JP2023138876A - 車両のカウル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】液体と空気とを良好に分離する。【解決手段】カウル構造１０では、カウルトップパネル１４に複数のフィン２２が設けられている。フィン２２は、板状に形成されており、車幅方向から見て、下側へ向かうに従い前側へ傾斜すると共に、下側へ凸となる円弧状に湾曲している。そして、空気流ＡＲがフィン２２を通過するときには、フィン２２の下側領域が正圧となり、フィン２２の上側領域が負圧になる。このため、左右方向から見て、フィン２２の先端部２２Ａを、フィン２２の下側から上側へ巻き込む渦流が発生する。換言すると、フィン２２の先端部２２Ａにおいて、左右方向を軸方向とする渦流が発生する。これにより、空気流ＡＲが、フィン２２の延出方向に旋回しながら左側へ流れる。その結果、空気流ＡＲ中に含まれる水と空気とが遠心分離される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のカウル構造に関するものである。

車両のカウル構造では、外気をカウル内に導入したときに、外気中に含まれる雨水等の液体と空気とを分離させ、分離後の空気を空調装置側へ送るようになっている。例えば、下記特許文献１に記載のカウル構造では、カウルダクトがカウル内に設けられており、カウルダクトによってカウル内が区画されている。カウルダクトは、空調装置側へ空気を送るための孔と、孔の周囲に形成されたリブと、を有している。これにより、外気がカウル内に導入されたときには、カウルダクトのリブによって、外気中に含まれる雨水等の液体と空気とを分離するようになっている。

特開２００７－１２５９９５号公報

ところで、近年、ワイパユニットやエアバッグ等がカウル内に搭載されることで、カウル内における空気の通路が比較的狭くなる傾向になっている。これにより、カウル内を流れる外気の流速が比較的速くなり、外気中に含まれる液体と空気とを良好に分離することが困難となっている。このため、カウル構造では、液体と空気とを良好に分離することができる構造にすることが望ましい。

本発明は、上記事実を考慮して、液体と空気とを良好に分離することができる車両のカウル構造を提供することを目的とする。

本発明の１又はそれ以上の実施形態は、ウインドシールドガラスの下端部の車両前側において車幅方向に延在され、長手方向から見て上側へ開放された凹状のカウル本体と、前記カウル本体の車両上側に設けられ、前記カウル本体の上側開口部を閉塞すると共に、前記カウル本体の内部へ外気を導入するための外気導入口を有するカウルパネルと、前記カウル本体に形成され、前記カウル本体の内部の空気を車室側へ排気するための排気口と、前記カウルパネルに設けられ、前記外気導入口と前記排気口との間に配置され、前記外気導入口から前記排気口へ向かう空気流が通過することで渦流を発生して、前記空気流中の空気と液体とを分離させる気液分離機構と、を備えた車両のカウル構造である。

本発明の１又はそれ以上の実施形態によれば、液体と空気とを良好に分離することができる。

本実施形態に係る車両のカウル構造が適用された車両の前部の一部を模式的に示す上側から見た平面図である。 図１に示される気液分離機構が配置された車両のカウル構造の左部の内部を模式的に示す前側から見た断面図である。 図２に示される車両のカウル構造の内部を模式的に示す右側から見た断面図（図２の３－３線断面図）である。 （Ａ）は、図３に示されるフィンを拡大して示す右側から見た側面図であり、（Ｂ）は、図２に示されるフィンを拡大して示す前側から見た正面図である。 図４に示されるフィンの変形例を模式的に示す前側から見た正面図である。

以下、図面を用いて、本実施形態に係る車両のカウル構造１０（以下、単にカウル構造１０という）について説明する。なお、図面に適宜示される矢印ＵＰは、カウル構造１０が適用された車両（自動車）Ｖの車両上側を示し、矢印ＦＲは車両前側を示し、矢印ＲＨは車両右側（車幅方向一方側）を示している。以下の説明において、上下、前後、左右の方向を用いて説明するときには、特に断りのない限り、車両上下方向、車両前後方向、車両左右方向を示すものとする。

