JP4581914B2

JP4581914B2 - 車両のフロント下部構造

Info

Publication number: JP4581914B2
Application number: JP2005245432A
Authority: JP
Inventors: 裕平國方; 俊樹杉山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-08-26
Filing date: 2005-08-26
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2025-08-26
Also published as: DE102006039796B4; DE102006039796A1; JP2007055522A

Description

本発明は、車両のフロント下部構造に関する。

従来より、エンジンルーム内の熱気排出性能を向上させるために、アンダーカバーの後縁部に下向きに突出したエアスポイラ部を設け、エアスポイラ部の後方で負圧を発生させる車両のフロント下部構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２９０７７３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両のフロント下部構造では、エアスポイラ部はアンダーカバーに設けられており、熱交換器から離れている。このため、熱交換器通過風量増加を考えた場合、エアスポイラ部による負圧発生点が熱交換器から遠くなるため、発生した負圧のうち熱交換器背面で寄与する割合が小さくなるという問題がある。

また、近年、車両の開発にあたって空気抵抗が注目されている。空気抵抗を小さくするために空気抵抗係数を低減する努力がなされており、特に高車速時における空気抵抗係数の低減が重要視されている。しかしながら、上記特許文献１に記載の車両のフロント下部構造では、エアスポイラ部がアンダーカバーに固定されているため、高車速時に空気抵抗が増大するという問題が生じる。

本発明は、上記点に鑑み、熱交換器通過風量を増加させることができる車両のフロント下部構造を提供することを目的とする。

また、高車速時に空気抵抗係数を低減させることできる車両のフロント下部構造を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、エンジン（５）が搭載されたエンジンルーム（５ａ）内に配置され、通過する空気と熱媒体との熱交換を行う熱交換器（１、２）と、熱交換器（１、２）が組み付けられるラジエータサポート（３）と、エンジンルーム（５ａ）の車両下方側を覆うアンダーカバー（８）とを備える車両のフロント下部構造であって、ラジエータサポート（３）には、アンダーカバー（８）より車両下方側に突出し、鉛直もしくは車両後方側に傾斜するエアダム（１１）が設けられており、エアダム（１１）上端の車両幅方向に設けられる軸（４０）と、軸（４０）の両端部に設けられるスライドガイド（４１）と、内部にスライドガイド（４１）が嵌められており、エアダム（１１）の車両下方側の先端を中心とした円弧状に形成されるガイド孔（４４）と、ガイド孔（４４）内に設けられ、一端がスライドガイド（４１）に、他端がガイド孔（４４）の車両後方側の端部にそれぞれ固定される弾性体（４５）とを備え、エアダム（１１）にかかる走行動圧が大きくなるに従って、エアダム（１１）と路面に垂直な直線との間の角度（θ）が大きくなるように構成されていることを特徴としている。

これにより、負圧を必ず熱交換器（１、２）の近傍で発生させることができる。さらに、車両前方開口部（９、１０）と負圧発生点とが熱交換器（１、２）を介してのみ連通しているため、発生負圧を有効に熱交換器通過風量増加のために用いることができる。したがって、熱交換器（１、２）を通過する風量を増加させることが可能となる。また、本発明によれば、エアダム（１１）にかかる走行動圧に応じてエアダム角度（θ）を変化させることが可能となる。このため、低車速時にはエアダム角度（θ）を小さくして熱交換器通過風量を増加させ、高車速時にはエアダム角度（θ）を大きくして空気抵抗係数を低減させることが可能となる。

なお、「走行動圧」とは、車両走行時の走行風による圧力のことである。

また、エアダム（１１）と路面に垂直な直線との間の角度（θ）を、０°〜６０°にするのが好ましく、より好ましくは２０°〜４０°にするとよい。

また、エアダム（１１）のアンダーカバー（８）より下側に突き出している部位の鉛直方向の長さ（Ｌ）を、２０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内にするのが好ましく、より好ましくは、２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内にするとよい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は本第１実施形態に係る車両のフロント下部構造を示す断面図で、図２は本第１実施形態に係る車両のフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。

