JP2015105051A - 車両用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が停車、走行状態のいずれであっても、ラジエータを通過して加熱された空気をエンジンなどのパワーユニットの下方へ効率よく導くことができ、しかも全体の製造コストも抑制することが可能な車両用冷却装置を提供する。【解決手段】パワーユニット１の前方に配されたラジエータ２およびこのラジエータ用のファン３と、これらの後方の上部寄り領域を覆うシュラウド４と、このシュラウド４に取り付けられ、かつラジエータ２を通過してきた空気を車両下方側に導くための下部開口状の流路７を規定する導風部材５と、を備えている、車両用冷却装置Ｓであって、導風部材５は、車両前方側から受ける風圧に対応して角度が変化するように、上部側がシュラウド４に回転可能に支持され、かつ風圧が弱い場合よりも強い場合の方が流路７の下部開口面積Ａが大きくなる構成とされている。【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンなどのパワーユニットの前方にラジエータおよびラジエータ用のファンが配されているタイプの車両用冷却装置に関する。

車両用冷却装置の一例として、特許文献１に記載されたものがある。
同文献に記載された車両用冷却装置は、エンジン冷却水用のラジエータおよびこのラジエータ用のファンの後側に、シュラウドおよび導風部材を設けており、ラジエータを通過してきた空気を、シュラウドおよび導風部材を利用してエンジンの下側にガイドするようにしている。このような構成によれば、ラジエータを通過することによって温度が上昇した空気が、エンジンに多く当たることを回避することが可能である。
特許文献1の図２４などには、導風部材として、温度に対応して角度が変化する可動式の導風部材を用いることも記載されている。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、改善すべき余地があった。

すなわち、前記従来技術においては、ラジエータを通過して加熱された空気をエンジンの下方に導くようにしているが、車両の走行条件によってラジエータの通過風量（または風圧）は、大きく変化する。ラジエータの通過風量は、たとえば停車時には、ファンのみによる送風となるため少量であるのに対し、走行時には、走行風がラジエータを通過するため多量となる。一方、シュラウドや導風部材の角度が仮に一定であっとしても、前記したようにラジエータの通過風量（または風圧）が大きく変化した場合には、エンジン下方に導かれる空気の流れ方に変化を生じる。したがって、前記従来技術においては、エンジンの下方への空気ガイドを常に安定的に効率よく行なうことは困難なものとなっている。また、前記従来技術において用いられている可動式の導風部材は、温度変化に対応して角度が変化するものであるために、やはり車両の走行条件によってラジエータの通過風量の変化が生じることには、好適に対応することは難しい。
さらに、エンジンの下面側やその後方には、たとえばエキゾーストマニホールド、触媒、メインマフラなどの熱源が設けられているのが一般的であるが、停車中においては、走行風がなく、これらを積極的にこれらを冷却できない。したがって、停車中にラジエータを通過した空気を利用して前記熱源を積極的に冷却することができるようにすることが望まれる。ところが、前記従来技術においては、そのようなことを的確に行なうことも難しいものとなっていた。

特開２００２−２２５５７３号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、車両が停車、走行状態のいずれであっても、ラジエータを通過して加熱された空気をエンジンなどのパワーユニットの下方へ効率よく導くことができ、しかも全体の製造コストも抑制することが可能な車両用冷却装置を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両用冷却装置は、パワーユニットの前方に配されたラジエータおよびこのラジエータ用のファンと、これらラジエータおよびファンの後方の上部寄り領域を覆うシュラウドと、このシュラウドに取り付けられ、かつ前記ラジエータを通過してきた空気を車両下方側に導くための下部開口状の流路を規定する導風部材と、を備えている、車両用冷却装置であって、前記導風部材は、車両前方側から受ける風圧に対応して角度が変化するように、上部側が前記シュラウドに回転可能に支持されており、かつ前記風圧が弱い場合よりも強い場合の方が前記流路の下部開口面積が大きくなるように構成されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、車両走行時であって、導風部材が受ける風圧が強く、ラジエータの通過風量が多いときには、導風部材が規定する所定の流路の下部開口面積は、前記通過風量に見合った大きな開口面積となる。このため、ラジエータを通過した大流量の空気を前記流路の下部開口からパワーユニットの下方へ円滑に放出することができる。一方、車両停止時または低速走行時であって、導風部材が受ける風圧が弱く、ラジエータの通過風量が少ないときには、前記流路の下部開口面積が小さくなり、下部開口が絞られた状態となる。このように流路の下部開口が絞られると、下部開口を通過する空気の流速を速くすることができ、ラジエータ通過後の空気を前記流路からその下方へ勢いよく円滑に排出することが可能となる。したがって、やはりラジエータを通過した空気をパワーユニットの下方に効率よく導くことができる。
このように、本発明では、車両の走行時および停車時などのいずれの場合であっても、ラジエータを通過した空気をパワーユニットの下方に効率よく導くことが可能であり、パワーユニットやその組み付け部品などに熱気を含んだ空気が当たることを好適に回避することができる。このことは、パワーユニットやその組み付け部品の各部の異常な温度上昇を抑制する効果をもたらせる。本発明によれば、エンジンの下面側やその後方に排気系などの熱源が存在する場合、停車時においてもこの熱源の位置に空気を導き、この熱源を積極的に冷却するといったことも可能となる。
さらに、本発明によれば、導風部材は風圧を利用した可動式であるため、モータなどは不要であり、小型・軽量化を図り、製造コストも廉価にすることが可能である。