（全体構成について）
図１に示されるように、カウル構造１０は、車両Ｖのウインドシールドガラス３０の下端部（前端部）の前側に設けられており、車両Ｖのフード３２の後端部の下側に配置されている。カウル構造１０は、全体として車幅方向に延在された略筒状に形成されており、カウル構造１０の内部が、カウルダクト部１６として構成されている（図３参照）。また、カウル構造１０は、外気（空気）をカウルダクト部１６内に導入するための外気導入口１４Ｃと、カウルダクト部１６に導入された空気を車室側へ排気するための排気口１２Ｆ（図２参照）と、を含んで構成されている。排気口１２Ｆには、車両Ｖの空調ダクト３４の一端部が接続されており、排気口１２Ｆから空調ダクト３４内に排気された空気が、空調ダクト３４の他端部を構成する送風口３４Ａから車室内へ供給される。空調ダクト３４の中間部には、空調装置３６が設けられており、空調装置３６のブロアファン３６Ａが作動することによって、カウルダクト部１６において、外気導入口１４Ｃから排気口１２Ｆへ向かう空気流が発生するようになっている。

（カウル構造１０について）
図１～図４に示されるように、カウル構造１０は、カウル本体１２と、カウルパネルとしてのカウルトップパネル１４と、気液分離機構２０と、を含んで構成されている。

（カウル本体１２について）
カウル本体１２は、金属の板材によって構成されている。カウル本体１２は、車幅方向に延在されており、カウル本体１２の長手方向両端部が、車両Ｖの骨格部材を構成するエプロンメンバ（図示省略）に接合されている。カウル本体１２は、車幅方向から見て、上側へ開放された凹状に形成されている。具体的には、カウル本体１２は、底壁１２Ａと、底壁１２Ａの前端部から上側へ延出された前壁１２Ｂと、底壁１２Ａの後端部から上側へ延出された後壁１２Ｃと、を含んで構成されている。

カウル本体１２の前壁１２Ｂの上端部には前側へ屈曲されたフランジ１２Ｄが形成されている。カウル本体１２の後壁１２Ｃの上端部には、後斜め上方側へ屈曲されたフランジ１２Ｅが形成されており、フランジ１２Ｅは、ウインドシールドガラス３０の下端部（前端部）の下側に配置されている。また、カウル本体１２の後壁１２Ｃは、車両Ｖのエンジンルームと車室とを区画するダッシュパネル（図示省略）に接続されている。カウル本体１２の後壁１２Ｃには、左端部において、排気口１２Ｆ（図２参照）が貫通形成されており、排気口１２Ｆは、左右方向を長手方向とする略矩形状に形成されている。なお、カウル本体１２の底壁には、図示しない排水口が設けられており、カウル本体１２の底壁１２Ａに落下した液体を、排水口からカウル本体１２の外部に排水するように構成されている。

（カウルトップパネル１４について）
カウルトップパネル１４は、樹脂材によって構成されている。カウルトップパネル１４は、車幅方向に延在された略長尺板状に形成されている。カウルトップパネル１４の前端部には、前側へ突出したフランジ１４Ａが形成されており、フランジ１４Ａは、カウル本体１２のフランジ１２Ｄの上側に配置されて、クリップ等の締結部材によってフランジ１２Ｄに固定されている。また、カウルトップパネル１４の後端部には、パネル連結部１４Ｂ（図３参照）が形成されている。パネル連結部１４Ｂは、カウルトップパネル１４の長手方向から見て、後斜め上方側へ開放された略Ｕ字形状に形成されている。そして、ウインドシールドガラス３０の下端部がパネル連結部１４Ｂに差し込まれており、パネル連結部１４Ｂが、クリップ等の締結部材によってカウル本体１２のフランジ１２Ｅに固定されている。これにより、カウル本体１２の上側開口部が、カウルトップパネル１４によって閉塞されている。そして、カウル本体１２とカウルトップパネル１４とによって区画された、カウル構造１０の内部が、カウルダクト部１６として構成されている。