図１に示すように、本第１実施形態のコンデンサ１とラジエータ２は、共通のラジエータサポート３内に組み込まれて、送風ファン４とともに一体の組立構造体、すなわち、クーリングモジュールを構成している。なお、ラジエータサポート３は、コンデンサ１およびラジエータ２の周囲を支持するとともにコンデンサ１およびラジエータ２を通過する空気流をガイドするものである。なお、コンデンサ１およびラジエータ２をまとめて熱交換器１、２ともいう。

コンデンサ１は、冷凍サイクル（図示せず）内を循環する冷媒と外気とを熱交換して冷媒を冷却する熱交換器である。また、ラジエータ２は、エンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。

なお、図１ではコンデンサ１およびラジエータ２の具体的構成の図示を省略しているが、ラジエータ１およびコンデンサ２は、周知のごとく扁平チューブとコルゲートフィンとの組み合わせからなる熱交換コア部と、熱交換コア部の扁平チューブに対して冷媒または冷却水の分配、集合の役割を果たすタンク部とを備えている。

コンデンサ１におけるタンク部は、通常、熱交換コア部の左右両側に配置されている。これに対し、ラジエータ２におけるタンク部は、与えられる配置スペースの形態に応じて熱交換コア部の上下両側あるいは左右両側に配置されている。

ラジエータサポート３は、熱交換器１、２等が組み付け固定されるもので、文献によってはキャリアまたはフロントエンドパネルとも呼ばれる。また、ラジエータサポート３は、上方側に位置して水平方向に延びる上方側梁部材３ａ、下方側に位置して水平方向に延びる下方側梁部材３ｂ、および上下方向に延びて両梁部材３ａ、３ｂを連結する支柱部（図示せず）からなる矩形枠状のパネル本体部（図示せず）を有している。

コンデンサ１は、シュラウド３のうち最上流部（最前方部）に配置され、コンデンサ１の下流側にラジエータ２が配置されている。また、ラジエータ２の下流側（最下流部）には、熱交換器１、２に空気を送風する送風ファン４が配置されている。

そして、熱交換器１、２は、このラジエータサポート３を介して車両ボディに組み付けられるようになっている。本第１実施形態では、熱交換器１、２は車両の前端部、換言すると、エンジン５が搭載されるエンジンルーム５ａの前端部においてバンパーリーンフォース６の車両後方側に搭載されている。

ここで、バンパーリーンフォース６とは、車両の前端部にて車両幅方向に延びて車両前面側からの衝突力を吸収する梁状のもので、通常、金属にて断面矩形状に形成されている。バンパーリーンフォース６の車両幅方向の左右両端部は応力吸収部（図示せず）を介して車両ボディのサイドメンバー（図示せず）に連結される。この応力吸収部は、一般にクラッシュボックスと称され、衝突力により容易に変形可能な部材である。

このバンパーリーンフォース６の前面側には樹脂製の意匠部品としてのバンパーカバー６ａが配置され、このバンパーカバー６ａによりバンパーリーンフォース６の前面側を覆うようになっている。

エンジン５、ラジエータ１等が搭載されるエンジンルーム５ａの上方側開口部は、蓋部材をなすエンジンフード（ボンネット）７によって閉塞されている。また、エンジンルーム５ａの下方側はアンダーカバー８により概略覆われている。アンダーカバー８は、後述するエアダム１１の前方まで延びている。

バンパーリーンフォース４の上方側および下方側には、それぞれ車両前方開口部９、１０が設けられている。上方側の第１の車両前方開口部９および下方側の第２の車両前方開口部１０は熱交換器１、２の冷却空気を導入するためのものである。

ラジエータサポート３の下方側梁部材３ｂにおける車両後方側端部には、下向きに突出したエアダム１１が形成されている。エアダム１１は、エンジンルーム５ａの下方側を通過する空気流路を狭めるように、アンダーカバー８より下側に突出し、鉛直もしくは車両後方側に傾斜している。また、エアダム１１は、ラジエータサポート３と一体に成形されている。

