JP7484483B2 - 車両前部熱交換器用エアガイド構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部に搭載された熱交換器のためのエアガイド構造に関するものである。

下記特許文献１に開示された車両の前部には、内燃機関を冷却するクーラントを走行風と熱交換させて冷却するラジエータと、空調システムの冷媒を走行風と熱交換させて液化するコンデンサ（クーラコンデンサ）とが搭載されている。ラジエータの直前にコンデンサが配置され、これらの熱交換器に走行風を導く門形の樹脂製のエアガイド（エアダクト）が、ラジエータの直前にコンデンサの周囲を囲むように配置されている。コンデンサの前方には、バンパレインフォースメント（バンパビーム）も配置されており、バンパレインフォースメントは上述したエアガイドの一対の側壁（サイドダクトメンバ）を貫通して配置されている。

特開２０１２－１８３９２６号公報

特許文献１に開示された構造では、エアガイドの側壁にはバンパレインフォースが貫通する孔（開口）がそれぞれ設けられ、かつ、当該孔からは側壁の下縁に向けてスリット（バンパビーム挿入用フレームスリット）がそれぞれ形成されている。先に取り付けられているバンパレインフォースに対してエアガイドを正規位置に組み付けるには、バンパレインフォースが一対のスリットを通過した後に孔の内部に収まるように、大きなエアガイドを嵌め込まなければならない。

この組付作業性は改善が望まれる。また、スリットや孔には組み付けのために寸法的な余裕（隙間）が必要であり、この部分から走行風が漏れるためエアガイドとしての導風性能も改善が望まれる。本発明の目的は、車両前部に搭載された熱交換器のための、組付作業性に優れたエアガイド構造を提供することである。

本発明に係る車両前部熱交換器用エアガイド構造は、熱交換器の周囲を囲って走行風を前記熱交換器に導くエアガイドを備えている。エアガイドは、上下に分割可能な第一部品及び第二部品とからなる。第一部品は、熱交換器とバンパレインフォースメントとの間に挿入されており、その後縁は熱交換器に密着されると共に前縁はバンパレインフォースメントの後面に密着されている。第二部品は、バンパレインフォースメントを挟んで第一部品に取り付けられており、その後縁はバンパレインフォースメントの前面に密着されている。

本発明によれば、車両前部に搭載された熱交換器のためのエアガイドの組付作業性を向上することができる。

図１は、実施形態に係る吸気成分改質装置を車両前部熱交換器用エアガイド構造の分解斜視図である。 図２は、上記エアガイド構造の組付完了後の斜視図である。 図３は、ラジエータと第二部品（第二フレーム）との嵌合部の斜視図である。 図４は、上記嵌合部の水平断面図である。

図面を参照しつつ、実施形態に係る車両前部熱交換器用エアガイド構造について説明する。

図１及び図２は、車両前部左側を示している。車両前部左側には、熱交換器１が搭載されており、熱交換器１は、クーラントを走行風と熱交換させて冷却するラジエータである（以下、ラジエータ１とする）。ラジエータ１は、その上部にアッパタンク１ａを有すると共に、その下部にロワタンク１ｂを有しており、一対のタンク１ａ及び１ｂの間に垂直方向に延びる多数のチューブと、隣接するチューブ間に取り付けられた波形状の放熱フィンとを備えている。クーラントはチューブ内を流れる。

多数のチューブ及びフィンで構成された部分が熱交換部１ｃであり、走行風はチューブの間を通過する際に放熱フィンやチューブを介してクーラントと熱交換し、クーラントが冷却される。アッパタンク１ａは、ブラケット２を介してアッパサポートメンバ３に取り付けられている。一方、ロワタンク１ｂは、フロントロワクロスメンバ４に取り付けられて支持されている。

ラジエータ１の前方には、バンパレインフォースメント５が配設されている。バンパレインフォースメント５の両端は、クラッシュボックスを介してサイドメンバの前端に固定されている。図１及び図２には、アッパサポートメンバ３、フロントロワクロスメンバ４及びバンパレインフォースメント５は、それらの右側半分のみが示されている。本実施形態の車両は、軽自動車やリッターカー等のようにフロントオーバーハングが短く、ラジエータ１とバンパレインフォースメント５との間のスパンが短い。エアガイド６は、この短いスパンの間に設けられる。

