JP2000502162A - 内燃機関を動力源とする車輌の全冷却組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 熱交換器モジュール、冷却ファンモジュール１２、電気式冷媒ポンプモジュール１４および電気式装置制御モジュール１６が、内燃機関で駆動される自動車の全冷却組立体１０を形成するように互いに結合される。冷却ファンモジュール１２はラジエータ１８の後面の後方に直接配置され、電気モーターで駆動されるファン３６，３８を収容しており、このファンがラジエータ１８を横断して空気を吸入する。車輌に対する取付け時には、組立体は車輌のエンジン区画に「下ろされ」て所定位置に固定される。エンジンおよびラジエータ１８を通してエンジン冷媒を圧送する電気モーターで駆動される冷媒ポンプモジュール１４、およびファンおよびポンプモジュール３４，３８の作動を制御する電気式装置制御モジュール１６も、冷却ファンモジュール１６に取付けられる。車輌が空調装置系を有する場合、および（または）ターボチャージャー付きエンジンの場合、１およびまたは２つの追加の熱交換器が熱交換器モジュール１８の部分を形成する。冷却ファンモジュール１２は軸流ファンまたはダクト付きラジアルファンで構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関を動力源とする車輌の全冷却組立体 発明の分野 本発明は、内燃機関を動力源とする自動車のエンジン区画における流体循環お よび熱廃棄（heat rejection）の両方を果たす個別モジュールの新規な機構およ び配置を含む総合ないし全冷却組立体に関する。 発明の背景および概要 内燃機関は熱廃棄を必要とする。或る種の内燃機関は空冷され、他は液冷され る。自動車に動力を与える内燃機関は、多くの場合に液冷とされている。このよ うな冷却は、エンジンブロックに取付けられてそのエンジンで直接に駆動される エンジン駆動式冷媒ポンプ（一般には水ポンプと称される）によって行われる。 このポンプはエンジン冷媒を、その冷媒がエンジン熱を吸収するエンジン内部の 冷媒通路に通し、そこから熱の廃棄されるラジエータに通し、そして最終的に流 体回路を完結させるためにポンプ入ロヘ戻すように圧送する。多くの場合、エン ジンにより直接駆動されるか電気モーターで駆動されるファンがラジエータを通 して大気を吸入するのに使用され、これにより熱はラジエータにおいて冷媒から 大気へ伝達されて廃棄されるのであり、このようにしてエンジンが冷却される。 通常の自動調温バルブ（thermostatic valve）（一般にサーモスタット）が、ポ ンプによりラジエータを通して圧送される冷媒流量を冷媒温度に関して制御する 。このサーモスタットは、冷媒が十分に高い温度に達してサーモスタットがラジ エータを通しての流れを可能にしてラジエータがエンジン温度を効果的に制限す るようになるまでは、ラジエータを通る流れを抑止する。このようにしてサーモ スタットは、エンジンが完全に暖まると所望のエンジン作動温度を設定する一方 、エンジンが冷間始動された際に冷媒を本質的に迅速に加熱できるようにする１ つの形態の冷媒温度調整を行う。 米国特許第３９９９５９８号、同第４４７５４８５号、同第４５５７２２３号 、同第４５６７８５８号、同第４６９１６６８号および同第４７５９３１６号は 、 ポンプを使用して熱交換器の冷媒通路を通してエンジン冷媒を循環させることに より、また或る場合はさらに電気モーターで駆動されるファンすなわちブロワー を使用して熱交換器を横断させて大気を強制流動させることにより、熱を廃棄す る内燃機関の冷却装置を示している。これらの特許の幾つかにおいては、熱交換 器は内燃機関を動力源とする自動車のラジエータである。米国特許第３９９９５ ９８号および同第４４７５４８５号は、そのような車輌の客室を加熱するヒータ ー組立体のヒーターコアーもエンジン冷媒の循環される熱交換器とされ、電気モ ーターで駆動されるブロワーによってこの熱交換器を横断して空気を強制的に流 し、加熱された空気が客室へ導かれることを示している。米国特許第３９９９５ ９８号、同第４４７５４８５号、同第４５５７２２３号および同第４６９１６６ ８号はまた、熱交換器を通してエンジン冷媒を強制的に流すポンプを作動させる ために電気モーターを使用することを示している。 本発明は従来の冷却装置に比べて重要な利点を有する新規且つ独特な全冷却組 立体に関し、その１つの利点は自動車組立プラントでの組立作業が容易なことで ある。 簡単に言うと、エンジン冷却装置に適用する場合、本明細書に記載する組立体 は幾つかの各個のモジュール、すなわち冷却ファンモジュール、電気式冷媒ポン プモジュール、電気式装置制御モジュールおよび熱交換器モジュールで構成され る組立体である。冷却ファンモジュールは熱交換器モジュールの下流側に配置さ れると共に熱交換器モジュールを横断して空気を吸入する電気モーター被駆動フ ァンを含み、これにより熱が熱交換器モジュールから空気流へ連続的に伝達され て廃棄流を形成する。電気式冷媒ポンプモジュールは、エンジン冷媒通路および 全冷却組立体を通して冷媒を圧送するための電気モーター被駆動冷媒ポンプを含 む。電気式装置制御モジュールは、各種入力を受入れてそれらを処理し、冷媒ポ ンプおよびファンの両電気モーターの作動を制御するための電気回路を含む。熱 交換器モジュールはラジエータを含む。車輌が客室を冷却する空調装置を有する 場合には、ラジエータと一列に並んだ空気調整凝縮器も含み、車輌のエンジンが ターボチャージ式である場合は、熱交換器モジュールは吸入空気の冷却器も含ん でいる。補助冷却ファンモジュールは、熱交換器モジュールの上流側の面を横断 するヘッド圧力を発生させるように熱交換器モジュールの上流側に選択的に配置 されることができる。 