本発明において、好ましくは、前記導風部材の下縁部の高さは、前記導風部材の回転許容範囲内において、前記パワーユニットであるエンジンの前面部に設けられているエンジン補機の最低高さよりも低くなるように構成されている。

このような構成によれば、導風部材を、エンジンの前面部に設けられているエンジン補機（たとえば、プーリやベルトなど）の保護カバーとして役立たせることが可能であり、車両走行時にタイヤからの砂、石、ごみ、あるいは水などの巻き上げを生じた場合に、これらを導風部材によって遮り、エンジン補機に当たらないようにすることができる。タイヤからの砂や石などの巻き上げは、車速が速くなるほど車両後方に拡がるが、導風部材は、車速に応じてその角度が変化するために、前記巻き上げ物質を効果的に遮ることが可能となる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

（ａ）は、本発明に係る車両用冷却装置の一例を示す要部概略側面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の要部概略平面断面図である。 （ａ），（ｂ）は、図１に示す車両用冷却装置の作用説明図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図面において、矢印Ｆｒは車両前方を示し、矢印Ｗは車幅方向を示し、矢印Ｕｐは上方を示す。

図１に示す車両用冷却装置Ｓは、たとえばキャブオーバ型あるいはミッドシップ型のトラックとしての車両Ｃに適用されている。車両用冷却装置Ｓは、パワーユニットとしてのエンジン１、その車両前方に配されたラジエータ２、ラジエータ２用のファン３、シュラウド４、および導風部材５を備えている。エンジン１には、エキゾーストマニホールド６０、触媒６１、およびメインマフラ６２などの熱源６が接続されている。この熱源６は、エンジン１よりも低い位置に配されているが、図１（ｂ）に示すように、車幅方向においてエンジン１の片側に偏った配置に設けられている。

シュラウド４は、たとえばラジエータ２に固定して取り付けられており、ファン３の後方の上部寄り領域を覆うことにより、ラジエータ２を通過した空気がそのまま車両後方や斜め上方などに進行することを阻止する役割を果たす。このシュラウド４は、導風部材５のブラケットとしても利用される。

導風部材５は、その上部側が軸部５１を介してシュラウド４に回転可能に支持されており、ラジエータ２よりも後方側の領域のうち、シュラウド４よりも低い部分に位置することによって、この導風部材５の前面側に、下部開口状の流路７を形成している。ラジエータ２を通過した空気は、この流路７を下向きに通過することとなる。導風部材５は、車両前方側から受ける風圧が変化すると、軸部５１を中心として矢印Ｎ１方向に回転（揺動）し、風圧の強さに対応した角度となる。導風部材５が受ける風圧は、ラジエータ２を通過した空気による風圧に加え、ラジエータ２を通過することなく導風部材５に衝突する走行風によるものも含まれる。風圧が強い場合には、たとえば図２（ａ）に示すように、導風部材５の下縁部５０は、車両後方側に変位し、流路７の下部開口面積Ａ（Ａ１）は大きくなる。これに対し、風圧が弱い場合には、たとえば図２（ｂ）に示すように、導風部材５の下縁部５０は、同図（ａ）の場合よりも車両前方側に変位し、流路７の下部開口面積Ａ（Ａ２）は小さくなる。

