JP5417350B2

JP5417350B2 - 車体前部構造

Info

Publication number: JP5417350B2
Application number: JP2011013328A
Authority: JP
Inventors: 勝芳中鉢
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: JP2012153233A

Description

本発明は、車体前部構造に関し、特に、内燃機関を搭載した自動車の車体前部構造に関する。

内燃機関を搭載した自動車は、車体前部の骨格構造体として、車幅方向に延在するバルクヘッドアッパメンバと、垂直方向に延在して各々上端部を前記バルクヘッドアッパメンバの左右端部に接合された左右のバルクヘッドサイドステーと、車幅方向に延在して左右端部を前記左右のバルクヘッドサイドステーの下端部に接合されたバルクヘッドロアメンバとにより構成されて矩形開口枠をなすフロントバルクヘッドを有し、フロントバルクヘッドに機関冷却系の矩形のラジエータを固定されている。

このような場合、ラジエータより車体後方のエンジンルームからラジエータの前方に熱気が回り込むことにより、ラジエータの冷却能力が低下することを回避するために、前後中間部をバルクヘッドアッパメンバ（ラジエータコアサポートの上側メンバ）に固定されて前後の先端が、各々、フード裏面とラジエータ上面とに当接する弾性体のシール部材を設け、エンジンルームからラジエータの前方に回り込む熱気の流れをシール部材によって遮断することが行われている（例えば、特許文献１）。

実公昭５９−３６４９１号公報

上述のようなシール構造が、ラジエータの左右両側にバルクヘッドサイドステーとの間にできる空隙や、ラジエータの下側にバルクヘッドサイドステーとの間にできる空隙の閉塞にも適用されると、ラジエータ前方への熱気の回り込みを回避できるが、しかしながら、自動車が水路（水溜まり）に進入した場合、バンパフェイスの吸気開口等からラジエータ前方に侵入した水の逃げ場がないために、ラジエータやシール部材に衝突した水の水位が上昇する現象を招く。

この水位上昇は、ラジエータの上方位置に機関吸気系の吸気口が配置されている場合、特に、吸気口が車両前方（車体前方）に向けて開口している場合、水位上昇が吸気口に達して水が吸気口に入り、内燃機関が水を吸入するウォータロック現象を起こす原因になる。

本発明が解決しようとする課題は、ラジエータ前方への熱気の回り込み等、フロントバルクヘッドとラジエータとの間の空隙を空気が通過することによるラジエータの冷却能力の低下が機関冷却上、支障にならないことを保障した上で、水路進入時に吸気口に水が侵入することを回避することである。

本発明による車体前部構造は、車幅方向に延在するバルクヘッドアッパメンバ（１２）と垂直方向に延在して各々上端部を前記バルクヘッドアッパメンバ（１２）の左右端部に接合された左右のバルクヘッドサイドステー（１４）と車幅方向に延在して左右端部を前記左右のバルクヘッドサイドステー（１４）の下端部に接合されたバルクヘッドロアメンバ（１６）とにより構成されて矩形開口枠をなすフロントバルクヘッド（１０）と、前記フロントバルクヘッド（１０）に固定された矩形のラジエータ（４０）と、前記ラジエータ（４０）の上方位置に吸気口（３０）を有する内燃機関（２６）の吸気通路部材（３２）とを有する車体前部構造であって、前記フロントバルクヘッド（１０）と前記ラジエータ（４０）との間に設けられた空隙（４６）を通って車体後方から車体前方へ流れる流体の流れを阻止し、前記空隙（４６）を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の流れを許すフラップ（５０、６０）が前記フロントバルクヘッド（１０）と前記ラジエータ（４０）との間に設けられている。

この構成によれば、フロントバルクヘッド（１０）とラジエータ（４０）との間の空隙（４６）を車体後方から車体前方へ流れる流体、つまり、エンジンルーム（２４）側からの熱気はフラップ閉じ側に作用し、当該熱気のラジエータ前方への回り込みがフラップ（５０、６０）によって阻止される。水路進入によってラジエータ前面に水が衝突した際には、その水圧がフラップ開き側に作用し、フラップ（５０、６０）が開いてフロントバルクヘッド（１０）とラジエータ（４０）との間の空隙（４６）を通って車体後方、つまりエンジンルーム（２４）側へ水が流れる。これにより、ラジエータ前方での水位上昇が抑えられ、水が吸気口に侵入することが回避される。

