JP2017119467A - 車両のクロスメンバ - Google Patents

Abstract

【課題】クロスメンバの開口を流通した空気を熱交換器に効率よく案内して、熱交換器の冷却効率を向上させる。【解決手段】２ｎｄクロスメンバ１５は、上板部２３と下板部２４と前板部２５と複数の筒状部２６とを一体的に備える。前板部２５は、前後方向と交叉して車幅方向に延び、上板部２３及び下板部２４の前端縁同士を連結する。前板部２５には、前後方向に貫通する複数の略円形の開口２７が形成される。複数の筒状部２６は、略円筒形状に形成され、前板部２５の後面２５ａの複数の開口２７の周縁部２９から後方へ突出する。筒状部２６の内周面２６ａは、車両１の走行時に走行風が流通する流路２８を区画し、前板部２５の開口２７へ流入した走行風を後方のラジエータ１６のコア２０へ案内する。【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器の前方に配置される車両のクロスメンバに関する。

特許文献１には、１対のサイドレールとフロントクロスメンバとを有する車両のフレーム構造が記載されている。このフロントクロスメンバは、上下のフランジとウェブとによって断面コ字状に形成され、ウェブには前後方向に貫通する軽減孔が形成されている。

特開２００３−３２７１５３号公報

ところで、車両には、１対のサイドレールの間の複数のクロスメンバのうちのいずれかのクロスメンバの後方にラジエータ等の熱交換器が搭載される場合がある。この場合、特許文献１に記載のフレーム構造のクロスメンバでは、車両の走行時に前方からクロスメンバに向かって流れる走行風（空気）は、クロスメンバの軽減孔（開口）を流通し、熱交換器側へ流れる。しかし、クロスメンバの開口を流通した空気がクロスメンバのウェブと熱交換器との間の空間で拡散すると、熱交換器の冷却効率が低下してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、クロスメンバの開口を流通した空気を熱交換器に効率よく案内して、熱交換器の冷却効率を向上させることが可能な車両のクロスメンバの提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、流体を空気によって冷却する熱交換器の前方で車幅方向に延びて左右のサイドメンバを連結する車両のクロスメンバであって、前板部と筒状部とを備える。前板部は、前後方向に貫通する開口を有し、前後方向と交叉した状態で車幅方向に延びる。筒状部は、前板部の後面のうち開口の周縁部から後方へ延びて前後方向に貫通する筒形状であり、前板部の前方から開口へ流入した空気を後方の熱交換器へ案内する。

上記構成では、クロスメンバは、開口を有する前板部と、前板部の後面のうち開口の周縁部から後方へ延びて前後方向に貫通する筒形状の筒状部とを備える。筒状部は、前板部の前方から開口へ流入した空気を後方の熱交換器へ案内する。このように、筒状部が空気（例えば、走行風）を後方の熱交換器側へ案内するので、前板部の開口を通過した空気のクロスメンバの後方での拡散を抑制することができる。このため、空気が熱交換器の上方や下方や側方等へ流れてしまうことを筒状部によって防止して、空気を熱交換器へ効率よく案内して熱交換器の冷却効率を向上させることができる。

また、筒状部を延ばす方向によって空気の流通方向を設定することができるので、筒状部を延ばす方向を適切に設定し、空気を熱交換器の前面に効率よく案内して熱交換器の冷却効率を確実に向上させることができる。

本発明によれば、クロスメンバの開口を流通した空気を熱交換器に効率よく案内して、熱交換器の冷却効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るクロスメンバを備える車両の車体フレームの概略平面図である。 図１の車体フレームの前部の概略斜視図である。 車体フレームの前部の前方からの概略斜視図である。 図３のIV−IV矢視断面図である。 図３のＶ−Ｖ矢視断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、ＦＲは車両の前方を、ＵＰは上方を、ＩＮは車幅方向内側をそれぞれ示す。また、以下の説明において、左右方向は車両前方を向いた状態での左右方向を意味する。

図１に示すように、本発明に係るクロスメンバは、車両１の梯子状の車体フレーム１０の後述するセカンドクロスメンバ１５に適用される。車体フレーム１０は、車両１の車幅方向両側で前後方向に延びる左右１対のサイドメンバ１１と、車幅方向に延びて左右のサイドメンバ１１同士を連結する複数のクロスメンバ１２（図中には、３つのクロスメンバが示されている）とを備える。

図１及び図２に示すように、左右のサイドメンバ１１は、上下方向と交叉する上板部１１ａと、上板部１１ａから下方に離間した位置に配置される下板部１１ｂと、車幅方向と交叉して上板部１１ａ及び下板部１１ｂの車幅方向外端縁同士を連結する側板部１１ｃとを一体的にそれぞれ有し、断面略コ字状に形成されて車両１の前後に亘って延びる。

