JP2020196368A - フロントエンド構造 - Google Patents

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公人 早川
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光輝 菅原
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Shuichi Uchiyama
修一 内山
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Abstract

【課題】枠部の強度、剛性を確保でき、かつ軽量化が図れるフロントエンド構造を提供する。【解決手段】フロントエンド構造は、枠部45と、車体取付部46と、ダクト部42と、を備えている。枠部は、車体前方に配置されるラジエータ、コンデンサの外周部分を覆うように形成されている。車体取付部は、枠部に設けられて、車体前後方向へ延びるフロントサイドフレーム23の前端部に接続されている。ダクト部は、枠部の前端に連なるとともに、少なくとも一部が車体取付部の上方に配置され、コンデンサとの間に上下方向に連続する流路を形成する。枠部、車体取付部、及びダクト部は一体成形されている。【選択図】図1

Description

本発明は、フロントエンド構造に関する。
フロントエンド構造は、例えば、コンデンサやラジエータ等の熱交換器を支持する枠部を備え、左右両側のフロントサイドフレームの前端部に支持部(車体取付部)を介して取り付けられる。枠部は、左右両側のサイドステイ(サイド脚部)と、サイドステイの上端を左右方向に連結するアッパビーム(上梁部)と、サイドステイの下端を左右方向に連結するロアビーム(下梁部)と、により正面視で矩形枠体に形成されている。
下記特許文献1のように、枠部のなかには、左右両側のサイドステイ及びロアビームが樹脂材でU字状に形成され、アッパビームが金属材でプレス成形されているものが知られている。この構成によれば、左右両側のサイドステイ及びロアビームを樹脂で形成することにより、枠部(すなわち、フロントエンド構造)の軽量化が図れるとされている。また、アッパビームを金属材でプレス成形することにより、枠部(すなわち、フロントエンド構造)の剛性を確保できるとされている。
特許第6383811号公報
しかしながら、上述した従来技術にあっては、フロントエンド構造が樹脂製の部品と、金属製の部品とで形成されているため、フロントエンド構造の部品点数が多くなる。さらに、枠部の一部が金属製であるため、軽量化を図る上で未だ改善の余地があった。
本発明は、枠部の強度、剛性を確保でき、かつ軽量化が図れるフロントエンド構造を提供することを目的とする。
(1)上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るフロントエンド構造(例えば実施形態のフロントエンド構造21)は、車体前部に配置される熱交換器(例えば実施形態のラジエータ91、コンデンサ92)の外周部分を覆う枠部(例えば実施形態の枠部45)と、前記枠部に設けられて、車体前後方向へ延びるフロントサイドフレーム(例えば実施形態のフロントサイドフレーム23)の前端部に接続される車体取付部(例えば実施形態の車体取付部46)と、前記枠部の前端に連なるとともに、少なくとも一部が前記車体取付部の上方に配置され、前記熱交換器との間に上下方向に連続する流路(例えば実施形態の流路64)を形成するダクト部(例えば実施形態のダクト部42)と、を備え、前記枠部、前記車体取付部、及び前記ダクト部は一体成形されている。
(2)上記(1)の態様に係るフロントエンド構造において、前記ダクト部の下部には、前記流路に連通する導入口(例えば実施形態の第1導入口61、第2導入口62)が形成され、前記枠部及び前記ダクト部の少なくとも一方には、前記熱交換器のうち外気が前後方向に通過可能な熱交換エリア(例えば実施形態のコンデンサコア121、ラジエータコア101)、及び前記熱交換エリアに対して外周側に位置する外周エリア(例えば、実施形態におけるラジエータタンク100やコンデンサタンク120)の間を区画する区画部(例えば実施形態の区画部43)が設けられていてもよい。
(3)上記(2)の態様に係るフロントエンド構造において、前記区画部は、前記枠部に倣ってリブ状に延在されるとともに、後方へ向けて突出されていてもよい。
(4)上記(1)から(3)の何れかの態様に係るフロントエンド構造において、前記ダクト部は、前記車体取付部より前方に位置していてもよい。
(5)上記(1)から(4)の何れかの態様に係るフロントエンド構造において、前記ダクト部には、前記枠部のうち上壁部(例えば実施形態の上壁部45a)寄りに位置する部分における左右方向の中央部から下方に向かうにつれて左右方向に広がる補強リブ(例えば実施形態の補強リブ145)が設けられていてもよい。
(6)上記(1)から(5)の何れかの態様に係るフロントエンド構造において、前記枠部は、前記流路を拡大するように、前記枠部の肉厚を前記ダクト部に向けて減少させていてもよい。
(7)上記(1)から(6)の何れかの態様に係るフロントエンド構造において、前記枠部のうち側壁部(例えば実施形態の側壁部45b)の上端に結合され、ダンパベース(例えば実施形態のダンパベース26)が結合されたアッパメンバ(例えば実施形態のアッパメンバ27)に接続されるブラケット(例えば実施形態の第2ブラケット29)と、前記ブラケットに設けられたフードロック(例えば実施形態のフードロック35)と、を備えていてもよい。
上記(1)の態様によれば、枠部、車体取付部及びダクト部が一体成形されているため、枠部、車体取付部及びダクト部を例えば樹脂の射出成形や加熱プレス成形により一体部品とすることができる。また、枠部及びダクト部を一体部品として成形することにより、ダクト部で枠部の強度を高め、かつ枠部の剛性を確保できる。
さらに、枠部、車体取付部及びダクト部を樹脂等で一体成形することにより、一体に形成された枠部、車体取付部及びダクト部を、樹脂部品と金属部品を用いて形成するよりも、部品点数を減らし、軽量化を図るとともに、生産性を向上させることができる。
さらに、ダクト部の少なくとも一部が車体取付部の上方に配置され、車体取付部がフロントサイドフレームの前端部に接続されている。よって、ダクト部は、車体取付部を介して左右両側のフロントサイドフレームの前端部側に設けられている。これにより、例えばパワープラントの振動や走行の振動により左右両側のフロントサイドフレームの前端部に上下逆方向への荷重が作用した場合に、左右両側のフロントサイドフレームの前端部や枠部の上下逆方向への振動をダクト部により抑制できる。