本発明による車体前部構造は、好ましい一つの実施形態として、前記フラップ（５０）は、湾曲形状をした弾性板により構成され、前記空隙（４６）を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の圧力が閉じ方向に作用するように、一端（５０Ａ）を前記フロントバルクヘッド（１０）と前記ラジエータ（４０）の一方に固定され、他端（５０Ｂ）が前記フロントバルクヘッド（１０）と前記ラジエータ（４０）の他方に弾発的に当接し、弾性変形によって前記空隙（４６）を開閉する。

この構成によれば、空隙（４６）を通って車体後方から車体前方へ流れる流体の流れを阻止し、空隙（４６）を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の流れを許す一方向弁的なフラップ（５０）を弾性板だけで簡単に構成することができる。

本発明による車体前部構造は、好ましくは、前記フラップ（５０）は、前記空隙（４６）の長手方向に長い帯状をしており、前記他端（５０Ｂ）の側を長手方向に沿って延在するビード状の第１の厚肉部（５４）と、前記長手方向に所定間隔をおいて前記一端（５０Ａ）と前記他端（５０Ｂ）との間に延在するビード状の複数の第２の厚肉部（５６）とを有し、前記第２の厚肉部（５６）を貫通する締結具（５２）によって前記フロントバルクヘッド（１０）あるいは前記ラジエータ（４０）に固定されている。

この構成によれば、強度的に必要な箇所だけが局部的な厚肉化によって補強され、フラップ全体の薄肉化、軽量化がなされる。

本発明による車体前部構造は、好ましい他の一つの実施形態として、前記フラップ（６０）は、一端（６０Ａ）を前記フロントバルクヘッド（１０）と前記ラジエータ（４０）の一方にヒンジ部材（６２）によって前記空隙を開閉可能に取り付けられ、ばね手段（６４）によって前記空隙を閉じる方向に付勢されている。

この構成によれば、ばね手段（６４）のばね力の設定によってフラップ（６０）が開き始める圧力を定量的に確実に設定することができる。

本発明による車体前部構造は、好ましくは、前記空隙（４６）を通って空気が流れることによる前記ラジエータ（４０）の冷却能力の低下が機関冷却上、問題にならない最低車速をＶ、前記吸気口の地面からの高さをｈ、空気の密度をρａ、水の密度Ｐをρｗ、重力加速度をｇとした場合、前記フラップの開閉圧力Ｐが下式を満足する。（ρａ／２）・Ｖ^２＜Ｐ＜ρｗ・ｈ・ｇ

この構成によれば、フラップ（５０、６０）が開いて空隙（４６）を通って空気が流れることによりラジエータ（４０）の冷却能力の低下が機関冷却上、問題にならないことと、水位が上がって吸気口（３０）に水が侵入しないようにすることとを両立することができる。

本発明による車体前部構造によれば、フロントバルクヘッドとラジエータとの間の空隙を空気が通過することによってラジエータの冷却能力の低下が機関冷却上、支障にならないことを保障した上で、水路進入時に吸気口に水が侵入することが防止される。

本発明による車体前部構造を適用された自動車の要部の平面図。本発明による車体前部構造の一つの実施形態を示す正面図。本発明による車体前部構造の一つの実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に相当する斜視図。本発明による車体前部構造の他の実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に相当する斜視図。本発明による車体前部構造の他の実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に相当する斜視図。本発明による車体前部構造の他の実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に相当する斜視図。本発明による車体前部構造の他の実施形態を示す図２のＡ−Ａ断面に相当する斜視図。本発明による車体前部構造の他の実施形態を示す正面図。

