JP2017226252A

JP2017226252A - 車両の冷却装置

Info

Publication number: JP2017226252A
Application number: JP2016121969A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎平井; Yuichiro Hirai
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-28

Abstract

【課題】ファンの送風速度の低下を抑制して熱交換器の冷却性能を向上させる。【解決手段】ファン１３は、その一部の領域１８（非重複領域１８）がエンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならないように配置される。シュラウド１２の後端部１２ｂは、ファン１３の非重複領域１８の径方向外側で周方向に延びて、エンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならない円弧状のオフセット領域２６を有する。第１案内板１４は、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６の外周面に沿って配置されてオフセット領域２６に固定され、シュラウド１２の後端部１２ｂよりも後方へ、後端部１２ｂから徐々に拡径するように延びる。第１案内板１４の内周面３２は、ファン１３の非重複領域１８から後方の径方向外側へ排出される空気を、ファン後方空間２５へ案内する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両の冷却装置に関する。

特許文献１には、ラジエータ冷却装置を有する自動車が記載されている。この自動車の車体前方部分に形成されたエンジンルームの前端部には、ラジエータが配設され、エンジンルームの略中央には、エンジンが配置される。エンジンによって回転駆動される冷却ファンの各ブレードは、低速走行時に冷却ファンを通過した空気がエンジンに当たることによって冷却ファンの送風能力が低下するのを避けるために、排出風が外側斜め後方に向かう様な迎角でボス部に取り付けられている。ファンシュラウドの後端には、導風板がヒンジを介して取り付けられている。停止時または低速走行時には、導風板が移動し、冷却ファンから排出された空気は導風板に触れることなく排出される。また、高速走行時には、導風板が移動し、冷却ファンから排出された空気は導風板によってガイドされて排気マニホールドに当たる。なお、同公報には、高速走行時に導風板がファンシュラウドの後端から連続して後方へ延び、停止時または低速走行時に導風板がファンシュラウドの後端から径方向外側へ開いた状態が図示されている。

特開平８−２０７６０２号公報

特許文献１に記載のラジエータ冷却装置では、停止時または低速走行時には、導風板がファンシュラウドの後端から径方向外側へ開き、冷却ファン（ファン）からの空気が、導風板を設けない場合と同様に導風板に触れることなく外側斜め後方へ排出される。しかし、エンジンルームには、様々な部品が設けられるので、冷却ファンから外側斜め後方へ排出された空気が冷却ファンの外側斜め後方の他の部品（例えば、サイドメンバなど）に当たり、冷却ファンの送風速度が低下してラジエータ（熱交換器）の冷却性能が低下するおそれがある。一方、高速走行時には、導風板がファンシュラウドの後端から連続して後方へ延び、冷却ファンからの空気が導風板によってガイドされて排気マニホールドに当たる。このため、冷却ファンから排出された空気の外側斜め後方への流れが導風板によって遮られ、冷却ファンの送風速度が低下してラジエータの冷却性能が低下する可能性がある。また、冷却ファンからの空気が導風板によってガイドされて排気マニホールドに当たるので、冷却ファンの送風速度がさらに低下してラジエータの冷却性能が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、ファンの送風速度の低下を抑制して熱交換器の冷却性能を向上させることが可能な車両の冷却装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、エンジンの前面部の前方に熱交換器を有する車両の冷却装置であって、ファンとシュラウドと案内板とを備える。ファンは、熱交換器の後面とエンジンの前面部との間に配置され、回転軸を中心として回転し、後方の径方向外側へ向かって軸方向に対して傾斜した空気の流れを生成する。シュラウドは、熱交換器の外縁部に連結される前端部と、ファンの径方向外側に配置される円形状の後端部とを有し、熱交換器とファンとの間に空気の流路を区画する。案内板は、シュラウドに支持されてシュラウドの後端部よりも後方へ延びる。エンジンに対するファンの相対位置は、ファンの少なくとも一部の領域がエンジンの前面部に対して前後方向に重ならない位置に設定される。シュラウドの後端部は、ファンの上記領域の径方向外側で周方向に延びて、エンジンの前面部に対して前後方向に重ならない円弧状のオフセット領域を有する。案内板は、シュラウドの後端部のオフセット領域に周方向に沿って設けられてオフセット領域から後方へ徐々に拡径するように延びる。案内板の内周面は、ファンの上記領域から後方の径方向外側へ排出される空気を、ファンの上記領域の後方の空間へ案内する。