導風部材５は、バネ（不図示）により、車両前方側に向けて常時適度な力Ｆ１で付勢されている。前記バネとしては、たとえば軸部５１の位置に装着された捩じりコイルバネを用いることができる。このような構成によれば、導風部材５の下縁部５０が車両後方側に変位する動作は、前記バネの付勢力に抗してなされることとなり、導風部材５の角度を風圧の強さに正確に対応させる上で、信頼性が高いものとすることが可能である。また、車両の運転停止時などにおいて、導風部材５が不体裁に揺れることも前記の力Ｆによって適切に防止することができる。

図１（ｂ）に示すように、導風部材５の車幅方向の両側縁には、車両前方側に突出する側板部５２ａ，５２ｂが設けられている。このことにより、導風部材５に向けて進行してきた通気が、導風部材５の車幅方向両側に流れ出ることが防止される。また、導風部材５は、車幅方向において熱源６に近い部分よりも遠い部分の方が、車両前方側に位置し、ラジエータ２やファン３との間隔が狭くなっている。これは、ラジエータ２を通過して導風部材５の前面に当たった空気を、熱源６側にガイドする作用を生じさせることとなり、熱源６に前記空気を効率よく導く上で有利となる。導風部材５は、樹脂製またはゴム製である。既述したように、導風部材５は、単なる板状ではなく、その断面形状は変化している。このため、導風部材５を補強する手段として、導風部材５の適所にリブ（不図示）を設
けた構成とすることができる。

導風部材５は、その角度が変更すると、その下縁部５０の高さＨ（Ｈ１，Ｈ２）が変化するが、この導風部材５の許容角度範囲内（実際に回転し得る角度の範囲内）においては、下縁部５０の高さＨは、エンジン１の前面部に設けられているエンジン補機８の最低高さよりも低い状態となるように構成されている。エンジン補機８は、たとえば、プーリおよびこれに掛けられたベルトであり、これらはエアコンやパワステ用オイルポンプなどへの駆動力伝達を担うものである。下縁部５０の近傍領域は、図示されているように、下側部分ほど車両後方側に位置するように丸みを帯びた断面形状とされている。このことにより得られる作用については、後述する。

次に、前記した車両用冷却装置Ｓの作用について説明する。

まず、車両の中・高速走行時には、走行風が強くなるため、導風部材５が受ける風圧は強く、ラジエータ２の通過風量は多い。この際には、導風部材５によって規定されている流路７の下部開口面積Ａ（Ａ１）は、前記通過風量に見合った大きなものとなる（図２（ａ）を参照）。このため、ラジエータ２を通過した大流量の空気を流路７の下部開口からエンジン１の下方へ円滑に放出することができる。

一方、車両停止時または低速走行時には、走行風がなく、または殆どなく、導風部材５が受ける風圧は、ファン３による風圧と同等または略同等程度の弱いものとなり、ラジエータ２の通過風量は少なくなる。この際には、流路７の下部開口面積（Ａ２）は小さくなり（図２（ｂ）を参照）、この部分が絞られた状態となる。このような状態においては、流路７の下部開口を通過する空気の流速が速くなるため、ラジエータ２を通過した後の空気を流路７の下部開口からその下方へ勢いよく円滑に流出させることが可能となる。したがって、ラジエータ２を通過した空気を、やはりエンジン１の下方へ効率よく放出することができる。

このようなことから理解されるように、本実施形態の車両用冷却装置Ｓによれば、車両の中・高速走行時や、停車・低速走行時などのいずれの場合であっても、導風部材５が受ける風圧の強さに応じて流路７の下部開口面積Ａが変化する作用に基づき、ラジエータ２を通過した空気をエンジン１の下方に効率よく導くことが可能である。したがって、エンジン１やその組み付け部品などに熱気を含んだ空気が当たることが適切に回避される結果、たとえばエンジン水温、オイル温度、あるいは各種の部品温度の過剰な上昇を抑制し、オーバヒートや部品の熱損傷などを防止する上で好ましいものとなる。

