(57)【要約】【課題】冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置されていても、排気管における排気抵抗の上昇を抑制できる車体前部構造を得る。【解決手段】少なくともエンジン４２を有するパワーユニット４０の車体後方側に配置され、エンジン４２を冷却するためにポンプ４６によって循環される冷却媒体の熱を放熱するラジエータ５２と、パワーユニット４０からラジエータ５２の車体下方側を通って車体後方側へ延在するように配管され、エンジン４２で発生した排気ガスを排出するための排気管７０と、を備えた車体前部構造１０とする。【選択図】図２
2015074393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともエンジンを有するパワーユニットの車体後方側に配置され、前記エンジンを冷却するためにポンプによって循環される冷却媒体の熱を放熱するラジエータと、
前記パワーユニットから前記ラジエータの車体下方側を通って車体後方側へ延在するように配管され、前記エンジンで発生した排気ガスを排出するための排気管と、
を備えた車体前部構造。
【請求項２】
前記ラジエータは、放熱された前記冷却媒体が貯留されるとともに、ラジエータホースによって前記パワーユニットと接続されたロアタンクを有し、
前記ロアタンクは、前記排気管を通すための挿入部を有することを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項３】
前記ロアタンクは、前記挿入部によって分割され、分割された各ロアタンクにそれぞれ前記ラジエータホースが分岐されて接続されていることを特徴とする請求項２に記載の車体前部構造。
【請求項４】
前記ラジエータホースには、前記ポンプによる前記冷却媒体の循環を補助する補助ポンプが接続されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車体前部構造。
【請求項５】
水配管が接続され、前記補助ポンプによって前記冷却媒体とは独立して循環される水の熱を放熱するサブラジエータと、
前記排気管の一部に設けられ、前記排気ガスを浄化するとともに前記水配管を流れる水を気化する触媒部と、
前記触媒部よりも下流側で、かつ前記サブラジエータよりも上流側の前記水配管に設けられ、前記触媒部で気化された水蒸気によって駆動される原動機と、
前記原動機が駆動されることによって発電し、少なくとも前記補助ポンプを駆動する発電機と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の車体前部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置された車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジエータ及びファン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、即ち少なくともエンジンを有するパワーユニットの車体後方側に配置された車体前部構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２７８６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置されていると、エンジンで発生した排気ガスを排出する排気管は、冷却ユニットを迂回するように配管されるため、多くの曲折部を有することになり、その曲折部によって排気抵抗が上昇してしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置されていても、排気管における排気抵抗の上昇を抑制できる車体前部構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車体前部構造は、少なくともエンジンを有するパワーユニットの車体後方側に配置され、前記エンジンを冷却するためにポンプによって循環される冷却媒体の熱を放熱するラジエータと、前記パワーユニットから前記ラジエータの車体下方側を通って車体後方側へ延在するように配管され、前記エンジンで発生した排気ガスを排出するための排気管と、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、エンジンで発生した排気ガスを排出するための排気管が、パワーユニットからラジエータの車体下方側を通って車体後方側へ延在するように配管されている。つまり、排気管は、ラジエータの車体下方側からストレート状に配管されている。したがって、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置されていても、排気管における排気抵抗の上昇が抑制される。
【０００８】
また、請求項２に記載の車体前部構造は、請求項１に記載の車体前部構造であって、前記ラジエータは、放熱された前記冷却媒体が貯留されるとともに、ラジエータホースによって前記パワーユニットと接続されたロアタンクを有し、前記ロアタンクは、前記排気管を通すための挿入部を有することを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、ラジエータのロアタンクに、排気管を通すための挿入部が形成されている。したがって、ロアタンクの車体下方側に設置スペースを取り難い、車高の低い車両であっても、排気管をストレート状に通すことができる。つまり、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置され、かつ車高の低い車両であっても、排気管における排気抵抗の上昇が抑制される。
