(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（５）の前部に設けるために用いられる空気導入装置（１０）であって、
外枠を形成するフレーム（２１）と、
前記フレームの内側に設けられ、前記車両の前方側に開口し、前記車両の前後方向へ連通する第１導入流路（２４１〜２４３）を有する空気導入部（２０）と、
前記車両の前方側に開口する導入口（４４１〜４４３）と、前記第１導入流路と交差するように開口する送風口（４５１〜４５３）とを含み、前記導入口と前記送風口とを連通する第２導入流路（４６１〜４６３）を有する空気遮断部（４１、４２）と、
を備え、
前記送風口の開口面積は、前記第２導入流路を介して前記送風口から流れる気流が前記第１導入流路から導入される空気を横切って遮断可能に設定されており、
前記空気遮断部は、前記送風口を開閉する開閉弁（５３）と付勢部材（５２）とを含むスプリング機構（５１）を有しており、
前記スプリング機構は、前記車両の速さ（Ｖｃ）が所定の境界速さ（Ｖｃ＿ｌｉｍ）以上となるとき、前記送風口を開放し、
前記車両の速さが前記境界速さを超えないとき、前記送風口を閉塞する空気導入装置。
【請求項２】
前記送風口の開口面積（Ａ１〜Ａ３）は、前記導入口の開口面積（Ｂ１〜Ｂ３）よりも小さい請求項１に記載の空気導入装置。
【請求項３】
前記第１導入流路を複数に仕切る仕切り部材（２２、２３、１２７〜１３０）をさらに備える請求項１または２に記載の空気導入装置。
【請求項４】
前記送風口は、前記第１導入流路に隣接して形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前部に設けるために用いられる空気導入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンルームの温度を調整するため、エンジンルームに空気を導入する空気導入装置が車両の前部に設けられている。空気導入装置は、フロントグリルまたはラジエータグリルとも呼ばれている。特許文献１に記載のように、空気導入装置は空気を導入する導入口の開閉動作をすることによってエンジンルーム内への空気の導入状態を制御するグリルシャッターが設けられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１９７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような空気導入装置は、例えば、エンジンの始動直後や低速走行の場合、エンジンルーム内に導入される空気量が過少なため、グリルシャッターを開く。グリルシャッターを開き、エンジンルーム内に空気を導入し、エンジンルーム内の過熱を防止する。また、中速、高速走行している場合、空気導入装置はグリルシャッターを閉じて、エンジンルーム内に空気を導入しない。車両の空気抵抗を低減して、燃費の向上に寄与する。さらに、渋滞を走行するような停止を繰り返す場合、空気導入装置はグリルシャッターを開いて、エンジンルーム内に空気を導入し、エンジンルーム内の過熱を防止する。
【０００５】
このように、グリルシャッターは車両の走行状況に応じて開閉動作を行うことによってエンジンルーム内に導入される空気量を調整している。しかしながら、このような構成は、制御装置が必要であり、走行状況に応じて開閉動作の制御を行う複雑な制御となるため、制御異常による開閉動作の不具合の弊害が生じる虞がある。また、このような構成は、部品点数が多くなり、車両の重量が増大することが考えられる。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、導入する空気量を調整し、簡易な構成で軽量化が可能な空気導入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、車両（５）の前部に設けるために用いられる空気導入装置（１０）である。
空気導入装置は、外枠を形成するフレーム（２１）、空気導入部（２０）および空気遮断部（４１、４２）を備える。
空気導入部は、フレームの内側に設けられ、車両の前方側に開口し、車両の前後方向へ連通する第１導入流路（２４１〜２４３）を有する。
空気遮断部は、第２導入流路（４６１〜４６３）を有する。
第２導入流路は、車両の前方側に開口する導入口（４４１〜４４３）と、第１導入流路と交差するように開口する送風口（４５１〜４５３）とを含み、導入口と送風口とを連通する。
【０００８】
送風口の開口面積は、第２導入流路を介して送風口から流れる気流が第１導入流路から導入される空気を横切って遮断可能に設定されている。空気遮断部は、送風口を開閉する開閉弁（５３）と付勢部材（５２）とを含むスプリング機構（５１）を有する。スプリング機構は、車両の速さ（Ｖｃ）が所定の境界速さ（Ｖｃ＿ｌｉｍ）以上となるとき、送風口を開放し、車両の速さが境界速さを超えないとき、送風口を閉塞する。