以下に、本発明による車体前部構造の一つの実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。

先ず、図１、図２を参照して自動車の車体前部の骨格構造について説明する。車体の前部正面には、車幅方向に延在するバルクヘッドアッパメンバ１２と、垂直方向に延在して各々上端部をバルクヘッドアッパメンバ１２の左右端部に接合された左右のバルクヘッドサイドステー１４と、車幅方向に延在して左右端部を左右のバルクヘッドサイドステー１４の下端部に接合されたバルクヘッドロアメンバ１６とにより構成されて正面視で矩形開口枠をなすフロントバルクヘッド１０が設けられる。

バルクヘッドアッパメンバ１２の左右端部には、左右のフロントピラー１８に繋がるホイールアッパメンバ２０の車体前方端が接合されている。左右のフロントピラー１８間には車幅方向に延在するダッシュボードアッパメンバ２２が設けられている。これらにより、フロントバルクヘッド１０より車体後方に、エンジンルーム２４が画定される。

エンジンルーム２４には内燃機関（エンジン）２６や機関吸気系のエアークリーナ２８とが配置されている。エアークリーナ２８のインレット側には、後述するラジエータ４０の直上部（詳しくは、ラジエータ４０のアッパタンク上方）に配置されて吸気口３０を画定する吸気口部材３２と、通気ダクト３４とによる吸気通路部材が接続されている。エアークリーナ２８のアウトレット側は通気ダクト３６によってエンジン２６の吸気マニフォールド３８に接続されている。吸気口３０は、走行風を多く取り入れられるよう、車体の正面前方に向けて開口している。

フロントバルクヘッド１０には機関冷却系のラジエータ４０が取り付けられている。ラジエータ４０は、正面視でフロントバルクヘッド１０がなす矩形開口枠と同等の大きさの矩形をなす一般的なものであり、冷却水配管４２によってエンジン２６と接続され、冷却水ポンプ（図示省略）によってエンジン２６の本体内部の冷却水通路（図示省略）との間を冷却水が循環するようになっている。

左右のバルクヘッドサイドステー１４とラジエータ４０の左右のサイドフレーム４４との間には、各々、これら沿って上下に長い空隙４６が設けられている。空隙４６は、水路進入時、ラジエータ４０の前面に衝突した水を、車体後方、つまり、エンジンルーム２４へ逃がす排水路になる。

図３に示されているように、バルクヘッドサイドステー１４が空隙４６を区画する車幅方向内側面には、空隙４
６の長手方向（上下方向）に長いフラップ５０の一端５０Ａが複数個の止めねじ（締結具）５２によって固定されている。フラップ５０は、ゴム状弾性体製で、空隙４６の左右幅より十分に長い左右幅を有する帯状のもので、バルクヘッドサイドステー１４に対する固定部（一端５０Ａ）より車両前方に向けて略９０度の回転角をもって湾曲した湾曲形状をなし、自由端である他端（先端）５０Ｂを、自身の弾性力によって弾発的にサイドフレーム４４の車両後方面に押し付けられて空隙４６を封鎖（遮蔽）する。

この構造により、フラップ５０には、空隙４６を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の圧力が、他端５０Ｂをサイドフレーム４４の車両後方面に押し付ける閉じ方向に作用し、これに対し空隙４６を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の圧力が、フラップ５０の他端５０Ｂをサイドフレーム４４の車両後方面により離す開き方向に作用する。

これにより、フラップ５０は、空隙４６を通って車体後方から車体前方へ流れる流体の流れが阻止し、空隙４６を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の流れを弾性変形のもとに許す一方向弁的な作用をする。

上述の構成により、バルクヘッドサイドステー１４とサイドフレーム４４との間の空隙４６を、車体後方から車体前方へ流れる流体、つまり、エンジンルーム２４側から車体前方へ流れようとする熱気は、フラップ５０を閉じる側に作用し、停車時や低速運転時に、エンジンルーム２４の熱気がラジエータ４０の前方へ回り込もうとすることがフラップ５０によって阻止される。これにより、熱気の回り込みによるラジエータ４０の冷却性能の低下が回避される。