エアガイド６は、上下に分割可能な第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂとで構成されている。本実施形態では、第一部品６Ａが上部材であり、その下方部がラジエータ１とバンパレインフォースメント５との間に上方から挿入される。第二部品６Ｂが下部材であり、その上方部と第一部品６Ａの下方部とでバンパレインフォースメント５を挟み込む。

エアガイド６は、ラジエータ１の周囲前方を囲って走行風をラジエータ１に導くガイドフレーム６０と、ラジエータ１の熱交換部１ｃのすぐ前に位置して熱交換部１ｃを飛び石等から保護する網状のチッピングガード６１とを有している。ガイドフレーム６０は、四角い枠状であり、前後方向に幅のある部材である。チッピングガード６１は、上下方向に延びる多数の細い縦桟を有する四角い部材である。チッピングガード６１は、縦桟の破損を防止するために、幅の広い横桟やブレースとなる斜桟も有している。

上述したように、エアガイド６は、第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂに分割可能であるため、ガイドフレーム６０も第一部品６Ａ側の第一フレーム６０Ａと第二部品６Ｂ側の第二フレーム６０Ｂとに分割される。同様に、チッピングガード６１も第一部品６Ａ側の第一ガード６１Ａと第二部品６Ｂ側の第二ガード６１Ｂとに分割される。第一フレーム６０Ａは下方が開放された門型のフレームであり、第二フレーム６０Ｂは上方が開放された門型のフレームである。バンパレインフォースメント５は、第一フレーム６０Ａと第二フレーム６０Ｂとによって挟み込まれる。このため、第一フレーム６０Ａの一対の側壁の各下方部前縁に切欠部が形成され、第二フレーム６０Ｂの一対の側壁の各上方部の後縁に切欠部が形成されている。

ガイドフレーム６０とラジエータ１とは密着されており、貫通するバンパレインフォースメント５とも密着されている。そして、これらの密着部には、弾性のあるシール部材７が貼り付けられており、気密性が確保されている。シール部材７は、具体的には、発泡ＥＰＤＭゴムテープである。なお、シール部材７は、エアガイド６をしっかり保持して、その振動を防止する効果もある。シール部材７は、振動を防止するので、エアガイド６とラジエータ１又はバンパレインフォースメント５との擦れによる騒音の発生も防止する。

ガイドフレーム６０とラジエータ１及びバンパレインフォースメント５との密着に関して、より詳しくは、第一部品６Ａは、その第一フレーム６０Ａの後縁においてラジエータ１と密着している。また、第一部品６Ａは、第一フレーム６０Ａの上述した下方切欠部の前縁においてバンパレインフォースメント５の後面と密着している。そして、これらの密着部にシール部材７が貼り付けられている。さらに、第二部品６Ｂは、その第二フレーム６０Ｂの上述した上方切欠部の後縁においてバンパレインフォースメント５の前面と密着している。

なお、ガイドフレーム６０（第一フレーム６０Ａ及び第二フレーム６０Ｂ）は、車両の前面外殻の裏面とも密着する。前面外殻とは、フロントバンパ（及びその内部のエネルギー吸収発泡体）やフロントグリル等である。従って、第一フレーム６０Ａ及び第二フレーム６０Ｂの前縁にも同様にシール部材７が貼り付けられている。また、第一フレーム６０Ａと第二フレーム６０Ｂとの密着部（後述する係止部８を除く）にもシール部材７が貼り付けられている（少なくとも一方に貼られていれば十分である）。さらに、第二フレーム６０Ｂのラジエータ１との密着部（第二フレーム６０Ｂの水平部の後縁及び後述する第二フレーム６０Ｂのラジエータ１との嵌合部９を除く）にもシール部材７が貼り付けられている。第二フレーム６０Ｂの水平部の後縁にシール部材７が貼り付けられていないのは、ラジエータ1の熱交換部１ｃやチッピングガード６１に付着した後に流下する雨水や泥などの汚れなどを排出するためである。

第一部品６Ａのシール部材７以外の部分は、硬質プラスチックにより一体成形されている。同様に、第二部品６Ｂのシール部材７以外の部分も、硬質プラスチックにより一体成形されている。従って、エアガイド６は、車両高速走行時に走行風の圧力が大きくなっても十分に耐える事ができる。また、第一部品６Ａの第一フレーム６０Ａ及び第一ガード６１Ａを一体成形することで、金型が一組で足りるため安価に製造でき、第一部品６Ａの強度剛性を向上できる。同様に、第二部品６Ｂの第二フレーム６０Ｂ及び第二ガード６１Ｂを一体成形することで、金型が一組で足りるため安価に製造でき、第一部品６Ａの強度剛性を向上できる。なお、もし仮にエアガイド６全体を一体成形しようとすると、金型が大型化してしまう。

