気流ィに対して凹形状で、かつファ
ンシュラウド３とステイ５との連結部が一体成形した折
り曲げ部３ｄとなっているもの。

Ｆ ステイ５の断面が空気流ィに対して凹形状で、かつ
、ステイ５とファンシユラウド３とは別体成形しファン
シュラウド３のィンテークダクト部３ｃが全周にわたっ
てベルマウス形状となっているもの。

とを製作し、また、Ｅ．に対しては折り曲げ部３ｄによ
ってベルマウス形状が維持できなくなっている部分の幅
Ｌを変化させて、音圧しベルを測定してみた。

その結果第８図ｂに示すような実験結果が得られ、ファ
ンシュラウド３のィンテースダクト部３ｃはなるべく多
くの部分でベルマウス形状が維持されていることが望し
く、ベルマウス形状が全周にわたって維持されているも
のＦでは、音圧しベルはかなり低下していることが認め
られた。従って、この実験結果に基づいて、本実施例で
はファンシュラウド３とステイ５との結合部を、ィンテ
ークダクト部３ｃのベルマウス形状が全周にわたって維
持できるように、第８図ａでＦとして図示した形状とし
た。次に、ファンシュラウド３とステイ５との取付けを
第９図ないし第１１図に基づいて説明する。

まず、ファンシュラウド３をインテークダクト部３ｃが
全周にわたってベルマウス形状となるように成形してお
き、またステイ５はこのベルマウス形状をしたィンテー
クダクト部３ｃを迂回して円筒部３ａに結合できるよう
、第１０、第１１図図示の如く端部付近５ａをＵ字状に
曲げて成形しておく。そして、ステイ５の端部付近５ａ
を拡げつつステイ５をファンシュラウド３に舷着させ、
その状態でステイ端部５ｂを円筒部３ａにスポット溶接
してステイ５とファンシュラウド３との結合を終了する
。なお、第１０，１１図において５ｃはステイ５の断面
の底部、５ｄは断面の側部である。そして、この第１実
施例の構成よりなる装置を用いて車外および車内におけ
る騒音を測定したところ第１２図に破線Ｘａ，Ｙａで示
すような測定値が得られた。

また第１２図には第２図図示の装置を使用した時の騒音
を測定した値を実線Ｘｂ，Ｙｂで示しており、この実線
Ｘｂ，Ｙｂと破線Ｘａ，Ｙａとの比較よりも、第１実施
例の構成よりなる装置は、車外における４００〜８００
ＨＺでのピーク音および車内における１５０〜２５０Ｈ
Ｚでのピーク音がともに極力小さくなっており、かつ、
全周波数域においても３〜７曲は下がっており、さらに
、音圧しベルを全領域にわたって積分したオーバーオー
ル値の騒音も３〜ＷＢ下がっていることが認められる。
なお、第１２図中、Ｘ線は車外音、Ｙ線は車内音をそれ
ぞれ示すものである。なお、本発明は上述した実施例に
限られるものではなく、他にも種々の態様が考えられる
。

次にステイ５とファンシュラウド３との結合状態の第２
の実施例を第１３図ないし第１５図に基づいて説明する
。この第２実施例は、ファンシュラゥド３のィンテーク
ダクト部３ｃのうち、等間隔離れた３箇所のみを外方へ
平板状に突出させて突出部３ｅを形成し、かつ、ステイ
５を端部５ｂまで折り曲がることなく、前記突出部３ｅ
先端まで直線状に形成し、ステイ端部５ｂをファンシュ
ラウド３の突出部３ｅにスポット溶接してステイ５とフ
ァンシュラウド３との結合を行なうようにしたものであ
る。

そして、この第２実施例によれば、ステイ５をファンシ
ュラウド３と重合させる際、第１実施例のごと〈ステイ
５を押し拡げてィンテークダクト部３ｃを越える必要が
なく、組付性、生産性を優れたものとすることができる
。次に、ステイ５とファンシュラウド３との結合状態の
第３実施例を第１６図ないし第１９図に基づいて説明す
る。

