(57)【要約】【課題】冷却ファンがラジエータに干渉した場合においても、冷却ファンの動作を継続させる。【解決手段】駆動源３と、駆動源３に動力伝達可能に連結されるボス部１２と、ボス部１２と一体的に、且つこのボス部１２から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材１４と、を有する冷却ファン４と、冷却ファンに近接して対向配置されるラジエータ２と、を有し、リング部材１４は、ラジエータ２と対向する軸方向一方側の縁部１４ａの少なくとも一部が、ブレード１３の軸方向一方側の最突出部１３ａよりもラジエータ２側に延出して形成されている車両用ラジエータの冷却装置１を提供する。【選択図】図４
2015010518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
前記駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部と、
前記ボス部と一体的に、且つこのボス部から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレードと、
前記複数のブレードの径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材と、を有する冷却ファンと、
前記冷却ファンに近接して対向配置されるラジエータと、を有する車両用ラジエータの冷却装置であって、
前記リング部材は、前記ラジエータと対向する軸方向一方側の縁部の少なくとも一部が、前記ブレードの軸方向一方側の最突出部よりも前記ラジエータ側に延出して形成されていることを特徴とする車両用ラジエータの冷却装置。
【請求項２】
前記リング部材の前記ラジエータと対向する軸方向一方側の縁部は、全周に亘って平滑状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ラジエータの冷却装置。
【請求項３】
前記リング部材の前記ラジエータと対向する軸方向一方側の縁部に複数のエア流入溝が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用ラジエータの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ファンを用いた車両用ラジエータの冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却ファンの多くは、電動モータ等の回転駆動源に連結されるボス部に、径方向外側に突出する複数のブレードが設けられ、回転駆動源の動力によってブレードを旋回させて、冷却対象物にエアを送風する基本構造とされている（例えば、特許文献１参照）。
また、このように構成された冷却ファンは、車両のラジエータ（熱交換器）を介してエアを吸い込んだり、ラジエータに対するエアの送風量を増大するために、ラジエータと対向配置するように取り付けられている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７２５１６号明細書
【特許文献２】実開昭６３−０４８９９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、昨今の燃費向上のための空気抵抗を考慮した車両デザインに伴うエンジンルーム縮小化の流れや、エンジンルーム内に搭載されるバッテリーや補機類の増加に影響され、冷却ファンが取り付けられるシュラウドやラジエータにおいても小型化・薄型化が望まれるようになっている。また、このような冷却ファンとしては、軽量化・イナーシャ低減等の目的もあって樹脂成形品が一般的である。
このことから、冷却ファンとラジエータ間の距離（クリアランス）が充分に確保できず、例えば、冠水路突入時など悪条件が重なる場合、外圧を受けて冷却ファンとラジエータとが干渉することがある。即ち、外力によって撓んだ冷却ファンのブレードがラジエータと干渉し、その接触抵抗によって冷却ファンが所望の動作を継続できなくなくなるなど不具合の原因となることがある。
【０００５】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、冷却ファンがラジエータに干渉した場合においても、冷却ファンの動作を継続させることができる車両用ラジエータの冷却装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の車両用ラジエータの冷却装置は、駆動源と、前記駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部と、前記ボス部と一体的に、且つこのボス部から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレードと、前記複数のブレードの径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材と、を有する冷却ファンと、前記冷却ファンに近接して対向配置されるラジエータと、を有する車両用ラジエータの冷却装置であって、前記リング部材は、前記ラジエータと対向する軸方向一方側の縁部の少なくとも一部が、前記ブレードの軸方向一方側の最突出部よりも前記ラジエータ側に延出して形成されていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、冷却ファンがラジエータに干渉した場合においても、リング部材の縁部のみがラジエータに接触し、ブレードがラジエータに接触することがないため、接触抵抗が軽減されて、冷却ファンの動作を継続させることができる。