複数のクロスメンバ１２は、車幅方向に延びて左右のサイドメンバ１１の前端部１３同士を連結するファーストクロスメンバ１４（以下、１ｓｔクロスメンバ１４と称する）と、１ｓｔクロスメンバ１４から後方に離間した位置に配置されるセカンドクロスメンバ（クロスメンバ）１５（以下、２ｎｄクロスメンバ１５と称する）とを有する。２ｎｄクロスメンバ１５の後方、且つ左右のサイドメンバ１１の間には、前方から順にラジエータ（熱交換器）１６、ファン１７、及びエンジン１８が配置されて車体フレーム１０に支持される。すなわち、２ｎｄクロスメンバ１５は、ラジエータ１６よりも前方に配置されるクロスメンバ１２のうち最もラジエータ１６に近い位置に配置されるクロスメンバ１２である。ファン１７は、エンジン１８のクランクシャフト（図示省略）に連結され、エンジン１８に駆動されて回転し、前方のラジエータ１６に前方から後方へ向かって空気を通過させる。

図２及び図３に示すように、ラジエータ１６は、上部タンク１９と、下部タンク（図示省略）と、上部タンク１９と下部タンクとに挟まれたコア２０とを有し、空気（例えば、ファン１７によってコア２０を通過する空気や走行風等）との間で熱交換を行うことによってエンジン１８（図１参照）の冷却水（流体）を冷却する。ラジエータ１６は、左右のサイドメンバ１１に対して固定され、上部タンク１９が車体フレーム１０よりも上方で車幅方向に延び、下部タンクが車体フレーム１０よりも下方で車幅方向に延び、コア２０が２ｎｄクロスメンバ１５の後方で前後方向と交叉して起立する。コア２０は、上下方向に延びて車幅方向に並列的に配置される複数のチューブ２１と、複数のチューブ２１の間に配置されてその両側のチューブ２１に接続される複数のフィン２２とを有し、コア２０の前面２０ａから後面２０ｂへの空気の通過を許容する。エンジン１８を冷却した高温の冷却水は、上部タンク１９に流入し、コア２０の複数のチューブ２１内を下方へ流通して下部タンクへ流入する。エンジン１８の冷却水は、コア２０を流通する際にコア２０を通過する空気との間で熱交換が行われることによって冷却される。下部タンクへ流入した冷却水は、下部タンクから流出してポンプ（図示省略）によってエンジン１８へ送り込まれてエンジン１８を冷却する。

図２〜図５に示すように、２ｎｄクロスメンバ１５は、上板部２３と、下板部２４と、前板部２５と、複数（本実施形態では、５つ）の筒状部２６とを一体的に備える。上板部２３は、上下方向と交叉して車幅方向に延び、その両端部が左右のサイドメンバ１１の上板部１１ａの下面に溶接等によって固定される。下板部２４は、上下方向と交叉して車幅方向に延び、その両端部が左右のサイドメンバ１１の下板部１１ｂの上面に溶接等によって固定される。前板部２５は、前後方向と交叉して車幅方向に延び、上板部２３及び下板部２４の前端縁同士を連結する。

図３及び図４に示すように、前板部２５には、前後方向に貫通する複数（本実施形態では、５つ）の略円形の開口２７が互いに車幅方向に離間した状態で車幅方向に並んで形成される。複数の開口２７の内周面２７ａ（図４中の２点鎖線よりも前方の内周面）は、開口２７の内側へ膨出するとともに、前方から後方へ向かうにつれて徐々に縮径する湾曲面である。前板部２５の後面２５ａ側には、後面２５ａのうち複数の開口２７の周縁部２９から後方へ向かって延びて前後方向に貫通する複数の筒状部２６が形成される。

図４及び図５に示すように、２ｎｄクロスメンバ１５の複数の筒状部２６は、前板部２５の開口２７の内周面２７ａから連続して後方へ延びる内周面２６ａ（図４中の２点鎖線よりも後方の内周面）をそれぞれ有し、略円筒形状に形成され、前板部２５の後面２５ａの複数の開口２７の周縁部２９から後方へ突出する。複数の筒状部２６は、バーリング加工等によって前板部２５から一体形成され、その内周面２６ａは、前板部２５の開口２７の内周面２７ａの後端から段差無く連続して後方へ延びる。複数の筒状部２６の各々の後端２６ｂは、２ｎｄクロスメンバ１５の上板部２３の後端２３ａ及び下板部２４の後端２４ａよりも前方に配置される。筒状部２６の内周面２６ａは、車両１の走行時に走行風（空気）が流通する流路２８を区画し、前板部２５の開口２７へ流入した走行風を後方のラジエータ１６のコア２０へ案内する。複数の筒状部２６のうち、車幅方向の真ん中に配置される筒状部２６の流路２８は、前方から後方へ向かって車幅方向と直交する状態で略直線状に延びる。複数の筒状部２６のうち、真ん中の筒状部２６の左右両側に配置される４つの筒状部２６の流路２８は、それぞれ前方から後方へ向かって僅かに車幅方向内側に傾斜した状態で略直線状に延びる。