この第３実施例は、ファンシュラウド３のィンテークダ
クト部３ｃに、第１６図に示すように、周万向に等間隔
離れて３箇所の切り欠き３ｆを形成し、かつ、ステイ５
を端部付近５ａで直角に折り曲げておく。

そしてステイ５端部５ｂをファンシュラウド３の切り欠
き部３ｆより円筒部３ａ側へ挿入し、ステイ端部５ｂと
円筒部３ａとを合致させ、その状態で両者をスポット溶
接などでステイ５とファンシュラウド３との結合を行な
う。そして、この第３実施例は上述した第２実施例と同
じくステイ５を容易に組付けることができ、さらに、固
定板１２の中心とファンシュラウド３の中心とを組付上
容易に一致させることができ、生産性を極めて良くする
ことができる。また、この第３実施例においても、切り
欠き部３ｆはできるかぎり４・さく、ファンシユラウド
３のィンテークダクト部３ｃは出来るかぎり全周にわた
ってベルマウス形状を維持するようにした方が騒音防止
上望しし、ことは前述のとおりである。

そこで、この切り欠き部３ｆをなくして、ベルマウス形
状をできるかぎり全周にわたるようにしたものを第４実
施例として第２０図ないし第２２図に示す。この第４実
施例は第３実施例に見られたようなファンシュラゥド３
の切り欠き部３ｆを廃止したもので、ファンシユラウド
３のインテークダクト部３ｃを、周万向に等間隔離れた
位置で部分的に曲げ起して平坦部３ｇを形成してある。

なお、この平坦部３ｇの幅副ｇはスティ５端部５ｅの幅
とほぼ等しい長さとなっており、また、平坦部３ｇは円
筒部３ａと同一平面となるようにしてある。そしてステ
イ５は第３実施例で示した形状と同じく、端部付近５ａ
で直角に折り曲がった形状に成形し、このステイ５を平
坦部３ｇよりファンシュラウド３側へ挿入し、ステイ５
の端部５ｂを円筒部３ａもしくは平坦部３ｇにスポット
溶接して、ステイ５とファンシュラウドとの結合を行な
う。この第４実施例のものは、前述した第３実施例のも
のと同じく生産性、組付性に優れたものであり、かつ、
切り欠き部３ｆを廃して、ィンテークダクト部３ｃの形
状をできるかぎりベルマウス形状に近づけてあるため、
騒音の発生も小さくなっている。また、この第４実施例
のものにおいては、ステイ５の端部付近５ａを完全に直
角に曲げることが困難で、端部付近５ａが円弧状に曲る
場合には、第２２図に示すように平坦部３ｇの先端に切
り欠き３ｆを設けて、この切り欠き３ｆ部分に円弧状に
折り曲がった端部付近５ａが位置するようにしてもよい
。

なお、上述した実施例ではステイ５を等間隔で３本用い
た例を示したが、ステイ５の数は必要に応じて増減させ
てよく、また不等間隔でもよいことは勿論である。

また、上述した実施例ではファンシュラウド３とステイ
５との結合はスポット溶接により行なうようにしていた
が、スポット溶接の他に、かしめ固定、ねじ止め等他の
固定手段を用いてもよいことは言うまでもない。

