JP2016210367A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の衝突時に受ける荷重によってタンクの支持部を任意に変形させてタンクの損傷を防止する熱交換器を提供すること。
【解決手段】ラジエータ１（熱交換器）の支持部３０は、タンク１０から流路９の中心線Ｏと略直交する方向に張出すブラケット３１（張出体）と、ブラケット３１から突出して車体に支持されるピン３９（突出体）と、を有する。ブラケット３１には、一部に切欠き４１（開口部）が形成される脆弱部４０が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される熱交換器に関する。

車両用ラジエータなどにあっては、車両の衝突時にタンクなどの損傷を防止して、エンジンの冷却液が洩れ出さないようにすることが望まれる。

特許文献１には、車両用ラジエータであって、車両の衝突時に受ける荷重によってタンクの支持部が変形することで、タンクの損傷が防止されるようにしたものが開示されている。

上記タンクの支持部は、タンクの下端から下方に突出する複数の板状リブと、各板状リブの下端から下方に突出するピンと、を備える。ラジエータが車両に搭載された状態では、ピンが車体に設けられる孔に挿入され、各板状リブの下端が車体に支持される。

板状リブには、切欠き凹部が形成される。車両の衝突時には、タンクの支持部が受ける荷重によって板状リブに生じる応力が切欠き凹部が開口する部位に集中し、板状リブを変形させるようになっている。

特開２００２−２１９９５１号公報

しかしながら、このような従来の熱交換器に設けられるタンクの支持部は、互いに直交する複数の板状リブの一つに切欠き凹部が形成される。そのため、車両の衝突時に受ける荷重によって複数の板状リブを任意に変形させてタンクの損傷を防止することが難しいという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、車両の衝突時に受ける荷重によってタンクの支持部を任意に変形させてタンクの損傷を防止する熱交換器を提供することを目的とする。

本発明のある態様によれば、車両に搭載される熱交換器は、媒体が流れる過程で外気に放熱するコア部と、コア部に導かれる媒体が流れる流路の中心線が上下方向に延びるように配置される対のタンクと、各タンクを車体に支持する複数の支持部と、を備える。支持部は、タンクから流路の中心線と略直交する方向に張出す張出体と、張出体から突出して車体に支持されるピンと、を有する。張出体は、一部に開口部が形成される脆弱部を有する

上記態様によれば、車両の衝突時には、ピンが受ける荷重によって働く曲げモーメントによって張出体に生じる応力が脆弱部に集中し、脆弱部が開口部を起点として変形する。こうして熱交換器では、車両の衝突時に受ける荷重によってタンクの支持部を任意に変形させてタンクの損傷を防止することができる。

本発明の実施形態に係る熱交換器を示す斜視図である。 熱交換器の平面図である。 熱交換器の正面図である。 支持部を示す斜視図である。 支持部を示す平面図である。 変形例に係る支持部を示す斜視図である。 支持部を示す平面図である。 他の変形例に係る支持部を示す斜視図である。 支持部を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、車両の上下方向を単に上下方向と称し、車両の前後方向を単に前後方向と称し、車幅方向を左右方向と称して説明する。

図１〜図５は、本実施形態に係るラジエータ１を示している。なお、説明の簡略化のため、ラジエータ１は一部を省略して図示している。

ラジエータ１は、媒体としてエンジン（図示省略）の冷却液が循環し、冷却液の熱を外気に放出する熱交換器である。

サイドフロー型のラジエータ１は、中央部に設けられるコア部１９と、コア部１９の左右方向に設けられる対のタンク１０と、を備える。エンジンから送られる冷却液は、配管（図示省略）を通じて上流側（左側）のタンク１０内に流入し、コア部１９内を左右方向に流れて外気に放熱した後に、下流側（右側）のタンク１０内から流出し、配管（図示省略）を通じてエンジンに戻される。

ラジエータ１は、車両の前側におけるエンジンの前方に搭載され、車両走行風またはファン（図示省略）によって送られる強制風がコア部１９を通過するように配置される。ラジエータ１を循環する冷却液は、コア部１９を流れる過程で外気に放熱する。

