JP4450066B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

従来、車両前部に熱交換器を立てた姿勢で配置した構造において、熱交換器の上に、エンジンの吸気を取り入れる吸気取入口を設けたものが知られている（特許文献１）。

一方、熱交換器における空気による冷却効率の向上を図るため、熱交換器の左右両側部から前方に向けて板状のエアガイドを設けた構造が知られている（特許文献２）。

特許文献２のようなエアガイドを設けた構造では、熱交換器の前に、エアガイドや熱交換器で囲まれた空間が形成される。この空間には、雨水等の水が溜まる場合があるが、水が大量に溜まった場合には、エンジンの吸気取入口に水が入ってしまう虞がある。

その対策として、エアガイドに排水口を設け、溜まった水を排出するようにした構造が知られている（特許文献３）。
特開平１０−２１３０３３号公報 特開２００６−２０５９６１号公報 特許第３７２６３２０号公報

しかしながら、エアガイドに排水口を設けると、その排水口から空気がエアガイドの側外方に漏れることになるため、その分、空気による熱交換器の冷却効率が低下してしまう。

そこで、本発明は、熱交換器の冷却効率の低下を抑制しながら吸気取入口に水が入るのを抑制することが可能な構造を得ることを目的とする。

本発明にあっては、熱交換器の前側で左右両側に設けたエアガイドのうちいずれか一方のみの下部に排水口を設け、吸気取入口を、ラジエータの左右方向中心に対して排水口を設けたエアガイド寄りに配置したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、左右のエアガイドのうち一方のみに排水口を設けたため、左右のエアガイドの双方に排水口を設けた場合に比べて、排水口からの空気の漏れを抑制して冷却効率の低下を抑制できる。また、排水口を設けた側は、他方に比べて溜まった水の水面が低くなるため、吸気取入口に水が入るのを抑制できる。したがって、本発明によれば、冷却効率の低下を抑制しながら吸気取入口に水が入るのを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる車両前部構造の分解斜視図、図２は、車両前部構造を側方から見た縦断面図である。なお、各図中、ＵＰは上方、ＦＲは前方、ＬＨは左方（車幅方向左舷側）を示すものとする。

本実施形態にかかる車両前部構造１では、車幅方向（左右方向）に沿って、ラジエータコアサポート２が架設されており、このラジエータコアサポート２に、熱交換器３が取り付けられている。熱交換器３には、エンジン等の駆動装置（図示せず）の冷却水を冷却するラジエータや、空調装置用のコンデンサ等が含まれており、これらを前後に複数積層して設ける場合が多い。ラジエータコアサポート２は、熱交換器３の上側で車幅方向に架設されるラジエータコアアッパ２ａや、熱交換器３の左右両側で上下に延設されるラジエータコアサイド２ｂを有して構成されている。

熱交換器３は、冷媒を通流させるパイプや、放熱用のフィンを有している（いずれも図示せず）。これらパイプやフィンは、いずれも薄く（車両前後方向に直交する方向に薄く）形成されており、それらパイプやフィン間の隙間を介して熱交換器３の前面３ａ側から後面（図示せず）側に空気を通過させることで、空気によってパイプ内の冷媒を冷却するものである。

熱交換器３は、正面視で略矩形の外形状を有しており、立てた姿勢で配置されている。そして、その左右両側部からは、板状のエアガイド４Ｌ，４Ｒがそれぞれ前方に向けて立設されている。本実施形態では、これらエアガイド４Ｌ，４Ｒは、熱交換器３の両側部で上下に伸びるラジエータコアサイド２ｂに取り付けられており、車幅方向（左右方向）と略垂直な姿勢で、車両前後方向および上下方向に略沿って配置されている。また、左右のエアガイド４Ｌ，４Ｒは、相互に略平行に設置されている。

熱交換器３の前方には、間隔をあけて、バンパ５が、車幅方向（左右方向）に架設されている。エアガイド４Ｌ，４Ｒには、前方に向けて開放された略矩形状の切欠４ａが形成されており、バンパ５はこの切欠４ａ内に挿入されている。

バンパ５を前方から被覆する最外層としてのバンパカバー６には、熱交換器３を通過させる空気を取り入れる空気取入口７が形成されている。本実施形態では、空気取入口７は横に細長い形状となっている。

空気取入口７と熱交換器３との間の空気通路は、左右のエアガイド４Ｌ，４Ｒ、グリル８、フロアカバー９等によって囲まれて形成される。左右のエアガイド４Ｌ，４Ｒは、空気取入口７から熱交換器３までの空気通路において、側壁を成している。

