JP2020032848A - ラジエータサポート構造 - Google Patents

Abstract

【課題】保守作業時にエンジンルーム内へのアクセスが容易となるとともに、剛性の向上を図ることが可能なラジエータサポート構造を実現する。【解決手段】ラジエータサポート構造では、車両のボデーの前部両サイドに溶接固定されたサイドサポートメンバを備える。サイドサポートメンバは、上下に並んだアッパクロスサイド及びロアクロスサイド３４と、これらを繋ぐ縦柱３６を備える。また、車両の前部中央には、車幅方向に延びる上下に並んだアッパクロス及びロアクロス５２と、これらに取り付けられるラジエータを備える。アッパクロス及びロアクロス５２は、両端をサイドサポートメンバに着脱可能に締結されている。そして、ロアクロス５２は、縦柱３６及びロアクロスサイド３４と重ねられてボルトにより共締めされている。【選択図】図３

Description

本発明は、車両にラジエータを取り付けるためのラジエータサポート構造に関する。

車両前部には、通常、熱交換を行うラジエータが取り付けられている。

下記特許文献１には、ラジエータとその上部に取り付けられたアッパクロスを、車両前部から取り外し可能とした構造が記載されている。

下記特許文献２には、ラジエータの上部に取り付けられるアッパクロスと下部に取り付けられるロアクロスとが、両端側において上下方向に延びる縦柱と連結された構造が記載されている。縦柱とロアクロスとは、ボルトをロアクロスの下方から挿入することで締結されている。これにより、作業組み立て時に、作業者の頭上に釣り上げられたボデーの下方から、ボルトを締め込むことが容易化されている。

特開平６−２８６６５７号公報 特開２００４−３５９１６４号公報

車両ではエンジンルームにおける保守作業を行う場合、ラジエータを取り外した箇所から、エンジンルーム内にアクセスできると便利である。

上記特許文献１では、ラジエータとアッパクロスを取り外した後には、ラジエータの下部に取り付けられるロアクロスが取り残される。このロアクロスは、取り外すことができず、エンジンルーム内へのアクセスの妨げとなる。

上記特許文献２では、車両の保守作業を行う場合に、ラジエータのロアクロスの下部からボルトを取り外す必要があり、取り外し作業が困難となる。また、ロアクロスと縦柱とを溶接ではなく、ボルト締結することにともなう車両前部の剛性低下について、必ずしも十分な検討がなされていない。

本発明の目的は、保守作業時にエンジンルーム内へのアクセスが容易となるとともに、剛性の向上を図ることが可能なラジエータサポート構造を実現することにある。

本発明のラジエータサポート構造は、車両のボデーの前部両サイドに設けられ当該ボデーに溶接固定されるサイドサポートメンバであって、中央側に延びる上下に並んだアッパクロスサイド及びロアクロスサイドと、前記アッパクロスサイド及び前記ロアクロスサイドの車両中央側を繋ぐ縦柱と、を備えるサイドサポートメンバと、前記ボデーの前部中央に設けられ、車幅方向に延びる上下に並んだアッパクロス及びロアクロスと、前記アッパクロス及び前記ロアクロスに取り付けられるラジエータと、を備え、前記アッパクロス及び前記ロアクロスは、両端を各々のサイドに設けられた前記サイドサポートメンバに着脱可能に締結されており、 前記ロアクロスは、前記縦柱及び前記ロアクロスサイドと重ねられてボルトにより共締めされることにより前記サイドサポートメンバに着脱可能に締結されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、ラジエータ及びそれを取り付けるアッパクロス及びロアクロスを取り外し可能なラジエータサポート構造が提供される。このため、取り外し後におけるエンジンルーム内へのアクセスが容易化される。また、ラジエータサポート構造では、ロアクロスとサイドサポートメンバとが共締めによって締結されており、剛性が高められている。

実施形態にかかる車両の前部構造の概略を示す斜視図である。 実施形態にかかるラジエータサポート構造を示す正面図である。 ラジエータサポート構造におけるロアクロスの締結部を示す正面図である。 図３のＡＡ面における端面図である。 ラジエータサポート構造に荷重が入力された状態を示す図である。 ラジエータ、アッパクロス、ロアクロスを取り外した状態を示す図である。 変形例にかかるロアクロスの締結部を示す正面図である。 図７のＢＢ面における端面図である。

以下に、図面を参照しながら、実施形態について説明する。説明においては、理解を容易にするため、具体的な態様について示すが、これらは実施形態を例示するものであり、他にも様々な実施形態をとることが可能である。