また、停車時や低速運転時に、ラジエータ４０の前方へ回り込んだ熱気が吸気口３０より吸入されることも防止され、吸気温度上昇によるエンジン２６の点火時期リタード補正を行わなくて済むようになり、トルクダウンに伴う燃料経済性の低下も回避される。

水路進入によってラジエータ４０の前面に水が衝突した際には、その水圧がフラップ５０を開く側に作用し、当該水圧によってフラップ５０が開き、空隙４６を通って車体後方、つまりエンジンルーム２４へ水が流れる。これにより、ラジエータ前方での水位上昇が抑えられ、水が吸気口３０に侵入することが回避され、エンジン２６が水を吸い込むことにより生じるウォータロック現象が未然に防止される。

多くの走行風が得られ、ラジエータ４０を通過する空気流量が多くなる中〜高速走行時には、空隙４６を通って空気が流れても、ラジエータ４０の冷却能力の低下が機関冷却上、問題にならない。従って、フラップ５０は、吸気口３０に水が侵入する手前まで上昇した水位による水圧によって開き、ある車速になるまでは走行風圧によって開かない開閉圧を設定されていればよい。

このことに鑑み、空隙４６を通って空気が流れることによりラジエータ４０の冷却能力の低下が機関冷却上、問題にならない最低車速をＶ、吸気口３０の地面からの高さをｈ、空気の密度をρａ、水の密度Ｐをρｗ、重力加速度をｇとした場合、フラップ５０の開閉圧力Ｐが下式を満足すればよい。（ρａ／２）・Ｖ^２＜Ｐ＜ρｗ・ｈ・ｇ

これにより、フラップ５０が開いて空隙４６を通って空気が流れることによりラジエータ４０の冷却能力の低下が機関冷却上、問題にならないことと、水位が上がって吸気口３０に水が侵入しないようすることとが両立する。フラップ５０が弾性板製の場合、開閉圧力Ｐは、弾性板の弾性度（ゴム硬度）、厚さ、初期押し付け閉じ荷重等によって適正値に設定することができる。

上述の実施形態では、フラップ５０は一枚の弾性板だけで構成されているので、構造が簡単で、大きいコストアップを伴うことなく実施することができる。

他の実施形態として、図４に示されているように、フラップ５０に、他端５０Ｂの側を長手方向に沿って延在するビード状の第１の厚肉部５４と、長手方向に所定間隔をおいて一端５０Ａと他端５０Ｂとの間を幅方向に延在するビード状の複数の第２の厚肉部５６ととが一体形成されていてよい。そして、フラップ５０は、第２の厚肉部５６を貫通する止めねじ５２によって一端５０Ａをバルクヘッドサイドステー１４に固定されている。

これにより、フラップ５０は、第１の厚肉部５４による厚肉化によって補強された一端５０Ａをもってサイドフレーム４４に押し付けられ、第２の厚肉部５６による厚肉化によって補強された他端５０Ｂを止めねじ５２によって一端５０Ａをバルクヘッドサイドステー１４に固定される。このようにして、フラップ５０は、強度的に必要な箇所だけが局部的な厚肉化によって補強され、フラップ５０全体の薄肉化、軽量化を図ることができる。

なお、フラップ５０は、図５に示されているように、一端５０Ａを止めねじ５２によってサイドフレーム４４の車体後方面に固定され、他端５０Ｂがバルクヘッドサイドステー１４の車幅方向内側面に当接する取り付け構造であってもよい。

また、図６に示されているように、バルクヘッドサイドステー１４とサイドフレーム４４とが車体前後方向にオーバラップしている場合には、フラップ５０は、Ｕ字形に湾曲して他端５０Ｂがサイドフレーム４４の車幅方向内側面に当接する構造にすることもできる。

つぎに、本発明による車体前部構造の他の実施形態を図７を参照して説明する。なお、図７において、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、フラップ６０が、金属板或いは樹脂板等、硬質の板材により構成され、一端６０Ａをヒンジ部材６２によってバルクヘッドサイドステー１４の車幅方向内側面に回動可能に取り付けられ、他端６０Ｂがサイドフレーム４４の車体後方面に当接可能になっていて、回動によって空隙４６を開閉する構造になっている。