上記(2)の態様によれば、導入口に取り込んだ外気を流路に導き、導いた外気を区画部で塞き止めることができる。よって、外気が熱交換エリアを迂回するのを抑制できる。これにより、熱交換エリアに外気を積極的に導いて通過させることができるので、熱交換器の冷却性能の向上を図ることができる。
しかも、ダクト部の下部のみに導入口が形成されているため、車体の前面開口部を縮小させることができる。その結果、空気抵抗を低減させることができるとともに、外観を向上させることができる。特に、電動車両の場合には、内燃機関が搭載された車両に比べ必要な冷却容量が少ない。そのため、熱交換器の冷却性能の効率を高めて小型化できる。
上記(3)の態様によれば、枠部を区画部で補強することにより、枠部の剛性を確保できる。また、流路を区画部で広範囲に亘って規制できるので、区画部で囲まれたダクト部に沿って外気を2次元方向に好適に分散(拡散)させることができる。これにより、外気を熱交換エリアに積極的に導くことができ、熱交換器の冷却性能を向上できる。
上記(4)の態様によれば、車体取付部に左右両側のフロントサイドフレームから上下方向の振動が伝達され、例えば伝達された上下方向の振動が枠部の左右両側の側壁部に作用する。ここで、フロントサイドフレームの前端部に車体取付部が接続されている。よって、フロントサイドフレームの前端部より前方にダクト部を配置できる。これにより、左右両側の側壁部に作用する振動をダクト部の全体(全面)で抑制できる。
さらに、フロントサイドフレームの前端部より前方にダクト部を設けることにより、例えばモータユニット等のパワープラントが配置されたモータルームまでの距離を大きく確保できる。これにより、例えば、バルクヘッドの内部に熱交換ユニットを収容でき、モータルームをより大きく確保できる。
上記(5)の態様によれば、ダクト部に補強リブを形成することにより、枠部の上壁部のうち左右方向中央の部位を補強リブで補強できる。
上記(6)の態様によれば、枠部の肉厚をダクト部に向けて減少させて流路を拡大することにより、熱交換器の冷却性能を向上できる。加えて、枠部の肉厚をダクト部に向けて減少させることにより、枠部(すなわち、フロントエンド構造)を軽量にできる。このように、枠部の肉厚をダクト部に向けて減少させることにより、熱交換器の冷却性能の向上と、フロントエンド構造の軽量化とを両立させることができる。
ここで、枠部の肉厚は、フロントエンド構造の骨格を形成する部材であり、ダクト部等に比べて肉厚寸法が大きく形成され、強度、剛性が高い部位である。よって、枠部の肉厚をダクト部に向けて減少させた状態においても、枠部の強度、剛性は充分に確保される。
上記(7)の態様によれば、枠部にダクト部が設けられ、枠部に沿って区画部が設けられている。よって、側壁部は、ダクト部及び区画部で補強されている。補強された側壁部の上端とアッパメンバとにブラケットを接続して、ブラケットにフードロックを設けた。よって、フードを開閉する際に、フードロックが受ける荷重により、例えば、側壁部とブラケットとの接続部にせん断力が作用して、側壁部に下向きの荷重が入力する。
ここで、側壁部は、ダクト部及び区画部で補強されている。よって、側壁部に入力した下向きの荷重を側壁部で支えることができる。さらに、側壁部は、フロントサイドフレームの前端部に車体取付部を介して接続されている。よって、側壁部に入力した荷重を、車体取付部を経てフロントサイドフレームに分散させることができる。また、アッパメンバは、ダンパベースに結合され、ダンパベースにより強度、剛性が確保されている。よって、ブラケットからアッパメンバに作用する荷重をアッパメンバで支えることができる。これにより、フードを開閉する際に、フードロックをブラケットで好適に支持することができる。
本発明に係る実施形態のフロントエンド構造を備えた車体の前部を示す斜視図である。 実施形態のフロントエンド構造を備えた車両の前部を示す概略図である。 実施形態のフロントエンド構造を後方から見た斜視図である。 実施形態のフロントエンド構造を前方から見た斜視図である。 実施形態のフロントエンド構造の下部を前方から見た斜視図である。 図4のVI−VI線に沿う断面図である。 図4のVII−VII線に沿う断面図である。 実施形態の熱交換ユニットを後方から見た斜視図である。 実施形態のバルクヘッドの背面図である。 図9のX−X線に沿う断面図である。 図9のXI−XI線に沿う断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、車体10の前部を示す斜視図である。図2は、車両1の前部を示す概略図である。なお、以下で用いる図面において、矢印FRは車両1の前方を示し、矢印UPは車両1の上方を示し、矢印LHは車両1の左方を示している。
図1、図2に示す車両1は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両である。車両1は、車体10の前部にモータルーム11等を形成する車体前部構造12を備えている。モータルーム11は、ダッシュボードによって車室内に対して区画されている。
[車体前部構造]
車体前部構造12は、骨格部材20と、フロントエンド構造21と、熱交換ユニット22と、を備えている。
<骨格部材>
図1に示すように、骨格部材20は、フロントサイドフレーム23と、ダンパベース26と、アッパメンバ27と、第1ブラケット28と、第2ブラケット(ブラケット)29と、バンパビームエクステンション24(図3参照)と、を車体10の両側に備えている。さらに、骨格部材20は、フードロック35と、バンパビーム25(図5参照)と、を備えている。
フロントサイドフレーム23は、モータルーム11の下部両側に配設されている。フロントサイドフレーム23は、左右方向に沿う断面視で矩形状に形成されるとともに、車体前後方向に延在している。両サイドフレーム23の後端部は、フロアフレームやサイドシル等のフレーム部材(不図示)に接続されている。
また、フロントサイドフレーム23の下方には、フロントサブフレーム(不図示)が設けられている。フロントサブフレームは、平面視で井桁状(枠状)に形成されている。フロントサブフレームは、モータルーム11を下方から覆うように配置されている。フロントサブフレームは、例えば左右方向の両端部が対応するフロントサイドフレーム23に連結されている。フロントサブフレームは、マウント部材等を介してモータユニット等のパワープラントを支持する。