図１は、実施形態にかかる車両のボデーの前部を示す斜視図である。図中の座標におけるＵ軸は上方向、Ｆ軸は前方方向、Ｒ軸は搭乗者からみた右方向を示している。

図１には、搭乗者が乗車する車室１２と、その前方に位置するエンジンルーム１４が示されており、その間には隔壁としてのダッシュパネル１６が設けられている。ダッシュパネル１６の右前方には、車室１２を構成する構造部材（高い剛性を有し、車両に作用する荷重の伝達を主として担う部材をいう。骨材であってもパネル材であってもよい。）に溶接によって連結された柱状のエプロンアッパメンバ１８が延びている。エプロンアッパメンバ１８のエンジンルーム１４の側には曲面形状をもつエプロン２０が溶接固定されている。また、エプロンアッパメンバ１８の車両前方端には、上下方向に延びる柱状の前端部材２２が溶接固定されている。エプロンアッパメンバ１８、エプロン２０、及び前端部材２２は、ボデー前部における構造部材となっている。同様にダッシュパネル１６の左前方には、エプロンアッパメンバ２４、エプロン２６、及び前端部材２８が溶接されている。

右側の前端部材２２には、右側のサイドサポートメンバ３０が溶接固定されている。また、左側の前端部材２８には、左側のサイドサポートメンバ４０が溶接固定されている。そして、両サイドサポートメンバ３０、４０の間には、車幅方向に延びるアッパクロス５０とロアクロス５２が上下に並んで取り付けられている。アッパクロス５０とロアクロス５２には、ラジエータ６０が取り付けられている。ラジエータ６０は、外表面を外気にさらされることで、内部に循環される冷媒を冷却する装置である。車両がエンジン車である場合、エンジンルーム１４には図示を省略したエンジンが配置されており、ラジエータ６０によって冷却された冷媒によってこのエンジンが直接的にあるいは間接的に冷却される。あるいは、電動車両である場合には、エンジンルーム１４（慣例的にこのように呼ばれることがある）には駆動用モータが配置されており、ラジエータ６０はこのモータの冷却に利用される。ラジエータ６０は、車室１２を冷却するエアコンの冷却にも用いられる。

なお、ラジエータ６０及びアッパクロス５０、ロアクロス５２よりも車両前方側には、図示を省略したバンパリインフォースメントが設けられている。バンパリインフォースメントは、一般に、ボデーから取り外し可能に装着されている。このため、後で説明するように、エンジンルーム１４へのアクセスにあたっては問題とならない。

続いて、図２を参照して、ラジエータ６０のサポートを行うラジエータサポート構造１０について詳細に説明する。図２は、ラジエータサポート構造１０を車両の正面から見た平面図である。ただし、図２では、ラジエータ６０は図示を省略している。

サイドサポートメンバ３０は、アッパクロスサイド３２と、ロアクロスサイド３４と、縦柱３６によって形成されている。アッパクロスサイド３２は、前端部材２２の上部に溶接固定され、車両中央側に延びる部材である。また、ロアクロスサイド３４は、前端部材２２の下部に溶接固定され、車両中央側に延びる部材である。そして、縦柱３６は、アッパクロスサイド３２とロアクロスサイド３４の車両中央側において、これらに両端を溶接固定された上下方向に延びる部材である。縦柱３６の車両後方側の面は、エプロン２０に溶接固定されている。このようにして、サイドサポートメンバ３０は、溶接により車両のボデーの構造部材と一体化されて、サイドサポートメンバ３０自体もボデー前部の構造部材としての役割を担っている。同様にして、車両の左側のサイドサポートメンバ４０は、アッパクロスサイド４２と、ロアクロスサイド４４と、縦柱４６によって形成されている。

アッパクロス５０は、その両端を、アッパクロスサイド３２、４２にボルト及びナットを用いて締結されている。各端の締結では、複数のボルト及びナットを用いて行われており締結の強度が確保されている。

ロアクロス５２は、その両端を、ロアクロスサイド３４、４４及び縦柱３６、４６と共締めされている。この締結について、図３を参照して詳細に説明する。

図３は、図２におけるロアクロスサイド３４と、縦柱３６と、ロアクロス５２の締結部付近を拡大した平面図である。ロアクロスサイド３４は、金属製の板材をハット形の断面形状に曲げ加工して形成された部材である。図３には、ハットのトップクラウンに相当する図面手前側（車両前方側）に飛び出した突出部３４ｂと、ハットのプリム（つば）に相当する周辺部３４ａ、３４ｃが示されている。

