JP2008240567A - Fan and cooling system using the fan - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a resonance sound by reducing amplitude by resonance of a blade. <P>SOLUTION: This fan 10 driven by a motor unit and cooling a cooling object. can minimize an amplitude level of the blade 20 by the resonance by arranging a weight 22 in the peripheral direction between a ring 21 and a boss 19 of the blade 20 being a rigidity easily weakening part. Thus, when a rotating speed is particularly reduced, the amplitude by the resonance is reduced, and even if a cogging frequency of the motor unit coincides with a resonance frequency of the blade 20, the resonance sound can be reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両に搭載されるエンジン等の冷却対象物を冷却するファンおよびこれを用いた冷却システムに関する。   The present invention relates to a fan for cooling a cooling object such as an engine mounted on a vehicle and a cooling system using the same.

車両のエンジンルーム内には、エンジン等を冷却風により冷却するファンが設けられている。このファンは、電動モータ等の駆動源により駆動されて回転するボスと、このボスから径方向に延びる複数のブレードとにより構成される。図６は従来のファン３０を示す斜視図である。図６に示すファン３０のように、剛性を上げるためにブレード３１の先端にボス３２と同心状のリング３３を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２１８５１３号公報 A fan for cooling the engine or the like with cooling air is provided in the engine room of the vehicle. The fan is configured by a boss that is driven and rotated by a drive source such as an electric motor, and a plurality of blades that extend radially from the boss. FIG. 6 is a perspective view showing a conventional fan 30. As shown in FIG. 6, a fan 30 is proposed in which a ring 33 concentric with a boss 32 is provided at the tip of a blade 31 in order to increase rigidity (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-218513 A

ところで、ファンは、ボスやブレード単体に固有振動周波数があり、ファンが所定回転数に達すると共振する。一方、ファンの電動モータは、扁平かつ多極化してきているため、回転数が低い場合であっても大きなコギング振動が発生する。このため、ファンを止める際などのように回転数が低くなった場合に、コギング周波数と共振周波数とが一致して大きな共振音が発生することがあった。   By the way, the fan has a natural vibration frequency in the boss and the blade alone, and resonates when the fan reaches a predetermined rotational speed. On the other hand, since the electric motor of the fan has become flat and multipolar, large cogging vibration occurs even when the rotational speed is low. For this reason, when the rotational speed becomes low, such as when the fan is stopped, the cogging frequency and the resonance frequency coincide with each other, and a large resonance sound may be generated.

特に、上述のファン３０のように、ブレードの先端にリングを設けたファンでは、ファン外周の剛性は上がるが、ブレードのボスとリングとの間での剛性は弱く、回転数が低くなると、剛性が弱い部分で大きな共振音が発生することがあった。   In particular, in the fan having the ring provided at the tip of the blade, such as the fan 30 described above, the rigidity of the outer periphery of the fan is increased, but the rigidity between the boss of the blade and the ring is weak, and the rigidity is reduced when the rotational speed is reduced. There was a case where a large resonance sound was generated in a weak part.

本発明の目的は、共振音を低減することにある。   An object of the present invention is to reduce resonance noise.

本発明のファンは、駆動源により回転駆動されて冷却対象物を冷却するファンであって、回転中心に形成されるボスと、前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、前記ブレードの径方向先端側に設けられる前記ボスと同心状のリングと、前記ブレードの前記リングと前記ボスとの間に周方向に沿って設けられるウェイトとからなることを特徴とする。   The fan of the present invention is a fan that is driven to rotate by a drive source and cools an object to be cooled, and includes a boss formed at the center of rotation and a plurality of blades provided on the outer periphery of the boss and extending radially outward. The blade includes a ring concentric with the boss provided on the radial front end side of the blade, and a weight provided along a circumferential direction between the ring and the boss of the blade.

本発明のファンは、前記ウェイトは、基端から先端にかけて傾斜状に厚く形成されていることを特徴とする。   The fan of the present invention is characterized in that the weight is formed to be thick in an inclined shape from the proximal end to the distal end.