フロントサイドフレーム23の後部にダンパベース26が立設されている。ダンパベース26の頂部26aには、前輪のダンパ(不図示)の上端部が支持されている。ダンパベース26の頂部26aのうち、左右方向外側の部位にアッパメンバ27が結合されている。アッパメンバ27は、モータルーム11の両側に配設されている。アッパメンバ27は、左右方向に沿う断面視で矩形状に形成されている。アッパメンバ27は、フロントサイドフレーム23の前端部の位置まで前下方へ向けて湾曲状に延在されている。フロントサイドフレーム23の前端部とアッパメンバ27の下端部(前端部)とに第1ブラケット28が架け渡されている。
アッパメンバ27の湾曲部27aに支持ブラケット36が接続され、支持ブラケット36に第2ブラケット29の外端部が接続されている。すなわち、第2ブラケット29の外端部は、支持ブラケット36を介してアッパメンバ27の湾曲部27aに接続されている。第2ブラケット29の内端部は、後述する枠部45のうち側壁部45bの上端に結合されている。この状態において、第2ブラケット29は、アッパメンバ27の湾曲部27aと側壁部45bの上端とに概ね水平に架け渡されている。
第2ブラケット29における左右方向の中央には、フードロック35が設けられている。フードロック35は、フード(ボンネット)が閉じられた状態において、フードのストライカにラッチが係止することにより、フードを車体(すなわち、第2ブラケット29)に固定する部材である。
図3は、フロントエンド構造21を後方から見た斜視図である。
図1、図3に示すように、バンパビームエクステンション24は、フロントサイドフレーム23の前端部に、後述するバルクヘッド32及び第1ブラケット28の内端部を介して接続されている。バンパビームエクステンション24は、断面視矩形状の閉断面構造をなす部材である。バンパビームエクステンション24は、衝撃荷重の入力時に前後方向に圧縮変形(座屈変形)可能に構成されている。
両バンパビームエクステンション24の前端部にバンパビーム25(図5も参照)が架け渡されている。バンパビーム25は、後述するダクト部42の上部を前方から覆う位置に配置されている。
<フロントエンド構造>
図2に示すように、フロントエンド構造21は、モータルーム11内において、熱交換ユニット22の前方に配置されている。フロントエンド構造21は、熱交換ユニット22を支持するとともに、グリル31を通してモータルーム11内に取り込まれた外気を熱交換ユニット22に案内する。フロントエンド構造21は、バルクヘッド32と、バンパダクト33と、シャッタ34と、を備えている。
図4は、フロントエンド構造21を前方から見た斜視図である。図5は、フロントエンド構造21の下部を前方から見た斜視図である。
図3〜図5に示すように、バルクヘッド32は、正面視矩形状で、後方に開口する箱型に形成されている。バルクヘッド32は、熱交換ユニット22(図6参照)を前方から覆うことにより、熱交換ユニット22の外周部分を覆っている。本実施形態において、バルクヘッド32は、樹脂材料等により一体に形成されている。バルクヘッド32は、例えば補強繊維(例えば、ガラス繊維)を含むポリプロピレン樹脂を射出成形して一体成形される。但し、バルクヘッド32の必要強度が低い場合には、補強繊維を含んでいなくてもよい。一方、バルクヘッド32の必要強度が高い場合には、連続繊維を含む樹脂シートに不連続繊維(長繊維又は短繊維)を含む樹脂シートを重ね合わせた状態で加熱プレスすることによりバルクヘッド32を形成してもよい。
図6は、図4のVI−VI線に沿う断面図である。図7は、図4のVII−VII線に沿う断面図である。
図6、図7に示すように、バルクヘッド32は、枠部ユニット41と、ダクト部42と、区画部43と、を備えている。
図3、図4に示すように、枠部ユニット41は、枠部45と、車体取付部(支持部)46と、を備えている。枠部45、車体取付部46、ダクト部42、及び区画部43は、例えばポリプロピレン樹脂による射出成形により一体成形されている。
枠部45は、バルクヘッド32における外周を構成する額縁部分である。枠部45は、上壁部45aと、両側の側壁部45bと、下壁部45cとにより額縁部分が形成されている。枠部45により、後述するラジエータ91の外周部分と、コンデンサ92の外周部分が覆われている。
枠部45は、断面視でL字状(図10、図11参照)に形成されている。具体的に、枠部45は、前後方向に沿う横壁51と、横壁51の前端部から内側に屈曲する縦壁52と、を備えている。
枠部45(バルクヘッド32)の上部両側の角部のうち、後端部には、膨出部55が形成されている。膨出部55は、枠部45のうち、上壁部45aに対し上方に膨出するとともに、側壁部45bに対して左右方向の外側にそれぞれ膨出している。
図5に示すように、枠部45(バルクヘッド32)の下壁部45cには、補強リブ57が形成されている。補強リブ57は、下壁部45cにおける横壁51部分から下方に突出している。補強リブ57は、例えば格子状や直線状等に形成されている。本実施形態において、補強リブ57は、前方から後方に向かうに従い横壁51からの膨出量が高くなっている。但し、補強リブ57の形状や高さ等は、適宜変更が可能である。
図3、図7に示すように、側壁部45bにおいて、上下方向の中央部分には、左右方向の内側に窪む凹部58が形成されている。凹部58は、側壁部45bにおける上下方向の両端部よりも薄肉に形成された部分であって、側壁部45bにおける前後方向の全体に亘って形成されている。凹部58内には、上述したバンパビームエクステンション24の一部が収容されている。バンパビームエクステンション24は、凹部58を前後方向に通過している。
車体取付部46は、側壁部45b(横壁52部分)のうち、上下方向で凹部58に対応する位置に連なっている。車体取付部46は、平面視でL字状に形成されている。車体取付部46は、側壁部45bから後方に延びる後方延在部59と、後方延在部59から左右方向の外側に屈曲されたフランジ部60と、を備えている。
フランジ部60は、フロントサイドフレーム23の前端部に第1ブラケット28を介して接続されている。また、フランジ部60は、バンパビームエクステンション24の後端部に接続されている。よって、フランジ部60は、フロントサイドフレーム23の前端部と、バンパビームエクステンション24の後端部と、によって前後方向に挟持されている。すなわち、フロントサイドフレーム23とバンパビームエクステンション24とは、フランジ部60及び第1ブラケット28を介して互いに接続されている。なお、上壁部45a及び下壁部45cの横壁51部分についても、骨格部材20に適宜固定されていてもよい。