【００１０】
また、請求項３に記載の車体前部構造は、請求項２に記載の車体前部構造であって、前記ロアタンクは、前記挿入部によって分割され、分割された各ロアタンクにそれぞれ前記ラジエータホースが分岐されて接続されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、挿入部によって分割された各ロアタンクにそれぞれラジエータホースが分岐されて接続されている。したがって、ラジエータのロアタンクに挿入部が形成されていても、そのロアタンクからラジエータホースによってパワーユニットへ送られる冷却媒体の容量低減が抑制される。
【００１２】
また、請求項４に記載の車体前部構造は、請求項２又は請求項３に記載の車体前部構造であって、前記ラジエータホースには、前記ポンプによる前記冷却媒体の循環を補助する補助ポンプが接続されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、ラジエータホースに、ポンプによる冷却媒体の循環を補助する補助ポンプが接続されている。したがって、冷却媒体を循環させるポンプに掛かる負荷が低減される。
【００１４】
また、請求項５に記載の車体前部構造は、請求項４に記載の車体前部構造であって、水配管が接続され、前記補助ポンプによって前記冷却媒体とは独立して循環される水の熱を放熱するサブラジエータと、前記排気管の一部に設けられ、前記排気ガスを浄化するとともに前記水配管を流れる水を気化する触媒部と、前記触媒部よりも下流側で、かつ前記サブラジエータよりも上流側の前記水配管に設けられ、前記触媒部で気化された水蒸気によって駆動される原動機と、前記原動機が駆動されることによって発電し、少なくとも前記補助ポンプを駆動する発電機と、を有することを特徴としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、少なくとも補助ポンプが、発電機で発電された電気によって駆動される。したがって、補助ポンプをバッテリで駆動する構成に比べて、バッテリに掛かる負荷が低減される。
【発明の効果】
【００１６】
以上、説明したように、請求項１に係る発明によれば、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置されていても、排気管における排気抵抗の上昇を抑制することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明によれば、冷却ユニットがパワーユニットの車体後方側に配置され、かつ車高の低い車両であっても、排気管における排気抵抗の上昇を抑制することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、ラジエータのロアタンクに挿入部が形成されていても、そのロアタンクからパワーユニットへ送られる冷却媒体の容量が低減されるのを抑制することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、冷却媒体を循環させるポンプに掛かる負荷を低減させることができる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、バッテリに掛かる負荷を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る車体前部構造が適用された車両を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】本実施形態に係る車体前部構造のラジエータ周りを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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、特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車体前後方向の前後、車体上下方向の上下、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。
【００２３】
図２に示されるように、本実施形態に係る車体前部構造１０が適用された車両１２には、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。そして、左右一対のフロントサイドメンバ１４の前端部には、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。
【００２４】
各フロントサイドメンバ１４及びフロントバンパリインフォースメント１６は、単独で矩形枠状の閉断面構造を構成するように、一例としてアルミニウム合金等の金属材料の押出成形によって長尺な角パイプ状に形成されている。なお、各フロントサイドメンバ１４とフロントバンパリインフォースメント１６との間に、衝撃吸収体としてのクラッシュボックス（図示省略）を設けるようにしてもよい。
【００２５】