内燃機関に適用される場合の本発明の他の利点は、エンジンクランクシャフト から通常はベルトおよび滑車によって直接駆動されるエンジン取付け式冷媒ポン プを排除できることである。これは、新型自動車の設計においてエンジン区画の パッケージング（収容配置）に関する大きな要素となり得るエンジンパッケージ ング框体の嵩を減少させる。ベルトおよび滑車の排除はエンジン部品を削減し、 同時に冷媒ポンプのシャフト軸受に作用するベルト側荷重によって生じる摩耗の 問題を無くす。エンジンによって直接駆動されるエンジン取付け式冷媒ポンプは 本質的に冷媒流量をエンジン速度（すなわちエンジン回転数ｒｐｍ）に関係付け ることになるので、ポンプは、冷媒流量がエンジン回転数ｒｐｍによって強制流 動される流量ほど多量とされるべきでないときに、エンジン出力を浪費し、そし て（または）ポンプキャビテーションを発生させる。 本発明のさらに他の利点は、ラジエータを横断して空気を吸入するためのエン ジン被駆動ファンを排除できることである。これもまたエンジンのパッケージン グ框体を減少させ、エンジンに取付けられる或る種の部品の必要性を無くす。エ ンジンによって直接駆動されるファンはエンジン出力を消費するので、ラジエー タを横断するラム圧による空気流が存在する場合には、そのようなファンはエン ジン出力を浪費することになる。 本発明の他の利点、利益、特徴および有用性は、図面に添付された以下の説明 および請求の範囲を読むことで開示され、および（または）認識されよう。図面 は、現時点で本発明を実施する最良形態の、本発明の現在好ましいとされる実施 形態を開示している。 図面の簡単な説明 図１は本発明の原理を具現する全冷却組立体の第１の典型的な実施形態の分解 斜視図である。 図２は本発明の原理を具現する全冷却組立体の第２の典型的な実施例の分解斜 視図である。 好ましい実施形態の説明 図１は内燃機関の典型的な全エンジン冷却組立体１０を示しており、エンジン は概略的に図示され、符号Ｅで示されている。上側左後方から見た分解斜視図に おいて、冷却組立体１０は冷却ファンモジュール１２と、電気式冷媒ポンプモジ ュール１４と、電気式装置制御モジュール１６と、熱交換器モジュール１８とを 含むように示されている。エンジンＥを動力源とする自動車の前部エンジン区画 におけるような作動関係においては、これらの４つのモジュール１２，１４，１ ６，１８は全冷却組立体を形成するために固定具のような適当な連結手段により 互いに連結されて組立体となっている。 熱交換器モジュール１８は、一列に配置されたラジエータ１９および空調凝縮 器２１を含む。ラジエータ１９は通常のもので、右側および左側のヘッダータン ク２０Ｒ，２０Ｌ、およびそれら両側のヘッダータンク間に配置されたコアー２ ２を含む。右側ヘッダータンク２０Ｒは入ロタンクであって、その上端付近に後 方へ向かって突出する入ロチューブ２４を有し、一方、左側ヘッダータンク２０ Ｌは出口タンクであって、その下端付近に後方へ向かって突出する出口チューブ ２６を含む。充填ネック２８がタンク２０Ｌの頂壁に配置され、作動装置系にお いて取外し可能なラジエータキャップ（図示せず）により閉じられる。 冷却ファンモジュール１２は、熱交換器モジュール１８の垂直および水平方向 の拡がりにほぼ対応した垂直および水平方向の拡がりを有するパネル構造３０を 含む。図示パネル構造は基本的には、水平および垂直方向の拡がりを有する壁付 きパネルである。電気式冷媒ポンプモジュール１４および電気式装置制御モジュ ール１６の両方は、典型的な実施形態においてはパネル構造３０の左側垂直縁付 近に取外し可能に固定される。電気式冷媒ポンプモジュール１４は、冷媒ポンプ ３２およびその冷媒ポンプ３２を作動させるための電気モーター３４を含む。冷 却ファンモジュール１２は、ファン３６およびそのファン３６を作動させるため の電気モーター３８を含む。冷媒ポンプ３２は入ロチューブ４２および出口チュ ーブ４４を含む。入ロチューブ４２は、連結チューブすなわちコネクタ４５によ ってラジエータ出口チューブ２６と液体連通される。冷媒ポンプ３２の内部の圧 送機構を作動させるシャフトは、適当な継手によって電気モーター３４のシャフ トに連結される。 ファン３６は適当な継手によって電気モーター３８のシャフトに連結された中 央ハブを含み、したがってファンの回転軸線はモーターシャフト軸線と一致する 。ファン３６はパネル３０の円周状の壁の付いた貫通開口４６の中に芯出しされ て配置される。ストラット４８の形状は貫通開口４６の壁から中心位置のモータ ー取付け部５０まで延在しており、この取付け部５０に電気モーター３８の本体 が取付けられ、そのモーターシャフトはファン３６と同芯連結されるようにモー ター本体から前方へ向かって貫通開口４６と同芯的に延在される。この実施形態 は軸流ファンを説明している。 客室のための空調装置を備えた車輌においては、空調凝縮器２１が典型的には ラジエータ１９の前方で冷却ファンモジュール１２と一列に並んで配置される。 ラジエータ１９および空調凝縮器２１は、それぞれの装置系で熱を大気へ廃棄す るように作用する部分を構成する熱交換器である。エンジン冷却装置系の場合の エンジン冷媒および空調装置系の場合の冷媒はそれぞれの熱交換器の通路を通っ て流れる一方、大気は図１の矢印Ａの方向に熱交換器モジュール１８の前面から 後面へ向かって通路を横断して流れて、凝縮器およびラジエータを連続して通過 する。各々の熱交換器は熱伝達効率を高めるために通路構造の有効熱伝達面を増 大させるようにフィン、波形または他の手段を典型的に備えて構成される。熱交 換器モジュールを横断する大気の流れは廃熱流（effluent）を形成し、このよう な廃熱流は熱交換器モジュールを横断して空気を吸入するように電気モーター３ ８でファン３６を作動させるか、車輌が前進運転される突起のラム圧空気効果に よるか、またはそれらの組合せによって発生される。 