JP7233152B2 - 吸気構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの冷却機器が取り付けられる枠状部材と、枠状部材に備わる上片の近傍に配置される吸気口を有するエンジン用吸気ダクトとを備える吸気構造に関する。

自動車などの車両には、冷却液を用いてエンジンなどを冷却する冷却機器が備えられている。冷却機器としては、ラジエータとラジエータファンとを備えるものや、さらにエアコンディショナーのコンデンサを備えるものが挙げられる。

例えば特許文献１に示されるように、上記冷却装置は、車両の前端に設けられる枠状部材（ラジエータサポートと呼ぶ場合もある）に取り付けられている。枠状部材は、上片、下片、右片、及び左片を備え、上片と下片とに架け渡されるように冷却装置が取り付けられる。

特許文献１では、枠状部材の上片の近傍に配置される吸気口を有するエンジン用吸気ダクトが配置されている。更に特許文献１では、吸気口への塵や水の浸入を防止するために、フロントグリルにおける吸気口の前方に位置する部分に閉塞部が設けられている。また、特許文献１では、閉塞部を迂回してフロントグリル内に導入された空気を吸気口に導くために、吸気口の周りを下部カバー、上部カバー、及び後部カバーで覆った構成が開示されている。

特開２００３－７２３９６号公報

特許文献１の構成では、そもそも吸気口が車両の上方側にあるため、吸気口に水が浸入し難い。しかし、激しい風雨に曝されたり、洗車時の水流が極めて強い場合など、閉塞部を迂回した水が吸気口に浸入してしまう恐れがある。

また、ラジエータサポートの上片の近傍に吸気口が開口していると、ラジエータを通過した熱風が吸気口に取り込まれる熱風の再循環が生じる恐れがある。特許文献１の構成では、後部カバーがエンジンの熱気を遮断する役割を担っているが、この後部カバーで熱風の再循環を効果的に抑制できるかは定かではない。熱風が後部カバーを回り込む可能性があるためである。

本発明の目的の一つは、吸気口への水の浸入と熱気の侵入とを効果的に抑制できる吸気構造を提供することにある。

本発明の一態様に係る吸気構造は、
車両の前端に設けられ、エンジンの冷却機器が取り付けられる枠状部材と、
前記エンジンに外気を吸い込む吸気ダクトとを備え、
前記吸気ダクトの先端に形成される吸気口が、前記枠状部材に備わる上片の近傍に配置される吸気構造であって、
前記上片の前方に近接して配置され、前記吸気ダクトの先端が挿入される箱状の吸気ボックスを備え、
前記吸気ボックスは、前記車両の下方に開口する開口孔を備え、
前記開口孔は、前記吸気ボックスの内部空間における前記吸気口から車幅方向にずれた位置に形成される。

上記吸気構造の一形態として、
前記吸気ボックスは、前記開口孔の近傍に設けられる遮水壁を備え、
前記遮水壁は、
前記開口孔の後方に設けられ、上方に延びる背壁と、
前記背壁における前記吸気口側の側部に繋がり、上方に延びる側壁と、
前記背壁の上端と前記側壁の上端とに繋がり、前記開口孔の上部を覆う庇部とを備える形態が挙げられる。

上記吸気構造は、吸気口への水の浸入と熱気の侵入とを抑制できる。当該吸気構造では、吸気ダクトの吸気口が、直接外気を吸い込むのでは無く、吸気ボックスを介して外気を吸い込む構成となっているからである。また、吸気ボックスが枠状部材（ラジエータサポート）の上片の前方に近接して配置されている点、吸気ボックスの開口孔が下方を向いている点、開口孔が吸気ダクトの吸気口に対して車幅方向にずれている点も、吸気口への水の浸入と熱気の侵入を抑制することに寄与する。その詳しいメカニズムは、後述する実施形態で説明する。

吸気ボックスの開口孔の近傍に遮水壁を設けることで、吸気ボックス内に浸入した水が吸気口の近傍に到達し難くなる。

図１は、実施形態１に係る吸気構造の概略構成図である。 図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 図３は、吸気ボックスの分解斜視図である。 図４は、吸気ボックスの下部部材の上面図である。 図５は、吸気ボックスに備わる遮水壁の概略構成図である。

本発明の実施形態に係る吸気構造１を図１～５に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。図中の矢印で示す『ＦＲ』は車両前方、『ＲＲ』は車両後方、『ＵＰ』は車両上方、『ＬＷＲ』は車両下方、『ＬＨ』は車両左方、『ＲＨ』は車両右方を示す。なお、本発明は、これらの例示に限定されず、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜実施形態１＞
≪全体構成≫
図１は、本例の吸気構造１を車両前方から見た図である。図１に示す本例の吸気構造１は、車両の前端に設けられ、エンジンの冷却機器５が取り付けられる枠状部材４を備える。この枠状部材４の上片４０の近傍には、エンジンに外気を吸い込む吸気ダクト２が備わっている。この本例の吸気構造１の特徴の一つとして、吸気ダクト２の吸気口２０から直接外気を取り込むのではなく、吸気ボックス３を介して吸気口２０から外気を取り込む構造を備えることが挙げることができる。以下、吸気構造１の各構成を詳細に説明する。