カウルトップパネル１４の右端部には、複数の外気導入口１４Ｃが貫通形成されている。外気導入口１４Ｃは、略前後方向を長手方向とする略長孔状に形成されており、左右方向に所定の間隔を開けて並んで配置されている。これにより、外気導入口１４Ｃによって、カウルダクト部１６の内部と外部とが連通されている。

（気液分離機構２０について）
気液分離機構２０は、カウルトップパネル１４に設けられた複数のフィン２２によって構成されている。気液分離機構２０は、カウルダクト部１６の左部に配置されている。詳しくは、気液分離機構２０は、排気口１２Ｆの右側の近接した位置に配置されると共に、排気口１２Ｆよりも前側に配置されている。すなわち、気液分離機構２０は、カウルダクト部１６を流れる空気流ＡＲの下流側に配置されている。気液分離機構２０では、フィン２２が、前後方向及び左右方向に並んで配置されている。具体的には、前後方向に沿って並ぶフィン２２を一列とすると、複数列（本実施の形態では、４列）のフィン２２が、左右方向に所定間隔毎に並んで配置されている。より詳しくは、右から１列目及び３列目では、４箇所のフィン２２が前後方向に所定の間隔を空けて並んで配置されており、右から２列目及び４列目では、３箇所のフィン２２が前後方向に所定の間隔を空けて並んで配置されている。なお、図３では、右から１列目及び２列目のフィン２２を図示しているが、１列目及び２列目のフィン２２を区別して図示するために、１列目のフィン２２を実線にて図示し、２列目のフィン２２を２点鎖線にて図示している。

また、左右方向に隣り合うフィン２２では、フィン２２同士の前後方向の位置が一致しないように、フィン２２が前後方向にずれて配置されている。そして、詳細については後述するが、フィン２２によって、カウルダクト部１６内を流れる空気流ＡＲ中の空気と液体とを分離して、分離した空気を排気口１２Ｆ側へ流すように構成されている。

フィン２２は、左右方向を幅方向とする略三角形板状に形成されている（図４（Ｂ）の２点鎖線にて示されるフィン２２を参照）。具体的には、フィン２２の幅寸法が、先端側へ向かうに従い小さくなるように設定されている。なお、本実施の形態では、フィン２２の先端部２２Ａは、角であるため、先端部２２Ａの幅寸法がゼロに設定されている。また、本実施形態では、フィン２２の板厚が一定に設定されている。

そして、フィン２２の基端部２２Ｂがカウルトップパネル１４の下面に接続されて、フィン２２がカウルトップパネル１４から下側へ延出している。具体的には、左右方向から見て、フィン２２が下側へ向かうに従い前側へ曲線状に傾斜すると共に、フィン２２の前部が上側へ巻かれている。より詳しくは、左右方向から見て、フィン２２が、下側へ凸となる円弧状に湾曲しており、フィン２２の先端部２２Ａが、上下方向において、フィン２２の下端部２２Ｃと基端部２２Ｂとの間に配置されている。また、フィン２２は、排気口１２Ｆの下側開口縁部よりも上側に配置されている。

さらに、フィン２２の先端部２２Ａは、左右方向において、フィン２２の幅方向中央部に対して左側（排気口１２Ｆ側であり、空気流ＡＲの下流側）に寄って配置されている。すなわち、図４（Ｂ）の２点鎖線にて示されるように、フィン２２を展開したときの、フィン２２の基端部２２Ｂ（底辺）に対する右側（外気導入口１４Ｃ側であり、空気流ＡＲの上流側）の斜辺２２Ｄの傾斜角度Ａ１が、フィン２２の基端部２２Ｂに対する左側の斜辺２２Ｅの傾斜角度Ａ２よりも小さくなるように設定されている。さらに、前側から見て、フィン２２の下端部２２Ｃの幅寸法Ｗ２が、フィン２２の基端部２２Ｂの幅寸法Ｗ１の１／２以下に設定されている。