電気式装置制御モジュール１６は電力を車輌電気装置系から受取り、また各種 信号を各種の信号発生源から受取る。電気式装置制御モジュール１６は電子制御 回路を有し、この回路がこれらの信号によって作動して電気モーター３４，３８ の作動を制御し、またこれにより冷媒ポンプ３２およびファン３６の作動を制御 する。このような信号発生源の例にはそれぞれの冷却および空調装置系の予め定 められた位置に配置された温度および（または）圧カセンサーが含まれ、および （または）エンジン制御コンピュータからのデータ、および（または）車輌の電 気装置系の電子データバスのデータも含まれる。電気式装置制御モジュール１６ の電子制御回路はこのような信号および（または）これらの各種の発生源からの データを処理してポンプおよびファンを作動させ、これによりエンジン冷却装置 系の場合には冷媒温度が、また空調装置系の場合には冷媒圧力がそれぞれ所望さ れる温度および圧力となるように調整される。 電気モーター３４，３８は典型的には、自動車の典型的な直流電気装置系と両 用の直流モーターである。各モーターに流れる電流は、電気式装置制御モジュー ル１６によって作動されるそれぞれのスイッチ、すなわちソリッドステートまた は電気機械的な装置で制御され、これらの装置は電気式装置制御モジュール１６ の内部のものであってもよい。図１は、電気式装置制御モジュール１６からそれ ぞれの電気モーター３４，３８へ導く電気配線５４，５６を示す。 典型的な実施形態を構成しているモジュールは組立体を形成しており、この組 立体はエンジン区画内に「下ろし」て所定位置に固定することで車輌に取付けら れる。その後に各種の連結、例えばポンプ出口チューブ４４およびタンク入ロチ ューブ２４からそれぞれエンジンＥへ至る連結ホース５８，６０、および例えば 電気式装置制御モジュール１６から延在する電気コネクタ６２による車輌の電気 装置系および各種の信号発生源に対する電気式装置制御モジュール１６の連結が 行われる。 図１の図示実施形態は、出口チューブ４４から連結ホース５８を経てエンジン Ｅへエンジン冷媒を圧送し、その冷媒がエンジンにて冷媒通路を通ってエンジン 熱を吸収し、そこからホース６０を通ってラジエータ１９へ送られ、ラジエータ にて熱を廃棄し、そこからコネクタ４５を通ってポンプ入ロチューブ４２へ戻さ れるように作動する。パネル構造３０の前面はラジエータ１９の後面と向かい合 わされており、また熱交換器モジュール１８を横断しない空気流量を最少限にし て熱交換器モジュールを横断する最大空気吸入量を得るために、ラジエータ１９ の後面に周縁フランジが嵌合する好ましい形状とされている。パネル構造３０は 貫通開口４６を除いて一般に穴は形成されておらず、壁７０を含んでおり、この 壁に対して電気式冷媒ポンプをモジュール１４および電気式装置制御モジュール １６が貫通開口の片側にて取付けられる。壁７０は、電気式冷媒ポンプモジュー ル１４および電気式装置制御モジュール１６のいずれの特定設計も受入れるの に適するように設計される。設計上の配慮により、このようなパネル構造はさま ざまな方法で製造できる。１つの方法は適当なプラスチック材料を射出モールド 成形して単体パネルを形成する方法であり、このパネルでは壁付き貫通開口４６ 、ストラット４８および取付け部５０が一体形成される。他の方法はシートモー ルド合成および処理法（sheet molding compound and procrss）である。図１の 実施形態はまた、垂直方向に列を成して配置されて、ラム空気圧が或る値を超え たときに開口して流通できるようにするフラッパ扉７１を含むものとして壁７０ を示す。これは、ファンモーターの作動を停止してエネルギーを節約できるよう にする。 電気式装置制御モジュール１６はエンジン回転速度ｒｐｍよりも冷却要求に基 づいた速度でファン３６および冷媒ポンプ３２を作動させるので、エンジン出力 は燃料の経済性の向上に一層寄与するように使用される。先に注目したように、 或る種のエンジンに取付けられる部品は排除できるので、それに関連した摩耗の 問題を無くせる。全冷却組立体は車輌に組み付けられる前に、適当に機能するこ とを保証するように試験することができ、また先に説明したように、このような 組立体を形成することで、車輌組立工場で要求される作業数を減らしての車輌エ ンジン区画への据え付けを容易にできるようにする。 図１はまた、全冷却組立体の一部として選択的に熱交換器モジュール１８の上 流側に配置でき、熱交換モジュールの上流側の面を横断するヘッド圧力を発生す る補助冷却ファンモジュール８０の一部を示している。冷却ファンモジュール１ ２および補助冷却ファンモジュール８０は共に軸流形式のファンを示し、それら の電気モーターは電気式装置制御モジュール１６で制御される。 図２は第２実施形態を示しており、第１実施形態の構成要素に対応する構成要 素は同じ数字の符号で示されている。この実施形態は、冷却ファンモジュール１ ２’が図１の場合のように軸流ファンではなく、同じ譲受人に譲渡された米国特 許第４９７９５８４号におけるように複式ダクト付きラジアル（半径方向流）フ ァンを含む点が相違する。冷却ファンモジュール１２’のパネル構造３０’は、 熱交換器モジュール１８の後部に面した２つの並んだ前部開口を有する複式ダク ト付きシュラウドを含んでいる。各前部開口は熱交換器モジュールの本質的に半 分の後方に配置される。シュラウド内部は２つの並んだダクト付きシュラウド空 間を提供するような形状とされ、それらの空間内にそれぞれのラジアルファンホ イールが配置される。図２は、前部開口８８、ダクト付きシュラウド空間９０お よび左側のダクト付きファンのためのラジアルファンホイール３６Ｂの一部を示 すために破断されたダクト付きシュラウド壁の一部を示す。