熱交換器３の背後には、電動ファン１０が設置されている。電動ファン１０は、前方から後方へ空気を送風する軸流ファンとして構成されており、熱交換器３を通過する空気の流速を増大させるものである。なお、１１は、ファンシュラウドである。

ここで、本実施形態では、左右両側のエアガイド４Ｌ，４Ｒのうちいずれか一方のエアガイド４Ｌ（本実施形態では左舷側のエアガイド４Ｌ）のみの下部に、排水口１２を設けてある。かかる排水口１２を設けたことで、熱交換器３の前に形成されるエアガイド４Ｌ，４Ｒで左右両側を囲まれた空間に水が溜まった場合に、その水を、排水口１２からエアガイド４Ｌの側外方に排出することができる。ただし、むやみに排水口１２を設けると、排水口１２から空気が漏洩し、熱交換器３側への空気流量が少なくなって、熱交換器３における空気による冷却効率が低下してしまう。この点、本実施形態では、左右両側のエアガイド４Ｌ，４Ｒのうち、いずれか一方のエアガイド４Ｌにのみ排水口１２を設けたため、左右のエアガイド４Ｌ，４Ｒの双方に排水口を設けた場合に比べて、冷却効率の低下を抑制している。なお、排水口１２から排出された水は、フロアカバー９上に形成された開口部１３から下方に排出される。

また、本実施形態では、エアガイド４Ｌの下端部の前部を切り欠くことで排水口１２を設けてある。このため、排水口１２が設けられる側（本実施形態では左舷側）の熱交換器３の下部においても、その直前部分においてエアガイド４Ｌによる空気のガイド効果を確保し、空気による冷却効率が低下するのを抑制することができる。

そして、本実施形態では、熱交換器３の上側で横架しているラジエータコアアッパ２ａに、エンジン（図示せず）の吸気を取り入れる吸気取入口１４を設けてある。このとき、本実施形態では、図１に示すように、吸気取入口１４を、熱交換器３の左右方向中心Ｃに対して、排水口１２を設けたエアガイド４Ｌ側に寄せて配設してある。排水口１２を設けた側は、排水口１２を設けない側に比べて、溜まった水の水位が低くなる。すなわち、本実施形態のように、熱交換器３の左右方向中心Ｃに対して、排水口１２を設けた側に寄せて吸気取入口１４を設けることで、吸気取入口１４に水が入るのを抑制することができる。なお、図中、１５はダクトである。

また、本実施形態では、図２に示すように、排水口１２の前後の開口幅（前後幅）ｗを上下に変化させることで、当該排水口１２からの空気漏れの低減を図っている。すなわち、排水口１２の開口幅ｗを下方に向かうほど大きく、上方に向かうほど小さくするとともに、排水口１２の端縁１２ａを前部が下方へ凸で後部が上方へ凸となる略Ｓ字状にカーブさせ、排水口１２の開口幅ｗの下方から上方に向けての減少率を、上下方向の位置によって変化させている。これは、熱交換器３の前面における空気の圧力が、下方ほど低くかつ上方ほど高くなっており、圧力分布のプロファイルが下方位置から上方位置に向けて略Ｓ字状に増大する傾向にあることに注目して、排水口１２の開口幅ｗ（本実施形態では、端縁１２ａの形状）をこの圧力分布のプロファイル（略Ｓ字形状）に適合させたものである。すなわち、空気の圧力が高いほど空気の漏れが大きくなるため、空気の圧力が高い位置では開口幅を狭くし、空気の圧力が低い位置では開口幅ｗを広くしたのである。

図３は、排水口の形状を熱交換器前面での上下方向の各位置での圧力分布に対応付けて模式的に示した図であって、（ａ）は圧力分布を、（ｂ）および（ｃ）は排水口の形状を示している。図３において、排水口１２の下端部から上方に向かう位置座標をｙで示し、圧力をｐ、開口幅（前後幅）をｗで示している。

この図３に示すように、本実施形態では、熱交換器３の前面３ａの圧力分布は、下方から上方に向かうにつれて前部が下方へ凸で後部が上方へ凸となる略Ｓ字状に増大している。すなわち、排水口１２の下側の位置ｙ１から中間の位置ｙ２（変曲点）にかけては、下方から上方に向かうにつれて圧力ｐの増加率（すなわちｄｐ／ｄｙ）が増大し、中間の位置ｙ２から排水口１２の上側の位置ｙ３にかけては、下方から上方に向かうにつれて圧力ｐの増加率（ｄｐ／ｄｙ）が減少している。