【０００８】
上記車両用ラジエータの冷却装置において、前記リング部材の前記ラジエータと対向する軸方向一方側の縁部は、全周に亘って平滑状に形成されている構成としてもよい。
【０００９】
上記構成によれば、リング部材におけるラジエータとの接触をより円滑な摺動とすることができる。
【００１０】
上記車両用ラジエータの冷却装置において、前記リング部材の前記ラジエータと対向する軸方向一方側の縁部に複数のエア流入溝が設けられている構成としてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、外周側から流れ込んだエアは、リング部材のエア流入溝を通ってブレード間のスペースに吸い込まれるようになる。エア流入溝は、リング部材のエア吸い込み側の軸方向の縁部の一般面に対して窪んでいるため、外周側からブレード間のスペースに吸い込まれるエアは、急旋回せずにファンの軸方向に緩やかに向きを変えることになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却ファンがラジエータに干渉した場合においても、リング部材の縁部のみがラジエータに接触し、ブレードがラジエータに接触することがないため、接触抵抗が軽減されて、冷却ファンの動作を継続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態の車両用ラジエータの冷却装置の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図であって、本発明の第一実施形態の冷却ファンの正面図である。
【図３】本発明の第一実施形態の冷却ファンの斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態の冷却ファンの側面図である。
【図５】本発明の第一実施形態の車両用ラジエータの冷却装置の作用を説明する図である。
【図６】本発明の第二実施形態の冷却ファンの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（車両用ラジエータの冷却装置）
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の車両用ラジエータの冷却装置１は、ラジエータ２と、駆動源であるモータユニット３と、モータユニット３の出力部に取り付けられている冷却ファン４と、モータユニット３が固定されるとともに、冷却ファン４の外周部分が近接するよう構成され、ラジエータ２に固定されるシュラウド６と、を有している。
冷却装置１は、例えば、車両のエンジンルームに搭載されている。冷却装置１のラジエータ２には、車両の前方等に形成されている通風口（グリル）を介してエアＣＡが案内される。冷却ファン４は、冷却対象物としてのラジエータ２を介してエアＣＡを吸い込むように駆動され、このエアＣＡを車両のエンジンに向けて送風する、所謂サクション式として構成されている。
【００１５】
ラジエータ２は、冷却ファン４に近接して対向配置されており、図示は省略するが、冷却水を案内するチューブと、これに取り付けられる放熱フィンとを備えている。この放熱フィンの間にエアＣＡを流すことにより、冷却水の熱をエアＣＡで冷却することができ、冷却水の温度を下げることができる。
【００１６】
シュラウド６は、中央部に略円筒状の開口を有するケーシングであり、軸方向の一端がラジエータ２に固定されている。シュラウド６には、軸方向の他端に一体に形成された複数のシュラウドステー７を介してモータユニット３が固定されている。モータユニット３の出力部には、冷却ファン４が一方向に回転自在に取り付けられている。シュラウド６の開口部である内周面は、冷却ファン４用の導風孔３０とされており、導風孔３０の内側に冷却ファン４の外周部分が近接するように回転可能に配置されるようになっている。また、シュラウド６の前面の導風孔３０を囲む領域は導風孔３０に向かって窪むテーパ面３１とされている。
【００１７】
本実施形態の冷却ファン４は軸流ファンであり、例えば、ポリプロピレン等の樹脂材にて一体成形された樹脂成形品である。図２、図３、及び図４に示すように、冷却ファン４は、モータユニット３の出力部である出力軸３ａに動力伝達可能に連結される有底円筒状のボス部１２と、ボス部１２と一体的に、ボス部１２の外周面から径方向外側に向かって突出形成された複数（この実施形態の場合５枚）のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４とを備えている。リング部材１４はブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結している。