シュラウドはダクト 付きシュラウド空間９０からの側方排出口９２を有する。右側のダクト付きファ ンもまた前部開口の後方のダクト付きシュラウド空間内にラジアルファンホイー ルを含み、また側方排出口９４を含むが、左側のダクト付きファンの鏡像として 構成され、作動される。 シュラウド構造３０’の後壁は、電気モーター３８Ａ，３８Ｂをそれぞれ取付 けるモーター取付け部５０Ａ，５０Ｂを含み、各モーターのシャフトはそれぞれ のダクト付きシュラウド空間内へと軸線方向前方へ向けられ、シュラウド空間内 においてそれぞれのファンホイールのハブが取付けられる。電気式装置制御モジ ュール１６は、シュラウド構造３０’の後壁外部で二つのモーターの中央且つ上 方位置に取付けられる。配線５６Ａ，５６Ｂが電気式装置制御モジュール１６か らそれぞれのモーターへ導かれる。 電気式冷媒ポンプモジュール１４は、シュラウド構造３０’の後壁外部で側方 排出口９２の下壁に取付けられる。配線５４が電気式装置制御モジュール１６か ら電気式冷媒ポンプモジュール１４へ導かれる。 冷却ファンモジュール１２’、電気式冷媒ポンプモジュール１４、電気式装置 制御モジュール１６および熱交換器モジュール１８は、第１実施形態の冷却ファ ンモジュール１２、電気式冷媒ポンプモジュール１４、電気式装置制御モジュー ル１６および熱交換器モジュール１８が所定位置に「下ろされる」組立体を形成 するのと同様に、組立体を形成して、エンジン区画内に「下ろし」て所定位置に 固定することで車輌に取付けられる。エンジンＥおよびラジエータ１９に対する 連結は、第１実施形態と同じである。この複式ダクト付きファンの実施形態は、 ２つのファンホイールが反対方向に回転されて、シュラウド３０’の各々の前部 開口内へ吸入された廃熱流が反対方向に、すなわち右側および左側へ向かって側 方排出口から流出されること以外は、第１実施形態と同じように作動する。 図２はまた、全冷却組立体の一部となされる選択的な補助軸流ファン８０も示 している。 本発明の現在好ましいとされる実施例が図示され説明されたが、他の構造およ び実施形態が以下の請求の範囲に記載される範囲に含まれることを認識しなけれ ばならない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１２月１９日（１９９７．１２．１９） 【補正内容】 ポンプを使用して熱交換器の冷媒通路を通してエンジン冷媒を循環させることに より、また或る場合はさらに電気モーターで駆動されるファンすなわちブロワー を使用して熱交換器を横断させて大気を強制流動させることにより、熱を廃棄す る内燃機関の冷却装置を示している。これらの特許の幾つかにおいては、熱交換 器は内燃機関を動力源とする自動車のラジエータである。米国特許第３９９９５ ９８号および同第４４７５４８５号は、そのような車輌の客室を加熱するヒータ ー組立体のヒーターコアーもエンジン冷媒の循環される熱交換器とされ、電気モ ーターで駆動されるブロワーによってこの熱交換器を横断して空気を強制的に流 し、加熱された空気が客室へ導かれることを示している。米国特許第３９９９５ ９８号、同第４４７５４８５号、同第４５５７２２３号および同第４６９１６６ ８号はまた、熱交換器を通してエンジン冷媒を強制的に流すポンプを作動させる ために電気モーターを使用することを示している。 欧州特許出願第０５８４８５０号は一体形成された冷却装置系を開示しており 、この系は、ラジエータの端部カバーに一体化されるのが好ましい一体の冷媒ポ ンプを備えたラジエータを有する。 日本国特許出願第０７１８０５５４号はオートバイ用のエンジン冷却装置を開 示しており、これはラジエータと、サーモスタットバルブと、ファンと、水ポン プと、蓄熱装置を含むバイパス通路とを含んでいる。 この蓄熱装置の目的は、エンジンの冷間始動時にバイパス通路を流れる低温冷 却水に対して放熱してエンジンの暖機当接を向上させることである。 本発明は従来の冷却装置に比べて重要な利点を有する新規且つ独特な全冷却組 立体に関し、その１つの利点は自動車組立プラントでの組立作業が容易なことで ある。 簡単に言うと、エンジン冷却装置に適用する場合、本明細書に記載する組立体 は幾つかの各個のモジュール、すなわち冷却ファンモジュール、電気式冷媒ポン プモジュール、電気式装置制御モジュールおよび熱交換器モジュールで構成され る組立体である。冷却ファンモジュールは熱交換器モジュールの下流側に配置さ れると共に熱交換器モジュールを横断して空気を吸入する電気モーター被駆動フ ァンを含み、これにより熱が熱交換器モジュールから空気流へ連続的に伝達され て廃棄流を形成する。電気式冷媒ポンプモジュールは、エンジン冷媒通路および 全冷却組立体を通して冷媒を圧送するための電気モーター被駆動冷媒ポンプを含 む。電気式装置制御モジュールは、各種入力を受入れてそれらを処理し、冷媒ポ ンプおよびファンの両電気モーターの作動を制御するための電気回路を含む。熱 交換器モジュールはラジエータを含む。車輌が客室を冷却する空調装置を有する 場合には、ラジエータと一列に並んだ空気調整凝縮器も含み、車輌のエンジンが ターボチャージ式である場合は、熱交換器モジュールは吸入空気の冷却器も含ん でいる。