ロアクロスサイド３４の背後（車両後方側）には、縦柱３６が溶接されている。縦柱３６は、ハット形の断面形状をもつハット形部材３６ａと、その背後側に設けられハット形部材３６ａの開口を閉じている板材３６ｄとによって形成されている。ハット形部材３６ａは、図面手前側に飛び出した突出部３６ｂと、その一方の周辺部３６ｃが図示されており、他方の周辺部は図示を省略されている。ハット形部材３６ａと板材３６ｄとは溶接されており、縦柱３６はこれらが一体化した閉じ断面部材となっている。板材３６ｄは、下端側ほど車両中央側に拡がる幅広形状に形成されている。ロアクロスサイド３４は、板材３６ｄの車両中央側の端部３６ｅの位置まで延びている。

ロアクロス５２は、ロアクロスサイド３４の手前側に配置されている。ロアクロス５２は、断面形状をハット形に形成された部材であり、中央の突出部５２ｂと周辺部５２ａ、５２ｃを備えている。ロアクロス５２のハット形の形状は、ロアクロスサイド３４のハット形の形状に、若干の遊びをもって嵌合する大きさに作られている。

ロアクロス５２は、ロアクロスサイド３４とは溶接されておらず、縦柱３６とも溶接されていない。ロアクロス５２は、ロアクロスサイド３４と縦柱３６とともに、締結部材７０、７２、７４によって３か所で共締め締結されている。

図４は、図３のＡＡ面における端面図である。ここでは、ロアクロス５２、ロアクロスサイド３４、縦柱３６が重ねられている。そして、これらが全て密に接しているロアクロス５２の上下の周辺部５２ａ、５２ｃの２か所において、締結部材７２、７４によって締結が行われている。締結部材７２は、ボルト７２ａ、ワッシャ７２ｂ、ナット７２ｃによって構成されており、ボルト７２ａとナット７２ｃをねじ締結することで、着脱可能に固定されている。同様に締結部材７４は、ボルト７４ａ、ワッシャ７４ｂ、ナット７４ｃからなり、ボルト７４ａとナット７４ｃがねじ締めされて、着脱可能に固定されている。

なお、締結部材７０、７２、７４は、これ以外の態様をとることも可能である。例えば、ナット７０ｃ、７２ｃ、７４ｃに代えて、縦柱３６に溶接されたウェルドナットを用いることが可能である。さらに、ワッシャ７０ｂ、７２ｂ、７４ｂを用いないことで、着脱時における部品点数を減らし、作業者はボルト７２ａ、７２ａ、７４ａだけを挿入あるいは取り外しするようにすることが考えられる。

再び図２及び図３に戻って説明を続ける。締結部材７０、７２は、水平方向の２点において、ロアクロス５２、ロアクロスサイド３４、縦柱３６の共締めを行っている。また、締結部材７２、７４は、上下方向（鉛直方向）の２点において、ロアクロス５２、ロアクロスサイド３４、縦柱３６の共締めを行っている。これにより、ロアクロス５２は、ロアクロスサイド３４及び縦柱３６に対して、十分な強度で固定されている。

同様に、ロアクロス５２は、車両の左側において、ロアクロスサイド４４及び縦柱４６に高い強度で固定されている。この結果、ロアクロス５２は、左右のサイドサポートメンバ３０、４０を大きな強度で連結することとなり、サイドサポートメンバ３０、４０を含めた車両の前部全体の剛性が高められている。

ここで、図５を参照して、荷重が入力される場合の例について説明する。図５は、図２に対応したラジエータサポート構造１０を示す図であるが、荷重が付与されて変形が生じた状況を示している点で図２とは異なっている。

ラジエータサポート構造１０は、図示を省略したキャブマウントによって車両の下部構造と弾性的に連結されている。具体的には、右と左の縦柱３６、４６の下部がキャブマウントと連結されており、キャブマウントの動きに合わせてラジエータサポート構造１０は動くことになる。

図５に示した例では、キャブマウントは縦柱３６に対し、矢印で示したように縦柱３６を下方に引っ張る荷重８０を入力している。また、キャブマウントは縦柱４６に対しては、矢印で示したように縦柱４６を上方に持ち上げる荷重８２を入力している。この結果、サイドサポートメンバ３０の側は相対的に下方に押し下げられ、サイドサポートメンバ４０の側は相対的に上方に持ち上げられる変形が生じている。そして、両者の間に締結固定されたアッパクロス５０と、ロアクロス５２は、これらの間で、斜め方向に傾く変形を起こしている。