【００１８】
ここで、冷却ファン４について、シュラウド６の外側に露出する側の面（図２において正面に見える側の面）を前面と呼び、その裏側の面を後面と呼ぶものとすると、各々のブレード１３は、図２に矢印Ｒで示す冷却ファン４の回転方向の前方側が冷却ファン４の前面側に開くように傾斜している。したがって、ブレード１３の後面側は、冷却ファン４の回転時にその近傍部が正圧になる正圧面とされ、ブレード１３の前面側は、冷却ファン４の回転時にその近傍部が負圧となる負圧面とされている。
【００１９】
また、各々のブレード１３は、付根部側では仰角が大きく、かつ、翼弦長が短く設定されており、延出端側に向かうにつれて仰角が次第に小さくなるとともに翼弦長が次第に長くなるように設定されている。そして、各々のブレード１３の延出端は、正面視でボス部１２と同軸中心の円を描く円弧形状に形成され、シュラウド６の導風孔３０の内周面に対してほぼ一定の微小隙間が維持されるようになっている。
さらに、この実施形態のブレード１３は、正面視で延出端側が回転方向の前方に向かって湾曲する前進翼型とされているが、特に、回転方向の前方側の縁部は延出端に近づくにつれて前方側への膨出量が大きくなっている。
【００２０】
複数のブレード１３を連結しているリング部材１４は、その中心が冷却ファン４の回転中心と略一致するように形成されている。
そして、リング部材１４のエア吸い込み側（冷却ファン４の前面側）の軸方向の前縁部１４ａは、各ブレード１３の負圧面のうちの、延出端近傍の回転方向前方側の翼縁部１３ａよりもラジエータ２側（図３及び図４における上側）に延出されて形成されている。
即ち、リング部材１４におけるラジエータ２と対向する軸方向一方側の前縁部１４ａは、ブレード１３の軸方向一方側の最突出部よりもラジエータ２側に延出して形成されている。具体的には、図４に一点鎖線で示すブレード１３の軸方向一方側の最突出部よりも符号Ｅで示す寸法分でラジエータ２側に延出して形成されている。
【００２１】
また、リング部材１４のエア吸込み側の軸方向の前縁部１４ａには、回転方向に交互に複数のエア流入溝１６が設けられている。具体的には、エア流入溝１６の底部は、リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の前縁部１４ａに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各々のエア流入溝１６は、リング部材１４の周域において、一のブレード１３と隣接する別のブレード１３の間に形成されている。各々のエア流入溝１６はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。
【００２２】
また、リング部材１４のエア吐き出し側（冷却ファン４の後面側）の軸方向の後縁部１４ｂには、複数の肉抜き溝１７が形成されている。具体的には、肉抜き溝１７の底部は、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の後縁部１４ｂに対して所定深さだけ窪んで形成されている。
また、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は、方形状の溝ではなく、傾斜面を持つ先開きの台形状に形成されている。
【００２３】
ここで、ブレード１３の長さとリング部材１４の厚さとの比率であるブレード翼半径比率について説明する。
図２に示すように、ブレード１３の半径をＤ／２、リング部材１４の厚さをＴとすると、ブレード翼半径比率ηは、以下に示す数式（１）で表すことができる。
η＝（Ｄ／２）／Ｔ  ・・・（１）
【００２４】
樹脂設計条件として、リング部材１４の厚さＴを１ｍｍ以上、ブレード半径Ｄ／２の上限を２３０ｍｍ（直径Ｄ＝４６０ｍｍ）として、数式：０＜Ｄ≦４６０、１≦Ｔを数式（１）に当てはめると、ηの最大値ｎｍａｘは、ブレード半径Ｄ／２の最大値、Ｄ／２（ｍａｘ）、及びリング部材１４の厚さＴの最小値Ｔ（ｍｉｎ）より、
ηｍａｘ：Ｄ／２（ｍａｘ）／Ｔ（ｍｉｎ）
となる。
【００２５】
また、ηの最小値ηｍｉｎは、ブレード半径Ｄ／２の最小値、Ｄ／２（ｍｉｎ）、及びリング部材１４の厚さＴの最大値Ｔ（ｍａｘ）より、
ηｍｉｎ：Ｄ／２（ｍｉｎ）／Ｔ（ｍａｘ）
となる。
【００２６】
これにより、ブレード翼半径比率ηの範囲は、
０＜η≦２３０
となる。
【００２７】
この条件を用いることによって、ブレード１３の長さから、必要なリング部材１４の厚さを確認することができる。例えば、ブレード１３をブレード半径１５０ｍｍ（Ｄ＝３００ｍｍ）で作成する必要がある場合、上述したブレード翼半径比率ηの範囲を満足するためには、リング部材１４の厚さＴは、１５０／２３０＝０．６５ｍｍ以上とする必要があることが分かる。
【００２８】
次に、本実施形態の車両用ラジエータの冷却装置１の作用について説明する。