本発明の冷却システムは、ファンの下流側に冷却対象物が配置される冷却システムであって、前記ファンは、回転中心に形成されるボスと、前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、前記ブレードの径方向先端側に設けられる前記ボスと同心状のリングと、前記ブレードの前記リングと前記ボスとの間に周方向に沿って設けられるウェイトとからなることを特徴とする。   The cooling system of the present invention is a cooling system in which an object to be cooled is disposed downstream of a fan, and the fan is provided on a boss formed at a rotation center and an outer periphery of the boss, and is radially outward. A plurality of blades extending, a ring concentric with the boss provided on the radial front end side of the blade, and a weight provided along a circumferential direction between the ring and the boss of the blade. Features.

本発明の冷却システムは、前記ウェイトは、基端から先端にかけて傾斜状に厚く形成されていることを特徴とする。   The cooling system of the present invention is characterized in that the weight is formed to be thick in an inclined shape from the base end to the tip end.

本発明によれば、ブレードのリングとボスとの間に周方向に沿ってウェイトを設けたことにより、特にファンの回転数が低くなった際に、共振による振幅を減少させ、共振音を低減することが可能となる。   According to the present invention, by providing a weight along the circumferential direction between the blade ring and the boss, particularly when the rotational speed of the fan is low, the resonance amplitude is reduced and the resonance noise is reduced. It becomes possible to do.

図１は本発明の一実施の形態であるファン１０が搭載された車両１１の一部を示す概略図である。図１に示すように、車両１１の前方端には複数の通風口１５が形成されたグリル１６が装着されており、車両１１の外部とエンジンルーム１２内とを連通する通風口１５を介して、ラジエータ１３に冷却風ａが案内される。車両１１のエンジンルーム１２内には、ラジエータ１３と、ファン１０と、エンジン１４とが、前方端からこの順に設けられている。つまり、ファン１０は、冷却対象物としてのラジエータ１３を介して外部から冷却風ａを吸い込むように駆動され、この冷却風ａを冷却対象物としてのエンジン１４に送風するようになっている。   FIG. 1 is a schematic view showing a part of a vehicle 11 equipped with a fan 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a grill 16 having a plurality of ventilation holes 15 formed at the front end of the vehicle 11 is mounted, and the vehicle 11 communicates with the inside of the engine room 12 through the ventilation holes 15. The cooling air a is guided to the radiator 13. In the engine room 12 of the vehicle 11, a radiator 13, a fan 10, and an engine 14 are provided in this order from the front end. That is, the fan 10 is driven so as to suck in the cooling air a from the outside via the radiator 13 as a cooling object, and blows the cooling air a to the engine 14 as the cooling object.

ラジエータ１３は、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冷却風ａを流すことにより、冷却水からの熱を冷却風ａに放出することができ、冷却水の温度を下げることができる。また、ラジエータ１３の端面には、冷却風ａを整流する底付き円筒状のシュラウド１７が固定されており、シュラウド１７には、モータユニット１８（駆動源）を介してファン１０が回転自在に取り付けられるとともに、図示しない複数の通風口が形成されている。   Although not shown, the radiator 13 includes a tube that guides cooling water and a heat radiation fin attached to the tube. By flowing the cooling air a between the radiating fins, heat from the cooling water can be released to the cooling air a, and the temperature of the cooling water can be lowered. A cylindrical shroud 17 with a bottom that rectifies the cooling air a is fixed to the end face of the radiator 13, and the fan 10 is rotatably attached to the shroud 17 via a motor unit 18 (drive source). In addition, a plurality of ventilation openings (not shown) are formed.

エンジン１４は、内部にウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットはラジエータ１３を介して冷却水の循環流路を形成する。ウォータジャケット内でエンジン１４からの熱を吸収した冷却水は、ラジエータ１３内でその熱を外部に放出した後に再びウォータジャケットに送り込まれる。   The engine 14 has a water jacket formed therein, and this water jacket forms a cooling water circulation passage through the radiator 13. The cooling water that has absorbed the heat from the engine 14 in the water jacket is discharged into the water jacket again after the heat is released to the outside in the radiator 13.