また、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、フロントバンパ１８が配設されている。そして、フロントバンパ１８の車体上方後側には、エンジンフード２２が配設されており、フロントバンパ１８の車体下方側には、後述するラジエータ５２及びサブラジエータ７２へ冷却風を導入するための前部導入口２８が形成されている。
【００２６】
また、図２に示されるように、フロントバンパ１８（前部導入口２８）の車体下方後側には、アンダーカバー２４が配設されており、アンダーカバー２４には、後述するラジエータ５２及びサブラジエータ７２へ冷却風を導入するための下部導入口３８が形成されている。
【００２７】
下部導入口３８の車体後方側におけるアンダーカバー２４には、下部導入口３８へ冷却風が導入され易くなるようにするフラップ２５が下方に向けて突設されている。そして、下部導入口３８の車体前方側には、下部導入口３８から導入された冷却風を、後述するラジエータ５２及びサブラジエータ７２へ案内するガイド部２３が一体に形成されている。
【００２８】
また、左右のフロントサイドメンバ１４と、フロントバンパリインフォースメント１６と、後述するダッシュパネル３２と、エンジンフード２２と、アンダーカバー２４と、で囲まれた空間が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、少なくともエンジン４２及びトランスミッション４４を含んで構成され、少なくとも前輪２６を駆動するパワーユニット４０が収容されている。
【００２９】
パワーユニット４０の前部には、後述する冷却水を循環させるための電動ウォータポンプ（以下「ポンプ」という）４６が配設されている。このポンプ４６は、バッテリ（図示省略）から供給される電気によって駆動されるようになっている。また、ポンプ４６よりも上方側のパワーユニット４０の前部には、エンジン４２によって駆動されるオルタネータ４８が配設されており、ポンプ４６よりも下方側のパワーユニット４０の前部には、エンジン４２に吸入する空気を圧縮するコンプレッサ４７が配設されている。
【００３０】
パワーユニット４０よりも車体後方側には、エンジンコンパートメントルーム２０と車室３０とを区画する略平板状のダッシュパネル３２が設けられており、ダッシュパネル３２の下部側には、ダッシュパネル３２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３４が車幅方向に延在するように取り付けられている。そして、ダッシュパネル３２の車体後方側には、インストルメントパネル３６が配設されている。
【００３１】
また、車幅方向から見た側面視で、パワーユニット４０の車体後方側で、かつダッシュクロスメンバ３４の車体下方側には、冷却ユニット５０が配設されている。冷却ユニット５０は、エンジン４２を冷却するための冷却媒体としての冷却水（ロング・ライフ・クーラント）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熱交換器）５２と、車両１２の停止時等にラジエータ５２及びサブラジエータ７２（後述）に冷却風を導入させたり、エンジンコンパートメントルーム２０内の熱を排出したりするためのファン６０と、を有している。
【００３２】
なお、図示しないが、ラジエータ５２の前部には、車両用空調装置の冷凍サイクルを構成するコンデンサ（凝縮器）が一体的に設けられている。そして、ラジエータ５２（コンデンサ）及びサブラジエータ７２は、ファン６０の車体前方側に、車幅方向から見た側面視で、前傾姿勢となるように傾斜配置されている。また、ファン６０は、シュラウド６２内に収容されており、バッテリから供給される電気によって回転駆動されることで車体前方側から車体後方側へ冷却風を流すように構成されている。
【００３３】
図２、図３に示されるように、ラジエータ５２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５４と、コア部５４の上方側に設けられ、エンジン４２内の熱と熱交換されて暖められた冷却水が流入されるアッパタンク５６と、コア部５４の下方側に設けられ、コア部５４を通過することで熱が放熱されて（冷却風と熱交換されて）冷却された冷却水が貯留されるロアタンク５８と、を有するダウンフロータイプとされている。
【００３４】
アッパタンク５６の車幅方向略中央部には、ラジエータホース６６の一端部が連通接続されており、ラジエータホース６６の他端部は、パワーユニット４０（エンジン４２）に連通接続されている。これにより、エンジン４２内の熱と熱交換されて暖められた冷却水が、パワーユニット４０（エンジン４２）からラジエータホース６６を通ってアッパタンク５６へ流入される構成になっている。
【００３５】
ロアタンク５８の車幅方向略中央下部には、後述する排気管７０を配置させる（挿入ささせる）ための挿入部としての凹部５８Ａが形成されている。この凹部５８Ａは、排気管７０の外形状に沿うように正面視略半円弧形状に形成されており、ロアタンク５８は、この凹部５８Ａによって左右２つに分割されるようになっている。そして、２つに分割された各ロアタンク５８に、ラジエータホース６８の一端部から分岐された分岐管６８Ａ、６８Ｂがそれぞれ連通接続されている。
【００３６】