（作用効果）
次に、本実施の形態の作用及び効果を説明する。

上記のように構成されたカウル構造１０では、外気導入口１４Ｃがカウルトップパネル１４の右端部に形成されており、排気口１２Ｆがカウル本体１２の左端部に形成されている。そして、車両Ｖの空調装置３６がオンされると、空調装置３６のブロアファン３６Ａが作動して、ブロアファン３６Ａによってカウルダクト部１６の空気が排気口１２Ｆから空調ダクト３４側へ吸引される。これにより、外気（空気）が外気導入口１４Ｃからカウルダクト部１６内に導入されて、カウルダクト部１６内において、外気導入口１４Ｃから排気口１２Ｆへ向かう空気流ＡＲが発生する。

ここで、雨水等の水（液体）が、空気と共に、外気導入口１４Ｃからカウルダクト部１６内に浸入する場合がある。このとき、比較的粒子の大きい液状の水は、カウル本体１２の底壁１２Ａに落下して、底壁１２Ａに形成された排水口から排出される。

一方、例えば、カウルダクト部１６において飛散した比較的粒子の小さい霧状の水は、空気流ＡＲと共に、カウルダクト部１６の上部において、カウルトップパネル１４の下面に沿って左側へ流れる。そして、図２に示されるように、空気流ＡＲが、排気口１２Ｆの手前において、カウルトップパネル１４に設けられた気液分離機構２０を通過する。

ここで、気液分離機構２０は、複数のフィン２２によって構成されている。フィン２２は、板状に形成されており、車幅方向から見て、下側へ向かうに従い前側へ傾斜すると共に、下側へ凸となる円弧状に湾曲している。これにより、空気流ＡＲがフィン２２を通過するときには、フィン２２の下側領域が正圧となり、フィン２２の上側領域が負圧になる。このため、左右方向から見て、フィン２２の先端部２２Ａを、フィン２２の下側から上側へ巻き込む渦流Ｂが発生する（図４（Ａ）参照）。換言すると、フィン２２の先端部２２Ａにおいて、左右方向を軸方向とする渦流Ｂが発生する。これにより、空気流ＡＲが、フィン２２の延出方向に旋回しながら左側へ流れる（図２及び図４（Ｂ）参照）。その結果、空気流ＡＲ中に含まれる水と空気とが遠心分離される。そして、分離された水が、フィン２２に付着し、フィン２２に付着した水が液滴化することで、当該水がフィン２２の壁面に沿ってフィン２２の下端部２２Ｃに流れる。その結果、フィン２２の下端部２２Ｃに溜められた水が、下端部２２Ｃの左右方向両端部からカウル本体１２の底壁１２Ａに落下し（図２の矢印Ｃ参照）、底壁１２Ａの排水口から排水される。また、フィン２２によって、水と分離された空気は、空気流ＡＲとしてフィン２２から排気口１２Ｆ側へ流れて、排気口１２Ｆから排気される。したがって、乾燥された空気が、空調ダクト３４を介して、車室内に供給される。以上により、本実施のカウル構造１０によれば、フィン２２によって、渦流Ｂを発生させて、空気流ＡＲ中の水等の液体と空気とを良好に分離することができる。

また、フィン２２は、三角形板状に形成されて、カウルトップパネル１４から下側且つ前側へ延出している。これにより、フィン２２の右側（空気流ＡＲの上流側）の斜辺２２Ｄを、フィン２２の先端側へ向かうに従い左側（空気流ＡＲの下流側）へ傾斜させることができる。このため、空気流ＡＲがフィン２２の斜辺２２Ｄに当たったときに、乱流が発生することを抑制できる。よって、例えば、フィン２２を仮に略矩形板状に形成した場合と比べて、フィン２２の先端部２２Ａにおいて、渦流Ｂを良好に発生させて、空気流ＡＲ中の水と液体とを分離することができる。

また、フィン２２の先端部２２Ａが、フィン２２の幅方向中央部に対して左側（排気口１２Ｆ側）に寄って配置されている。このため、フィン２２の基端部２２Ｂに対する右側の斜辺２２Ｄの傾斜角度Ａ１を、フィン２２の基端部２２Ｂに対する左側の斜辺２２Ｅの傾斜角度Ａ２と比べて小さくすることができる。これにより、上述と同様に、空気流ＡＲがフィン２２の斜辺２２Ｄに当たったときに、乱流が発生することを効果的に抑制できる。よって、例えば、フィン２２の右側の斜辺２２Ｄの傾斜角度Ａ１と、フィン２２の左側の斜辺２２Ｅの傾斜角度Ａ２と、を同じに設定した場合と比べて、フィン２２の先端部２２Ａにおいて、渦流Ｂを一層良好に発生させて、空気流ＡＲ中の水と液体とを分離することができる。