上記構成では、エンジンに対するファンの相対位置は、ファンの少なくとも一部の領域がエンジンの前面部と前後方向に重ならない位置に設定されるので、ファンの上記領域の後方に、他の領域の後方の空間に比べて大きな空間を確保することができる。

また、案内板が、シュラウドの後端部のオフセット領域（エンジンの前面部と前後方向に重ならない領域）に周方向に沿って設けられてオフセット領域から後方へ延び、ファンの上記領域（エンジンの前面部と前後方向に重ならない領域）から後方の径方向外側へ排出される空気を、ファンの上記領域の後方の空間へ案内する。このため、ファンの外側斜め後方（排出方向）に他の部品（例えば、側方のサイドメンバなど）が設けられる場合であっても、ファンの上記領域から排出される空気と上記他の部品（例えば、側方のサイドメンバなど）との衝突によるファンの後方の空気の圧力（以下、単に圧力という）上昇を抑えることができ、ファンの送風速度の低下を抑制することができる。

また、案内板が、シュラウドの後端部のオフセット領域から後方へ徐々に拡径するように延びるので、軸方向に沿って延びる場合に比べ、案内板の内周面との間の圧力上昇を抑えることができ、ファンの送風速度の低下を抑制することができる。

従って、ファンの送風速度の低下を抑制して熱交換器の冷却性能を向上させることができる。

本発明の第２の態様は、上記第１の態様の車両の冷却装置であって、シュラウドに支持されてシュラウドの後端部よりも後方へ延びる下側案内板を備える。車両は、シュラウドの後下方に配置されてシュラウドとエンジンとの間の空間と車両の下方の空間とを連通する開口部を有する。シュラウドの後端部は、ファンの下方で周方向に延びる円弧状の下端領域を有する。下側案内板は、シュラウドの後端部の下端領域に周方向に沿って設けられて下端領域から後方へ徐々に拡径するように延びる。下側案内板の内周面は、ファンから後方の径方向外側へ排出される空気を後下方の開口部へ案内する。

上記構成では、下側案内板が、シュラウドの後端部の下端領域に周方向に沿って設けられて下端領域から後方へ徐々に拡径するように延び、下側案内板の内周面が、ファンから後方の径方向外側へ排出される空気を後下方の開口部へ案内する。このように、ファンから後下方へ排出された空気が、開口部を介して車両の下方の空間へ案内されるので、開口部周辺の車載部品への空気の衝突を抑制することができ、ファンの後方の圧力上昇によるファンの送風速度の低下を抑制することができる。

本発明によれば、ファンの送風速度の低下を抑制して熱交換器の冷却性能を向上させることができる。

本発明に係る冷却装置を備えた車両の前部の概略図である。図１の車両のエンジンを前方から視た概略図である。図２をIII方向から視た概略図であり、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は図３（ａ）のIII（ｂ）の拡大図である。図３をＩＶ方向から視た概略図である。図４をＶ方向から視た概略図である。

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及び図２に示すように、本実施形態に係る冷却装置１０を備える車両１は、キャブ２が概ねエンジン３の上方に配置されるキャブオーバー型のトラックであって、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４Ｌ，４Ｒと、サスクロスフレーム５とを有する。左右のサイドメンバ４Ｌ，４Ｒ間には、エンジン３と、エンジン３の前面部３ａから前方に離間した位置に配置されるラジエータ（熱交換器）６と、ラジエータ６の前方に配置されるインタークーラ７とが設けられる。

サスクロスフレーム５は、左右のサイドメンバ４Ｌ，４Ｒの下方に配置されて左右のサイドメンバ４Ｌ，４Ｒに支持され、左右のフロントタイヤ（図示省略）を支持する。サスクロスフレーム５は、エンジン３の前面部３ａよりも前方で車幅方向に延びる第１サスクロスフレーム５ａと、エンジン３の前面部３ａよりも後方で車幅方向に延びる第２サスクロスフレーム５ｂと、第１サスクロスフレーム５ａと第２サスクロスフレーム５ｂとの間で前後方向に延びて第１サスクロスフレーム５ａと第２サスクロスフレーム５ｂとを連結するストラット５ｃとを有する。第１サスクロスフレーム５ａと第２サスクロスフレーム５ｂとの間には、開口部１１が形成される。開口部１１は、車両１の下方の空間８（サスクロスフレーム５よりも下方の空間）と、エンジン３の前面部３ａと後述するシュラウド１２との間の空間９とを連通する。