本実施形態において、車体取付部46の外周縁(上下端縁)には、支持リブ50が設けられている。支持リブ50は、フランジ部60から後方延在部59を経て凹部58の上下端縁に至る部分に亘って形成されている。本実施形態において、支持リブ50は、フランジ部60及び後方延在部59の境界部分に向かうに従い、突出量が増加している。
図4、図7に示すように、ダクト部42は、枠部45の内周縁(前端)に連なり、縦壁52部分とともにバルクヘッド32の前壁部を構成している。ダクト部42の上部は、上述したバンパビーム25(図5参照)に前方から覆われている。ダクト部42の下部(中心よりも下方に位置する部分)には、第1導入口(導入口)61及び第2導入口(導入口)62が形成されている。各導入口61,62は、ダクト部42を前後方向に貫通して、バルクヘッド32の内外を連通させている。
第1導入口61は、ダクト部42の下端部において、左右方向に延在する長方形状の貫通孔である。本実施形態において、第1導入口61は、分断部63によって左右方向に分断されている。
第2導入口62は、ダクト部42における第1導入口61の上方に位置している。第2導入口62は、第1導入口61よりも上下方向の幅が狭く、かつ左右方向の長さが短い細長状に形成されている。但し、導入口61,62の形状等は、適宜変更が可能である。また、導入口は、1つであってもよい。
図4、図6に示すように、ダクト部42のうち、第2導入口62よりも上方に位置する部分は、流路壁65を構成している。換言すれば、第1導入口61及び第2導入口62は、流路壁65の下側に隣接している。流路壁65の下端部は、車体取付部46のうち下側の支持リブ50より上方に位置している。一方、流路壁65の上端部は、車体取付部46のうち上側の支持リブ50よりも上方に位置している。すなわち、ダクト部42は、少なくとも一部が車体取付部46よりも上方に突出している。また、流路壁65は、熱交換ユニット22の後述するコンデンサ92の前方に間隔をおいて配置されている。流路壁65は、熱交換ユニット22の後述するコンデンサ92との間に上下方向に連続する流路64を画成(形成)する。流路64の下端部に第1導入口61及び第2導入口62が連通している。
すなわち、流路壁65は、導入口61,62を通じてバルクヘッド32内に取り込まれた外気を、コンデンサ92の前面に沿って上方及び左右方向に流通させる。上下方向に沿う縦断面視において、流路壁65は、下側流路壁71と、上側流路壁72と、下側流路壁71及び上側流路壁72の間に位置する中央流路壁73と、を備えている。
下側流路壁71は、上方に向かうに従い前方に傾斜して延在している。すなわち、流路64の断面積(上下方向に直交する断面積)は、導入口61,62から上方に離間するに従い拡大する。
上側流路壁72は、上方に向かうに従い後方に傾斜して延在している。すなわち、流路64の断面積(上下方向に直交する断面積)は、上方に向かうに従い縮小する。但し、下側流路壁71及び上側流路壁72は、上下方向と平行に延在していてもよい。
中央流路壁73は、上下両端部に位置するテーパ部(下側テーパ(縮小部)76部及び上側テーパ部(縮小部)77)と、各テーパ部76,77の間に位置するストレート部(拡大部)78と、を備えている。
下側テーパ部76は、下側流路壁71の上端縁から上方に向かうに従い前方に延在している。下側テーパ部76の角度(上下方向とのなす角度)は、下側流路壁71よりも大きくなっている。
上側テーパ部77は、上側流路壁72の下端縁から下方に向かうに従い前方に延在している。上側テーパ部77の角度(上下方向とのなす角度)は、上側流路壁72よりも大きくなっている。
ストレート部78は、下側テーパ部76の上端縁及び上側テーパ部77の下端縁の間を接続している。本実施形態の流路64は、ストレート部78において、流路断面積が最大になっている。
図2に示すように、バンパダクト33は、第1導入口61とグリル31との間を接続している。バンパダクト33は、第1導入口61及び第2導入口62の全体を取り囲む角筒状に形成されている。バンパダクト33の後端部は、ダクト部42のうち、導入口61,62の周囲に位置する部分に固定されている。
本実施形態では、図2、図6に示すように、ダクト部42のうち、バンパダクト33の後端部が取り付けられる導入口61,62の周辺部分の肉厚が、他の部分の肉厚よりも厚くなっている。具体的に、導入口61,62の周辺部分の肉厚は、枠部45の肉厚と同等になっている。
一方、バンパダクト33の前端部は、車体10の外装部(例えば、バンパフェイス81やグリル31等)に接続されている。本実施形態において、バンパダクト33の前端開口部は、グリル31を通じて前方に開口している。
シャッタ34は、バンパダクト33内の後端部のうち、正面視で第1導入口61と重なり合う部分に配設されている。すなわち、シャッタ34及び第2導入口62は、正面視で重なり合わないように配設されている。シャッタ34は、第1導入口61を通じたバンパダクト33内とバルクヘッド32内との連通及び遮断を切り替える。
図5、図6に示すように、シャッタ34は、シャッタフレーム82と、取付片83と、フラップ84と、を備えている。
シャッタフレーム82は、正面視外形が第1導入口61と同等の大きさを有する枠状に形成されている。シャッタフレーム82の内側は、送風口82aを構成している。送風口82aは、例えば左右方向に並んで複数形成されている。
取付片83は、シャッタフレーム82とダクト部42との間を接続している。取付片83は、例えばシャッタフレーム82の上枠部及び下枠部において、それぞれ左右方向に間隔をあけて複数設けられている。取付片83は、上枠部及び下枠部から後方に突出している。取付片83は、ダクト部42のうち、第1導入口61の周囲に位置する部分(下壁部45cの縦壁52部分やダクト部42)にボルト等によって締結されている。これにより、シャッタ34は、シャッタフレーム82の後端縁とダクト部42の前面との間に前後方向の隙間をあけた状態でバルクヘッド32に固定される(図2も参照)。本実施形態のシャッタフレーム82は、ダクト部42との間の隙間内において、取付片83を起点に前後方向に撓み変形可能に構成されている。
フラップ84は、送風口82aを開閉可能に構成されている。フラップ84は、左右方向に沿う軸線回りに回動可能に、シャッタフレーム82に支持されている。シャッタ34は、フラップ84の回動位置が調整されることで、送風口82aの開度が調整される。この場合、フラップ84は、全閉位置において送風口82aを閉塞する。本実施形態のシャッタ34には、一つの送風口82aに対して、複数のフラップ84が上下方向に並んで配置されている。なお、フロントエンド構造21は、シャッタ34を有していなくてもよい。