図２は図１のファン１０を示す斜視図、図３は図２のＩで示す部分の拡大図、図４は図１のファン１０を示す平面図である。図２〜図４に示すように、ファン１０は、７枚のブレード２０が、回転中心に形成されるボス１９の外周１９ａから径方向外側に延びて、周方向にほぼ等間隔で並べて配置されている。ブレード２０の径方向先端２０ａには、ボス１９と同心状のリング２１が設けられており、このリング２１により各ブレード２０が連結されて一体となるように構成されている。ファン１０の裏面には、ブレード２０のボス１９とリング２１との間にウェイト２２が、周方向に沿って設けられている。また、ボス１９の中央には嵌合孔２３が形成されており、この嵌合孔２３にモータユニット１８の図示しない駆動軸を嵌合することにより、ボス１９がモータユニット１８により回転駆動されるのに伴い、ファン１０は回転する。   2 is a perspective view showing the fan 10 of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of a portion indicated by I in FIG. 2, and FIG. 4 is a plan view showing the fan 10 of FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, the fan 10 has seven blades 20 extending radially outward from an outer periphery 19 a of a boss 19 formed at the center of rotation, and arranged side by side at substantially equal intervals in the circumferential direction. ing. A ring 21 concentric with the boss 19 is provided at the radial tip 20 a of the blade 20, and the blades 20 are connected and integrated by the ring 21. On the back surface of the fan 10, a weight 22 is provided along the circumferential direction between the boss 19 of the blade 20 and the ring 21. A fitting hole 23 is formed in the center of the boss 19, and the boss 19 is rotationally driven by the motor unit 18 by fitting a driving shaft (not shown) of the motor unit 18 into the fitting hole 23. Accordingly, the fan 10 rotates.

ウェイト２２は、図４に示すようにボス１９の外周１９ａとブレード２０の径方向先端２０ａとの中間部に設けられ、図３に示すように基端２２ａから先端２２ｂにかけて傾斜状に厚みを増す、いわゆるウィングレット状に形成されている。つまり、図２及び図３に示すように、ブレード２０はファン１０の回転方向に対して傾斜して設けられるが、このブレード２０の傾斜に合わせてウェイト２２の表面２２ｃ（ブレードと接する側の面）を設ける一方で、裏面２２ｄ（ブレード２０と接する側の面と反対側の面）をファン１０の回転方向に対して傾斜させずに設けることで、ウェイト２２は基端２２ａではほとんど厚みがなく、先端２２ｂに近づくに連れて次第に厚みを増し、先端２２ｂで最も厚くなるようになっている。   The weight 22 is provided at an intermediate portion between the outer periphery 19a of the boss 19 and the radial tip 20a of the blade 20 as shown in FIG. 4, and increases in thickness from the base end 22a to the tip 22b as shown in FIG. It is formed in a so-called winglet shape. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the blade 20 is provided to be inclined with respect to the rotation direction of the fan 10, and the surface 22 c of the weight 22 (surface on the side in contact with the blade) according to the inclination of the blade 20. ) On the other hand, the back surface 22d (the surface opposite to the surface in contact with the blade 20) is provided without being inclined with respect to the rotation direction of the fan 10, so that the weight 22 has almost no thickness at the base end 22a. The thickness gradually increases as the tip 22b is approached, and the tip 22b is thickest.

このように、ファン１０では、ブレード２０の径方向先端２０ａにリングを設けるのみならず、ブレード２０のリング２１とボス１９との間にウェイト２２を設けることにより、共振によるブレード２０の振幅レベルを小さく抑えられる。つまり、ファン１０を止める際などのように回転数が低くなった場合に、モータユニット１８のコギング周波数とブレード２０の共振周波数とが一致すると、大きな共振音が発生することがある。この際に、ブレード２０の径方向先端２０ａにリング２１がなければ、ボス１９の剛性を上げることでブレード２０の振幅レベルを小さく抑えることができるが、ファン１０の剛性は低下することになる。一方で、リング２１を設けた場合には、リング２１とボス１９との間での剛性が弱くなり、ボス１９の剛性を上げても大きな共振音が発生してしまう。これに対し、ファン１０では、ウェイト２２を設けることにより、モータユニット１８のコギング周波数とブレード２０の共振周波数とが一致しても、共振音を低減することが可能となる。ここで、ブレード２０で最も共振しやすい部分は、ブレード２０の形状や枚数にもよるが、通常ボス１９およびリング２１の双方から離れて最も剛性が弱くなりやすい部分であるので、この位置付近にウェイト２２を設けることにより、共振音の一層の低減が可能となる。   Thus, in the fan 10, not only a ring is provided at the radial tip 20 a of the blade 20, but also the weight 22 is provided between the ring 21 of the blade 20 and the boss 19, thereby reducing the amplitude level of the blade 20 due to resonance. Can be kept small. That is, when the rotational speed becomes low, such as when the fan 10 is stopped, if the cogging frequency of the motor unit 18 and the resonance frequency of the blade 20 match, a large resonance noise may be generated. At this time, if there is no ring 21 at the radial tip 20a of the blade 20, the amplitude level of the blade 20 can be reduced by increasing the rigidity of the boss 19, but the rigidity of the fan 10 is reduced. On the other hand, when the ring 21 is provided, the rigidity between the ring 21 and the boss 19 becomes weak, and even if the rigidity of the boss 19 is increased, a large resonance sound is generated. On the other hand, in the fan 10, by providing the weight 22, even if the cogging frequency of the motor unit 18 matches the resonance frequency of the blade 20, it is possible to reduce the resonance noise. Here, although the portion where the blade 20 is most likely to resonate depends on the shape and number of blades 20, it is usually the portion where the rigidity tends to be weakest away from both the boss 19 and the ring 21. By providing the weight 22, it is possible to further reduce the resonance noise.

