JP6015513B2

JP6015513B2 - 冷却構造

Info

Publication number: JP6015513B2
Application number: JP2013062642A
Authority: JP
Inventors: 聡鯵坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2033-03-25
Also published as: JP2014184928A

Description

本発明は、エンジンを冷却する冷却ユニットがエンジンコンパートメントルームの車体後方側に配置された車両の冷却構造に関する。

コンデンサとラジエータとが一体的に構成されるとともに、その一体化されたコンデンサとラジエータとを含む冷却ユニットが、エンジンコンパートメントルームの車体後方側、即ち少なくとも前輪を駆動する（エンジン及びトランスミッションを含む）パワーユニットの車体後方側に配置された車両の冷却構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１０／０９７８９０号パンフレット

しかしながら、コンデンサとラジエータとが一体化されていると、それぞれに対する冷却風による冷却効率が低下する懸念がある。このように、車両に搭載された２つの熱交換器（コンデンサ及びラジエータ）の冷却効率をそれぞれ向上させる構造には、改善の余地がある。

そこで、本発明は、車両に搭載された２つの熱交換器の冷却効率をそれぞれ向上できる冷却構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の冷却構造は、エンジンが収容されたエンジンコンパートメントルームの車体後方側に配置され、車両の底部から導入される冷却風と熱交換されることで冷却される第１熱交換器と、前記第１熱交換器よりも前記冷却風の導入方向下流側で、かつ車幅方向から見た側面視で該第１熱交換器と「Ｖ」字状をなすように配置され、車両の前部から導入される冷却風と熱交換されることで冷却される第２熱交換器と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、第１熱交換器と第２熱交換器とが、車幅方向から見た側面視で「Ｖ」字状をなすように配置されるとともに、第１熱交換器には、車両の底部から冷却風が導入され、第２熱交換器には、車両の前部から冷却風が導入される。したがって、車両に搭載された第１熱交換器及び第２熱交換器の冷却効率がそれぞれ向上される。なお、本発明における「Ｖ」字状には、略「Ｖ」字状も含まれる。

また、請求項２に記載の冷却構造は、請求項１に記載の冷却構造であって、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に、該第１熱交換器へ冷却風を導入させるための第１ファンが設けられ、前記第２熱交換器の車体後方側に、該第２熱交換器へ冷却風を導入させるための第２ファンが設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、第１ファンにより第１熱交換器へ冷却風が導入され、第２ファンにより第２熱交換器へ冷却風が導入される。したがって、車両の低速走行時又は停車時であっても、第１熱交換器及び第２熱交換器の冷却効率がそれぞれ向上される。

また、請求項３に記載の冷却構造は、請求項１又は請求項２に記載の冷却構造であって、前記第１熱交換器へ冷却風を導入させるための開口部がサスペンションメンバに形成されており、該開口部を閉塞するように、前記第１熱交換器が前記サスペンションメンバに固定されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、サスペンションメンバに形成された開口部を閉塞するように、第１熱交換器が、そのサスペンションメンバに固定されている。したがって、開口部が形成されたサスペンションメンバの剛性低下が第１熱交換器によって抑制される。

また、請求項４に記載の冷却構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の冷却構造であって、前記第１熱交換器が、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成するコンデンサであり、前記第２熱交換器が、前記エンジンを冷却するための冷却溶媒の熱を放熱するラジエータであることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、コンデンサ及びラジエータの冷却効率がそれぞれ向上される。

以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、車両に搭載された第１熱交換器及び第２熱交換器の冷却効率をそれぞれ向上させることができる。

請求項２に係る発明によれば、車両の低速走行時又は停車時であっても、第１熱交換器及び第２熱交換器の冷却効率をそれぞれ向上させることができる。

請求項３に係る発明によれば、開口部が形成されたサスペンションメンバの剛性低下を第１熱交換器によって抑制することができる。

請求項４に係る発明によれば、コンデンサ及びラジエータの冷却効率をそれぞれ向上させることができる。

本実施形態に係る冷却構造を備えた車両の斜視図である。図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。本実施形態に係る冷却構造の冷却ユニットと冷却ユニットを構成するコンデンサ及びラジエータが固定されるサスペンションメンバとを示す斜視図である。本実施形態に係る冷却構造の冷却ユニットと冷却ユニットを構成するコンデンサ及びラジエータが固定されるサスペンションメンバとを示す正面図である。本実施形態に係る冷却構造の冷却ユニットを構成するコンデンサ及びラジエータが固定されるサスペンションメンバを示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＲＩを車体右方向とする。また、以下の説明で、特記なく上下、前後、左右の方向を用いる場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図２に示されるように、車両１２の車体右側部及び車体左側部（車体両側部）には、それぞれ車体前後方向に延在する左右一対のフロントサイドメンバ１４が配置されている。各フロントサイドメンバ１４は、矩形枠状の閉断面構造に形成されており、車体前後方向における中途部に傾斜部（キック部）１４Ａを有している。