このような構成にすることによって、導入口から導入される空気を遮断できるため、導入される空気量を調整することができる。また、送風口から流れる気流を利用しているため、簡易な構成で部品点数は少なく、車両の軽量化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による空気導入装置が用いられる車両の構成図。
【図２】本発明の第１実施形態による空気導入装置の構成図。
【図３】図２のＩＩＩ線断面図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】図２のＶ部拡大図。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図。
【図７】本発明の第１実施形態による空気導入装置のスプリング機構の開状態の図。
【図８】本発明の第１実施形態による空気導入装置のスプリング機構の閉状態の図。
【図９】本発明の第１実施形態による空気導入装置が空気を導入する作用図。
【図１０】本発明の第１実施形態による空気導入装置が空気を遮断する作用図。
【図１１】本発明の第２実施形態による空気遮断部の構成図。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図。
【図１３】本発明の第１実施形態による空気導入装置が空気を遮断する作用図。
【図１４】その他実施形態による空気遮断部の構成図。
【図１５】その他実施形態による空気導入装置の構成図。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図。
【図１７】その他実施形態による空気導入装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態による空気導入装置を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、第１実施形態と実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明する。また、「本実施形態」という場合、第１〜第３実施形態を包括する。これらの実施形態の空気導入装置は、車両の前部に設けられる。図中では、煩雑になることをさけるために、本来の断面の奧に見える線の図示を省略している。
【００１１】
（第１実施形態）
図１に示すように、空気導入装置１０は、車両５の前部に装備されるために用いられるものであり、車両５のボンネット７とバンパー８との間であって、両ヘッドライト９の間に設けられている。車両５の前進方向を「前」とし、車両５の後退方向を「後」とする。また、ボンネット７側を「上」とし、車両５のタイヤ６側を「下」とし、上下方向と車両の高さ方向である車高高さは同一である。さらに、前進方向から見て右側を「右」とし、前進方向から見て左側を「左」とし、左右方向は、車幅方向と同一である。
【００１２】
図２に示すように、空気導入装置１０は、外枠を形成するフレーム２１、「仕切り部材」としての複数のルーバー２２、２３、空気導入部２０および空気遮断部４１、４２を備える。図２において、空気導入部２０および空気遮断部４１、４２の所在をわかりやすくするために、空気導入部２０および空気遮断部４１、４２に相当する箇所をドット柄で示す。
【００１３】
図３に示すように、フレーム２１は、幅方向に段階的に折れ曲がっている。
フレーム２１は、フレーム上部延長部３３とフレーム下部延長部３４とを有する。
フレーム上部延長部３３は、フレーム２１の上部に位置するフレーム上部２５において、後退方向に延びている。フレーム下部延長部３４は、フレーム２１の下部に位置するフレーム下部２６において、後退方向に延びている。フレーム上部延長部３３は、フレーム下部延長部３４よりも短く形成されている。
図４に示すように、フレーム２１は、左右方向に位置するフレーム端部３１、３２において、前方からフレーム２１の内側に向かうように湾曲して形成されている。
【００１４】
ルーバー２２、２３は、左右方向の断面形状がＬ字形状で、フレーム上部２５およびフレーム下部２６の間に設けられている。後退方向に延びる第１延長部２８を上側に含み、後退方向に延びる第２延長部２９を下側に含む。第１延長部２８は、第２延長部２９よりも長く形成されている。また、第１延長部２８は、フレーム下部延長部３４と同一長さに形成されており、第２延長部２９は、フレーム上部延長部３３と同一長さに形成されている。
【００１５】
空気導入部２０は、フレーム２１の内側に設けられ、前方側に開口する複数の第１導入流路２４１〜２４３を有し、前方から後退方向に向かって空気を導入可能である。
第１導入流路２４１は、ルーバー２２、２３によって複数に仕切られる。
第１導入流路２４１は、フレーム上部２５およびルーバー２２によって画成される。第１導入流路２４２は、ルーバー２２およびルーバー２３によって画成される。第１導入流路２４３は、ルーバー２３およびフレーム下部２６によって画成される。空気導入部２０は、外部から第１導入流路２４１〜２４３に空気を導入し、図示はしないが、例えば、空気導入装置１０よりも後方側に設けられるエンジンルームに空気を導入する。