上記のように構成された車体フレーム１０では、車両１の走行時に２ｎｄクロスメンバ１５の前方から前板部２５の開口２７へ流入した走行風は、筒状部２６の内周面２６ａによってラジエータ１６のコア２０へ案内される。このように、２ｎｄクロスメンバ１５の筒状部２６が前板部２５の後面２５ａ側で前後方向に延び、筒状部２６の内周面２６ａが走行風をラジエータ１６へ案内するので、２ｎｄクロスメンバ１５の後方での走行風の拡散を筒状部２６によって抑制することができる。このため、走行風がラジエータ１６の上方や下方や側方等へ流れてしまうことを筒状部２６によって防止して、走行風をラジエータ１６のコア２０の前面２０ａに効率よく案内してラジエータ１６の冷却効率を向上させることができる。

また、複数の筒状部２６のうち、車幅方向の真ん中の筒状部２６の左右両側に配置される４つの筒状部２６の流路２８は、それぞれ前方から後方へ向かって僅かに車幅方向内側に傾斜した状態で略直線状に延びる。このように、筒状部２６を延ばす方向によって走行風の流通方向を設定することができるので、走行風をラジエータ１６のコア２０の前面２０ａに効率よく案内してラジエータ１６の冷却効率を確実に向上させることができる。

また、開口２７の内周面２７ａが、前方から後方へ向かうにつれて徐々に縮径する湾曲面である。すなわち、開口２７の内周面２７ａが後方から前方へ向かって拡径しているので、その分だけ走行風を多く流路２８へ案内することができる。

また、複数の筒状部２６の内周面２６ａが、前板部２５の開口２７の内周面２７ａの後端から段差無く連続して後方へ延びるので、通風抵抗を低減することができる。

従って、本実施形態によれば、２ｎｄクロスメンバ１５の開口２７を流通した走行風（空気）をラジエータ１６に効率よく案内して、ラジエータ１６の冷却効率を向上させることができる。

なお、本実施形態では、前板部２５に５つの開口２７を設けたが、これに限定されるものではなく、少なくとも１つの開口２７を設ければよい。また、開口２７の形状は、略円形に限定されるものではなく、他の形状（例えば、多角形）であってもよい。

また、本実施形態では、５つの筒状部２６を設けたが、これに限定されるものではなく、少なくとも１つの筒状部２６を設ければよい。また、筒状部２６の形状は、略円筒形状に限定されるものではなく、筒形状であればよく、例えば、断面多角形状の筒形状や、断面楕円状の筒形状などであってもよい。

また、本実施形態では、筒状部２６を、バーリング加工等によって前板部２５から一体形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、前板部２５とは別体で筒状部を形成し、該筒状部を前板部２５の後面２５ａに溶接等によって固定してもよい。

また、本実施形態では、筒状部２６の内周面２６ａを、前板部２５の開口２７の内周面２７ａの後端から段差無く連続して後方へ延ばしたが、これに限定されるものではない。例えば、前板部２５の開口２７よりも大径の内径を有する筒状部を前板部２５とは別体で形成し、該筒状部を前板部２５の後面２５ａに固定することによって前板部２５の開口２７の内周面２７ａと筒状部の内周面との間に段差が生じてもよい。

また、本実施形態では、開口２７の内周面２７ａを、前方から後方へ向かうにつれて徐々に縮径する湾曲面としたが、これに限定されるものではなく、例えば、前方から後方へ向かって直線状に同径で延びる内周面であってもよい。

また、本実施形態では、所定の筒状部２６の流路２８を、前方から後方へ向かって僅かに車幅方向内側に傾斜するように延ばしたが、これに限定されるものではない。例えば、筒状部２６の流路２８を、前方から後方へ向かって上方（又は下方）に傾斜させてもよいし、或いは、上下方向及び車幅方向の双方に傾斜させることなく前板部２５と直交する前後方向に延ばしてもよい。

また、本実施形態では、２ｎｄクロスメンバ１５に筒状部２６を設けたが、これに限定されるものではなく、ラジエータ１６よりも前方に配置されるクロスメンバ１２のうち最もラジエータ１６に近い位置に配置されるクロスメンバ１２であれば、他のクロスメンバ１２に筒状部２６を設けてもよい。例えば、１ｓｔクロスメンバ１４と２ｎｄクロスメンバ１５との間にラジエータ１６を配置したことによって、ラジエータ１６の直前に１ｓｔクロスメンバ１４が配置される場合には、１ｓｔクロスメンバ１４に筒状部２６を設けてもよい。

また、熱交換器は、ラジエータ１６に限定されず、例えば、インタークーラ等であってもよい。

以上、本発明について、上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１：車両
１０：車体フレーム
１１：左右のサイドメンバ
１５：セカンドクロスメンバ（クロスメンバ）
１６：ラジエータ（熱交換器）
２５：前板部
２５ａ：前板部の後面
２６：筒状部
２７：開口
２９：開口の周縁部

Claims (1)

1. 流体を空気によって冷却する熱交換器の前方で車幅方向に延びて左右のサイドメンバを連結する車両のクロスメンバであって、
   前後方向に貫通する開口を有し、前後方向と交叉した状態で車幅方向に延びる前板部と、
   前記前板部の後面のうち前記開口の周縁部から後方へ延びて前後方向に貫通する筒形状であり、前記前板部の前方から前記開口へ流入した空気を後方の前記熱交換器へ案内する筒状部と、を備えた
   ことを特徴とする車両のクロスメンバ。

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