これにより、各フロントサイドメンバ１４は、傾斜部１４Ａよりも車体前方側が、車体後方側よりも所定高さ高い位置で車体前後方向に延在するようになっている。また、左右一対のフロントサイドメンバ１４の前端部には、矩形枠状の閉断面構造に形成されて車幅方向に延在するフロントバンパリインフォースメント１６が架設されている。

図１、図２に示されるように、フロントバンパリインフォースメント１６の車体前方側には、樹脂製のフロントバンパ１８が配設されており、フロントバンパ１８の車体下方側には、そのフロントバンパ１８と一体に樹脂製のバンパカバー１９が配設されている。そして、フロントバンパ１８とバンパカバー１９との間には、後述するラジエータ６４へ冷却風を導入するための前部導入口２２が形成されている。

フロントバンパリインフォースメント１６と、左右のフロントサイドメンバ１４と、エンジンフード２４と、後述するアンダーカバー２６と、後述するダッシュパネル３６と、で構成された（囲まれた）空間は、エンジンコンパートメントルーム２０とされている。エンジンコンパートメントルーム２０内には、エンジン３２及びトランスミッション３４を含んで構成され、少なくとも前輪２８を駆動するパワーユニット３０が配設（収容）されている。

なお、このパワーユニット３０は、エンジン３２の車幅方向一方側（例えば左側）にトランスミッション３４が取り付けられたエンジン横置きタイプとされている。そして、このパワーユニット３０は、その車幅方向両端部が、それぞれ図示しないエンジンマウント及びブラケットを介して左右のフロントサイドメンバ１４に支持されている。

また、図２、図３に示されるように、パワーユニット３０の車体下方側には、エンジンコンパートメントルーム２０を構成する（エンジンコンパートメントルーム２０の車体下方側を覆う）略平板状のアンダーカバー２６が配設されている。このアンダーカバー２６は、樹脂材で成形されており、その前端部は、バンパカバー１９の下端部に一体的に取り付けられている。

また、アンダーカバー２６の車体後方上部側には、図示しないサスペンションを支持するサスペンションメンバ４０が配設されている。サスペンションメンバ４０の車幅方向両外側には、サスペンションを構成するロアアーム５２がそれぞれ取り付けられており、各ロアアーム５２の車幅方向外側には、前輪２８が配設されるようになっている。

図３、図４に示されるように、サスペンションメンバ４０の前部側で、かつ車幅方向両端部には、車体上方外側へ延在する一対の角部４２が一体に突設されている。この一対の角部４２が、それぞれフロントサイドメンバ１４の下面にボルト締結によって固定され、更にサスペンションメンバ４０の後部側で、かつ車幅方向両端部が、それぞれ傾斜部１４Ａの下端部にボルト締結によって固定されることにより、サスペンションメンバ４０が、フロントサイドメンバ１４に吊り下げられた状態に支持されるようになっている。

また、図５に示されるように、サスペンションメンバ４０には、平面視で車幅方向が長手方向とされた矩形状の開口部５０が形成されている。つまり、このサスペンションメンバ４０は、車幅方向が長手方向とされた矩形枠状に形成されている。そして、開口部５０の車幅方向中央部には、車体前後方向に延在する平板状の連結部４４が、前側クロス部４６の下面側及び後側クロス部４８の下面側を連結するように一体に架設されている。この連結部４４により、サスペンションメンバ４０の剛性低下が抑制されるようになっている。

また、サスペンションメンバ４０の開口部５０内には、後述するコンデンサ６２が配設されるようになっている（図２、図３参照）。詳細には、サスペンションメンバ４０の前側クロス部４６の後側辺縁部には、半円板状とされた複数（例えば２個）の取付部４７が車幅方向に離間して、かつ上方へ向かって一体に突設されており、各取付部４７には、それぞれボルト（図示省略）を挿通させるための貫通孔４７Ａが形成されている。

同様に、サスペンションメンバ４０の後側クロス部４８の前側辺縁部にも、複数（例えば２個）の取付部（図示省略）が車幅方向に離間して一体に設けられており、各取付部には、それぞれボルト（図示省略）を挿通させるための貫通孔（図示省略）が形成されている。