また、ウェイト２２の厚みを、先端２２ｂの厚みに合わせて均一に厚く形成した場合には、ブレード２０の剛性は上がるが、冷却風ａが整流してしまい、ファン１０の遠心流が阻害されることから冷却効率が低下することがある。また、ウェイト２２を設けたことによる重量の増大化が懸念される。一方で、ウェイト２２の厚みを単に均一に薄く形成したのでは、共振音を低減することが困難になる。これに対し、ウェイト２２を、基端２２ａから先端２２ｂにかけて傾斜状に厚く形成し、ブレード２０のファン１０の回転方向に対する傾斜に合わせて厚みを変化させることにより、共振音を低減しつつ、図１に示すように、ファン１０の回転方向の遠心力により冷却風ａを拡散させることができるので、エンジン１４が障害となって冷却風ａの流れが滞ることなく冷却効率を高めるとともに、ウェイト２２の軽量化を図ることが可能となる。   When the thickness of the weight 22 is uniformly increased to match the thickness of the tip 22b, the rigidity of the blade 20 is increased, but the cooling air a is rectified and the centrifugal flow of the fan 10 is obstructed. Therefore, the cooling efficiency may be reduced. Moreover, there is a concern about an increase in weight due to the provision of the weight 22. On the other hand, if the thickness of the weight 22 is simply and thinly formed, it is difficult to reduce resonance noise. On the other hand, the weight 22 is formed thick from the base end 22a to the front end 22b in an inclined shape, and the thickness is changed in accordance with the inclination of the blade 20 with respect to the rotation direction of the fan 10, thereby reducing resonance noise. As shown in FIG. 1, the cooling air a can be diffused by the centrifugal force in the rotational direction of the fan 10, so that the engine 14 becomes an obstacle and the cooling air flow is not slowed. The weight can be reduced.

本発明は本実施の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変更可能である。例えば、図示する形態では、ウェイト２２は美観を向上させる観点から、ファン１０の裏面に設けられているが、表面に設けてもよい。また、図示する形態では、ウェイト２２は冷却効率を高める等の観点から、基端２２ａから先端２２ｂにかけて傾斜状に厚く形成しているが、その厚みは均一であってもよいし、目的に応じて適宜変更してもよい。さらに、図示する形態では、リング２１はブレード２０の径方向先端２０ａに設けられているが、径方向先端２０ａ側であれば他の位置に取り付けてもよい。さらに、図示する形態では、ブレード２０は７枚であるが、この枚数は目的に応じて適宜変更してもよい。   The present invention is not limited to the present embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the illustrated form, the weight 22 is provided on the back surface of the fan 10 from the viewpoint of improving the aesthetic appearance, but may be provided on the front surface. Further, in the illustrated embodiment, the weight 22 is formed to be thick from the base end 22a to the front end 22b from the viewpoint of increasing the cooling efficiency. However, the thickness may be uniform or according to the purpose. May be changed as appropriate. Further, in the illustrated embodiment, the ring 21 is provided at the radial tip 20a of the blade 20, but may be attached to another position as long as it is on the radial tip 20a side. Furthermore, in the illustrated form, there are seven blades 20, but this number may be changed as appropriate according to the purpose.