冷却装置１０は、ラジエータ６と、ファン１３と、シュラウド１２と、第１案内板（案内板）１４（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）と、第２案内板（下側案内板）１５とを備える。

ラジエータ６は、図示しない上部タンク、下部タンク、及びラジエータコアを有し、左右のサイドメンバ４Ｌ，４Ｒに対して固定される。エンジン３を冷却した高温の冷却水は、ラジエータ６の上部タンクからラジエータコアを通過して冷却され、下部タンクからエンジン３側へ循環する。ラジエータ６のラジエータコアは、前面から後面への空気（冷却風）の通過を許容し、ラジエータコアを通過する高温の冷却水と冷却風との間で熱交換することによってエンジン３の冷却水を冷却する。

図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ファン１３は、ハブ１６と、ハブ１６の外周から略放射状に延びる複数の羽根１７とを有し、エンジン３の前面部３ａとラジエータ６の後面との間に配置され、エンジン３の前面部３ａから前方へ突出する支持軸３７に回転自在に支持される。ファン１３の下方には、第１サスクロスフレーム５ａが配置される（図１参照）。ファン１３は、支持軸３７側のプーリー（図示省略）、Ｖベルト（図示省略）、及びエンジン３側のプーリー（図示省略）等を介してエンジン３に連結され、エンジン３によって回転駆動される。ファン１３は、前後方向に延びる支持軸３７の軸芯（回転軸）を中心として回転する。ファン１３は、その一部の領域１８（本実施形態では、車幅方向右側の約４分の１の領域）がエンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならないように配置される。すなわち、エンジン３に対するファン１３の相対位置は、ファン１３の一部の領域１８がエンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならない位置に設定される。エンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならないファン１３の一部の領域１８（以下、非重複領域１８と称する）は、ファン１３が回転する際に必要な回転領域のうち、ファン１３の前面視において、ファン１３が回転した際に外端が描く円（図２に２点鎖線１９で示す円）と、エンジン３の前面部３ａの車幅方向右側の端縁部２０とに囲まれた領域である。ファン１３の非重複領域１８の後方には、エンジン３の前面部３ａの車幅方向右側の端縁部２０から後方へ延びるエンジン３の右側面３ｂと右側のサイドメンバ４Ｒとによって、ファン後方空間２５が区画される。回転駆動されたファン１３は、ファン１３の前方では、ラジエータ６の前面から後面へ通過する空気の流れを生成し、ファン１３の後方では、後方の径方向外側へ向かって軸方向に対して傾斜した空気の流れ（斜流）を生成する。なお、図２、図３（ａ）に示すように、ファン１３は、上記一部の領域１８に加えて、車幅方向左側の端部にも、エンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならない領域を有してもよい。

図３（ａ）〜図５に示すように、シュラウド１２は、ラジエータ６の外縁部６ａに固定されて連結される略矩形状の前端部１２ａと、ファン１３の径方向外側に配置される円筒状の後端部１２ｂとを有し、ラジエータ６とファン１３との間に空気の流路２１を区画する。シュラウド１２の後端部１２ｂは、ファン１３が回転した際にファン１３の外縁が描く円１９（図２参照）よりも大きな径の後端開口２４を有し、ファン１３の後面２２（ファン１３が回転した際に羽根１７の後端が描く面）よりも前方に配置される。シュラウド１２の後端部１２ｂの内側には、ファン１３の前側の領域が収容される。シュラウド１２の後端部１２ｂの内周面２３は、ファン１３の羽根１７の径方向外端の近傍に配置される。シュラウド１２の後端部１２ｂは、ファン１３の非重複領域１８の径方向外側で周方向に延びて、エンジン３の前面部３ａ（図５では、２点鎖線２８で示す）に対して前後方向に重ならない円弧状のオフセット領域２６と、ファン１３の下方で周方向に延びる円弧状の下端領域２７とを有する。