図1、図7に示すように、枠部45の前端にダクト部42が形成されている。これにより、ダクト部42で枠部45の強度を高め、かつ枠部45の剛性を確保できる。また、ダクト部42の上端部が車体取付部46より上方に配置され、車体取付部46がフロントサイドフレーム23の前端部に第2ブラケット29を介して接続されている。よって、ダクト部42は、車体取付部46及び第2ブラケット29を介して左右両側のフロントサイドフレーム23の前端部に設けられている。これにより、例えばパワープラントの振動や走行の振動により左右両側のフロントサイドフレーム23の前端部に上下逆方向への荷重が作用した場合に、左右両側のフロントサイドフレーム23の前端部や枠部45の上下逆方向への振動をダクト部42により抑制できる。
また、ダクト部42は、車体取付部46より前方に位置している。ダクト部42を車体取付部46より前方に配置した理由は次の通りである。
すなわち、車体取付部46に左右両側のフロントサイドフレーム23から上下方向の振動が伝達され、例えば、伝達された上下方向の振動が枠部45の左右両側の側壁部45bに作用する。ここで、フロントサイドフレーム23の前端部に車体取付部46が第1ブラケット28を介して接続されている。よって、フロントサイドフレーム23の前端部より前方にダクト部42を配置できる。これにより、左右両側の側壁部45bに作用する振動をダクト部42の全体(全面)で抑制できる。
さらに、フロントサイドフレーム23の前端部より前方にダクト部42を設けることにより、例えば、モータユニット等のパワープラントが配置されたモータルーム11までの距離を大きく確保できる。これにより、例えば、バルクヘッド32の内部に熱交換ユニット22を収容でき、モータルーム11をより大きく確保できる。
<熱交換ユニット>
図2に示すように、熱交換ユニット22は、ラジエータ(熱交換器)91と、コンデンサ(熱交換器)92と、ファン93と、を備えている。
ラジエータ91は、車両1の動力源であるモータや、PCU(Power Control Unit)等を冷却するためのものである。図2、図7に示すように、ラジエータは、例えば左右両側に位置するラジエータタンク(外周エリア)100と、ラジエータタンク100同士を架け渡すラジエータコア(熱交換エリア)101と、ラジエータコア101の上下両側でラジエータタンク100同士を架け渡すフレーム部材(外周エリア)102と、備えている。
ラジエータタンク100には、冷媒配管がそれぞれ接続されている。冷媒配管は、ポンプを介して上述したモータやPCU等に接続される。
ラジエータコア101は、ラジエータタンク100間を並列接続する熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブ同士を接続するフィンと、を備えている。ラジエータ91は、隣り合う熱交換チューブの間を外気が前後方向に通過する際に、熱交換チューブやフィンとの間で熱交換が行われることで、冷媒を冷却する。すなわち、ラジエータコア101は、ラジエータ91における熱交換エリアを構成している。
本実施形態のラジエータ91は、バルクヘッド32の内側に配置されている。図6に示すように、ラジエータタンク100の下端部は、弾性変形可能な下側ラジエータマウント105を介して、下壁部45cの横壁51部分に支持されている。
図8は、熱交換ユニット22を後方から見た斜視図である。
図8に示すように、ラジエータタンク100の上端部は、ラジエータブラケット110を介して枠部45に取り付けられている。ラジエータブラケット110は、側面視でL字状に形成されている。ラジエータブラケット110の膨出部55内に収容されている。ラジエータブラケット110の後端部は、弾性変形可能な上側ラジエータマウント111を介して、ラジエータタンク100の上端部に取り付けられている。ラジエータブラケット110の前端部は、ボルト等によって膨出部55の前壁部分に前後方向で固定されている。なお、枠部45は、膨出部55に対しラジエータブラケット110が上下方向で固定された構成であってもよく、膨出部55を有さない構成でもよい。
図2に示すように、ラジエータ91のうち、ラジエータコア101よりも外側に位置する部分(ラジエータタンク100及びフレーム部材102)は、シール部材112を介して枠部45に密接している。この状態において、ラジエータコア101の外周部分は、枠部45により覆われている。
コンデンサ92は、コンプレッサやエバポレータ等(何れも不図示)とともに、空調装置の冷凍サイクルを構成する。コンデンサ92は、バルクヘッド32の内側において、ラジエータ91の前方に配置されている。コンデンサ92は、正面視外形がラジエータ91よりも小さくなっている。
図2、図7に示すように、コンデンサ92は、例えば左右両側に位置するコンデンサタンク(外周エリア)120と、コンデンサタンク120の間を架け渡すコンデンサコア(熱交換エリア)121と、コンデンサコア121の上下両側でコンデンサタンク120同士を架け渡すフレーム部材122と、を備えている。
図7に示すように、コンデンサタンク120は、コンデンサブラケット125を介して対応するラジエータタンク100に連結されている。なお、図2、図7に示すように、コンデンサタンク120は、コンデンサマウント126を介してコンデンサブラケット125に支持されている。コンデンサマウント126は、樹脂材料等によって弾性変形可能に構成されている。
コンデンサコア121は、コンデンサタンク120間を並列接続する熱交換チューブと、隣り合う熱交換チューブ同士を接続するフィンと、を備えている。コンデンサ92は、隣り合う熱交換チューブの間を外気が前後方向に通過する際に、熱交換チューブやフィンとの間で熱交換が行われることで、冷媒を冷却する。すなわち、コンデンサコア121は、コンデンサ92における熱交換エリアを構成している。
図6〜図8に示すように、ファン93は、シュラウド130と、ファンモータ131と、を備えている。
シュラウド130は、ラジエータコア101を後方から覆っている。シュラウド130には、シュラウド130を前後方向に貫通する導風孔132が形成されている。
ファンモータ131は、導風孔132の内側に設けられている。具体的に、ファンモータ131は、モータ135と、ファン本体136と、を備えている。モータ135は、導風孔132の内側に設けられたハブ部130a(図8参照)に支持されている。ファン本体136は、モータ135の出力軸に固定されている。
図9は、バルクヘッド32の背面図である。