なお、第一部品６Ａは、別々に製造された第一フレーム６０Ａと第一ガード６１Ａとを一体化させて構成されてもよい。同様に、第二部品６Ｂも、別々に製造された第二フレーム６０Ｂと第二ガード６１Ｂとを一体化させて構成されてもよい。例えば、第一フレーム６０Ａ及び第二フレーム６０Ｂを硬質プラスチックで成形し、第一ガード６１Ａ及び第二ガード６１Ｂを金属メッシュ部材としてもよい。このようにすれば、チッピングガード６１の強度を向上できる。金属製の第一ガード６１Ａ（第二ガード６１Ｂ）を第一フレーム６０Ａ（第二フレーム６０Ｂ）の成形時に金型内にインサート成形して一体化してもよい。第一部品６Ａ（第二部品６Ｂ）として一体構造を有していれば、その組付時には一つの部品として扱えるため、組付性は損なわれない。

エアガイド６の組み付けについて説明する。まず、第一部品６Ａの下方部が上方からラジエータ１とバンパレインフォースメント５との間に挿入される。このとき、第一フレーム６０Ａの一対の側壁の一部は、それぞれバンパレインフォースメント５に覆いかぶさる形になる。挿入された第一部品６Ａは、ラジエータ１、ラジエータ１を支持するブラケット２、バンパレインフォースメント５、又は、それらのうちの複数に固定される。第一部品６Ａの固定は、係止機構、嵌合構造、ネジ止め又はクリップ止めによって行われる。本実施形態では、第一部品６Ａは、完全に挿入されると、その上部でラジエータ１のアッパタンク１ａと嵌合する（図２参照）。なお、このような構造（係止機構、嵌合構造、ネジ止め又はクリップ止め）が設けられずに、後述する第二部品６Ｂの取り付けによって第一部品６Ａが固定されてもよい。

次に、第二部品６Ｂの第二フレーム６０Ｂの一対の側壁の上端を、バンパレインフォースメント５に覆いかぶさっている上述した第一フレーム６０Ａの側壁の下端に係止させる。このとき、第二フレーム６０Ｂの上端は、バンパレインフォースメント５と第一フレーム６０Ａの下端との間に位置し、第一フレーム６０Ａの下端と第二フレーム６０Ｂの上端とが係止される（係止部８）。なお、係止部８は、嵌合部として形成されてもよい。その後、第二フレーム６０Ｂの下方部をラジエータ１の下方部に押し付けることで、第二フレーム６０Ｂの下方部とラジエータ１の下方部とが嵌合される（嵌合部９）。第二部品６Ｂは、ラジエータ１に加えてバンパレインフォースメント５に嵌合（又は係止）されてもよい。

嵌合部９の構造を、図３及び図４を参照しつつ説明する。嵌合部９は、ラジエータ１及び第二部品６Ｂの両側部にそれぞれ対称に形成されている。従って、右側の嵌合部９（車幅方向の中央に近い嵌合部９）を例にして説明する。ラジエータ１は、その側部に断面コ字状の金属製アングル材１ｄを有している。アングル材１ｄのコ字状断面は、側方に向けて開放されている。一方、第二部品６Ｂの第二フレーム６０Ｂの各側壁の下方部には、後方に向けて突出された係止片６２が形成されている。

係止片６２は、硬質プラスチックの弾性により撓むことができ、その先端にアングル材１ｄと係止する係止爪６２ａが形成されている。係止爪６２ａはエアガイド６の中央に向けて突出されており、もう一方の係止片６２の係止爪６２ａと対向している。従って、第二部品６Ｂの下方部をラジエータ１の下方部に押し付けるだけで、係止爪６２ａがアングル材１ｄの前方フランジと係止し、第二部品６Ｂをラジエータ１に嵌合させることができる。最終的に車両の前面外殻が取り付けられれば、エアガイド６は前面外殻によって前方からも支持される。

即ち、エアガイド６の組み付けは、基本的に、一体的に構築された第一部品６Ａを上から挿入して、その後、一体的に構築された第二部品６Ｂを第一部品６Ａに係止させつつ前方からラジエータ１に押し付けるだけで行える。エアガイド６の組付作業性は非常に良好なものである。なお、第二部品６Ｂは、第一部品６Ａとの係止部８以外に、バンパレインフォースメント５との係止部や嵌合部を備えていてもよい。また、第二部品６Ｂは、係止部８や嵌合部９以外に、バンパレインフォースメント５、ラジエータ１、フロントロワクロスメンバ４とネジ止めやクリップ止めされてもよい。