また、フィン２２を三角形板状に形成することで、フィン２２の下端部２２Ｃの幅寸法Ｗ２を、フィン２２の基端部２２Ｂの幅寸法Ｗ１よりも小さく設定することができる。本実施の形態では、一例として、フィン２２の下端部２２Ｃの幅寸法Ｗ２が、フィン２２の基端部２２Ｂの幅寸法Ｗ１の１／２以下に設定されている。これにより、フィン２２に付着して液滴化する水を、フィン２２の下端部２２Ｃの領域に集約して、フィン２２の下端部２２Ｃの左右方向両端部から落下させることができる。すなわち、フィン２２から落下する水の落下位置を設定して、当該落下位置に合わせてカウル本体１２の排水口位置を設定することができる。

また、気液分離機構２０では、前後方向に並ぶフィン２２を１列とし、複数列のフィン２２が、車幅方向に並んで配置されている。これにより、カウルダクト部１６を流れる空気流ＡＲに対して、段階的に、空気と水とを分離することができる。しかも、車幅方向に隣り合うフィン２２の前後方向の位置がずれている。すなわち、車幅方向から見て、車幅方向に隣り合うフィン２２同士の全体が重ならないように、フィン２２が配置されている。これにより、前後方向に並ぶフィン２２の間を通過した空気流ＡＲに対して、下流側のフィン２２によって、空気と水とを分離することができる。したがって、カウルダクト部１６を通過する空気流ＡＲに対して、効果的に空気と水とを分離することができる。

また、気液分離機構２０では、複数のフィン２２がカウルトップパネル１４に一体に設けられている。このため、カウル構造１０のコストアップを抑制しつつ、カウルダクト部１６の空気と水とを分離することができる。

また、フィン２２の全体が、排気口１２Ｆの下側開口縁部よりも上側に配置されている。すなわち、フィン２２の下端部２２Ｃが排気口１２Ｆの下側開口縁部の上側に配置されている。これにより、フィン２２によって水を分離した空気を、効率よく排気口１２Ｆへ流して、車室側へ流すことができる。

また、上述のように、フィン２２が、左右方向から見て、下側へ向かうに従い前側へ傾斜すると共に、下側へ凸となる円弧状に湾曲している。さらに、排気口１２Ｆが、カウル本体１２の後壁１２Ｃに形成されて、気液分離機構２０（複数のフィン２２）の後側に配置されている。これにより、フィン２２によって分離された水の排気口１２Ｆへの浸入を効果的に抑制しつつ、分離された水をカウル本体１２の底壁１２Ａに落下させることができる。すなわち、渦流Ｂによってフィン２２を旋回する空気流ＡＲは、フィン２２の延出方向に沿って旋回する。これにより、旋回する空気流ＡＲによって分離された水が、フィン２２の先端部２２Ａから吹出す可能性がある。このため、仮に、フィン２２を、左右方向から見て、下側へ向かうに従い後側へ傾斜させ且つ下側へ凸となる円弧状に湾曲させた場合には、フィン２２の先端部２２Ａから吹出す水が、排気口１２Ｆへ直接的に浸入する可能性がある。これに対して、本実施の形態では、上述のように、フィン２２が、左右方向から見て、下側へ向かうに従い前側へ傾斜し且つ下側へ凸となる円弧状に湾曲している。これにより、フィン２２の先端部２２Ａから吹出す水が、排気口１２Ｆとは反対側へ吹出される。このため、吹出した水の排気口１２Ｆへの直接的な浸入を抑制することができる。また、フィン２２から吹出された水は、カウル本体１２の前壁１２Ｂに衝突する。このため、前壁１２Ｂにおいて水を液滴化させて、前壁１２Ｂを伝って底壁１２Ａに落下させることができる。