ロアクロス５２に着目すると、ロアクロス５２は、ロアクロスサイド３４及び縦柱３６との締結場所付近では、Ｕ−Ｒ面内において、矢印８４で示した回転方向の変形モーメントを受けて弾性変形しており、同時に、矢印８４とは反対方向に戻ろうとする反力によるモーメントを受けて元の形状に戻ろうとしている。同様に、ロアクロス５２は、ロアクロスサイド４４及び縦柱４６との締結場所付近では、Ｕ−Ｒ面内において、矢印８６で示した回転方向変形モーメントを受けて弾性変形するとともに、それとは反対方向の反力によるモーメントを受けて元の形状に戻ろうとしている。また、ロアクロス５２では、矢印８８、９０で示したＲ軸に沿った捻れ変形を起こす変形モーメントを受けるとともに、反対向きのモーメントを受けて元の形状に戻ろうとしている。この捻れ変形は、ラジエータサポート構造１０における車両前方側と後方側における部材の強度の違いによって生じたものである。

こうした変形においては、締結部材７０、７２、７４と、その付近のロアクロス５２、ロアクロスサイド３４、縦柱３６に大きな荷重がかかることになる。しかし、図３に示したように、締結部材７０と締結部材７２は水平方向の異なる２点に配置されており、さらに締結部材７２と締結部材７４は鉛直方向の異なる２点に配置されている。これにより荷重が複数点に分散することで高い強度で固定されている。また、水平方向もしくは鉛直方向に締結部材を２点配置することで、矢印８４、８６で示したモーメント荷重に対し、締結部材のゆるみが発生することを防止している。したがって、図５に例示したような荷重入力を含む様々な荷重に対向できるだけの十分な強度が確保されている。これに対し、仮にロアクロス５２を１点でロアクロスサイド３４及び縦柱３６に固定した場合には、たとえ固定が溶接（例えばスポット溶接）によって行われたとしても、荷重が１点に集中することで、相対的に固定の強度が低下してしまうことになる。

また、ロアクロス５２は、ロアクロスサイド３４及び縦柱３６と重ねられて共締めされている。これにより、３つの部材間で力を直接的に伝達することが可能となり、ラジエータサポート構造１０の全体的な剛性が高められている。なお、説明を省略したが、アッパクロス５０についても、ロアクロス５２に準じた構造をとることで、剛性を高めた連結を行うことが可能である。

ここで、図６を参照して、保守作業時の状態について説明する。図６は、図１に対応する斜視図であり、同一または対応する部材には、同一の符号を付して説明を省略する。

図６では、図１の状態において、ラジエータ６０をアッパクロス５０及びロアクロス５２から取り外し、さらにアッパクロス５０及びロアクロス５２を両サイドサポートメンバ３０、４０から取り外した状態を示している。特に、ロアクロス５２は、車両前方から挿入したボルトを外すことで、容易に取り外すことができる。これにより、作業者は、ラジエータ６０、アッパクロス５０、ロアクロス５２が除去された開口部１４ａからエンジンルーム１４内に容易にアクセスすることが可能となっている。

以上の説明では、ラジエータ６０は、最初にアッパクロス５０及びロアクロス５２から取り外されるものとした。しかし、ラジエータ６０をアッパクロス５０及びロアクロス５２に装着した状態で、アッパクロス５０及びロアクロス５２をサイドサポートメンバ３０から取り外すようにしてもよい。

続いて、図７及び図８を参照して、実施形態の変形例について説明する。図７及び図８は、それぞれ、図３及び図４に対応する図であり、同一または対応する構成には、同一の符号を付して説明を省略ないしは簡略化する。

図７に示した例では、図３に示した例で設けられた締結部材７０、７２、７４に加えて、新たに３つの締結部材７３、７５、７６による締結が行われている。すなわち、この実施態様では、水平方向に異なる２か所（締結部材７０、７５、７６と、締結部材７２、７３、７４）を締結し、鉛直方向に異なる３か所（締結部材７０、７２と、締結部材７５、７３と、締結部材７６、７４）を締結している。

このうち、締結部材７６は、ロアクロス５２、ロアクロスサイド３４、縦柱３６を共締めするものである。締結部材７６を導入することで、これらの３部材が、四角形の頂点位置で共締めされることになり、この付近に作用する荷重を分散することが可能となる。