本実施形態の車両はバッテリ電気自動車（ＢＥＶ）であり、ラジエータ１は、発熱するモータや当該モータのためのインバータやパワーモジュール等の発熱する電子機器を冷却する。ただし、ラジエータ１は、内燃機関の内部冷却流路を循環するクーラントを冷却するものであってもよい。ラジエータ１は、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）のモータ及び電子機器並びに内燃機関を冷却するものであってもよい。

内燃機関のみを動力源とする車両は、内燃機関の発生する廃熱を空調システムの熱源として利用することができる。これに対して、ＢＥＶは内燃機関を有していないため、内燃機関の廃熱を空調システムに利用することができない。ＨＥＶでも、空調システムに利用するには内燃機関の廃熱が十分でない場合があり得る。内燃機関の廃熱を利用できない（廃熱が十分ではない）場合、ヒートポンプ式の空調システムが採用されることがある。ヒートポンプ式空調システムでは、冷媒温度と外気温度の差を利用して車室内を暖房する。

ヒートポンプ式空調システムでは、外気温が低い（例えば、マイナス２０度以下）環境では、外気温によってコンデンサが凍結して空調システムが正常に機能し得なくなる可能性がある。そこで、ヒートポンプ式空調システムのコンデンサよりも高い温度域で使用されるラジエータをコンデンサの直前に配置し、コンデンサにはラジエータを通過して暖められた走行風が供給されるようにして凍結防止が図られる。（内燃機関のみを動力源とする車両では、通常の空調システムが搭載され、空調システムのコンデンサがラジエータの直前に配置される。）

ラジエータのクーラントは１００度前後で利用され基本的に液体のままであり、その内部圧力はさほど高くない。一方、空調システムのコンデンサは、高圧冷媒ガスを液化するためのものであり、内部圧力はラジエータのそれよりも高い。従って、熱交換器としては、コンデンサのほうが高強度に構築される。従って、ラジエータをコンデンサの直前に配置すると、コンデンサよりも低強度のラジエータが飛び石等で破損する可能性があり、これに対処する必要がある。本実施形態のエアガイド６は、チッピングガード６１も備えているため、このようなラジエータ１の破損を効果的に防止できる。

また、上述したように、フロントオーバーハングが短い車両等では、スペース的にエアガイドを配置することが困難であると共に、それと共にチッピングガードをさらに配置することは一層困難である。しかし、本実施形態のエアガイド構造では、エアガイド６をスペース効率よく搭載できるだけでなく、チッピングガード６１をエアガイド６と一体構造とすることで、チッピングガード６１をもスペース効率よく搭載できる。また、前後スパンがないバンパレインフォースメント５の裏側にも、チッピングガード６１をしっかりと配置することができ、ラジエータ１（熱交換器）を確実に保護することができる。

本実施形態によれば、エアガイド６が、上下に分割可能な第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂとからなり、第一部品６Ａは熱交換器（ラジエータ）１とバンパレインフォースメント５との間に挿入されている。また、第二部品６Ｂはバンパレインフォースメント５を挟んで第一部品６Ａ及びラジエータ１に取り付けられている（第一部品６Ａとは係止、ラジエータ１とは嵌合、いずれか一方のみに取り付けられるだけでもよい）。従って、エアガイド６の組み付けは、基本的に、第一部品６Ａを上から挿入して、その後、第二部品６Ｂを第一部品６Ａ又はラジエータ１に取り付けるだけで行え、エアガイド６の組付作業性は非常に良好なものである。

特に、エアガイド６にはバンパレインフォースメント５を貫通させる必要が生じる。バンパレインフォースメント５をエアガイド６に貫通させないと、走行風の漏れが生じざるを得ず、ラジエータ１の熱交換効率が低下してしまう。本実施形態では、エアガイド６が第一部品６Ａと第二部品６Ｂとに分割可能であり、エアガイド６の組み付け時に第一部品６Ａと第二部品６Ｂとでバンパレインフォースメント５を挟み込む。この構造は、組付作業性とエアガイドの気密性（即ちラジエータの熱交換効率）とを両立させる上で非常に優れた構造である。