なお、本実施の形態では、フィン２２が略三角形板状に形成されているが、図５に示されるように、フィン２２を略台形板状に形成してもよい。この場合には、フィン２２の先端部２２Ａにおける幅寸法Ｗ３が、フィン２２の基端部２２Ｂの幅寸法Ｗ１よりも小さく設定されている。また、この場合には、フィン２２の先端部２２Ａが、角でなくなり、左右方向に延在された辺として構成される。これにより、フィン２２の先端部２２Ａにおいて、左右方向を軸方向とする渦流Ｂをより一層良好に発生させることができる。

また、本実施の形態では、フィン２２の先端部２２Ａが、フィン２２の幅方向中央部に対して左側（空気流ＡＲの下流側）に配置されているが、幅方向におけるフィン２２の先端部２２Ａの位置は、適宜変更可能である。

また、本実施の形態では、フィン２２の板厚が一定に設定されているが、フィン２２の先端部２２Ａに発生する渦流Ｂの状況に応じて、フィン２２の板厚を適宜変更してもよい。

また、本実施の形態では、フィン２２の上下方向の寸法及び前後方向の寸法は、特に規定していないが、上述と同様に、フィン２２の先端部２２Ａに発生する渦流Ｂの状況に応じて、フィン２２の上下方向の寸法及び前後方向の寸法を適宜設置可能である。

また、本実施の形態では、フィン２２の斜辺２２Ｄ及び斜辺２２Ｅが、直線状の辺として構成されているが、斜辺２２Ｄ及び斜辺２２Ｅを曲線状の辺として構成してもよい。例えば、斜辺２２Ｄ及び斜辺２２Ｅを、フィン２２の幅方向外側へ凸となるような緩やかな曲線状の辺として構成してもよい。

１０ 車両のカウル構造
１２ カウル本体
１２Ｆ 排気口
１４ カウルトップパネル
１４Ｃ 外気導入口
２０ 気液分離機構
２２ フィン
２２Ａ フィンの先端部
２２Ｂ フィンの基端部
２２Ｃ フィンの下端部
３０ ウインドシールドガラス

Claims (7)

1. ウインドシールドガラスの下端部の車両前側において車幅方向に延在され、長手方向から見て上側へ開放された凹状のカウル本体と、
   前記カウル本体の車両上側に設けられ、前記カウル本体の上側開口部を閉塞すると共に、前記カウル本体の内部へ外気を導入するための外気導入口を有するカウルパネルと、
   前記カウル本体に形成され、前記カウル本体の内部の空気を車室側へ排気するための排気口と、
   前記カウルパネルに設けられ、前記外気導入口と前記排気口との間に配置され、前記外気導入口から前記排気口へ向かう空気流が通過することで渦流を発生して、前記空気流中の空気と液体とを分離させる気液分離機構と、
   を備えた車両のカウル構造。
2. 前記気液分離機構は、車幅方向を幅方向とする板状のフィンによって構成されており、
   前記フィンは、前記カウルパネルから下側且つ前側へ延出されると共に、車幅方向から見て車両下側へ凸となる円弧状に湾曲している請求項１に記載の車両のカウル構造。
3. 前記フィンが、前記排気口よりも車両前側に配置されている請求項２に記載の車両のカウル構造。
4. 前記フィンの基端部の幅寸法が、前記フィンの先端部の幅寸法と比べて大きく設定されている請求項２又は請求項３に記載の車両のカウル構造。
5. 前記フィンの先端部が、前記フィンの幅方向中央に対して前記排気口側に寄って配置されている請求項４に記載の車両のカウル構造。
6. 前記気液分離機構は、複数の前記フィンを有しており、
   車両前後方向に並ぶ前記フィンを１列とし、複数列の前記フィンが、車幅方向に並んで配置されており、
   車幅方向に隣り合う前記フィンの車両前後方向の位置がずれている請求項２～請求項５の何れか１項に記載のカウル構造。
7. 前記フィンの下端部が、前記排気口の下側の開口縁部よりも車両上側に配置されている請求項２～請求項６の何れか１項に記載のカウル構造。
   

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