図３〜図５において、Ｏは、タンク１０内に形成される流路９の中心線である。タンク１０は、中心線Ｏが上下方向に延びるように車両に搭載される。

箱状のタンク１０は、流路９の上端に形成される上端壁１１と、流路９の下端に形成される下端壁１２と、流路９の前方に形成される前壁１３と、流路９の後方に形成される後壁１４と、流路９の左右方向に形成される側壁１５と、コア部１９に結合される開口端部（図示省略）と、を有する。開口端部は、コア部１９の両端に設けられるフランジ部１８にカシメなどによって結合される。

図５の平面図において、タンク１０内の流路９は、略矩形の断面形状を有する。

ラジエータ１は、各タンク１０を車体に支持する４つの支持部３０を備える。各支持部３０は、タンク１０の上端壁１１と下端壁１２との間の領域に配置され、タンク１０から上下方向に突出しないように設けられる。

支持部３０は、タンク１０から張出す片持ち梁状のブラケット３１と、ブラケット３１から上下方向に突出する柱状のピン３９と、を有する。

タンク１０、ブラケット３１、及びピン３９は、樹脂によって一体に形成される。

ブラケット３１は、タンク１０から張出す張出体として設けられる。ブラケット３１は、タンク１０から中心線Ｏと略直交する方向（略水平方向）に延設される板状に形成される。なお、ブラケット３１は、これに限らず、他の形状をもってタンク１０から張出すものであってもよい。

図４、図５に示すように、ブラケット３１は、タンク１０の前壁１３に結合する前壁付け根部３２と、タンク１０の側壁１５に結合する側壁付け根部３３と、を有する。図５の平面図において、前壁付け根部３２と側壁付け根部３３とは、互いに略直交して延びる。

ブラケット３１は、車体のマウント（図示省略）に支持される座面３８を有する。座面３８は、中心線Ｏと略直交する方向に延びる平面状に形成される。

ブラケット３１は、座面３８のまわりに、タンク１０、内側端３４、前端３５、外側端３６、及び後端３７を有する。内側端３４及び外側端３６は、タンク１０の前壁１３に略直交する前後方向に延びる。前端３５は、内側端３４と外側端３６とを結んでタンク１０の前壁１３に略平行に延びる。後端３７は、外側端３６とタンク１０の側壁１５とを結んで、側壁１５に傾斜して延びる。

ピン３９は、ブラケット３１から突出して車体のマウントに支持される突出体として設けられる。ピン３９は、座面３８から中心線Ｏ方向に突出する円柱状に形成される。なお、ピン３９は、これに限らず、他の形状をもってブラケット３１から突出するものであってもよい。

図５において、ピン３９は、タンク１０の斜め前方に位置し、流路９の対角線Ｃ上に配置される。

車体には、４つの支持部３０に対応する位置にマウントが設けられる。ラジエータ１を車体に組み付ける際には、４つの支持部３０において、各ピン３９を各マウントの孔に挿入し、各座面３８を各マウントの端面に当接させる。

こうしてラジエータ１が車両に搭載された状態では、各タンク１０の上部に設けられる左右の支持部３０がそれぞれの上方に設けられる各マウントに支持され、各タンク１０の下部に設けられる左右の支持部３０がそれぞれの下方に設けられる各マウントに支持される。

車両の衝突時にタンク１０が損傷しないようにするために、各支持部３０のブラケット３１には、ピン３９が受ける荷重によって変形する脆弱部４０が設けられる。

ブラケット３１は、脆弱部４０の一部に形成される開口部として、切欠き４１を有する。後述するように、脆弱部４０は、ピン３９が受ける略水平方向の荷重によって切欠き４１を起点とする亀裂４２が発生するようになっている。

脆弱部４０は、ブラケット３１のタンク１０とピン３９との間に設けられる。切欠き４１は、ブラケット３１の端部である内側端３４に開口され、タンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。

図５において、切欠き４１は、ブラケット３１に楔形（三角形）の断面形状を有する空隙を形成する。切欠き４１は、空隙の底辺となる部位がブラケット３１の内側端３４に開口し、空隙の鋭角となる部位がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。これにより、脆弱部４０は、上方から見たときに切欠き４１によってタンク１０とピン３９との間に向けて開口する鋭角の断面形状を持つ。