ここで、図6、図7、図9に示すように、本実施形態のバルクヘッド32において、枠部45及びダクト部42に区画部43が形成されている。区画部43は、上述したコンデンサコア121、及びコンデンサコア121に対して外周側に位置する。換言すれば、区画部43は、コンデンサコア121の外周縁(コンデンサタンク120やフレーム部材122との境界部分)と正面視で重なり合う部分に形成されている。
区画部43は、例えば、横壁51に沿ってコンデンサコア121の周囲を取り囲むリブ状に延在され、後方へ向けて突出している。具体的に、区画部43は、上側リブ140と、側方リブ141と、下側リブ142と、を備えている。
図10は、図9のX−X線に沿う断面図である。
図10に示すように、上側リブ140は、上壁部45aの縦壁52部分から後方に突出するとともに、左右方向に延在している。上側リブ140の先端部(後端部)は、コンデンサコア121の外周縁に前方から近接又は当接している。
図11は、図9のXI−XI線に沿う断面図である。
図9、図11に示すように、側方リブ141は、上側リブ140における左右両端部から下方に延在している。側方リブ141は、ダクト部42の外周縁から後方に突出している。側方リブ141の先端部(後端部)は、コンデンサコア121の外周縁に前方から近接又は当接している。なお、側方リブ141の下端縁は、第2導入口62の上方で終端している。上側リブ140及び側方リブ141は、少なくとも上述した中央流路壁73の上方及び左右両側を取り囲んでいる。
図9に示すように、下側リブ142は、下壁部45cの縦壁52部分において、第1導入口61の下方に位置する部分に形成されている。下側リブ142は、下壁部45cの縦壁52部分から後方に突出するとともに、左右方向に延在している。下側リブ142の先端部(後端部)は、コンデンサコア121の外周縁に前方から近接又は当接している。なお、各リブ140〜142は、連続的に延在する構成に限らず、間欠的に延在する構成であってもよい。
ダクト部42には補強リブ145が備えられている。補強リブ145は、二股状に延在している。具体的に、補強リブ145は、上側流路壁72(ダクト部42における上壁部45a寄りの部分)における左右方向の中央部(具体的には、上側リブ140における左右方向の中央)から下方に向かうに従い左右方向の外側に向けて延在している。
補強リブ145は、流路64における外気の流れに影響を与えないように、例えば区画部43の突出量よりも低くする等、後方への突出高さを設定することが好ましい。
ダクト部42に補強リブ145を形成することにより、枠部45の上壁部45aのうち左右方向における中央部を補強できる。
図1、図9に示すように、枠部45の側壁部45bに連なるようにダクト部42が設けられ、ダクト部42に側方リブ141が設けられている。よって、左右両側の側壁部45bは、ダクト部42及び側方リブ141で補強されている。補強された左右両側の側壁部45bの上端とアッパメンバ27とに第2ブラケット29を接続して、第2ブラケット29にフードロック35を設けた。よって、フードを開閉する際に、フードロック35が受ける荷重により、例えば、側壁部45bと第2ブラケット29との接続部にせん断力が作用して、側壁部45bに下向きの荷重が入力する。
ここで、側壁部45bは、ダクト部42及び側方リブ141で補強されている。よって、側壁部45bに入力した下向きの荷重を側壁部45bで支えることができる。さらに、側壁部45bは、フロントサイドフレーム23の前端部に第1ブラケット28及び車体取付部46を介して接続されている。よって、側壁部45bに入力した荷重を、車体取付部46を経てフロントサイドフレーム23に分散させることができる。また、アッパメンバ27は、ダンパベース26に結合され、ダンパベース26により強度、剛性が確保されている。よって、第2ブラケット29からアッパメンバ27に作用する荷重をアッパメンバ27で支えることができる。これにより、フードを開閉する際に、フードロック35を第2ブラケット29で好適に支持することができる。
図10、図11に示すように、枠部45の縦壁52は、流路64を拡大するように、縦壁52の肉厚をダクト部42に向けて減少させている。
縦壁52の肉厚をダクト部42に向けて減少させて流路64を拡大することにより、後述する熱交換ユニット22の冷却性能を向上できる。加えて、縦壁52の肉厚をダクト部42に向けて減少させることにより、枠部45(すなわち、フロントエンド構造21)を軽量にできる。すなわち、縦壁52の肉厚をダクト部42に向けて減少させることにより、熱交換ユニット22の冷却性能の向上と、フロントエンド構造21の軽量化とを両立させることができる。
ここで、縦壁52(すなわち、枠部45)の肉厚は、フロントエンド構造21の骨格を形成する部材であり、ダクト部42等に比べて肉厚寸法が大きく形成され、強度、剛性が高い部位である。よって、縦壁52の肉厚をダクト部42に向けて減少させた状態においても、枠部45の強度、剛性は充分に確保されている。
次に、上述したフロントエンド構造21の作用について説明する。なお、以下の説明では、車両走行時における外気の流れについて説明する。この場合、シャッタ34が全開状態であり、かつファンモータ131が回転しているものとする。
図2、図6に示すように、車両1の走行に伴い、グリル31を通してバンパダクト33内に外気が導入される。バンパダクト33内に導入された外気のうち、一部の外気はシャッタ34の送風口82a(図5参照)を通じて第1導入口61に向かう。第1導入口61に向けて流れる外気は、第1導入口61を通じてバルクヘッド32内に導入される。バルクヘッド32内に導入される外気のうち、一部の外気は、ファンモータ131の吸引力によって後方に導かれることで、コンデンサコア121及びラジエータコア101を通過する。
一方、バルクヘッド32内に導入される外気のうち、残りの外気は、コンデンサコア121の前面に衝突した後、バルクヘッド32とコンデンサ92との間に形成される流路64を上方に向けて流れる。その後、外気は、流路64内を上方に向かう過程で、ファンモータ131の吸引力によって後方に導かれることで、コンデンサコア121及びラジエータコア101を通過する。
ここで、流路64を流れる外気のうち、コンデンサコア121の外周縁まで到達した外気は、区画部43によって塞き止められる。区画部43によって塞き止められた外気は、ファンモータ131の吸引力によって後方に導かれ、コンデンサコア121及びラジエータコア101を通過する。