とくに、この車両用冷却装置Ｓにおいては、走行風がない車両停車時であっても、エンジン１の下方への空気流出が好適に行なわれるために、この空気を利用して熱源６を冷却する効果が得られる。熱源６が高温になると、車両のデッキ温が上昇し、いわゆるデッキ熱害を生じる虞があるが、本実施形態によれば、そのような虞を解消することが可能である。図１（ｂ）を参照して説明したように、導風部材５は、ラジエータ２を通過してきた空気を、車幅方向における熱源６寄りの領域に偏らせるように構成されているために、熱源６を冷却する効果は一層高いものとなる。なお、エンジン１が縦置きスラントエンジンの場合には、車幅方向において熱源６とは反対側にオイルパンが設けられるのが一般的であるが、この場合には、オイルパンに向けて熱気を当てないようにすることもできる。

導風部材５は、その下縁部５０がエンジン補機８の最低高さよりも低い高さとされているために、エンジン補機８の保護を図るための部材としても機能する。すなわち、車両走行時にタイヤからの砂、石、ごみ、あるいは水などの巻き上げを生じた場合には、これらを導風部材５が適切に遮り、エンジン補機８に当たらないようにすることができる（ベル
トの損傷などを防止できる）。タイヤからの砂や石などの巻き上げは、車速が速くなるほど車両後方に拡がるのに対し、導風部材５は、車速に応じてその角度が変化するため、前記したような巻き上げ物質を効果的に遮ることも可能となる。

導風部材５は、下縁部５０の高さが前記したような高さとされているとともに、そのサイズは比較的大きく、既述したように、車両前方からはラジエータ２を通過してきた空気流の風圧のみならず、ラジエータ２の下方を通過してきた走行風をも受けるようになっている。このための条件としては、導風部材５の下縁部５０が、ラジエータ２の下面よりも低い高さであることが求められるが、本実施形態では、この条件を満たした構成とされている。したがって、前記した走行風をも利用して、導風部材５を前記したバネの付勢力Ｆ１に抗して的確に動作させることも可能である。

導風部材５の下縁部５０の近傍領域は、下側部分ほど車両後方側に位置するように丸みを帯びた断面形状とされているために、次のような作用が得られる。すなわち、図２（ａ）において、丸み帯びた断面形状部分に沿って流れる空気は、その流速が速められる。したがって、ラジエータ２を通過した空気を流路７の下部開口から下方に排出させる作用がより促進される。また、車両の高速走行時においては、下縁部５０の近傍領域を通過する高速の走行風の流速がさらに速められることによって、下縁部５０の下方近辺に負圧が発生する。この負圧は、それよりも上方領域の空気を矢印Ｎ２に示すように吸い寄せるダウンフォースを生じさせる。このようなことにより、車両の走行抵抗が減少するとともに、走安性を良くする効果も得られる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両用冷却装置の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

導風部材は、単なる板状とすることも可能であり、その具体的な形態は限定されない。導風部材の下縁部の高さは、エンジンの前面部に設けられているエンジン補機の最低高さよりも低くすることが望ましいものの、これに限定されず、たとえば前記最低高さと同等程度、またはそれよりもやや高い高さなどとすることもできる。

ラジエータおよびファンは、上述の実施形態の配置とは異なり、ラジエータの前側にファンを配した構成とすることもできる。パワーユニットは、エンジン（内燃機関）に限定されない。また、本発明の車両用冷却装置が適用される車両の種類も、キャブオーバ型あるいはミッドシップ型などのトラックに限定されず、本発明は様々な車両に適用することが可能である。

Ｓ 車両用冷却装置
１ エンジン（パワーユニット）
２ ラジエータ
３ ファン
４ シュラウド
５ 導風部材
７ 流路
８ 補機（エンジンの前面部の）
５０ 下縁部（導風部材の）

Claims (2)

1. パワーユニットの前方に配されたラジエータおよびこのラジエータ用のファンと、
   これらラジエータおよびファンの後方の上部寄り領域を覆うシュラウドと、
   このシュラウドに取り付けられ、かつ前記ラジエータを通過してきた空気を車両下方側に導くための下部開口状の流路を規定する導風部材と、
   を備えている、車両用冷却装置であって、
   前記導風部材は、車両前方側から受ける風圧に対応して角度が変化するように、上部側が前記シュラウドに回転可能に支持されており、かつ前記風圧が弱い場合よりも強い場合の方が前記流路の下部開口面積が大きくなるように構成されていることを特徴とする、車両用冷却装置。
2. 請求項１に記載の車両用冷却装置であって、
   前記導風部材の下縁部の高さは、前記導風部材の回転許容範囲内において、前記パワーユニットであるエンジンの前面部に設けられているエンジン補機の最低高さよりも低くなるように構成されている、車両用冷却装置。

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