支持部３０は、ブラケット３１の板厚及び切欠き４１の形状が適宜設定されることにより、ラジエータ１を支持するのに必要な剛性が確保される。

次に、ラジエータ１の作用、効果について説明する。

ブラケット３１は、タンク１０から中心線Ｏと略直交する方向に張出す梁状に形成されるため、車両の走行時に加わる上下方向の荷重に対して十分な支持強度を確保することと、車両の衝突時に加わる略水平方向の荷重に対して脆弱部４０が変形してタンク１０を保護することと、を両立できる。

車両の正面が衝突した場合には、図４、図５に示すように荷重Ｆｙがピン３９に前方から働き、ピン３９が受ける荷重Ｆｙによってブラケット３１に曲げモーメントが働く。

ピン３９は、前壁１３と側壁１５との間に形成される流路９の対角線Ｃ上に配置されることにより、タンク１０の斜め前方にオフセットされる。このため、ブラケット３１には、ピン３９が受ける荷重Ｆｙによる曲げモーメントがタンク１０の中心線Ｏのまわりに働く。

支持部３０がタンク１０の上端壁１１と下端壁１２との間に挟まれる領域に配置されることにより、ピン３９はタンク１０の上下方向に突出することがない。このため、ピン３９が受ける荷重Ｆｙは、ブラケット３１をタンク１０の中心線Ｏのまわりに曲げる方向に働き、ブラケット３１に脆弱部４０を変形させる曲げモーメントが発生する。

ブラケット３１は切欠き４１によって断面が削減される脆弱部４０を有するため、ブラケット３１に働く曲げモーメントによって生じる応力が脆弱部４０に集中する。脆弱部４０では、切欠き４１がブラケット３１の内側端３４（端部）に開口しているため、応力によって切欠き４１が拡がり、切欠き４１を起点とする亀裂４２が発生する。

切欠き４１及び脆弱部４０がタンク１０とピン３９との間に配置されているため、切欠き４１を起点とする亀裂４２は、タンク１０とピン３９との間に向けて延びるように発生する。

脆弱部４０は、切欠き４１によってタンク１０とピン３９との間に向けて開口する鋭角の断面形状を持つため、切欠き４１を起点とする亀裂４２がタンク１０とピン３９との間に向けて延びる。これにより、亀裂４２がブラケット３１の付け根部３２に向けて延びることが回避され、タンク１０の損傷を防止することができる。

以上のように、ラジエータ１では、車両の衝突時に受ける荷重によってタンク１０の支持部３０を任意に変形させてタンク１０の損傷を防止することができる。これにより、車両の軽衝突時には、タンク１０内の冷却液が洩れ出すことが防止され、車両の走行を続けることができる。

次に、図６、図７に示す変形例について説明する。

脆弱部４０の一部に形成される開口部として、３つの切欠き４１、４３、４５が設けられる。ブラケット３１では、タンク１０とピン３９との間において、各切欠き４１、４３、４５に囲まれる部位が脆弱部４０となる。

前述したように、楔形の切欠き４１は、ブラケット３１の内側端３４に開口し、鋭角の部位が前壁付け根部３２に沿ってタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。

楔形の切欠き４３は、ブラケット３１の前端３５に開口し、鋭角の部位がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。

楔形の切欠き４５は、ブラケット３１の後端３７に開口し、鋭角の部位が側壁付け根部３３に沿ってタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。

脆弱部４０は、３つの切欠き４１、４３、４５によってタンク１０とピン３９との間に向けて開口する鋭角の断面形状を３箇所に持つ。

車両の正面が衝突した場合には、図７に示すようにピン３９に前方から働く荷重Ｆｙによって切欠き４１を起点とする亀裂４２及び切欠き４３を起点とする亀裂４４がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように発生する。

車両の側面が衝突した場合には、図７に示すようにピン３９に側方から働く荷重Ｆｘによって切欠き４５を起点とする亀裂４６がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように発生する。

支持部３０は、上方から見たときに流路９の対角線Ｃ上にピン３９が配置されるため、車両の正面衝突時に車両の前方から加わる荷重Ｆｙに対して脆弱部４０が破断することと、車両の側面衝突時に車両の側方から加わる荷重Ｆｘに対して脆弱部４０が破断することと、が両立される。