したがって、コンデンサ６２は、開口部５０を閉塞するように、その開口部５０内に配置されるとともに、その開口部５０から脱落しないように、連結部４４によって車体下方側から支持された状態で、その前端部及び後端部が、それぞれ各取付部４７及び各取付部（図示省略）を介してボルト締結されることにより、サスペンションメンバ４０に固定されるようになっている（図２、図３参照）。これにより、コンデンサ６２は、略水平姿勢に保持されるようになっている。

また、サスペンションメンバ４０には、ラジエータ６４の後端部（下端部）が取り付けられるようになっている。詳細には、サスペンションメンバ４０の後側クロス部４８の上面には、半円板状とされた複数（例えば２個）の取付部４９が車幅方向に離間して、かつ上方に向かって一体に突設されており、各取付部４９には、それぞれボルト（図示省略）を挿通させるための貫通孔４９Ａが形成されている。

したがって、ラジエータ６４は、その後端部（下端部）が各取付部４９を介してボルト締結されることにより、サスペンションメンバ４０の後側クロス部４８に固定されるようになっている（図２参照）。なお、ラジエータ６４の前端部（上端部）は、後述するシュラウド７０（図２参照）の前端部にボルト締結されることによって固定されるようになっており、ラジエータ６４は、前傾姿勢に保持されるようになっている。

また、図２に示されるように、開口部５０と対向するアンダーカバー２６には、アンダーカバー２６と路面（図示省略）との間を流れる冷却風（車両１２が走行することによって発生する冷却風又は後述する第１ファン６６によって発生する冷却風）が開口部５０を通ってコンデンサ６２へ導入されるようにするための底部導入口２５が形成されている。

底部導入口２５は、平面視で車幅方向を長手方向とする矩形状に形成されており、その大きさは開口部５０と同じか、それより大とされている。そして、底部導入口２５の後側辺縁部には、その後側辺縁部全体に亘って平板状のフラップ２７が車体下方側に向けて一体に突設されている。このフラップ２７により、車両１２の走行時に、アンダーカバー２６と路面との間を流れる冷却風が、底部導入口２５（車両１２の底部）から導入され易くなるようになっている。

また、パワーユニット３０よりも車体後方側で、かつ左右のフロントサイドメンバ１４における傾斜部１４Ａの車体上方側には、エンジンコンパートメントルーム２０と車室とを区画する略平板状のダッシュパネル３６が設けられている。そして、ダッシュパネル３６の前面における下部側には、ダッシュパネル３６とで閉断面構造を構成する断面略ハット型形状のダッシュクロスメンバ３７が車幅方向に延在するように取り付けられている。

また、ダッシュパネル３６の車体後方側には、インストルメントパネル３８が配設されており、ダッシュパネル３６の下部側で車体後方側へ延在する後端部には、フロアパネル５８の前端部が接合されている。フロアパネル５８の車幅方向中央部には、トンネル部５６が形成されており、そのトンネル部５６の車体前方側に、後述する冷却ユニット６０が配設されるようになっている。

すなわち、車幅方向から見た側面視で、パワーユニット３０の車体後方側で、かつダッシュクロスメンバ３７の車体下方側には、エンジン３２を冷却するための冷却ユニット６０が配設されている。なお、冷却ユニット６０の車体後方側におけるトンネル部５６の底部には、矩形状の開口部５４が形成されており、ラジエータ６４を通過した冷却風が、その開口部５４から車外へ排出されるようになっている。

図２〜図４に示されるように、この冷却ユニット６０は、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する空冷式のコンデンサ（冷却風と熱交換する第１熱交換器である凝縮器）６２と、パワーユニット３０のエンジン３２を冷却する冷却溶媒としての冷却水の熱を放熱する空冷式のラジエータ（冷却風と熱交換する第２熱交換器）６４と、を有している。

更に、この冷却ユニット６０は、コンデンサ６２とラジエータ６４との間に、回転軸方向がコンデンサ６２の法線方向となるように設けられ、コンデンサ６２に冷却風を導入させる第１ファン６６と、ラジエータ６４の車体後方側に、回転軸方向が車体前後方向となるように設けられ、ラジエータ６４に冷却風を導入させる第２ファン６８と、第２ファン６８を収容するシュラウド７０と、を有している。

上記したように、コンデンサ６２は、サスペンションメンバ４０の開口部５０内に固定されており、エンジンコンパートメントルーム２０の車体後方下部側に配置されている。そして、ラジエータ６４は、その後端部（下端部）がサスペンションメンバ４０の後側クロス部４８に固定されており、車幅方向から見た側面視で、コンデンサ６２と略「Ｖ」字状をなすように、コンデンサ６２の車体上方側（コンデンサ６２よりも冷却風の導入方向下流側）に配置されている（図２参照）。