また、エアダム１１の車両後方側には、開口部１２が形成されている。そして、この開口部１２から熱交換器１、２を通過した空気が車外に排出されるようになっている。

次に、本第１実施形態の作動を説明する。

車両の走行時にアンダーカバー８の下側を前方から後方へ流れる空気の床下流れによって、エアダム１１の車両後方側に負圧が発生する。そして、エアダム１１後方の負圧発生点とエンジンルーム５ａ内との差圧により、エンジンルーム５ａ内の空気、すなわち、熱交換器１、２を通過した空気が開口部１２から排出される。

以上説明したように、エアダム１１をラジエータサポート３に設けることで、負圧を必ず熱交換器１、２の近傍で発生させることができる。さらに、車両前方開口部９、１０と負圧発生点とが熱交換器１、２を介してのみ連通しているため、発生負圧を有効に熱交換器通過風量増加のために用いることができる。したがって、熱交換器１、２を通過する風量を増加させることが可能となる。

また、エアダム１１より前方にアンダーカバー８を設けることで、空気の床下流れを整流させることができるため、熱交換器１、２を通過する風量をより増加させることが可能となる。

また、エアダム１１より後方に開口部１２を設けることで、熱交換器通過風の排出面積を広げることができるため、排風抵抗を減少させることが可能となる。

ここで、発明者らは、上記構成のフロント下部構造において、エアダム１１の角度θおよび長さＬを変更した場合の熱交換器通過風速を実験により求めた。

まず、エアダム角度θを変更した場合の実験結果を説明する。なお、「エアダム角度θ」とは、図２に示すように、エアダム１１と路面に垂直な直線との間の角度のことをいう。

図３は、エアダム角度θと熱交換器通過風速との関係を示す特性図である。図３の縦軸は、熱交換器１、２を通過する空気の風速比であり、エアダム１１を設けない場合を１００としている。図３の横軸は、エアダム角度θである。また、図３において、実線は本実施形態の構成における実験結果を示し、破線は従来のエアダムをアンダーカバーの後端部に取り付けた構成（以下、従来構成という）における実験結果を示している。

図３に示すように、本実施形態の構成は従来構成と比較して熱交換器通過風速比が大きくなっていることを確認できた。

また、図３から明らかなように、熱交換器通過風速は、エアダム角度θを０°〜６０°の範囲内にするとより大きくなり、２０°〜４０°の範囲内にするとさらに大きくなる。そして、エアダム角度θを３０°にすると、熱交換器通過風速が最大となる。

これにより、熱交換器通過風量を大きくするためには、エアダム角度θを０°〜６０°にすることが好ましく、より好ましくは２０°〜４０°にするとよい。

次に、エアダム長さＬを変更した場合の実験結果を説明する。なお、「エアダム長さＬ」とは、図２に示すように、アンダーカバー８より下側に突き出しているエアダム１１の鉛直方向の長さのことをいう。

図４は、エアダム長さＬと熱交換器通過風速との関係を示す特性図である。図４の縦軸は、熱交換器１、２を通過する空気の風速比であり、エアダム１１を設けない場合を１００としている。図４の横軸は、エアダム長さＬである。また、図４において、実線は本実施形態の構成における実験結果を示し、破線は従来構成における実験結果を示している。

図４に示すように、本実施形態の構成は従来構成と比較して熱交換器通過風速比が大きくなっていることを確認できた。

また、図４から明らかなように、熱交換器通過風速は、エアダム長さＬを２０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内にするとより大きくなり、２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内にするとさらに大きくなる。そして、エアダム長さＬを３０ｍｍにすると、熱交換器通過風速が最大となる。

これにより、熱交換器通過風量を大きくするためには、エアダム長さＬを２０ｍｍ〜６０ｍｍにすることが好ましく、より好ましくは２５ｍｍ〜４５ｍｍにするとよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図５は、本第２実施形態に係る車両のフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。

図５に示すように、エアダム１１の車両幅方向両端部には、車両前方に向かって延びる側方板２０がそれぞれ設けられている。側方板２０は、車両幅方向に対して垂直に配置されている。