このような圧力分布のプロファイルに対応して、本実施形態では、排水口１２の前後方向の開口幅（前後幅）ｗを、次のように設定している。すなわち、下側の位置ｙ１から中間の位置ｙ２（変曲点）にかけては、下方から上方に向かうにつれて開口幅ｗの減少率（すなわち−ｄｗ／ｄｙ）を増大させ、中間の位置ｙ２から排水口１２の上側の位置ｙ３にかけては、下方から上方に向かうにつれて開口幅ｗの減少率（−ｄｗ／ｄｙ）を減少させている。

すなわち、本実施形態では、圧力ｐが高い位置では開口幅ｗを狭くし、圧力ｐが低い位置では開口幅ｗを広くすることで、排水口１２からの空気の漏れを抑制することができる。なお、水は重力によって下方に向けて流れるため、このような形状としても、排水口１２からの排水性には殆ど影響が無い。

また、図３の（ａ）に示す圧力分布は、排水口１２の上下方向の中間領域Ｙ２における圧力ｐの増大率（ｄｐ／ｄｙ）が、中間領域Ｙ２より下側の下部領域Ｙ１における圧力ｐの増大率（ｄｐ／ｄｙ）、ならびに、中間領域Ｙ２より上側の上部領域Ｙ３における圧力ｐの増大率（ｄｐ／ｄｙ）より大きくなっていると言うことができる。

したがって、これに対応して、排水口１２の中間領域Ｙ２における開口幅ｗの下方から上方に向けての減少率（−ｄｗ／ｄｙ）を、当該中間領域Ｙ２より下部領域Ｙ１における開口幅ｗの下方から上方に向けての減少率（−ｄｗ／ｄｙ）、および当該中間領域Ｙ２より上部領域Ｙ３における開口幅ｗの下方から上方に向けての減少率（−ｄｗ／ｄｙ）よりも大きく設定している。

なお、開口幅ｗの変化は、圧力分布のプロファイルと完全に一致させる必要はなく、一例としては、図３の（ｃ）に示すように、折れ線状のプロファイルを有するものとしてもよい。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、空気取入口７の上下方向の中心Ｍが、電動ファン１０の前面側の負圧最大位置Ｐｍの下端Ｐｍ１よりも下方に位置するように構成してある。電動ファン１０を構成する複数の羽根１０ａのそれぞれにおいて、羽根１０ａの負圧最大位置Ｐｍは、回転中心Ａｘと羽根１０ａの径方向外側の端部（翼端部）１０ｂとの間に位置する。ただし、どの位置を負圧最大位置Ｐｍとするかは、羽根１０ａの形状等によって変更することができる。電動ファン１０において羽根１０ａは回転するため、電動ファン１０の負圧最大位置Ｐｍは、その回転中心Ａｘ回りに円周状に配置されることになる。よって、負圧最大位置Ｐｍの下端Ｐｍ１に対して、空気取入口７の上下方向の中心Ｍを下方に位置するようにすれば、空気取入口７から流入してバンパ５の下側を流れる空気流は、全体的に、熱交換器３および電動ファン１０に向けて上昇する向きの流れとなり、これに伴って、熱交換器３の前面における圧力最大位置Ｐｐ（図３）も、より上方に位置させることができる。すなわち、かかる構成によれば、圧力最大位置Ｐｐをより上方に位置させたことに伴って、熱交換器３の下端部に形成された排水口１２近傍での圧力を低下させ、当該排水口１２からの空気の漏れを減らして、熱交換器３における空気による冷却効率の低下を抑制することができる。

以上、説明したように、本実施形態では、左右両側のエアガイド４Ｌ，４Ｒのうちいずれか一方のエアガイド４Ｌのみの下部に排水口１２を設けるとともに、吸気取入口１４を、熱交換器３の左右方向中心Ｃに対して排水口１２を設けたエアガイド４Ｌ寄りに配置した。このため、左右両方のエアガイド４Ｌ，４Ｒに排水口１２を設けた場合に比べて、排水口１２からの空気の漏れを抑制して冷却効率の低下を抑制できる。また、排水口１２を設けた側は、溜まった水の水面が低くなるため、吸気取入口１４に水が入るのを抑制できる。このため、冷却効率の低下を抑制しながら吸気取入口１４に水が入るのを抑制することができる。