また、分岐管６８Ａ、６８Ｂが合流するラジエータホース６８の一端部（合流部）には、補助ポンプ６４が接続されている。そして、ラジエータホース６８の他端部は、パワーユニット４０（エンジン４２）に連通接続されている。これにより、ラジエータ５２のコア部５４で冷却されてロアタンク５８に貯留された冷却水が、ロアタンク５８からラジエータホース６８を通ってパワーユニット４０（エンジン４２）へ送出される（戻される）構成になっている。
【００３７】
つまり、冷却水は、ポンプ４６だけで循環される構成ではなく、補助ポンプ６４によってアシストされて循環される構成になっている。これにより、ポンプ４６に掛かる負荷が低減され、かつ冷却水がよりスムーズに効率よく流れる（循環する）構成になっている。なお、エンジン４２内に戻された冷却水は、エンジン４２内の熱と熱交換されることでエンジン４２内を冷却し、再びアッパタンク５６へ送られるようになっている。
【００３８】
また、パワーユニット４０には、エンジン４２にて発生する排気ガスを排出するための排気管７０の一端部が連通接続されている。この排気管７０は、ラジエータ５２のコア部５４へ導入される冷却風を遮らないように、コア部５４を避けて配管されるとともに、コア部５４の下方側、即ちロアタンク５８の凹部５８Ａ内を通ってストレート状に（車体前後方向に沿って）配管されている。
【００３９】
つまり、この排気管７０には、曲折部が極力形成されないようになっている。なお、排気管７０の他端部は、図示しないマフラ（消音器）に連通接続されており、排気ガスはマフラを通って外気へ排出されるようになっている。また、排気管７０の上流側、具体的にはパワーユニット４０近傍の排気管７０の一部には、化学反応によって排気ガスを浄化するための触媒部７１が設けられている。
【００４０】
また、図３に示されるように、ラジエータ５２の右側部（車幅方向一端部）には、ラジエータ５２とは独立したサブラジエータ７２が一体的に配設されている。このサブラジエータ７２は、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７４と、コア部７４の上方側に設けられ、触媒部７１の廃熱によって気化された水蒸気が流入されるアッパタンク７６と、コア部７４の下方側に設けられ、コア部７４を通過することで冷却されて液化された水が貯留されるロアタンク７８と、を有するダウンフロータイプとされている。
【００４１】
そして、アッパタンク７６とロアタンク７８とが水配管８０によって連通接続されている。詳細に説明すると、ロアタンク７８に一端部が連通接続された水配管８０の中途部は、補助ポンプ６４に接続されており、その補助ポンプ６４よりも下流側の水配管８０の一部は、触媒部７１に接触するように配置され、保持部材８６によって触媒部７１に固定されている。
【００４２】
触媒部７１は、化学反応によって発熱されており、水配管８０を流れる水が触媒部７１で発生する廃熱によって気化（熱交換）されるようになっている。なお、水配管８０を流れる水が、触媒部７１によって効率よく気化されるように、その触媒部７１に接触する水配管８０の一部は、一例として波型形状に形成されている。
【００４３】
触媒部７１よりも下流側で、かつアッパタンク７６よりも上流側の水配管８０内には、原動機としてのタービン８２が配設されている。このタービン８２は、触媒部７１の廃熱によって気化された水蒸気によって回転駆動されるようになっており、その回転駆動によって発電機８４が発電するようになっている。そして、タービン８２よりも下流側の水配管８０の他端部が、アッパタンク７６に連通接続されている。
【００４４】
つまり、サブラジエータ７２及び水配管８０内を水が循環することにより、オルタネータ４８とは独立した発電機８４によって発電されるように構成されている。そして、その発電機８４によって発電された電気により、補助ポンプ６４が駆動されるようになっている。なお、発電機８４で発電された電気により、ファン６０の電動回転やポンプ４６の駆動をアシストするようにしてもよい。
【００４５】
また、冷却水の循環経路を構成するラジエータホース６６、６８は、それぞれ樹脂製（ゴム製）とされており、排気管７０は、金属製とされている。また、水の循環経路を構成する水配管８０は、一例として、触媒部７１と熱交換される領域及びタービン８２が配置される領域が金属製とされ、それ以外の領域が樹脂製（ゴム製）とされている。
【００４６】
以上のような構成とされた車体前部構造１０において、次にその作用について説明する。
【００４７】
図２、図３に示されるように、ラジエータ５２の下部に設けられたロアタンク５８の車幅方向略中央下部には、排気管７０を通すための凹部５８Ａが形成されている。したがって、排気管７０は、ラジエータ５２（コア部５４）の車体下方側を通って車体後方側へ（車体前後方向に沿って）延在するように配管することができる。つまり、排気管７０をストレート状に配管することができる。
【００４８】
よって、冷却ユニット５０がパワーユニット４０の車体後方側に配置される構成であっても、冷却ユニット５０を迂回させるように（曲折部が多くなるように）排気管７０を配管する必要がなく、排気管７０における排気抵抗の上昇を抑制することができる。すなわち、エンジン４２の出力を向上させることができる。また、ロアタンク５８の下方側に設置スペースがなくても、凹部５８Ａにより、排気管７０をストレート状に配管することができるので、車高の低い車両であっても適用することができる。
【００４９】