補助冷却ファンモジュールは、熱交換器モジュールの上流側の面を横断 請求の範囲 １． エンジンのための全冷却組立体（１０）であって、該エンジンが自動車 のエンジン（Ｅ）の車輌区画内の内燃機関であり、前記エンジン区画がこの全冷 却組立体を通る空気流路を定め、これにより熱交換器モジュール（１８）を通過 する流体が前記流路内の空気に熱を伝達し、この全冷却組立体が、 前記熱交換器モジュール（１８）と、 前記熱交換器モジュール（１８）に連結され、ファン（３６）を作動させる第 １電気モーター（３８）を有する冷却ファンモジュール（１２）と、 前記熱交換器モジュール（１８）と流体連通状態にある流体ポンプ（３２）と 、 前記流体ポンプ（３２）を作動させる第２電気モーター（３４）と、 前記第１および第２電気モーター（３８；３４）を選択的に作動させる制御装 置（１６）とを含む全冷却組立体において、 前記冷却ファンモジュール（１２）がパネル構造（３０）を含み、該パネル構 造は内部に前記ファン（３６）が配置された壁付き貫通路（４６）を含み、前記 第１電気モーター（３８）による前記ファン（３６）の作動が前記貫通路（４６ ）を通して吸入される廃熱流を形成し、該壁付き貫通路（４６）が前記ファン（ ３６）の回転軸線と同芯の円形の壁付き開口を含み、前記パネル構造（３０）が 前記第１電気モーター（３８）を取付けるモーター取付け部（５０）を形成して いるパネル部分を含み、該パネル部分がストラット配列（４８）を有し、また 前記ストラット配列（４８）、前記モーター取付け部（５０）および前記パネ ル部分は一体化された単一部品構造であり、前記制御装置（１６）もまた前記パ ネル構造（３０）に配置され、電気配線が前記制御装置（１６）から前記第１お よび第２電気モーター（３８；３４）の各々へ延在していることを特徴とする全 冷却組立体。 ２． 請求項１に記載の全冷却組立体であって、前記制御装置（１６）が前記 エンジンの冷却要求に基づいて前記第１および第２電気モーター（３８；３４） を選択的に作動させる全冷却組立体。 ３． 請求項１に記載の全冷却組立体（１０）であって、前記パネル構造（３ ０）が前記熱交換器モジュール（１８）の近くのパネル部分（５０）を含み、該 パネル部分（５０）は前記壁付き貫通路（４６）を含み、また 前記ポンプ（３２）、前記第２電気モーター（３４）、および前記制御装置（ １６）が前記パネル部分（５０）に取付けられた全冷却組立体。 ４． 請求項１に記載の全冷却組立体（１０）であって、前記ポンプ（３２） が入口（４２）および出口（４４）を含み、前記流体通路（４５）が前記熱交換 器モジュール（１８）の出口（２６）を前記ポンプ入口（４２）に連結している 全冷却組立体。 ５． 請求項１に記載の全冷却組立体（１０）であって、前記内燃機関（Ｅ） が冷却通路装置系、この冷却通路装置系と前記熱交換器モジュール（１８）との 間に流体連通を形成する流体通路、および前記ポンプ（３２）と前記冷却通路装 置系との間に流体連通を形成する追加の流体通路を含む全冷却組立体。 ６． 請求項５に記載の全冷却組立体（１０）であって、前記熱交換器モジュ ール（１８）が前記エンジン（Ｅ）および前記ポンプ（３２）に対して前記流体 通路（４５；６０）で流体連通されたラジエータ（１９）を含み、また 前記熱交換器モジュール（１８）は前記ラジエータ（１９）と組立て関係にて 配置された熱交換器（２１）をさらに含み、前記ファン（３６）が前記ラジエー タ（１９）および前記熱交換器（２１）の両方を横断して空気を吸入するように 前記ラジエータ（１９）および前記熱交換器（２１）が並んで配置されている全 冷却組立体。 ７． 請求項１に記載の冷却組立体であって、前記制御モジュールが前記第１ および第２電気モーター（３８；３４）の少なくとも一方を作動させるのに使用 するために自動車の運転状態を表すセンサー信号を発生する少なくとも１つのセ ンサーをさらに含む冷却組立体。 ８． 請求項１に記載の冷却組立体であって、前記信号がエンジン冷媒温度お よび圧力、車輌の空調装置系の冷媒温度および圧力、エンジン制御コンピュータ からのデータ、および車輌の電子装置系のデータバスからのデータの少なくとも １つを表す信号である冷却組立体。 ９． 請求項１に記載の冷却組立体であって、最少限の動力消費で目標とする 全熱伝達を達成するように前記制御モジュール（１６）が前記第１（３８）およ び第２（３４）の電気モーターを作動させる冷却組立体。 １０． 請求項１に記載の全冷却組立体（１０）であって、前記パネル部分（ ５）が前記壁付き開口から間隔を隔てて該パネル部分に配置されたフラッパ扉手 段をさらに含んでいる全冷却組立体。 １１． 請求項１に記載の全冷却組立体（１０）であって、前記パネル構造（ ３０）が前記熱交換器モジュール（１８）の拡がりにほぼ対応した拡がりを有し 、前記熱交換器モジュール（１８）に対して実質的に密封嵌合する周辺フランジ を含んでいる全冷却組立体。 １２． 請求項１に記載の全冷却組立体であって、前記冷却ファンモジュール がダクト手段を含み、また前記ファンが該ダクト手段内に配置されたラジアル流 式ファンである全冷却組立体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ，アレクサンダー カナダ国 エヌ６ジー ４ワイ７ オンタ リオ，ロンドン，アムブルサイド ドライ ブ 410

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 自動車の、内燃機関を納めるエンジン区画に取付けられるようになった 、通過する空気流路を定める手段を含む全冷却組立体であって、 前記流路に流入する空気に対して流体から熱を伝達する熱交換器モジュールで あって、この熱交換器モジュールを通して流れる流体から熱を吸収して廃熱流を 形成するように空気が該熱交換器モジュールを横断して熱交換関係のもとに通過 できる前面および後面を含む熱交換器モジュールと、 前記熱交換器モジュールの近くに配置され、前記熱交換器モジュールの前面か ら後面へと該熱交換器モジュールを横断させて空気を吸入して廃熱流を形成する ために、ファンおよび該ファンを作動させるための第１電気モーターを含むファ ン／モーターの組合せを有する冷却ファンモジュールと、 自動車のエンジン区画にこの組立体を取付ける準備として前記冷却ファンモジ ュールおよび前記熱交換器モジュールを連結する連結手段とを有し、該組立体は 自動車のエンジン区画に取付ける前に、ａ）流体ポンプおよび該ポンプを作動さ せる第２電気モーターを含むポンプ／モーターの組合せと、ｂ）前記熱交換器モ ジュールおよび前記ポンプの間に流体を流すための流体連通を形成する流体通路 と、ｃ）前記第１および第２電気モーターの作動を制御する制御装置とをさらに 含む全冷却組立体。 ２． 請求項１に記載の全冷却組立体であって、前記冷却ファンモジュールが パネル構造を含み、該パネル構造は内部にファンが配置された壁付き貫通路を含 み、前記第１電気モーターによる前記ファンの作動が前記貫通路を通して吸入さ れる廃熱流を形成する全冷却組立体。 ３． 請求項２に記載の全冷却組立体であって、前記壁付き貫通路が前記ファ ンの回転軸線と同芯の円形の壁付き開口を含み、前記パネル構造が前記第１電気 モーターを取付けるモーター取付け部を形成しているパネル部分を含む全冷却組 立体。 ４． 請求項３に記載の全冷却組立体であって、前記パネル部分が前記円形壁 付き開口を横断するように配置されたストラット配列を含み、前記モーター取付 け部は前記ストラット配列の中央に配置されており、また前記ストラット配列、 前記モーター取付け部および前記パネル部分は一体化された単一部品構造である 全冷却組立体。 ５． 請求項２に記載の全冷却組立体であって、前記制御装置もまた前記パネ ル構造に配置され、電気配線が該制御装置から前記第１および第２電気モーター の各々へ延在する全冷却組立体。 ６． 請求項２に記載の全冷却組立体であって、前記パネル構造が前記熱交換 器モジュールの後面と対面するパネル部分を含み、該パネル部分は前記貫通路を 制限する壁付き開口と、前記ポンプ／モーターの組合せおよび前記制御装置を前 記壁付き開口の横方向の前記パネル部分に取付ける手段とを含んでいる全冷却組 立体。 ７． 請求項６に記載の全冷却組立体であって、前記パネル部分は前記壁付き 開口から間隔を隔てて該パネル部分に配置されたフラッパ扉手段をさらに含んで いる全冷却組立体。 ８． 請求項２に記載の全冷却組立体であって、前記パネル構造が前記熱交換 器モジュールの拡がりにほぼ対応した拡がりを有し、該熱交換器モジュールに対 して実質的に密封嵌合する周辺フランジを含んでいる全冷却組立体。 ９． 請求項１に記載の全冷却組立体であって、前記ポンプが入口および出口 を含み、前記流体通路が前記熱交換器モジュールの出口を前記ポンプ入口に連結 している全冷却組立体。 １０． 請求項１に記載の全冷却組立体であって、冷却通路装置系、この冷却 通路装置系と前記熱交換器モジュールとの間に流体連通を形成する第２流体通路 、および前記ポンプと前記冷却通路装置系との間に流体連通を形成する第３流体 通路を有する内燃機関をさらに含む全冷却組立体。 １１． 請求項１０に記載の全冷却組立体であって、前記熱交換器モジュール が前記エンジンおよび前記ポンプに対してそれぞれ前記第２および第３流体通路 で流体連通されたラジエータを含み、前記熱交換器モジュールは前記ラジエータ と組立て関係に配置された熱交換器をさらに含み、前記ファンが前記ラジエータ および前記熱交換器の両方を通して空気を吸入するように該ラジエータおよび熱 交換器が並んで配置されている全冷却組立体。 １２． 請求項１に記載の全冷却組立体であって、前記冷却ファンモジュール がダクト手段を含み、前記ファンは該ダクト手段に配置されたラジアル流形式の ファンである全冷却組立体。 １３． 内燃機関と、このようなエンジンの冷却装置系とを組立てる方法であ って、 通り抜ける空気流路を定める全冷却組立体を作る第１の段階であって、１）前 記空気流路に流入する空気に対して流体から熱を伝達する熱交換器モジュールに して、この熱交換器モジュールを通って流れる流体から熱を吸収して廃熱流を形 成するように空気が該熱交換器モジュールを横断して熱交換関係のもとに通過で きる前面および後面を含む熱交換器モジュールと、２）前記熱交換器モジュール の近くに配置され、この熱交換器モジュールの前面から後面へと該熱交換器モジ ュールを横断させて空気を吸入して廃熱流を形成するためのファン／電気モータ ーの組合せを含む冷却ファンモジュールと、３）ポンプ／電気モーターの組合せ と、４）前記熱交換器モジュールおよび前記ポンプを流体連通状態にする流体導 管と、５）前記電気モーターの作動を制御する制御装置とを互いに組立てること で全冷却組立体を作る第１の段階、そしてその後に、 １）前記熱交換器モジュールおよび前記エンジンの冷却通路装置系を流体連通 状態にするために第２流体導管を組付け、２）前記ポンプおよび前記エンジンの 冷却通路装置系を流体連通状態にするために第３流体導管を組付けることで、こ の全冷却組立体を内燃機関と作動関係に組み合わせる段階を含む組立て方法。 １４． 内燃機関と、このようなエンジンの冷却装置系とを自動車のエンジン 区画に組立てる方法であって、 通り抜ける空気流路を定める全冷却組立体を作る第１の段階であって、１）前 記空気流路に流入する空気に対して流体から熱を伝達する熱交換器モジュールに して、この熱交換器モジュールを通って流れる流体から熱を吸収して廃熱流を形 成するように空気が該熱交換器モジュールを横断して熱交換関係のもとに通過で きる前面および後面を含む熱交換器モジュールと、２）前記熱交換器モジュール の近くに配置され、この熱交換器モジュールの前面から後面へと該熱交換器モジ ュールを横断させて空気を吸入して廃熱流を形成するためのファン／電気モータ ーの組合せを含む冷却ファンモジュールと、３）ポンプ／電気モーターの組合せ と、４）前記熱交換器モジュールおよび前記ポンプを流体連通状態にする流体導 管と、５）前記電気モーターの作動を制御する制御装置とを互いに組立てること で全冷却組立体を作る第１の段階、その後に、 １）前記熱交換器モジュールおよび前記エンジンの冷却通路装置系を流体連通 状態にするために第２流体導管を組付け、２）前記ポンプおよび前記エンジンの 冷却通路装置系を流体連通状態にするために第３流体導管を組付けることで、こ の全冷却組立体をこのような自動車のエンジン区画に組付ける段階を含む組立て 方法。 １５． 自動車の冷却組立体であって、 通り抜ける流路に流入する空気に対して内部の冷媒流体から熱を伝達する熱交 換器モジュールと、 前記熱交換器モジュールを横断して空気を吸入するために該熱交換器モジュー ルの近くに配置され、第１電気モーターで駆動されるファンを含む冷却ファンモ ジュールと、 前記熱交換器モジュールと流体連通状態に連結され、該熱交換器モジュールを 通してエンジン冷媒流体を圧送するために第２電気モーターで駆動されるポンプ を含む冷媒流体ポンプモジュールと、 動力消費を調整する一方、前記エンジン冷媒、前記熱交換器および前記空気の 間の全対流熱伝達も調整するために前記第１および第２電気モーターに連結され てその作動を選択的に制御する制御装置とを含む自動車冷却組立体。 １６． 請求項１５に記載の自動車冷却組立体であって、自動車の運転状態を 表すセンサー信号を発生するための、前記制御装置と連結された少なくとも１つ のセンサーをさらに含み、前記制御装置は前記第１および第２電気モーターの少 なくとも一方を作動させるために前記センサー信号を使用している自動車冷却組 立体。 １７． 請求項１６に記載の自動車冷却組立体であって、それぞれのセンサー 信号がエンジン冷媒温度および圧力、車輌の空調装置系の冷媒温度および圧力、 エンジン制御コンピュータからのデータ、および車輌の電子装置系のデータバス からのデータの少なくとも１つを表す信号である自動車冷却組立体。 １８． 請求項１５から請求項１７までのいずれか一項に記載の自動車冷却組 立体であって、最少限の動力消費で目標とする全熱伝達を達成するように前記制 御装置が前記第１および第２電気モーターを作動させる自動車冷却組立体。 １９． 通り抜ける流路に流入する空気に対して内部の冷媒流体から熱を伝達 する熱交換器モジュールと、 前記熱交換器モジュールを横断して空気を吸入するために該熱交換器モジュー ルの近くに配置され、第１電気モーターで駆動されるファンを含む冷却ファンモ ジュールと、 前記熱交換器モジュールと流体連通状態に連結され、該熱交換器モジュールを 通してエンジン冷媒流体を圧送するために第２電気モーターで駆動されるポンプ を含む冷媒流体ポンプモジュールと、 前記第１および第２電気モーターに連結されてその作動を選択的に制御する制 御装置を有する自動車冷却組立体において、 動力消費を最少限にする一方、前記エンジン冷媒、前記熱交換器および前記空 気の間の全対流熱伝達を調整するように前記制御装置で前記第１および第２電気 モーターの作動を選択的に制御することを含む前記冷却組立体の作動方法。 ２０． 請求項１９に記載の方法であって、自動車冷却組立体が自動車の運転 状態を表すセンサー信号を発生するための、前記制御装置と連結された少なくと も１つのセンサーをさらに含み、選択的な制御段階が前記第１および第２電気モ ーターの少なくとも一方を作動させるために前記センサー信号を使用することを さらに含む方法。 ２１． 請求項２０に記載の方法であって、前記センサー信号がエンジン冷媒 温度および圧力、車輌の空調装置系の冷媒温度および圧力、エンジン制御コンピ ュータからのデータ、および車輌の電子装置系のデータバスからのデータの少な くとも１つを表す信号である自動車冷却組立体。 ２２． エンジンの全冷却組立体であって、 熱交換器モジュールと、 前記熱交換器モジュールに連結され、ファンを作動させる第１電気モーターを 有する冷却ファンモジュールと、 前記熱交換器モジュールと流体連通状態にある流体ポンプと、 前記流体ポンプを作動させる第２電気モーターと、 前記第１および第２電気モーターを選択的に作動させる制御装置とを含む全冷 却組立体。 ２３． 請求項２２に記載の全冷却組立体であって、前記制御装置が前記エン ジンの冷却要求に基づいて前記第１および第２電気モーターを選択的に作動させ る全冷却組立体。 ２４． 請求項２２に記載の全冷却組立体であって、前記冷却ファンモジュー ルがパネル構造を含み、該パネル構造は内部に前記ファンが配置された壁付き貫 通路を含み、前記第１電気モーターによる前記ファンの作動が前記貫通路を通し て吸入される廃熱流を形成する全冷却組立体。 ２５． 請求項２４に記載の全冷却組立体であって、前記壁付き貫通路が前記 ファンの回転軸線と同芯の円形の壁付き開口を含み、前記パネル構造が前記第１ 電気モーターを取付けるモーター取付け部を形成しているパネル部分を含む全冷 却組立体。 ２６． 請求項２５に記載の全冷却組立体であって、前記パネル部分がストラ ット配列を含み、また 前記ストラット配列、前記モーター取付け部および前記パネル部分は一体化さ れた単一部品構造である全冷却組立体。 ２７． 請求項２６に記載の全冷却組立体であって、前記制御装置もまた前記 パネル構造に配置され、電気配線が前記制御装置から前記第１および第２電気モ ーターの各々へ延在する全冷却組立体。 ２８． 請求項２６に記載の全冷却組立体であって、前記パネル構造が前記熱 交換器モジュールの近くのパネル部分を含み、該パネル部分は前記壁付き貫通路 を含み、また 前記ポンプ、第２電気モーター、および前記制御装置が前記パネル部分に取付 けられた全冷却組立体。 ２９． 請求項２２に記載の全冷却組立体であって、前記ポンプが入口および 出口を含み、前記流体通路が前記熱交換器モジュールの出口を前記ポンプ入口に 連結している全冷却組立体。 ３０． 