すなわち、コンデンサ６２とラジエータ６４とは、それぞれの車体後方側端部が互いに近接され（サスペンションメンバ４０の後側クロス部４８に取り付けられ）、それぞれの車体前方側端部が互いに離間されて車体前方上側へ開口した側面視略「Ｖ」字状に配置されている。

なお、コンデンサ６２とラジエータ６４とでなす小さい方の角度θは、θ＝３５°〜４５°とされている。また、ラジエータ６４は、冷却水が通る複数のチューブ及び放熱フィンを備えたコア部６４Ａを有しており、そのコア部６４Ａが、前部導入口２２（車両１２の前部）から導入された冷却風によって冷却されるようになっている。

第１ファン６６及び第２ファン６８は、それぞれ独立して制御可能、即ち電動回転可能及び風量調節可能に構成された軸流ファン（吸込ファン）であり、車両１２の低速走行時や停車時（エンジン３２のアイドリング時及び停止時を含む）に回転駆動されることで、コンデンサ６２及びラジエータ６４へ強制的に冷却風を導入できるようになっている。

詳細には、第１ファン６６が回転することにより、底部導入口２５（車体下方側）から開口部５０を通ってコンデンサ６２へ冷却風が流れるようになっており、第２ファン６８が回転することにより、前部導入口２２（車体前方側）からエンジンコンパートメントルーム２０を通って（コンデンサ６２を通過しないで）ラジエータ６４へ冷却風が流れるようになっている。

なお、第２ファン６８が回転することにより、コンデンサ６２を通過した冷却風もラジエータ６４へ流れるようになっている。そして、ラジエータ６４を通過した冷却風は、トンネル部５６内を通って、開口部５４から車外へ排出されるようになっている。また、第２ファン６８だけを回転させることにより、エンジンコンパートメントルーム２０内の熱を開口部５４から車外へ排出することも可能になっている。

また、図２、図４に示されるように、冷却ユニット６０の車体前方側には、車幅方向に延在する（車幅方向が軸方向とされた）円筒状のステアリングギアボックス７２が配設されている。このステアリングギアボックス７２は、サスペンションメンバ４０の車幅方向両端部から車体上方内側へ向けて突設された一対の支持部４３に取り付けられるようになっており、その一対の支持部４３によって支持されるようになっている。

そして、各支持部４３の上端部は、車体前方側から見た正面視で、ラジエータ６４のコア部６４Ａの車幅方向外側に配置されるようになっている（図４参照）。これにより、各支持部４３がコア部６４Ａに対する通風抵抗にならないように（各支持部４３によって冷却風の導入が妨げられるのが抑制又は防止されるように）なっている。

また、ステアリングギアボックス７２も、円筒状に形成されていることから、コア部６４Ａに対する通風抵抗にならないように（ステアリングギアボックス７２によって冷却風の導入が妨げられるのが抑制又は防止されるように）なっており、前部導入口２２から導入された冷却風は、ステアリングギアボックス７２の外周面に沿って流れるようになっている。

以上のような構成とされた冷却構造１０において、次にその作用について説明する。

車両１２の低速走行時（所定の速度未満で走行しているとき）又は停車時には、第１ファン６６及び第２ファン６８を回転駆動させる。これにより、底部導入口２５から導入され、開口部５０を通った冷却風が、コンデンサ６２へ導入される。そして、コンデンサ６２を通過した冷却風だけではなく、前部導入口２２から導入され、エンジンコンパートメントルーム２０を通った（コンデンサ６２を通過しない）冷却風が、ラジエータ６４へ導入される。

つまり、コンデンサ６２及びラジエータ６４に対して、それぞれ独立して冷却風を強制的に導入させることができる。しかも、第１ファン６６及び第２ファン６８は、それぞれ独立して制御可能に構成されているため、例えば第２ファン６８だけを回転駆動させたり、第２ファン６８の風量（単位時間当たりの回転数）を第１ファン６６の風量よりも増加させたりすることで、コンデンサ６２よりもラジエータ６４へより多く冷却風を導入させることもできる。

したがって、車両１２の低速走行時又は停車時であっても、コンデンサ６２及びラジエータ６４を効率よく冷却することができる（コンデンサ６２及びラジエータ６４の冷却効率を向上させることができる）。なお、ラジエータ６４を通過した冷却風は、トンネル部５６を通って開口部５４から車外へ排出される。