外気は、コンデンサコア121やラジエータコア101を通過する際に、熱交換が行われることで、コンデンサコア121やラジエータコア101を冷却する。コンデンサコア121やラジエータコア101を通過した外気は、シュラウド130の導風孔132を通じて後方に排出される。
このように、本実施形態では、バルクヘッド32がコンデンサコア121やラジエータコア101の内外を仕切る区画部43を備える構成とした。
この構成によれば、コンデンサコア121の前面に沿って流れる外気が区画部43によって塞き止められるので、外気がコンデンサコア121やラジエータコア101を迂回するのを抑制できる。すなわち、コンデンサコア121やラジエータコア101に積極的に外気を通過させることができるので、冷却性能の向上を図ることができる。
しかも、本実施形態では、バルクヘッド32の内外が下端部に形成された導入口61,62のみで連通しているため、車体10の前面開口部(例えば、グリル31等)を縮小させることができる。その結果、空気抵抗を低減させることができるとともに、外観を向上させることができる。特に、本実施形態のような電動車両の場合には、内燃機関が搭載された車両に比べ必要な冷却容量が少ない。そのため、フロントエンド構造21の冷却性能の効率を高めて小型化できる。
また、上述したように例えばガラス繊維入りポリプロピレン等、複合材を用いて射出成形や加熱プレス成形によりバルクヘッド32を一体成形することで、大量生産が可能であり、かつ部品点数を減らし、軽量化を図ることができる。さらに、ガラス繊維やカーボン繊維を補強材として含ませたポリプロピレン樹脂等の複合材でバルクヘッド32を一体成形することにより、バルクヘッド32の強度、剛性を一層高めることができる。
本実施形態では、区画部43が後方に向けて突出するとともに、枠部45に倣ってリブ状に延在している構成とした。
この構成によれば、枠部45を区画部43で補強することにより、バルクヘッド32の剛性を確保できる。また、コンデンサ92とバルクヘッド32との間の隙間を区画部43で広範囲に亘って規制できるので、区画部43で囲まれたダクト部42に沿って外気を2次元方向に好適に分散(拡散)させることができる。これにより、外気を積極的にコンデンサコア121やラジエータコア101に導くことができ、コンデンサ92及びラジエータ91の冷却性能を向上できる。
さらに、バルクヘッド32が、枠部45から側方に延びる車体取付部46を介して車体10に取り付けられる。そのため、車体10とバルクヘッド32との取付代を確保し易くなり、バルクヘッド32の支持強度も確保できる。
本実施形態では、バンパビームエクステンション24が通過する凹部58を枠部45に形成する構成とした。
この構成によれば、枠部45のうち、一部のみに凹部58を形成することで、例えば左右方向の幅が狭い車種等であっても、可能な限り大きいバルクヘッド32を配置することができる。これにより、バルクヘッド32の内側に収容される熱交換ユニット22を大型化することができる。
本実施形態では、車体取付部46の上下端縁に支持リブ50が設けられた構成とした。
この構成によれば、車体取付部46の剛性を確保することができ、バルクヘッド32の支持強度を確保できる。
本実施形態では、ラジエータ91が区画部43よりも外側において、シール部材112を介して枠部45に接触している構成とした。
この構成によれば、仮に外気が区画部43を通過した場合であっても、外気がコンデンサコア121やラジエータコア101を迂回するのを抑制できる。
本実施形態では、第1導入口61を開閉するシャッタ34を備える構成とした。
この構成によれば、シャッタ34の開度を調整することで、バルクヘッド32内に流入する外気の量を調整できる。これにより、熱交換ユニット22の冷却性能を調整することができる。
しかも、本実施形態では、シャッタ34が閉位置において外気の圧力によって撓み変形可能に構成されている。そのため、例えば閉位置において車両1が走行した際には、シャッタフレーム82が第1導入口61の開口縁に近接又は当接する。これにより、簡素な構成でシャッタ34と第1導入口61との間をシールすることができる。この場合、下流側(後方)の温かい空気が上流側(前方)に逆流する、いわゆるリサーキュレーションを抑制できる。また、シャッタ34と第1導入口61の開口縁との間をシールするシール部材を別途設ける必要もないので、部品点数の削減を図ることができる。さらに、シャッタ34と第1導入口61の開口縁とを密接させる構成に比べ、組付精度のばらつきを許容できる。例えばシャッタ34とバルクヘッド32とが干渉し、シャッタ34が組み付けられなくなること等を抑制できる。
本実施形態では、ダクト部42のうち、正面視でシャッタ34と重ならない位置に、第2導入口62が形成された構成とした。
この構成によれば、シャッタ34の周辺部材(例えば、バンパビーム25等)の影響によってシャッタ34や第1導入口61の大きさに限りがある場合であっても、第2導入口62を通じてバルクヘッド32内に外気を取り込むことができる。
本実施形態では、ダクト部42のうち、バンパダクト33との連結部分は、他の部分よりも肉厚に形成された構成とした。
この構成によれば、バンパダクト33の取付強度を確保した上で、バルクヘッド32の軽量化を図ることができる。
本実施形態では、枠部45の下壁部45cが横壁51、縦壁52及び補強リブ57を備え、補強リブ57の突出量が後方に向かうに従い増加している構成とした。
この構成によれば、補強リブ57によって横壁51の剛性を確保できるので、バルクヘッド32内の容積を確保した上で、バルクヘッド32内に収容される収容部材(例えば、熱交換ユニット22)を横壁51によって安定して支持できる。特に、曲げモーメントが大きくなり易い横壁51の後端部において、補強リブ57の突出量が増加するので、横壁51に必要な剛性を確保できる。
一方、バルクヘッド32の前方に接続される接続部材(例えば、シャッタ34)については、縦壁52によって支持することで、横壁51の前端部における補強リブ57の突出量を小さく抑えることができる。
このように、必要な場所に応じて補強リブ57の突出量を調整することで、枠部45の剛性を確保した上で、バルクヘッド32の軽量化を図ることができる。
本実施形態では、ラジエータブラケット110を収容する膨出部55が枠部45に形成されるとともに、ラジエータブラケット110が膨出部55に前後方向で固定された構成とした。
この構成によれば、枠部45の一部のみを膨出させることで、バルクヘッド32の小型化や軽量化を図った上で、ラジエータ91やコンデンサ92をバルクヘッド32の内側に収めることができる。
本実施形態では、流路壁65のうち、ストレート部78に対して下方に位置する部分に下側テーパ部76が形成された構成とした。