なお、脆弱部４０は、上述した構成に限らず、車両の衝突時にピン３９が受ける荷重の方向に応じて切欠き４１、４３、４５が選択して形成される。

次に、図８、図９に示す他の変形例について説明する。

脆弱部４０の一部に形成される開口部として、ブラケット３１を貫通する３つの孔５１、５３、５５が設けられる。ブラケット３１では、タンク１０とピン３９との間において、各孔５１、５３、５５に囲まれる部位が脆弱部４０となる。

楔形の孔５１は、ブラケット３１の内側端３４に近接して開口し、鋭角の部位が前壁付け根部３２に沿ってタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。ブラケット３１には、孔５１と内側端３４との間に延びる板状の辺部５２が形成される。

楔形の孔５３は、ブラケット３１の前端３５に近接して開口し、鋭角の部位がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。ブラケット３１には、孔５３と前端３５との間に延びる板状の辺部５４が形成される。

楔形の孔５５は、ブラケット３１の後端３７に近接して開口し、鋭角の部位が側壁付け根部３３に沿ってタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように形成される。ブラケット３１には、孔５５と後端３７との間に延びる板状の辺部５６が形成される。

脆弱部４０は、３つの孔５１、５３、５５によってタンク１０とピン３９との間に向けて開口する鋭角の断面形状を３箇所に持つ。

ブラケット３１は、各孔５１、５３、５５に沿って延びる辺部５２、５４、５６を有するため、孔５１、５３、５５によってラジエータ１の支持強度が低下することを抑えられる。

車両の正面衝突時には、図９に示すようにピン３９に前方から働く荷重Ｆｙによって辺部５２が破断して孔５１の断面が拡がるとともに、辺部５４が破断して孔５３の断面が拡がる。これにより、孔５１を起点とする亀裂４２及び孔５３を起点とする亀裂４４がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように発生する。

車両の側面衝突時には、図９に示すようにピン３９に側方から働く荷重Ｆｘによって辺部５６が破断して孔５５の断面が拡がる。これにより、孔５５を起点とする亀裂４６がタンク１０とピン３９との間に向けて延びるように発生する。

なお、脆弱部４０は、上述した構成に限らず、車両の衝突時にピン３９が受ける荷重の方向に応じて孔５１、５３、５５が選択して形成される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

本発明は、ラジエータに限らず、車両に搭載されるオイルクーラ、インタクーラ、コンデンサなどの熱交換器にも適用できる。

１ ラジエータ（熱交換器）
９ 流路
１０ タンク
１１ 上端壁
１２ 下端壁
１３ 前壁
１５ 側壁
１９ コア部
３０ 支持部
３１ ブラケット（張出体）
３９ ピン（突出体）
４０ 脆弱部
４１、４３、４５ 切欠き（開口部）
５１、５３、５５ 孔（開口部）
Ｏ 中心線
Ｃ 対角線

Claims (7)

1. 車両に搭載される熱交換器であって、
   媒体が流れる過程で外気に放熱するコア部と、
   前記コア部に導かれる媒体が流れる流路を有し、当該流路の中心線が上下方向に延びるように配置される対のタンクと、
   前記各タンクを車体に支持する複数の支持部と、を備え、
   前記支持部は、
   前記タンクから前記流路の中心線と略直交する方向に張出す張出体と、
   前記張出体から突出して車体に支持される突出体と、を有し、
   前記張出体は、一部に開口部が形成される脆弱部を有することを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１に記載の熱交換器であって、
   前記タンクは、
   上端に設けられる上端壁と、
   下端に設けられる下端壁と、を有し、
   前記支持部は、前記上端壁と前記下端壁とに挟まれる領域に配置されることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
   前記タンクは、
   前記車両の前側に設けられる前壁と、
   前記車両の後側に設けられる側壁と、を有し、
   前記突出体は、前記前壁と前記側壁との間に形成される前記流路の対角線上に配置されることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１から３のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記脆弱部は、前記タンクと前記突出体との間に設けられることを特徴とする熱交換器。
5. 請求項１から４のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記開口部は、前記張出体の端部に開口する切欠きであることを特徴とする熱交換器。
6. 請求項１から４のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記開口部は、前記張出体を貫通する孔であることを特徴とする熱交換器。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の熱交換器であって、
   前記脆弱部は、上方から見たときに前記開口部によって前記タンクと前記突出体との間に向けて開口する鋭角の断面形状を持つことを特徴とする熱交換器。

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