また、本実施形態では、排水口１２の開口幅（前後幅）ｗは下方に向かうほど広くなっており、開口幅ｗの下方から上方に向けての減少率（−ｄｗ／ｄｙ）が下方から上方に向かうにつれて増大する領域（ｙ１〜ｙ２）を設け、その領域（ｙ１〜ｙ２）の上部に、当該減少率（−ｄｗ／ｄｙ）が下方から上方に向かうにつれて減少する領域（ｙ２〜ｙ３）を設けた。すなわち、開口幅ｗを圧力分布のプロファイルに対応して上下方向に変化させ、圧力ｐがより低い位置で開口幅ｗを広くするようにしたため、空気が排水口１２から側外方に漏れるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、排水口１２の開口幅（前後幅）ｗは下方に向かうほど広くなっており、排水口１２の上下方向中間部に、その上部領域Ｙ３および下部領域Ｙ１に比べて、開口幅ｗの下方から上方に向けての減少率（−ｄｗ／ｄｙ）が大きい中間領域Ｙ２を設けた。すなわち、開口幅ｗを圧力分布のプロファイルに対応して上下方向に変化させ、圧力ｐがより低い位置で開口幅ｗを広くするようにしたため、空気が排水口１２から側外方に漏れるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、空気取入口７の上下方向の中心Ｍが、電動ファン１０の前面側の負圧最大位置の下端Ｐｍ１よりも下方に位置するように構成した。このため、熱交換器３の前面における圧力最大位置Ｐｐをより上方に配置して、排水口１２を設けた熱交換器３の下端部近傍における圧力を低下させ、当該排水口１２からの空気の漏れを減らして、熱交換器３における空気による冷却効率の低下を抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。例えば、エアガイドの排水口の形状は、上記実施形態で例示したものには限定されず、上述した前後幅の変化形態を満足するものであれば、同様の効果を得ることができる。また、右側のエアガイドに排水口を設定し、吸気取入口を右側に寄せて設けてもよい。

本発明の一実施形態にかかる車両前部構造の分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる車両前部構造を側方から見た縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかる車両前部構造の熱交換器の前面における圧力分布と、開口幅の変化を対応付けて示す模式図であって、（ａ）は圧力分布、（ｂ）および（ｃ）は開口幅を示す図である。

符号の説明

１ 車両前部構造
２ｂ ラジエータコアサイド（左右両側部）
３ 熱交換器
４Ｌ，４Ｒ エアガイド
５ バンパ
６ バンパカバー
７ 空気取入口
１０ 電動ファン
１２ 排水口
１４ 吸気取入口
Ｃ 左右方向中心
Ｍ 空気取入口の上下方向の中心
Ｐｍ１ 負圧最大位置の下端
ｗ 開口幅（前後幅）
（ｙ１〜ｙ２） 開口幅の下方から上方に向けての減少率が下方から上方に向かうにつれて増大する領域
（ｙ２〜ｙ３） 開口幅の下方から上方に向けての減少率が下方から上方に向かうにつれて減少する領域
Ｙ１ 下部領域
Ｙ２ 中間領域（上部領域および下部領域に比べて、前後幅の下方から上方に向けての減少率が大きい領域）
Ｙ３ 上部領域

Claims (4)

1. 車両前部に立てた姿勢で配置された熱交換器の左右両側部から前方に向けて板状のエアガイドを立設するとともに、当該熱交換器の上にエンジンの吸気取入口を設けた車両前部構造において、
   左右両側の前記エアガイドのうちいずれか一方のみの下部に排水口を設けるとともに、前記吸気取入口を、熱交換器の左右方向中心に対して前記排水口を設けた前記エアガイド寄りに配置したことを特徴とする車両前部構造。
2. 前記排水口の前後幅は下方に向かうほど広くなっており、
   前記排水口に、前後幅の下方から上方に向けての減少率が下方から上方に向かうにつれて増大する領域と、その領域の上部で当該減少率が下方から上方に向かうにつれて減少する領域と、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記排水口の前後幅は下方に向かうほど広くなっており、
   前記排水口の上下方向中間部に、その上部領域および下部領域に比べて、前後幅の下方から上方に向けての減少率が大きい領域を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両前部構造。
4. 熱交換器の背後に電動ファンを設け、
   熱交換器より前方に配置されたバンパカバーに当該熱交換器を通過させる空気を取り入れる空気取入口を形成し、
   前記空気取入口の上下方向の中心が、前記電動ファンの前面側の負圧最大位置の下端よりも下方に位置するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の車両前部構造。

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