一方、車両１２の高速走行時（所定の速度以上で走行しているとき）には、第１ファン６６及び第２ファン６８の回転駆動を停止させる。すなわち、車両１２の高速走行時には、第１ファン６６及び第２ファン６８を回転駆動させてもよいが、第１ファン６６及び第２ファン６８を回転駆動させなくても、底部導入口２５及び前部導入口２２から、それぞれ冷却風が導入される。

底部導入口２５から導入された冷却風は、開口部５０を通ってコンデンサ６２へ導入される。ここで、車両１２の高速走行時に冷却風がスムーズに流れるアンダーカバー２６の車体下方側における車幅方向中央部には、車幅方向に延在する平板状のフラップ２７が突設されている。したがって、底部導入口２５から冷却風（外気）が導入され易く、コンデンサ６２を効率よく冷却することができる（コンデンサ６２の冷却効率を向上させることができる）。

更に、コンデンサ６２を通過した冷却風だけではなく、前部導入口２２から導入され、エンジンコンパートメントルーム２０を通った冷却風が、ラジエータ６４へ導入される。つまり、コンデンサ６２を通過しない冷却風が、ラジエータ６４に対して直接かつ多く導入される。したがって、ラジエータ６４を効率よく冷却することができる（ラジエータ６４の冷却効率を向上させることができる）。なお、ラジエータ６４を通過した冷却風は、トンネル部５６を通って開口部５４から車外へ排出される。

また、コンデンサ６２は、サスペンションメンバ４０の開口部５０内に、その開口部５０を閉塞するように固定されているので、連結部４４と共に、サスペンションメンバ４０の剛性低下を抑制することができる。また、これにより、車室側に設けられる車両用空調装置とコンデンサ６２との距離が比較的短くなるので、両者間の配線長及び配管長を比較的短くすることができ、それらの搭載性を向上させることができる。

また、コンデンサ６２とラジエータ６４とは、エンジンコンパートメントルーム２０の車体後方側に互いの後端部を近接させて配置されているので、車両１２の低重心化（慣性モーメントの低減化）を図ることができ、車両１２の運動性能を向上させることができる。更に、車両１２の走行時において、フラップ２７により、底部導入口２５から冷却風を導入させ易いことから、アンダーカバー２６の車体下方側を流れる風に対して整流効果が得られる。よって、車両１２の空力性能を向上させることができる。

また、コンデンサ６２とラジエータ６４とは、側面視で略「Ｖ」字状をなすように互いの前端部を離間させて配置されているので、第２ファン６８だけではなく、第１ファン６６の羽根（翼）形状に対する設計の自由度も高い。したがって、第１ファン６６及び第２ファン６８の羽根（翼）形状を適宜設定することにより、コンデンサ６２及びラジエータ６４の冷却効率を向上させることもできる。

以上、本実施形態に係る冷却構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る冷却構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、第１ファン６６及び第２ファン６８は、それぞれ独立して制御可能に構成されるものに限定されるものではない。

また、第２ファン６８だけで、コンデンサ６２に対しても冷却風を効果的に導入させることができるようになっていれば、第１ファン６６を設けない構成としてもよい。更に、コンデンサ６２及びラジエータ６４は、サスペンションメンバ４０に固定される構成に限定されるものではない。

１０冷却構造
１２車両
２０エンジンコンパートメントルーム
３２エンジン
４０サスペンションメンバ
５０開口部
６２コンデンサ（第１熱交換器）
６４ラジエータ（第２熱交換器）
６６第１ファン
６８第２ファン

Claims

エンジンが収容されたエンジンコンパートメントルームの車体後方側に配置され、車両の底部から導入される冷却風と熱交換されることで冷却される第１熱交換器と、
前記第１熱交換器よりも前記冷却風の導入方向下流側で、かつ車幅方向から見た側面視で該第１熱交換器と「Ｖ」字状をなすように配置され、車両の前部から導入される冷却風と熱交換されることで冷却される第２熱交換器と、
を有する冷却構造。
前記第１熱交換器と前記第２熱交換器の間に、該第１熱交換器へ冷却風を導入させるための第１ファンが設けられ、前記第２熱交換器の車体後方側に、該第２熱交換器へ冷却風を導入させるための第２ファンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
前記第１熱交換器へ冷却風を導入させるための開口部がサスペンションメンバに形成されており、該開口部を閉塞するように、前記第１熱交換器が前記サスペンションメンバに固定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却構造。
前記第１熱交換器が、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成するコンデンサであり、前記第２熱交換器が、前記エンジンを冷却するための冷却溶媒の熱を放熱するラジエータであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の冷却構造。