他方、締結部材７３は、図８に示すように、ロアクロス５２とロアクロスサイド３４との重なり部分に設けられてこれらを締結しており、縦柱３６は締結していない。同様に締結部材７５も、ロアクロス５２とロアクロスサイド３４のみを締結している。しかし、この締結部材７３、７５を設けることで、ロアクロス５２とロアクロスサイド３４との間の荷重伝達が分散されるため、結果的に、縦柱３６を含めた全体の剛性を高めることができている。したがって、ラジエータサポート構造１０では、大きな荷重が入力される場合にも、十分な剛性を確保することが可能となる。

なお、図７の例では、６か所での締結を行ったが、ラジエータサポート構造１０における剛性が十分に確保される場合には、締結箇所をこれよりも少なくするようにしてもよい。具体的には、締結部材７５、７３を設けず、締結部材７０、７２、７４、７６によって四か所での締結を行う例が挙げられる。また、例えば、締結部材７５のみを設けず、締結部材７０、７２、７３、７４、７６によって５か所での締結を行う態様も考えられる。また、図７の例で追加した締結部材７３、７５、７６の位置を水平または鉛直方向にずらすようにしてもよい。いずれにしても、水平方向及び鉛直方向において、異なる２以上の箇所で締結が行われることになる。

１０ ラジエータサポート構造、１２ 車室、１４ エンジンルーム、１４ａ 開口部、１６ ダッシュパネル、１８、２４ エプロンアッパメンバ、２０、２６ エプロン、２２、２８ 前端部材、３０、４０ サイドサポートメンバ、３２、４２ アッパクロスサイド、３４、４４ ロアクロスサイド、３４ａ、３４ｃ 周辺部、３４ｂ 突出部、３６、４６ 縦柱、３６ａ ハット形部材、３６ｂ 突出部、３６ｃ 周辺部、３６ｄ 板材、３６ｅ 端部、５０ アッパクロス、５２ ロアクロス、５２ａ、５２ｃ 周辺部、５２ｂ 突出部、６０ ラジエータ、７０、７２、７３、７４、７５、７６ 締結部材、７０ａ ボルト、７０ｂ ワッシャ、７０ｃ ナット。

続いて、図２を参照して、ラジエータ６０のサポートを行うラジエータサポート構造１０について詳細に説明する。図２は、ラジエータサポート構造１０を車両の正面から見た正面図である。ただし、図２では、ラジエータ６０は図示を省略している。

図３は、図２におけるロアクロスサイド３４と、縦柱３６と、ロアクロス５２の締結部付近を拡大した正面図である。ロアクロスサイド３４は、金属製の板材をハット形の断面形状に曲げ加工して形成された部材である。図３には、ハットのトップクラウンに相当する図面手前側（車両前方側）に飛び出した突出部３４ｂと、ハットのプリム（つば）に相当する周辺部３４ａ、３４ｃが示されている。

なお、締結部材７０、７２、７４は、これ以外の態様をとることも可能である。例えば、ナット７０ｃ、７２ｃ、７４ｃに代えて、縦柱３６に溶接されたウェルドナットを用いることが可能である。さらに、ワッシャ７０ｂ、７２ｂ、７４ｂを用いないことで、着脱時における部品点数を減らし、作業者はボルト７０ａ、７２ａ、７４ａだけを挿入あるいは取り外しするようにすることが考えられる。

Claims (1)

1. 車両のボデーの前部両サイドに設けられ当該ボデーに溶接固定されるサイドサポートメンバであって、中央側に延びる上下に並んだアッパクロスサイド及びロアクロスサイドと、前記アッパクロスサイド及び前記ロアクロスサイドの車両中央側を繋ぐ縦柱と、を備えるサイドサポートメンバと、
   前記ボデーの前部中央に設けられ、車幅方向に延びる上下に並んだアッパクロス及びロアクロスと、
   前記アッパクロス及び前記ロアクロスに取り付けられるラジエータと、
   を備え、
   前記アッパクロス及び前記ロアクロスは、両端を各々のサイドに設けられた前記サイドサポートメンバに着脱可能に締結されており、
   前記ロアクロスは、前記縦柱及び前記ロアクロスサイドと重ねられてボルトにより共締めされることにより前記サイドサポートメンバに着脱可能に締結されている、ことを特徴とするラジエータサポート構造。