これにより、車両前方からの風がエアダム１１に当たり車両幅方向に逃げるのを防止し、エアダム１１に当たる風を車両後方側に導くようにすることができる。このため、エアダム１１後方に発生する負圧を大きくすることができ、熱交換器１、２を通過する風量をより増加させることが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図６に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、本第３実施形態に係る車両のフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。図６に示すように、ラジエータサポート３の下側３ｂおよびアンダーカバー８には、それぞれスリット３０、３１が形成されている。そして、その２段のスリット３０、３１からエアダム１１が下向きに突出するようになっている。

また、２段のスリット３０、３１におけるエアダム１１と接触する部位およびエアダム１１におけるアンダーカバー８から下向きに突出する部位は、テーパ状に形成されている。

エアダム１１の車両上方側の端部には、落下防止部材３２が設けられており、エアダム１１が２段のスリットから完全に落下してしまうのを防止している。

以上のような構成にすることにより、エアダム１１にかかる走行動圧（ラム圧）によってエアダム１１を上方にスライドさせ、エアダム長さＬを調節することができる。また、エアダム１１にかかる走行動圧とエアダム長さＬとの関係は、落下防止部材３０の質量にて調節することができるようになっている。

次に、本第３実施形態の作動を説明する。

最初（車速０のとき）、エアダム１１は最適長さ（本実施形態では、３０ｍｍ）に設定されている。車速が大きくなるにつれてエアダム１１にかかる走行動圧が大きくなり、エアダム１１が徐々に車両上方にスライドする。これにより、エアダム１１の長さＬが徐々に短くなる。

以上説明したように、エアダム１１にかかる走行動圧によってエアダム１１を上方にスライドさせるように構成することで、低車速時には、エアダム長さＬを長くして調節熱交換器通過風量を増加させ、高車速時には、エアダム長さＬを短くして空気抵抗係数を低減させることが可能となる。

また、エアダム１１におけるアンダーカバー８から下向きに突出する部位をテーパ状に形成することで、スリット３０、３１内でエアダム１１をスライドしやすくすることが可能となる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７〜図９に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図７は本第４実施形態に係る車両のフロント下部構造の要部を示す拡大断面図で、図８は本第４実施形態に係るエアダム１１を車両前方側から見た状態を示す模式図である。

図７および図８に示すように、本第４実施形態では、エアダム１１の車両上方側には、軸４０が車両幅方向に設けられている。軸４０の両端部には、エアダム１１が軸４０から抜け落ちるのを防止するためのスライドガイド４１がそれぞれ設けられている。エアダム１１とスライドガイド４１との間には、連接部材４２がそれぞれ設けられている。連接部材４２の車両下方側には、軸４０が連通している。すなわち、軸４０を介してエアダム１１と連接部材４２が接続されている。また、連接部材４２は、角度保持スライド４３に挿入されている。

図９は、本第４実施形態に係る角度保持スライド４３の断面図である。図９に示すように、角度保持スライド４３は、一対の角度保持部材４３ａを有している。そして、この一対の角度保持部材４３ａの間に連接部材４２を挿入することにより、連接部材４２の車両上下方向の移動は自由になるものの、傾きの範囲は規定されるようになっている。

図７に戻り、ラジエータサポートにはガイド孔４４が形成されており、このガイド孔４４内にスライドガイド４１を嵌めるようになっている。なお、図７において、ラジエータサポートは図示を省略している。

ガイド孔４４は、エアダム角度θは変化するがエアダム長さＬは変化しないように、エアダム１１の車両下方側の先端を中心とした円弧形状になっている。また、ガイド孔４４の下端は、走行動圧が非常に大きい（車速が非常に大きい）ときにエアダム１１の長さＬを短くできるように、円弧形状の部分から外側（車両前方側）に外れた外円弧部４４ａを有している。

ガイド孔４４の内部には、コイルばね４５が設けられている。コイルばね４５は、一端がスライドガイド４１に、他端がガイド孔４４内部の車両後方側の端部にそれぞれ固定されている。このコイルばね４５により、エアダム１１は車両後方側に付勢されている。なお、コイルばね４５が、本発明の弾性体に相当している。