第１案内板１４は、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６の外周面に沿って配置されてオフセット領域２６に固定され、シュラウド１２の後端部１２ｂよりも後方へ、後端部１２ｂから徐々に拡径するように延びる。第１案内板１４の断面形状は、シュラウド１２の後端部１２ｂの端縁と第１案内板１４の後端部３０とを結ぶ仮想直線３１（図３（ｂ）に、２点鎖線３１で示す直線）よりも内径側へ突出するように湾曲した形状である。第１案内板１４は、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６のうち、ファン１３の中心部のハブ１６と右側のサイドメンバ４Ｒとの間の領域に配置される。第１案内板１４の上端２９は、ファン１３の支持軸３７の高さ位置と略同じ高さ位置に配置される。第１案内板１４の後端部３０は、ファン１３の後面２２よりも前方に配置される。第１案内板１４の内周面３２は、ファン１３の非重複領域１８から後方の径方向外側へ排出される空気（特に、ファン１３の外周面から後方の径方向外側へ排出される空気）を、ファン後方空間２５へ案内する（図３（ｂ）の矢印参照）。

第２案内板１５は、シュラウド１２の後端部１２ｂの下側領域２７の外周面に沿って配置されて下側領域２７に固定され、シュラウド１２の後端部１２ｂよりも後方へ、後端部１２ｂから徐々に拡径するように延びる。第２案内板１５の断面形状は、シュラウド１２の後端部１２ｂの端縁と第２案内板１５の後端部３３とを結ぶ仮想直線３４（図４に、２点鎖線３４で示す直線）よりも内径側へ突出するように湾曲した形状である。第２案内板１５は、ファン１３の中心部のハブ１６と第１サスクロスフレーム５ａとの間に配置される。第２案内板１５の後端部３３は、ファン１３の後面２２よりも前方に配置される。第２案内板１５の内周面３６は、ファン１３から後方の径方向外側へ排出される空気（特に、ファン１３の外周面から後下方へ排出される空気）を、後下方のサスクロスフレーム５の開口部１１へ案内する（図４中の矢印参照）。

上記のように構成された冷却装置１０では、エンジン３に対するファン１３の相対位置は、ファン１３の一部の領域１８（非重複領域１８）がエンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重ならない位置に設定されるので、ファン１３の非重複領域１８の後方に、他の領域（ファン１３のうち、エンジン３の前面部３ａに対して前後方向に重なる領域）の後方の空間に比べて大きな空間（ファン後方空間２５）を確保することができる。

また、第１案内板１４が、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６に周方向に沿って設けられてオフセット領域２６から後方へ延び、ファン１３の非重複領域１８から後方の径方向外側へ排出される空気（特に、ファン１３の外周面から後方の径方向外側へ排出される空気）を、ファン後方空間２５へ案内する。このため、ファン１３の非重複領域１８から後方の径方向外側へ排出される空気と、ファン１３の車幅方向右側のサイドメンバ４Ｒへのとの衝突によるファン１３の後方の空気の圧力（以下、単に圧力という）上昇を抑えることができ、ファン１３の送風速度の低下を抑制することができる。

また、第１案内板１４が、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６から後方へ徐々に拡径するように延びるので、軸方向に沿って延びる場合に比べ、第１案内板１４の内周面３２との間の圧力上昇を抑えることができ、ファン１３の送風速度の低下を抑制することができる。

また、第２案内板１５が、シュラウド１２の後端部１２ｂの下端領域２７に周方向に沿って設けられて下端領域２７から後方へ徐々に拡径するように延び、第２案内板１５の内周面３６が、ファン１３から後方の径方向外側へ排出される空気を後下方のサスクロスフレーム５の開口部１１へ案内する。このように、ファン１３から後下方へ排出された空気が、サスクロスフレーム５の開口部１１を介して車両１の下方の空間８へ案内されるので、開口部１１周辺の車載部品（例えば、第１サスクロスフレーム５ａ）への空気の衝突を抑制することができ、ファン１３の後方の圧力上昇によるファン１３の送風速度の低下を抑制することができる。

従って、本実施形態によれば、ファン１３の送風速度の低下を抑制してラジエータ６の冷却性能を向上させることができる。

なお、エンジン３の前面部３ａの前方に配置する熱交換器は、ラジエータ６に限定されず、他の熱交換器であってもよい。

また、本実施形態では、ファン１３を、エンジン３によって回転駆動したが、これに限定されるものではなく、例えば、電動のファンであってもよい。

また、本実施形態では、第１案内板１４を、シュラウド１２の後端部１２ｂのうちファン１３の車幅方向右側の非重複領域１８の径方向外側に配置されるオフセット領域２６に固定したが、これに限定されるものではなく、ファン１３の車幅方向左側に非重複領域を設けた場合には、該非重複領域の径方向外側のシュラウド１２の後端部１２ｂに固定してもよい。また、本実施形態では、シュラウド１２の後端部１２ｂに一枚の第１案内板１４を設けたが、第１案内板１４を複数設けてもよい。