以上説明したように、本発明装置は、ラジェータ４の前
方にファン２を配置する型式とし、かつファンシュラウ
ド３およびステイ５をそれぞれ飯金製としたものであっ
て、ステイ５の形状を空気流ィに対して凹形状とすると
ともにステイ５の幅１を板厚ｔの８倍以下とし、かつ、
ファンシュラウド３とステイ５との結合部の形状をファ
ンシュラウド３のインテークダクト部３ｃのベルマウス
形状が略全周にわたって維持できる形状とするという構
成としたため、空気流ィによる音圧しベルを低下でき、
それにより、車外車内での騒音を大幅に低減できるとい
う優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を自動車に取り付けた状態のレイア
ウトを示す配置図、第２図は本発明装置を完成させる前
段階に本発明者らが試作したファンシュラゥド３・ステ
イ５を示す正面図、第３図は第２図図示のステイ５のＡ
−Ａ矢視断面図、第４図は第２図図示装置の車外音×、
車内音Ｙの説明に供する説明図、第５図は第２図図示装
置のステイ５および折り曲げ部３ｄで発生する速度変動
の説明に供する説明図、第６図ａは本発明者らが試作を
したステイ５の断面形状を示す断面図、第６図ｂは第６
図ａ図示形状のステイ５を用いた装置での騒音状態の説
明に供する説明図、第７図はステイ５の断面凹形状閉口
端幅１と板厚ｔとの変化に伴なう音圧しベルの変化の説
明に供する説明図、第８図ａは本発明者らが試作した装
置のファンシュラゥド３とステイ５との結合部を示す斜
視図、第８図ｂは第８図ａで図示した形状をした装置で
の騒音状態の説明に供する説明図である。 第９図は本発明装置のファンシュラウド３・ステイ５の
一実施例を示す正面図の第１０図・第１１図はそれぞれ
ファンシュラウド３とステイ５との結合状態の第１実施
例を示す図で、第１０図は第９図のＢ矢視部分正面図、
第１１図は第１０図のＣ−Ｃ部分断面図である。第１２
図は第９図図示装置の車外音Ｘ・車内音Ｙの説明に供す
る説明図である。第１３図ないし第１５図はそれぞれ本
発明装置のファンシュラウド３とステイ５との結合状態
の第２実施例を示す図で、第１３図は結合部の部分正面
図、第１４図は第１３図のＤ矢視部分正面図、第１５図
は第１４図のＥ−Ｅ部分断面図である。第１６図ないし
第１９図はそれぞれ本発明装置のファンシュラウド３と
ステイ５との結合状態の第３実施例を示す図で、第１６
図はファンシュラウド３を示す斜視図、第１７図は結合
部の部分正面図、第１８図は第１７図のＦ矢視部分正面
図、第１９図は第１８図のＧ−Ｇ部分断面図である。第
２０図ないし第２２図はそれぞれ本発明装置のファンシ
ュラウド３とステイ５との結合状態の第４実施例を示す
図で、第２０図は結合部の部分正面図、第２１図は第２
０図のＨ矢視部分正面図、第２２図は第２１図の他の実
施例を示す部分正面図である。１……モータ、２……フ
アン、３……フアンシュラウド、３ｃ……ィンテークダ
クト部、４……ラジエータ、５“““ステイ、６”““
エンジン、１・・・・・・ステイ５の幅、ｔ・…・・ス
テイ５の板厚。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図（ａ） 第６図（Ｄ） 第７図 第８図くａ） 第８図（Ｄ） 第９図 第１０図 第１１図 第１３図 第１２図 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 第１８図 第１９図 第２０図 第２１図 第２２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動車のエンジン冷却水の放熱を行なうラジエータ
   と、このラジエータに空気を強制的に吹きつける電動フ
   アンと、この電動フアンにより発生した空気流を有効に
   前記ラジエータへ導びくフアンシユラウドと、前記電動
   フアンをこのフアンシユラウドに固定するステイとを備
   え、前記電動フアンを前記ラジエータより車両前方に設
   置する構成とした自動車のエンジン冷却装置であつて、
   前記フアンシユラウドおよびステイを鈑金製とし、前記
   ステイの断面形状を前記空気流に対して凹形状にすると
   ともにこのステイの凹形状開口端幅を板厚の２倍以上８
   倍以下とし、かつ、前記フアンシユラウドと前記ステイ
   との結合部を前記フアンシユラウドのインテークダクト
   部のベルマウス形状が略全周にわたつて維持できる形状
   に構成したことを特徴とする自動車のエンジン冷却装置
   。