ヒンジ部材６２には捩りばね６４が取り付けられている。捩りばね６４は、他端６０Ｂがサイドフレーム４４の車体後方面に当接する方向、つまり、空隙４６を閉じる方向にフラップ６０を付勢している。

これにより、フラップ６０には、空隙４６を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の圧力が、他端５０Ｂをサイドフレーム４４の車両後方面に押し付ける閉じ方向に作用し、これに対し空隙４６を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の圧力が、フラップ５０の他端５０Ｂをサイドフレーム４４の車両後方面により離す開き方向に作用する。この場合のフラップ５０の開閉圧力Ｐは、捩りばね６４のばね力により決まり、捩りばね６４のばね力の設定によって開閉圧力Ｐを簡単且つ確実に適正値に設定することができる。

なお、フラップ５０、６０は、必ずしも、バルクヘッドサイドステー１４とサイドフレーム４４との間の空隙４６の高さ方向の全域に亘って設けられる必要はなく、図８に示されているように、空隙４６の下側にだけ排水路構成のために設けられ、上側は固定のシール部材７０によって閉鎖されていてもよい。

なお、フラップ５０、６０は、バルクヘッドサイドステー１４とサイドフレーム４４との間の空隙４６以外に、ラジエータ４０の底部（ロアタンク）とバルクヘッドロアメンバ１６との間に設けられる空隙や、ラジエータ４０の上部（アッパタンク）とバルクヘッドアッパメンバ１２に設けられる空隙の開閉に用いられてもよい。

１０フロントバルクヘッド１２バルクヘッドアッパメンバ１４バルクヘッドサイドステー１６バルクヘッドロアメンバ２４エンジンルーム２６内燃機関（エンジン）２８エアークリーナ３０吸気口４０ラジエータ４４サイドフレーム４６空隙５０フラップ５４第１の厚肉部５６第２の厚肉部６０フラップ６２ヒンジ部材６４捩りばね

Claims

車幅方向に延在するバルクヘッドアッパメンバと垂直方向に延在して各々上端部を前記バルクヘッドアッパメンバの左右端部に接合された左右のバルクヘッドサイドステーと車幅方向に延在して左右端部を前記左右のバルクヘッドサイドステーの下端部に接合されたバルクヘッドロアメンバとにより構成されて矩形開口枠をなすフロントバルクヘッドと、
前記フロントバルクヘッドに固定された矩形のラジエータと、
前記ラジエータの上方位置に吸気口を有する内燃機関の吸気通路部材と、
を有する車体前部構造であって、
前記フロントバルクヘッドと前記ラジエータとの間に設けられた空隙を通って車体後方から車体前方へ流れる流体の流れを阻止し、前記空隙を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の流れを許すフラップが前記フロントバルクヘッドと前記ラジエータとの間に設けられており、
前記フラップは、１枚の弾性板によって構成され、前記空隙の長手方向に長い帯状をしており、前記空隙を通って車体前方から車体後方へ流れる流体の圧力が閉じ方向に作用するように、一端を前記フロントバルクヘッドあるいは前記ラジエータに固定され、他端が前記フロントバルクヘッドと前記ラジエータの他方に弾発的に当接して弾性変形によって前記空隙を開閉するものであり、
更に前記フラップは、前記他端の側を長手方向に沿って延在するビード状の第１の厚肉部と、前記長手方向に所定間隔をおいて前記一端と前記他端との間に延在するビード状の複数の第２の厚肉部とを有し、前記一端における前記フロントバルクヘッドあるいは前記ラジエータに対する固定が前記第２の厚肉部を貫通する締結具によって行われており、前記空隙を通って空気が流れることによる前記ラジエータの冷却能力の低下が機関冷却上、問題にならない最低車速をＶ、前記吸気口の地面からの高さをｈ、空気の密度をρａ、水の密度Ｐをρｗ、重力加速度をｇとした場合、前記フラップの開閉圧力Ｐが、（ρａ／２）・Ｖ ^２＜Ｐ＜ρｗ・ｈ・ｇを満足するように構成されている車体前部構造。