車両が走行すると、車両に形成された通風口からエアＣＡがラジエータ２に導入される。冷却ファン４は、ラジエータ２を介してエアＣＡを吸い込むように駆動され、このエアＣＡを車両のエンジンに向けて送風する。具体的には、冷却ファン４が回転駆動されると、シュラウド６の導風孔３０の主に前方側からエアＣＡがブレード１３間のスペースに吸い込まれる。
【００２９】
ここで、例えば、車両が外圧を受けて、ブレード１３が撓んだ場合、図５に示すように、冷却ファン４の外周部がラジエータ２と干渉することがある。
この際、本実施形態の冷却ファン４においては、まず、リング部材１４がラジエータ２に接触する。即ち、冷却ファン４のブレード１３の翼端部１３ａがラジエータ２に接触することはない。これにより、両者の接触抵抗が軽減されて、冷却ファン４の回転は継続される。
【００３０】
また、このとき、シュラウド６の導風孔３０には、前方側だけでなくシュラウド６の外周側からもエアＣＡが流入する。このシュラウド６の外周側から流入するエアＣＡは、シュラウド６の前面のテーパ面３１に沿って導風孔３０方向に進み、冷却ファン４のリング部材１４に設けられたエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い込まれ、軸方向に沿って吐き出される。
【００３１】
このシュラウド６の外周側から流入するエアＣＡは、リング部材１４の前縁部１４ａよりも低いエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い入れられるため、そのエアＣＡはリング部材１４部分で急激に旋回することなく、軸方向に緩やかに向きを変えることになる。このため、この冷却ファン４の場合、シュラウド６の外周側から流入したエアＣＡの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることがない。
【００３２】
上記実施形態によれば、ブレード１３が撓んで冷却ファン４がラジエータ２と干渉した場合においても、リング部材１４の前縁部１４ａのみがラジエータ２に接触し、冷却ファン４のブレード１３の前縁部１３ａがラジエータ２に接触することはない。これにより、両者の接触抵抗が軽減されて、冷却ファン４の回転を継続させることができる。
【００３３】
また、この冷却ファン４においては、エアＣＡの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることによる騒音の発生を未然に防止することができる。
また、この冷却ファン４の場合、シュラウド６の外周側から流入したエアＣＡが、充分なエア通過面積を確保されたエア流入溝１６部分を通過して最短距離をもってブレード１３間に吸い入れられるため、エアＣＡの流通抵抗が少なく、その分ファン効率の充分な向上を望むことができる。
【００３４】
なお、本実施形態の冷却ファン４においては、リング部材１４の後縁部１４ｂに肉抜き溝１７を形成する構成としたが、肉抜き溝１７は必ずしも必要ではなく、車両の仕様等に応じて適宜省略することもできる。
【００３５】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態の冷却ファン４について説明する。
第二実施形態の冷却ファン４は、第一実施形態の冷却ファン４と比較して、リング部材１４にエア流入溝１６及び肉抜き溝１７が設けられていない点が異なる。即ち、本実施形態の冷却ファン４のリング部材１４は、前縁部１４ａ及び後縁部１４ｂが全周に亘って平滑状に形成されている。
【００３６】
上記実施形態によれば、冷却ファン４の外周部がラジエータ２と干渉した場合においても、リング部材１４の前縁部１４ａにおけるラジエータ２との接触をより円滑な摺動とすることができる。
【００３７】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記の実施形態は、ラジエータ２に対して、一つの冷却ファン４を設ける構成を示したが、これに限ることはなく、ラジエータ２に対して複数の冷却ファン４を設ける構成としてもよい。
また、上記の実施形態では、冷却ファン４をラジエータ２の下流側（車両後方側）に配置したが、冷却ファン４をラジエータ２の上流側（車両前方側）に配置して、ラジエータ２に対するエアの送風量を増大する、所謂プッシャ式の構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  車両用ラジエータの冷却装置
２  ラジエータ
３  モータユニット（駆動源）
４  冷却ファン
６  シュラウド
１２  ボス部
１３  ブレード
１３ａ  翼縁部
１４  リング部材
１４ａ  前縁部（縁部）
１４ｂ  後縁部
１６  エア流入溝
３０  導風孔
３１  テーパ面
【図１】
2015010518.tif 000003
【図２】
2015010518.tif 000004
【図３】
2015010518.tif 000005
【図４】
2015010518.tif 000006
【図５】
2015010518.tif 000007
【図６】
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