この構成によれば、下側テーパ部76からストレート部78に至る過程で流路64の断面積が増加するので、流路の断面積を一様に形成する場合に比べ、外気に渦が発生し易くなる。これにより、外気の上方に向けた流れのベクトルを低減し、外気が後方に流れやすくなる。
一方、ストレート部78から上側テーパ部77に至る過程で流路64の断面積が減少するので、流路の断面積を一様に形成する場合に比べ、外気が上方に流れ難くなる。これにより、外気が後方に流れやすくなる。
その結果、冷却性能の向上を図ることができる。
(その他の変形例)
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
例えば、上述した実施形態では、導入口61,62がダクト部42の下端部(上下方向の第1端部)に形成された構成について説明したが、この構成に限られない。導入口61,62は、ダクト部42の上端部(上下方向の第2端部)に形成されていてもよい。
上述した実施形態では、側壁部45bから車体取付部46が延在する構成について説明したが、この構成に限られない。バルクヘッド32は、種々の方法で車体10(骨格部材20)に取り付けられていてもよい。
上述した実施形態では、バンパビームエクステンション24を通過させる凹部58を有する構成について説明したが、この構成に限られない。
上述した実施形態では、本発明に係るフロントエンド構造21を電動車両に搭載した場合について説明したが、この構成に限られない。フロントエンド構造21は、種々の車両に搭載することができる。
上述した実施形態では、区画部43が枠部45に倣ったリブ状に形成された構成について説明したが、この構成に限られない。区画部43の形状等は適宜変更が可能である。この場合、区画部43を上下方向に延在させることで、コンデンサコア121の前面に沿って上下方向に外気を導きやすくなる。一方、区画部43を左右方向に延在させることで、外気の上下方向に沿う流れを適宜規制することができる。
また、区画部43は、枠部45及びダクト部42の少なくとも何れかに形成されていればよい。
上述した実施形態では、ラジエータ91と枠部45とがシール部材112を介して密接する構成について説明したが、この構成に限られない。例えば、コンデンサ92と枠部45やダクト部42とがシール部材を介して密接していてもよい。
上述した実施形態では、バルクヘッド32に対して左右方向の外側にフードロックを設けた場合について説明したが、この構成に限られない。フードロックは、バルクヘッドにおける左右方向の中央部に間接又は直接設けてもよい。この場合において、本実施形態では、ダクト部42に補強リブ145が設けられているため、上壁部45aの左右方向中央の部位フードロックを取り付けた場合に、フードを開閉する際の強度(すなわち、フード開閉強度)を確保できる。加えて、バルクヘッド32の強度、剛性を簡単な構成で一層高めることができる。
また、上述した実施形態では、第2ブラケット29にフードロック35を設けた構成について説明したが、この構成に限られない。第2ブラケット29を設けず、第1ブラケット28にフードロック35を設けてもよい。この場合、第2ブラケット29を省くことができる。
上述した実施形態では、ダクト部42が車体取付部46に対して上下両側に突出している構成について説明したが、この構成に限られない。ダクト部42は、少なくとも一部が車体取付部46に対して上方に位置していればよい。
上述した実施形態では、ダクト部42に区画部43や補強リブ145が設けられた構成について説明したが、この構成に限られない。区画部43や補強リブ145は必須の構成ではない。
上述した実施形態では、ダクト部42の下部に導入口61,62が形成された構成について説明したが、この構成に限られない。導入口は、枠部等に設けられていてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。
10…車体
21…フロントエンド構造
23…フロントサイドフレーム
26…ダンパベース
27…アッパメンバ
29…第2ブラケット(ブラケット)
35…フードロック
42…ダクト部
43…区画部
45…枠部
45a…上壁部
45b…側壁部
46…車体取付部
61…第1導入口(導入口)
62…第2導入口(導入口)
64…流路
91…ラジエータ(熱交換器)
92…コンデンサ(熱交換器)
100…ラジエータタンク(外周エリア)
101…ラジエータコア(熱交換エリア)
121…コンデンサコア(熱交換エリア)
120…コンデンサタンク(外周エリア)
140…上側リブ
141…側方リブ
142…下側リブ
145…補強リブ

Claims (7)

  1. 車体前部に配置される熱交換器の外周部分を覆う枠部と、
    前記枠部に設けられて、車体前後方向へ延びるフロントサイドフレームの前端部に接続される車体取付部と、
    前記枠部の前端に連なるとともに、少なくとも一部が前記車体取付部の上方に配置され、前記熱交換器との間に上下方向に連続する流路を形成するダクト部と、を備え、
    前記枠部、前記車体取付部、及び前記ダクト部は一体成形されているフロントエンド構造。
  2. 前記ダクト部の下部には、前記流路に連通する導入口が形成され、
    前記枠部及び前記ダクト部の少なくとも一方には、前記熱交換器のうち外気が前後方向に通過可能な熱交換エリア、及び前記熱交換エリアに対して外周側に位置する外周エリアの間を区画する区画部が設けられている請求項1に記載のフロントエンド構造。
  3. 前記区画部は、前記枠部に倣ってリブ状に延在されるとともに、後方へ向けて突出されている請求項2に記載のフロントエンド構造。
  4. 前記ダクト部は、前記車体取付部より前方に位置する請求項1から請求項3の何れか1項に記載のフロントエンド構造。
  5. 前記ダクト部には、前記枠部のうち上壁部寄りに位置する部分における左右方向の中央部から下方に向かうにつれて左右方向に広がって延びる補強リブが設けられている請求項1から請求項4の何れか1項に記載のフロントエンド構造。
  6. 前記枠部は、前記流路を拡大するように、前記枠部の肉厚を前記ダクト部に向けて減少させている請求項1から請求項5の何れか1項に記載のフロントエンド構造。
  7. 前記枠部のうち側壁部の上端に結合され、ダンパベースが結合されたアッパメンバに接続されるブラケットと、
    前記ブラケットに設けられたフードロックと、を備えている請求項1から請求項6の何れか1項に記載のフロントエンド構造。
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