また、本実施形態では、第１案内板１４を、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６のうち、ファン１３の中心と右側のサイドメンバ４Ｒとの間に配置したが、これに限定されるものではない。例えば、ファン１３のオフセット領域２６の後方の径方向外側（吹き出し方向）の近傍に他の部品が存在する場合には、第１案内板１４を、シュラウド１２の後端部１２ｂのオフセット領域２６のうち、ファン１３の中心と前記他の部品との間に配置してもよい。

また、本実施形態では、車両１の下方の空間８と、エンジン３の前面部３ａとシュラウド１２との間の空間９とを連通する開口部１１を、サスクロスフレーム５の第１サスクロスフレーム５ａと第２サスクロスフレーム５ｂとの間に設けたが、開口部１１は、これに限定されるものではない。開口部１１は、車両１の下方の空間８と、エンジン３の前面部３ａとシュラウド１２との間の空間９との間に配置される他の様々な部品（フレームや車載部品）によって区画されてもよい。

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。

例えば、上記実施形態では、本発明に係る冷却装置１０をキャブオーバー型のトラックに適用したが、これに限定されるものではなく、冷却装置１０は、エンジンの前面部の前方に熱交換器を有する車両であれば様々な車両に適用することができる。

１：車両
３：エンジン
３ａ：エンジンの前面部
５：サスクロスフレーム
６：ラジエータ（熱交換器）
８：車両の下方の空間
９：エンジンの前面部とシュラウドとの間の空間
１０：冷却装置
１１：サスクロスフレームの開口部
１２：シュラウド
１２ａ：シュラウドの前端部
１２ｂ：シュラウドの後端部
１３：ファン
１４：第１案内板（案内板）
１５：第２案内板（下側案内板）
１８：非重複領域（一部の領域）
２６：シュラウドの後端部のオフセット領域
２７：シュラウドの後端部の下側領域

Claims

エンジンの前面部の前方に熱交換器を有する車両の冷却装置であって、
前記熱交換器の後面と前記エンジンの前記前面部との間に配置され、回転軸を中心として回転し、後方の径方向外側へ向かって軸方向に対して傾斜した空気の流れを生成するファンと、
前記熱交換器の外縁部に連結される前端部と、前記ファンの径方向外側に配置される円形状の後端部とを有し、前記熱交換器と前記ファンとの間に空気の流路を区画するシュラウドと、
前記シュラウドに支持されて前記シュラウドの前記後端部よりも後方へ延びる案内板と、を備え、
前記エンジンに対する前記ファンの相対位置は、前記ファンの少なくとも一部の領域が前記エンジンの前記前面部に対して前後方向に重ならない位置に設定され、
前記シュラウドの前記後端部は、前記ファンの前記領域の径方向外側で周方向に延びて、前記エンジンの前記前面部に対して前後方向に重ならない円弧状のオフセット領域を有し、
前記案内板は、前記シュラウドの前記後端部の前記オフセット領域に周方向に沿って設けられて前記オフセット領域から後方へ徐々に拡径するように延び、
前記案内板の内周面は、前記ファンの前記領域から後方の径方向外側へ排出される空気を、前記ファンの前記領域の後方の空間へ案内する
ことを特徴とする車両の冷却装置。
請求項１に記載の車両の冷却装置であって、
前記シュラウドに支持されて前記シュラウドの前記後端部よりも後方へ延びる下側案内板を備え、
前記車両は、前記シュラウドの後下方に配置されて前記シュラウドと前記エンジンとの間の空間と前記車両の下方の空間とを連通する開口部を有し、
前記シュラウドの前記後端部は、前記ファンの下方で周方向に延びる円弧状の下端領域を有し、
前記下側案内板は、前記シュラウドの前記後端部の前記下端領域に周方向に沿って設けられて前記下端領域から後方へ徐々に拡径するように延び、
前記下側案内板の内周面は、前記ファンから後方の径方向外側へ排出される空気を後下方の前記開口部へ案内する
ことを特徴とする車両の冷却装置。