≪冷却機器≫
本例の冷却機器５は、図２に示すように、ラジエータ５０とラジエータファン５１とコンデンサ５２とを備えるユニットである。ラジエータファン５１はラジエータ５０の車両後方側に設けられ、コンデンサ５２はラジエータ５０の車両前方側に設けられる。ラジエータ５０はエンジンを冷却した冷却液を冷却する熱交換器であり、コンデンサ５２はエアコンディショナーの高圧の冷媒を冷却する熱交換器である。

≪枠状部材≫
枠状部材４は、ラジエータサポートとも呼ばれる部材であって、図１に示すように上片４０、下片４１、左片４２、及び右片４３を備える矩形枠である。本例の枠状部材４の上片４０は、左片４２の上端と右片４３の上端とを繋ぐ第一上片４Ｄと、第一上片４Ｄの上方に配置される第二上片４Ｕと、第一上片４Ｄと第二上片４Ｕとを繋ぐ連結片４Ｊとを備える。この枠状部材４は、第二上片４Ｕを取り外せば、フロントグリルが小さい車両に適用できる。

本例の枠状部材４はさらに、その枠形状の変形を抑制する横桟４４と縦桟４５とを備える。横桟４４は、左片４２の中間部と右片４３の中間部とを繋ぐＯＤＢ（Ｏｆｆｓｅｔ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｂａｒｒｉｅｒ）メンバである。縦桟４５は、上片４０と下片４１とを繋いでいる。本例では、左片４２及び右片４３が図示しないシャシーに連結されることで、枠状部材４がシャシーの前端に固定されている。

≪吸気ダクト≫
吸気ダクト２は、エンジンに外気を吸い込むための部材である。吸気ダクト２の先端に形成される吸気口２０は、枠状部材４の上片４０の近傍に配置され、吸気ダクト２の後段には図示しないエアクリーナーが接続されている。本例の吸気ダクト２は、第一上片４Ｄと第二上片４Ｕとの間に挿通されている。吸気ダクト２の先端は、図２に示されるように、後述する吸気ボックス３の内部に挿入されている。従って、吸気ダクト２の吸気口２０は、吸気ボックス３の内部空間に開口している。

≪吸気ボックス≫
吸気ボックス３は、枠状部材４の上片４０の前方に近接して配置される箱状の部材である。図２に示されるように、この吸気ボックス３には、上述した吸気ダクト２の先端が挿入される。図２の吸気ダクト２は、吸気ボックス３に挿入された状態を分かり易く示すために簡略化している。吸気ボックス３の下面は、コンデンサ５２を枠状に取り囲むコンデンサシールの上部を兼ねている。コンデンサシールは、コンデンサ５２に走行風を導く導風路の役割を有する。

吸気ボックス３は、エンジンルーム内の適宜な部材に取り付けられている。例えば、吸気ボックス３の前部が、シール部材３Ｓ（図３も参照）を介してフロントグリル９に連結されている構成が挙げられる。また、吸気ボックス３の後部が、図示しないシール部材を介して枠状部材４の第一上片４Ｄなどに連結される構成が挙げられる。吸気ボックス３の後部は、単に第一上片４Ｄに当接されていても良い。

次に、吸気ボックス３の詳細を図３に基づいて説明する。図３に示されるように、本例の吸気ボックス３は、上方に開口する箱状の下部部材３１と、下方に開口する箱状の上部部材３２とを組み合わせて構成される。下部部材３１と上部部材３２とは、例えば係合部などで係合される。本例では、下部部材３１の側壁に設けられる突起状の係合部３Ａと、上部部材３２の側壁に設けられる凹状の係合部３Ｂとを係合させて、下部部材３１と上部部材３２とを係合させている。

下部部材３１の車両後方側の中間部３１Ｃは、車両後方側に膨らんでいる。一方、上部部材３２の車両後方側の中間部３２Ｃは、車両前方側に凹んでいる。そのため、下部部材３１と上部部材３２とを組み合わせることで、吸気ボックス３の車両後方側の中間部において、車両上方に開口する吸気ダクト２の挿入孔が形成される。その挿入孔に吸気ダクト２の先端を挿入すれば、図２に示すように、吸気ダクト２の先端が吸気ボックス３の内部に挿入される。吸気ダクト２の吸気口２０は車両下方を向いている。下部部材３１の底面にある二点鎖線は、吸気口２０の輪郭線を鉛直下方に投影したものである。もちろん、吸気口２０は下部部材３１の底面に接触しているわけではなく、当該底面から上方に離隔している。この離隔距離は、例えば２ｃｍ以上である。