また、エンジン４２内の熱と熱交換されて暖められた冷却水は、ポンプ４６の駆動により、ラジエータホース６６を通って、ラジエータ５２のアッパタンク５６へ送られる。ここで、ラジエータ５２のコア部５４には、車両１２の走行又はファン６０の回転駆動により、前部導入口２８及び下部導入口３８から冷却風が導入されている。したがって、アッパタンク５６へ送られた冷却水は、ラジエータ５２のコア部５４を通過しつつ冷却風と熱交換される（熱が放熱される）ことで冷却される。
【００５０】
コア部５４で冷却された冷却水は、ラジエータ５２のロアタンク５８に貯留され、そのロアタンク５８から、ポンプ４６の駆動により、ラジエータホース６８を通って、エンジン４２内へ戻される。このような冷却水の循環により、エンジン４２内が冷却される（エンジン４２内の温度上昇が抑制される）。
【００５１】
ここで、ロアタンク５８は、凹部５８Ａが形成されたことにより、左右に２分割され、それぞれのロアタンク５８に分岐管６８Ａ、６８Ｂが連通接続されている。そして、分岐管６８Ａ、６８Ｂの合流部であるラジエータホース６８の一端部には、補助ポンプ６４が接続されている。したがって、ロアタンク５８からエンジン４２内へ冷却水を戻すときに、その補助ポンプ６４によって冷却水を吸い上げて送り出すことができる。
【００５２】
つまり、この補助ポンプ６４によって、ポンプ４６による冷却水の循環をアシストすることができ、冷却水の流れをよりスムーズ化及び効率化することができる。よって、ラジエータ５２の冷却性能を向上させることができる。また、ポンプ４６に掛かる負荷を低減させることができ、ポンプ４６の小型化を図ることができる。
【００５３】
更に、ロアタンク５８が凹部５８Ａによって２分割されていても、各ロアタンク５８にそれぞれラジエータホース６８からの分岐管６８Ａ、６８Ｂが接続されているので、ロアタンク５８からエンジン４２内へ送られる冷却水の容量が、ロアタンク５８が２分割されていない構成に比べて低減されるのを抑制することができる。
【００５４】
また、補助ポンプ６４は、オルタネータ４８とは独立した発電機８４によって発電される電気で駆動されている。すなわち、水配管８０内を流れる水が触媒部７１の廃熱で気化され、その気化された水蒸気により、タービン８２が回転駆動されることで発電機８４から発電され、その電気で補助ポンプ６４が駆動されている。したがって、補助ポンプ６４が、ポンプ４６と同様にバッテリから供給される電気で駆動される構成に比べて、そのバッテリに掛かる負荷を低減させることができる。
【００５５】
なお、タービン８２を駆動した水蒸気は、サブラジエータ７２によって冷却されることで水に戻される。詳細に説明すると、サブラジエータ７２のコア部７４には、車両１２の走行又はファン６０の回転駆動により、前部導入口２８及び下部導入口３８から冷却風が導入されている。
【００５６】
したがって、アッパタンク７６へ送られた水蒸気は、サブラジエータ７２のコア部７４を通過しつつ冷却風と熱交換される（熱が放熱される）ことで冷却されて液化され、ロアタンク７８に貯留される。そして、ロアタンク７８に貯留された水は、補助ポンプ６４によって触媒部７１に接触する部位へ送られる。このように、補助ポンプ６４は、ポンプ４６とは独立して駆動される。
【００５７】
また、発電機８４で発電された電気により、ファン６０の電動をアシストしたり、ポンプ４６の電動をアシストしたりするようにしてもよく、この場合には、更にバッテリに掛かる負荷を低減させることができる。また、これにより、バッテリを充電するオルタネータ４８を駆動させるエンジン４２に掛かる負荷を低減させることができるので、燃費の向上を図ることができる。
【００５８】
以上、本実施形態に係る車体前部構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車体前部構造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、ロアタンク５８の下方側に排気管７０を通す設置スペースがあれば、凹部５８Ａ（挿入部）を形成しない構成にしてもよい。また、その凹部５８Ａを形成する位置は、車幅方向略中央下部に限定されるものでもない。
【００５９】
また、ロアタンク５８に形成する挿入部は、凹部５８Ａに限定されるものではなく、例えば孔部（図示省略）であってもよい。更に、ロアタンク５８は、凹部５８Ａや孔部によって２つに分割される構成に限定されるものではなく、一部（例えば凹部５８Ａの上方側）が互いに連通された構成とされていてもよい。
【００６０】
また、発電機８４を発電させるための原動機は、タービン８２に限定されるものではなく、例えばロータ（図示省略）であってもよい。また、触媒部７１に接触させる水配管８０の形状は、図示の波型形状に限定されるものではなく、水配管８０を流れる水を触媒部７１の廃熱によって気化できるようになっていればよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０  車体前部構造
４０  パワーユニット
４２  エンジン
４６  ポンプ
５２  ラジエータ
５８  ロアタンク
５８Ａ  凹部（挿入部）
６４  補助ポンプ
６８  ラジエータホース
７０  排気管
７１  触媒部
７２  サブラジエータ
８０  水配管
８２  タービン（原動機）
８４  発電機
【図１】
2015074393.tif 000003
【図２】
2015074393.tif 000004
【図３】
2015074393.tif 000005