また、第一部品６Ａの後縁がラジエータ１に密着されると共にその前縁がバンパレインフォースメント５の後面に密着されている。さらに、第二部品６Ｂの後縁がバンパレインフォースメント５の前面に密着されている。従って、エアガイド６は、ラジエータ１やバンパレインフォースメント５と密着しており、その内部からの走行風の漏れを防止してラジエータ１の熱交換効率を向上させる。

ここで、本実施形態では、第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂが、それぞれ、ラジエータ１の熱交換部の前面を覆う網状のチッピングガード６１（第一ガード６１Ａ及び第二ガード６１Ｂ）を一体的に備えている。チッピングガード６１はエアガイド６に一体的に備えられるため、組付部品数が増えることはなく、エアガイド６の組付性は阻害されない。また、チッピングガード６１はエアガイド６に一体的に備えられるため、スペース効率の点からも、エアガイド６の搭載性は阻害されない。

ここでさらに、第一部品６Ａが、ラジエータ１との密着部及びバンパレインフォースメント５との密着部に、弾性のあるシール部材７を備えており、第二部品６Ｂも、バンパレインフォースメント５との密着部に、弾性のあるシール部材７を備えている。第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂがそれぞれシール部材７を備えているため、組付部品数が増えることはなく、エアガイド６の組付性は阻害されない。また、シール部材７は、エアガイド６の気密性を向上させる。さらに、シール部材７は、第一部品６Ａや第二部品６Ｂをしっかりと保持することに寄与するので、第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂの振動による騒音を防止する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、第一部品６Ａは上方からラジエータ（熱交換器）１とバンパレインフォースメント５との間に挿入され、第二部品６Ｂがバンパレインフォースメント５よりも下方に取り付けられた。しかし、第一部品６Ａが下方からラジエータ（熱交換器）１とバンパレインフォースメント５との間に挿入され、第二部品６Ｂがバンパレインフォースメント５よりも上方に取り付けられてもよい。即ち、上記実施形態の第一部品６Ａ及び第二部品６Ｂが上下逆さまに配置されてもよい（第一部品６Ａが下部材で第二部品６Ｂが上部材）。

また、上記実施形態の熱交換器（ラジエータ１）は、車両の右側のみに配設されたが、車両の中央で一対のサイドメンバの間を占める大きさを有していてもよい。さらに、上記実施形態では熱交換器はラジエータ１であったが、空調システムのコンデンサでもよい。上記実施形態では、熱交換器は走行風で熱交換を行うと説明したが、熱交換器の背後に電動ファン及びシュラウドを設けて強制的に冷却風を発生させてももちろんよい。

１ ラジエータ（熱交換器）
５ バンパレインフォースメント
６ エアガイド
６Ａ 第一部品
６Ｂ 第二部品
６０ ガイドフレーム
６０Ａ 第一フレーム
６０Ｂ 第二フレーム
６１ チッピングガード
６１Ａ 第一ガード
６１Ｂ 第二ガード
７ シール部材

Claims (3)

1. 車両前部熱交換器用エアガイド構造において、
   前記車両の前記前部に搭載された前記熱交換器と、
   前記熱交換器の前方に配置されたバンパレインフォースメントと、
   前記熱交換器の周囲を囲って走行風を前記熱交換器に導くエアガイドとを備えており、
   前記エアガイドが、上下に分割可能な第一部品及び第二部品とからなり、
   前記第一部品が、前記熱交換器と前記バンパレインフォースメントとの間に挿入されており、その後縁が前記熱交換器に密着されると共にその前縁が前記バンパレインフォースメントの後面に密着され、
   前記第二部品が、前記バンパレインフォースメントを挟んで前記第一部品又は前記熱交換器に取り付けられており、
   前記第二部品の上方部の後縁に形成された切欠部が前記バンパレインフォースメントの前面に密着され、
   前記第一部品の下端と前記第二部品の上端は、前記バンパレインフォースメントの前記前面で互いに係止又は嵌合している、エアガイド構造。
2. 前記第一部品及び前記第二部品が、それぞれ、前記熱交換器の熱交換部の前面を覆う網状のチッピングガードを一体的に備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のエアガイド構造。
3. 前記第一部品が、前記熱交換器との密着部及び前記バンパレインフォースメントとの密着部に、弾性のあるシール部材を備えており、かつ、前記第二部品が、前記バンパレインフォースメントとの密着部に、弾性のあるシール部材を備えている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアガイド構造。

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