下部部材３１は、その底面に開口孔３０を有する。開口孔３０は、車両下方に向って開口しており、吸気ボックス３の内部に外気を取り込むための孔である。図２に示されるように、吸気ボックス３は、コンデンサ５２の前方でコンデンサシールの一部を構成しているため、吸気ボックス３の内部にはコンデンサ５２の前方から外気が取り込まれる。

開口孔３０は、吸気ボックス３の内部空間における吸気口２０（二点鎖線の位置を参照）から車幅方向にずれた位置に開口している。上記ずれた位置とは、開口孔３０の車幅方向の中心と、吸気口２０の車幅方向の中心とがずれていることを意味する。開口孔３０は、車幅方向に吸気口２０と全く重複しないことが好ましい。本例とは異なり、開口孔３０の車幅方向の一部が、車幅方向に吸気口２０と重複していても構わない。その場合、開口孔３０の近傍に、後述する遮水壁３３を設けることが好ましい。また、開口孔３０は、吸気ボックス３の内部空間における吸気口２０から車両前方にずれた位置に開口している。

≪効果≫
以上説明した吸気構造１は、吸気口２０への水の浸入、及び熱気の侵入をより効果的に抑制できる。本例の吸気構造１では、吸気ダクト２の吸気口２０が直接外気を吸い込むのでは無く、吸気ボックス３を介して外気を吸い込む構成となっているからである。

吸気口２０への水の浸入に関し、吸気ボックス３は吸気口２０の周囲に水がかかることを抑制する。また、吸気ボックス３の開口孔３０は、車両下方に開口しているため、風雨や洗車時の水流が吸気ボックス３の内部空間に浸入し難いし、吸気ボックス３に浸入した水が吸気ボックス３から排出され易い。更に、吸気ボックス３の開口孔３０と、吸気ダクト２の吸気口２０とが車幅方向にずれているため、吸気ボックス３に水が浸入しても、吸気口２０への水の浸入が防止される。

一方、吸気口２０への熱気の侵入に関し、吸気ボックス３が、吸気口２０の後方、側方、上方、下方、及び前方を取り囲んでいるので、図２のラジエータ５０を通過した熱気が、吸気口２０に直接吸い込まれることが無い。特に本例の吸気ボックス３は、枠状部材４（ラジエータサポート）の上片の前方に近接して配置され、コンデンサシールの上部を兼ねており、しかも吸気ボックス３への空気の取り込み口である開口孔３０が下方に向いて開口している。つまり、開口孔３０は、コンデンサシールの外周から内周に向かって開口している。そのため、そもそもラジエータ５０を通過した熱気が、吸気ボックス３の前方から開口孔３０の近傍に到達することは殆ど無い。専らコンデンサ５２とラジエータ５０を通過する前の外気が吸気ボックス３に取り込まれる。従って、ラジエータ５０を通過した熱気によってエンジンに取り込まれる空気の温度が上昇することが抑制される。吸気温度の上昇が抑制されれば、車両の燃費が向上する。

本例の吸気ボックス３は、コンパクトで、既存車両に容易に取付可能である。本例の吸気ボックス３は、コンデンサシールの上部を構成できる程度の大きさであれば十分にその機能を発揮するからである。本例とは異なり、上片４０が第一上片４Ｄと第二上片４Ｕとで構成される枠状部材４において、特許文献１の構成によって吸気口２０をラジエータ５０の熱気からガードするには、第一上片４Ｄと第二上片４Ｕとの隙間を埋めるようにカバーを設けなければならない。このようなカバーは、大型で取付も煩雑であるため、既存車両に容易に取り付けられない。

≪その他≫
本例の吸気ボックス３は、図３～５に示されるように、遮水壁３３を備える。遮水壁３３は、図５に記載されるように、背壁３３Ｂと側壁３３Ｓと庇部３３Ａとを備える。図５では、吸気口２０の方向を太線矢印で示している。背壁３３Ｂは、開口孔３０の後方に設けられ、上方に延びる。側壁３３Ｓは、背壁３３Ｂにおける吸気口２０側（車両左方側）の側部に繋がり、上方に延びる。庇部３３Ａは、背壁３３Ｂの上端と側壁３３Ｓの上端とに繋がり、開口孔３０の上部を覆う。本例の背壁３３Ｂの車両右方（紙面左方向）は、車両左方（紙面右方向）よりも高くなっている。従って、背壁３３Ｂの上端に繋がる庇部３３Ａも車両右方に向うに従って坂道状に高くなる傾斜面を有している。また、本例の側壁３３Ｓの一部は、車両前方側に回り込むように構成されている。