また、ファン１０の下流側にある冷却対象物はエンジン１４であるが、通常エンジンルーム１２内に設置されうる他の装置や部材を冷却対象物としてもよい。   In addition, although the cooling target on the downstream side of the fan 10 is the engine 14, other devices or members that can be installed in the engine room 12 may be used as the cooling target.

以下、実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated in detail.

図２〜図４に示すウェイト２２を備えた本発明のファン１０と図６に示すウェイトのない従来のファン３０とで、回転数７００〜２０００ＲＰＭにおける共振音（近接音）レベル（ｄＢ・Ａ）を測定した。結果を図５のグラフに示す。   Resonant sound (proximity sound) level (dB · A) at a rotational speed of 700 to 2000 RPM between the fan 10 of the present invention having the weight 22 shown in FIGS. 2 to 4 and the conventional fan 30 without the weight shown in FIG. Was measured. The results are shown in the graph of FIG.

図５の結果から、従来のファン３０では最も共振音が大きくなる回転数１２００ＲＰＭにおいて、本発明のファン１０では共振音レベルを１５ｄＢ・Ａ程度低減できることがわかった。   From the results of FIG. 5, it was found that the resonance sound level can be reduced by about 15 dB · A in the fan 10 of the present invention at the rotational speed of 1200 RPM at which the resonance sound is highest in the conventional fan 30.

本発明の一実施の形態であるファンが搭載された車両の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of vehicle by which the fan which is one embodiment of this invention is mounted. 図１のファンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the fan of FIG. 図２のＩで示す部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion indicated by I in FIG. 2. 図１のファンを示す平面図である。It is a top view which shows the fan of FIG. ファンの共振音（近接音）の測定結果を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement result of the resonance sound (proximity sound) of a fan. 従来のファンを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional fan.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ファン
１３ ラジエータ
１４ エンジン
１８ モータユニット（駆動源）
１９ ボス
１９ａ 外周
２０ ブレード
２０ａ 径方向先端
２１ リング
２２ ウェイト
２２ａ 基端
２２ｂ 先端
ａ 冷却風 10 Fan 13 Radiator 14 Engine 18 Motor unit (drive source)
19 Boss 19a Outer periphery 20 Blade 20a Radial tip 21 Ring 22 Weight 22a Base 22b Tip a Cooling air

Claims (4)

駆動源により回転駆動されて冷却対象物を冷却するファンであって、
回転中心に形成されるボスと、
前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、
前記ブレードの径方向先端側に設けられる前記ボスと同心状のリングと、
前記ブレードの前記リングと前記ボスとの間に周方向に沿って設けられるウェイトとからなることを特徴とするファン。 A fan that is driven to rotate by a drive source and cools an object to be cooled;
A boss formed at the center of rotation;
A plurality of blades provided on the outer periphery of the boss and extending radially outward;
A ring concentric with the boss provided on the radial tip side of the blade;
A fan comprising a weight provided along a circumferential direction between the ring of the blade and the boss. 請求項１記載のファンにおいて、
前記ウェイトは、基端から先端にかけて傾斜状に厚く形成されていることを特徴とするファン。 The fan according to claim 1, wherein
The fan is characterized in that the weight is formed in an inclined shape from the base end to the tip end. ファンの下流側に冷却対象物が配置される冷却システムであって、
前記ファンは、回転中心に形成されるボスと、
前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、
前記ブレードの径方向先端側に設けられる前記ボスと同心状のリングと、
前記ブレードの前記リングと前記ボスとの間に周方向に沿って設けられるウェイトとからなることを特徴とする冷却システム。 A cooling system in which an object to be cooled is arranged downstream of a fan,
The fan has a boss formed at the center of rotation,
A plurality of blades provided on the outer periphery of the boss and extending radially outward;
A ring concentric with the boss provided on the radial tip side of the blade;
A cooling system comprising a weight provided along a circumferential direction between the ring of the blade and the boss. 請求項３記載の冷却システムにおいて、
前記ウェイトは、基端から先端にかけて傾斜状に厚く形成されていることを特徴とする冷却システム。 The cooling system according to claim 3.
The cooling system according to claim 1, wherein the weight is formed to be thick in an inclined shape from the proximal end to the distal end.

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