請求項２２に記載の全冷却組立体であって、前記エンジンが自動車エ ンジン区画内の内燃機関を含み、 前記エンジン区画が全冷却組立体を通る空気流路を定めて、前記熱交換器モジ ュールを通って流れる流体が熱を前記流路内の空気に伝達する全冷却組立体。 ３１． 請求項２２に記載の全冷却組立体であって、前記内燃機関が冷却通路 装置系、該冷却通路装置系と前記熱交換器モジュールとの間に流体連通を形成す る流体通路、および前記ポンプと前記冷却通路装置系との間に流体連通を形成す る別の流体通路を含む全冷却組立体。 ３２． 請求項３１に記載の全冷却組立体であって、前記熱交換器モジュール が前記エンジンおよび前記ポンプに対して前記流体通路で流体連通されたラジエ ータを含み、また 前記熱交換器モジュールは前記ラジエータと組立て関係にて配置された熱交換 器をさらに含み、前記ファンが前記ラジエータおよび前記熱交換器の両方を横断 して空気を吸入するように前記ラジエータおよび前記熱交換器が並んで配置され ている全冷却組立体。 ３３． エンジンの冷却組立体であって、 熱交換器モジュールと、 前記熱交換器モジュールの近くに配置され、第１電気モーターで駆動されるフ ァンを有する冷却ファンモジュールと、 前記熱交換器モジュールと流体連通状態にあり、第２電気モーターで駆動され るポンプを含む流体ポンプモジュールと、 前記エンジンの冷却要求に基づいて前記第１および第２電気モーターを作動さ せる制御モジュールとを含む冷却組立体。 ３４． 請求項３３に記載の冷却組立体であって、動力消費を調整するために 前記制御モジュールが前記第１および第２電気モーターの作動を選択的に制御す る冷却組立体。 ３５． 請求項３３に記載の冷却組立体であって、前記制御モジュールが前記 第１および第２電気モーターの作動を選択的に制御する一方、前記熱交換器モジ ュール、前記エンジンのエンジン冷媒、およびこの冷却組立体で与えられる空気 流路を流れる空気の間の全対流熱伝達も調整する冷却組立体。 ３６． 請求項３３に記載の冷却組立体であって、前記制御モジュールが前記 第１および第２電気モーターの少なくとも一方を作動させるのに使用するために 自動車の運転状態を表すセンサー信号を発生する少なくとも１つのセンサーをさ らに含む冷却組立体。 ３７． 請求項３６に記載の冷却組立体であって、前記信号がエンジン冷媒温 度および圧力、車輌の空調装置系の冷媒温度および圧力、エンジン制御コンピュ ータからのデータ、および車輌の電子装置系のデータバスからのデータの少なく とも１つを表す信号である冷却組立体。 ３８． 請求項３６に記載の冷却組立体であって、最少限の動力消費で目標と する全熱伝達を達成するように前記制御モジュールが前記第１および第２電気モ ーターを作動させる冷却組立体。 ３９． 内燃機関および冷却装置系を組立てる方法であって、 Ａ） １）熱交換器モジュール、 ２）ファンおよび電気モーターの組合せを含む冷却ファンモジュール、 ３）ポンプおよび電気モーターの組合せ、 ４）エンジンの冷却要求に基づいて前記電気モーターの作動を選択的に 制御する制御装置 を互いに組立てることで空気流路を形成する全冷却組立体を準備する段階、また Ｂ） ｌ）前記熱交換器モジュールと前記エンジンの冷却通路装置系とを流体 連通状態にするために流体導管を組付け、そして ２）前記ポンプおよび前記エンジンの冷却通路装置系を流体連通状態に するために他の流体導管を組付ける ことで前記全冷却モジュールを内燃機関に組み付ける段階を含む組立て方法。 ４０． 動力消費を最少限にするためにエンジンの全冷却組立体を作動させる 方法であって、 熱交換器モジュールと、第１電気モーターで駆動されるファンと、第２電気モ ーターで駆動されるポンプと、制御モジュールとを有する組立体を設ける段階、 および 前記エンジンの冷却要求に基づいて前記制御モジュールにより前記第１および 第２電気モーターを作動させる段階を含む作動方法。 ４１. 請求項４０に記載の方法であって、前記作動させる段階が前記熱交換 器モジュール、前記エンジンのエンジン冷媒、および前記組立体を流れる空気の 間の全対流熱伝達を調整することをさらに含む方法。 ４２． 自動車冷却組立体の動力消費を最少限にする方法であって、 （１） 通り抜ける流路に流入する空気に対して内部の冷媒流体から熱を伝達 する熱交換器モジュールと、 前記熱交換器モジュールを横断して空気を吸入するために該熱交換器 モジュールの近くに配置され、第１電気モーターで駆動されるファンを 含む冷却ファンモジュールと、 前記熱交換器モジュールと流体連通状態に連結され、該熱交換器モジ ュールを通してエンジン冷媒流体を圧送するために第２電気モーターで 駆動されるポンプを含む冷媒流体ポンプモジュールと、 前記エンジンの冷却要求に基づいて前記第１および第２電気モーター を作動させる制御モジュールとを含む組立体を準備する段階、および （２） 最少限の動力消費で前記第１および第２電気モーターの作動を選択的 に制御する一方、前記エンジン冷媒、前記熱交換器および前記空気の間 の全対流熱伝達を調整するようにして、前記制御モジュールにより前記 第ｌおよび第２電気モーターの作動を選択的に制御して、前記組立体を 作動させる段階を含む方法。 ４３． 請求項４２に記載の方法であって、前記準備する段階が自動車の運転 状態を表す信号を発生する少なくとも１つのセンサーを備えることをさらに含み 、 前記作動させる段階が前記第１および第２電気モーターの少なくとも１つを作 動させるために前記制御モジュールが前記信号を使用することをさらに含む方法 。 ４４． 請求項４３に記載の方法であって、前記信号がエンジン冷媒温度およ び圧力、車輌の空調装置系の冷媒温度および圧力、エンジン制御コンピュータか らのデータ、および車輌の電子装置系のデータバスからのデータの少なくとも１ つを表す信号である方法。