上記遮水壁３３によって、開口孔３０から浸入した水が吸気口２０に近づくことが抑制される。その理由の一つは、開口孔３０の上方、及び吸気口２０側の部分が遮水壁３３で塞がれているからである。もう一つの理由は、洗車時の水流などが開口孔３０を介して吸気ボックス３の内部に激しく浸入しても、その水流を上記傾斜面で吸気口２０とは反対側にはじくことで、水流が吸気口２０に到達し難いからである。

本例の吸気ボックス３の下部部材３１の底部には、図４に示されるように、当該底部から車両上方に突出するリブ３５，３６が設けられている。リブ３５は、開口孔３０の前方における車両右方（紙面左方向）の部分から車両右方に延びる。リブ３６は、開口孔３０の前方における車両左方（紙面右方向）の部分から車両左方に延びる。リブ３５，３６よりも車両前方側の部分は、排水溝３４として機能する。排水溝３４の車幅方向の端部に対応する下部部材３１の側壁には排水孔３７が設けられている（図３も合わせて参照）。そのため、開口孔３０から浸入した水は、排水溝３４を通って、排水孔３７から吸気ボックス３の外部に排出される。

図３に示されるように、吸気ボックス３の下部部材３１の車両後方側の壁部には、他の部分よりも低くなった低部３８が形成されている。低部３８は、吸気ダクトを挟む位置に設けられている。低部３８は、洗車時などの水流が大量に吸気ボックス３に浸入したときに、その水を吸気ボックス３の車両後方側にオーバーフローさせる。

図４に示されるように、吸気ボックス３の下部部材３１の車両後方側の端部には、遮熱板部３９が設けられている。遮熱板部３９は、下部部材３１の車両後方側の壁部のうち、車両下方寄りの部分から車両後方側に延びている。この遮熱板部３９によって、吸気ボックス３の車両後方側からの熱気が吸気ボックス３の車両前方側に回り込むことを抑制できる。

１ 吸気構造
２ 吸気ダクト
２０ 吸気口
３ 吸気ボックス
３Ａ，３Ｂ 係合部、３Ｓ シール部材
３０ 開口孔、３１ 下部部材、３２ 上部部材、３３ 遮水壁
３４ 排水溝、３５，３６ リブ、３７ 排水孔、３８ 低部、３９ 遮熱板部
３１Ｃ，３２Ｃ 中間部 ３３Ａ 庇部、３３Ｂ 背壁、３３Ｓ 側壁
４ 枠状部材
４０ 上片、４１ 下片、４２ 左片、４３ 右片 ４４ 横桟、４５ 縦桟
４Ｄ 第一上片、４Ｊ 連結片、４Ｕ 第二上片
５ 冷却機器
５０ ラジエータ、５１ ラジエータファン、５２ コンデンサ
９ フロントグリル

Claims (2)

1. 車両の前端に設けられ、エンジンの冷却機器が取り付けられる枠状部材と、
   前記エンジンに外気を吸い込む吸気ダクトとを備え、
   前記吸気ダクトの先端に形成される吸気口が、前記枠状部材に備わる上片の近傍に配置される吸気構造であって、
   前記上片の前方に近接して配置され、前記吸気ダクトの先端が挿入される箱状の吸気ボックスを備え、
   前記吸気ボックスは、
   前記吸気ボックスの底面から前記車両の下方に開口する開口孔と、
   前記底面における前記開口孔の近傍に設けられる遮水壁と、
   前記底面に設けられる排水溝と、
   前記吸気ボックスの側壁部分に設けられる排水孔とを備え、
   前記開口孔は、前記吸気ボックスの内部空間における前記吸気口から車幅方向にずれた位置に形成され、
   前記遮水壁は、前記開口孔の後方に設けられ、上方に延びる背壁と、前記背壁における前記吸気口側の側部に繋がり、前記上方に延びる側壁と、前記背壁の上端と前記側壁の上端とに繋がり、前記開口孔の上部を覆う庇部とを備え、
   前記排水溝は、前記車幅方向に延びており、
   前記排水孔は、前記排水溝における前記車幅方向の端部に対応する位置に設けられている、吸気構造。
2. 前記吸気ボックスはさらに、前記底面から前記上方に突出する第一リブと第二リブとを備え、
   前記第一リブは、前記開口孔の前方における前記車幅方向の右方の部分から前記車幅方向の右方に延びており、
   前記第二リブは、前記開口孔の前方における前記車幅方向の左方の部分から前記車幅方向の左方に延びており、
   前記底面における前記第一リブと前記第二リブよりも前記車両の前方側の部分が前記排水溝を構成している、請求項１に記載の吸気構造。

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