また、ラジエータサポート（図示せず）には、ストッパー４６が設けられており、エアダム角度θが所定の角度（本実施形態では３０°）より小さくならないようにしている。

以上のような構成にすることにより、エアダム１１にかかる走行動圧によってエアダム角度θを変化させることができる。また、エアダム１１にかかる走行動圧とエアダム角度θとの関係は、コイルばね４５のばね定数にて調節することができるようになっている。

次に、本第４実施形態の作動を説明する。

所定の車速（本実施形態では３５ｋｍ／ｈ）までは、エアダム１１にかかる走行動圧よりコイルばね４５の付勢力が大きく、エアダム角度θは３０°のままになっている。そして、車速が所定の車速より大きくなると、エアダム１１にかかる走行動圧がコイルばね４５の付勢力より大きくなり、エアダム角度θが大きくなる。そして、さらに車速が大きくなると、スライドガイド４１が外円弧部４４ａに入り込み、エアダム１１の長さＬが短くなる。

以上説明したように、エアダム１１にかかる走行動圧に応じてエアダム角度θを変化させることが可能となる。具体的には、低車速時にはエアダム角度θを小さくして熱交換器通過風量を増加させ、高車速時にはエアダム角度θを大きくして空気抵抗係数を低減させることができる。

さらに、車速が非常に速くなった場合にエアダム長さＬを短くすることで、高車速時の空気抵抗係数をさらに低減させることができる。

第１実施形態に係る車両の前端構造を示す断面図である。第１実施形態に係るフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。エアダム角度θと熱交換器通過風速との関係を示す特性図である。エアダム長さＬと熱交換器通過風速との関係を示す特性図である。第２実施形態に係るフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。第３実施形態に係る車両のフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。第４実施形態に係る車両のフロント下部構造の要部を示す拡大断面図である。第４実施形態に係るエアダム１１を車両前方側から見た状態を示す模式図である。第４実施形態に係る角度保持スライド４３の断面図である。

符号の説明

１…コンデンサ（熱交換器）、２…ラジエータ（熱交換器）、３…ラジエータサポート、５…エンジン、５ａ…エンジンルーム、８…アンダーカバー、１１…エアダム、２０…側方板、３０、３１…スリット、４５…コイルばね（弾性体）。

Claims

エンジン（５）が搭載されたエンジンルーム（５ａ）内に配置され、通過する空気と熱媒体との熱交換を行う熱交換器（１、２）と、前記熱交換器（１、２）が組み付けられるラジエータサポート（３）と、前記エンジンルーム（５ａ）の車両下方側を覆うアンダーカバー（８）とを備える車両のフロント下部構造であって、
前記ラジエータサポート（３）には、前記アンダーカバー（８）より車両下方側に突出し、鉛直もしくは車両後方側に傾斜するエアダム（１１）が設けられており、
前記エアダム（１１）上端の車両幅方向に設けられる軸（４０）と、
前記軸（４０）の両端部に設けられるスライドガイド（４１）と、
内部に前記スライドガイド（４１）が嵌められており、前記エアダム（１１）の車両下方側の先端を中心とした円弧状に形成されるガイド孔（４４）と、
前記ガイド孔（４４）内に設けられ、一端が前記スライドガイド（４１）に、他端が前記ガイド孔（４４）の車両後方側の端部にそれぞれ固定される弾性体（４５）とを備え、
前記エアダム（１１）にかかる走行動圧が大きくなるに従って、前記エアダム（１１）と路面に垂直な直線との間の角度（θ）が大きくなるように構成されていることを特徴とする車両のフロント下部構造。
前記エアダム（１１）と路面に垂直な直線との間の角度（θ）が、０°〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載の車両のフロント下部構造。
前記エアダム（１１）と路面に垂直な直線との間の角度（θ）が、２０°〜４０°であることを特徴とする請求項１に記載の車両のフロント下部構造。
前記エアダム（１１）の前記アンダーカバー（８）より車両下方側に突き出している部位の鉛直方向の長さ（Ｌ）が、２０ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両のフロント下部構造。
前記エアダム（１１）の前記アンダーカバー（８）より車両下方側に突き出している部位の鉛直方向の長さ（Ｌ）が、２５ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両のフロント下部構造。