【００１６】
空気遮断部４１、４２は、フレーム端部３１、３２に形成され、第２導入流路４６１〜４６３およびスプリング機構５１を有する。空気遮断部４１、４２は、空気導入装置１０の左右方向の中心軸Ｏにおいて左右対称に形成されている。
第２導入流路４６１〜４６２は、車両の前方側に開口する導入口４４１〜４４３と、第１導入流路２４１〜２４３と交差するように開口する送風口４５１〜４５３とを含み、導入口４４１〜４４３と送風口４５１〜４５３とを連通する。
図５のように、導入口４４１〜４４３は、前後方向の断面において角がＲ形状である長方形形状で、前方側から空気が導入可能である。
【００１７】
送風口４５１〜４５３は、各導入口４４１〜４４３に対応し、導入口４４１〜４４３に連通している。送風口４５１〜４５３は、第１導入流路２４１〜２４３と隣接するように設けられている。
図６に示すように、送風口４５１〜４５３は、左右方向に開口し、左右方向の断面において、角がＲ形状である平行四辺形形状で、導入口４４１〜４４３から導入された空気を送風し、気流が形成される。
【００１８】
送風口４５１〜４５３の開口する面積である各開口面積をＡ１〜Ａ３とし、導入口４４１〜４４３の各開口面積をＢ１〜Ｂ３とする。導入口４４１〜４４３および送風口４５１〜４５３は、開口面積Ａ１〜Ａ３が開口面積Ｂ１〜Ｂ３よりも小さくなるように、すなわち、以下関係式（１）〜（３）となるように形成されている。
Ａ１＜Ｂ１                          ・・・（１）
Ａ２＜Ｂ２                          ・・・（２）
Ａ３＜Ｂ３                          ・・・（３）
【００１９】
送風口４５１の一辺をｘ１とし、他の一辺をｙ１とし、送風口４５１の外周の長さである周辺長さをＬ１とする。同様に、送風口４５２、４５３の一辺をｘ２、ｘ３とし、他の一辺をｙ２、ｙ３とし、周辺長さＬ２、Ｌ３とする。周辺長さは以下関係式（４）〜（６）で表され、送風口４５１〜４５３の代表長さＤ１〜Ｄ３は、例えば、以下関係式（７）〜（９）で表される。
Ｌ１＝２×（ｘ１＋ｙ１）            ・・・（４）
Ｌ２＝２×（ｘ２＋ｙ２）            ・・・（５）
Ｌ３＝２×（ｘ３＋ｙ３）            ・・・（６）
Ｄ１＝（４×Ａ１）／Ｌ１            ・・・（７）
Ｄ２＝（４×Ａ２）／Ｌ２            ・・・（８）
Ｄ３＝（４×Ａ３）／Ｌ３            ・・・（９）
【００２０】
気流は、乱流となるように形成され、送風口４５１〜４５３におけるレイノルズ数をＲｅ＿１〜Ｒｅ＿３とし、レイノルズ数Ｒｅ＿１〜Ｒｅ＿３は、例えば、以下関係式（１０）〜（１２）で表される。送風口４５１〜４５３から送風される空気の流速Ｖ１〜Ｖ３とし、空気の動粘度νとする。
Ｒｅ＿１＝（Ｖ１×Ｄ１）／ν          ・・・（１０）
Ｒｅ＿２＝（Ｖ２×Ｄ２）／ν          ・・・（１１）
Ｒｅ＿３＝（Ｖ３×Ｄ３）／ν          ・・・（１２）
【００２１】
車両５の速さが速いほど、導入される空気の流速が速くなるため、流速Ｖ１〜Ｖ３は、速くなる。車両５の速さに応じて、レイノルズ数Ｒｅ＿１〜Ｒｅ＿３が２３００を超えるように、周辺長さＬ１〜Ｌ３、開口面積Ａ１〜Ａ３および代表長さＤ１〜Ｄ３が設定される。気流が乱流であることによって、第１導入流路２４１〜２４３から導入される空気を遮断可能である。乱流は慣性力が大きい流れであるため、第１導入流路２４１〜２４３から導入される空気は、気流により遮断される。なお、第１導入流路２４１〜２４３から導入される空気量がゼロではなく、導入される空気量が減少する程度においても、第１導入流路２４１〜２４３から導入される空気は、気流により遮断されるとする。
【００２２】
スプリング機構５１は、各送風口４５１〜４５３に隣接しており、「付勢部材」としてのスプリング５２および開閉弁５３を有する。
スプリング５２は、一端がフレーム２１またはルーバー２２、２３に接続されており、他端が開閉弁５３に接続されている。スプリング５２は、開閉弁５３をバネ力によって付勢する。
【００２３】
開閉弁５３は、スプリング５２が開閉弁５３を付勢する付勢力Ｆｓ１〜Ｆｓ３と導入口４４１〜４４３を介して導入される送風口４５１〜４５３にかかる空気の圧力Ｐ１〜Ｐ３とによって、送風口４５１〜４５３を開閉可能に取り付けられている。流速Ｖ１〜Ｖ３と同様に、車両５の速さＶｃが速いほど、導入される空気の流速が速くなり、圧力Ｐ１〜Ｐ３は大きくなる。
【００２４】
車両５の速さＶｃが所定の境界速さＶｃ＿ｌｉｍを超えないとき、以下関係式（１３）〜（１５）となり、車両５の速さＶｃが境界速さＶｃ＿ｌｉｍ以上となるとき、以下関係式（１６）〜（１８）となるように、各スプリング５２の付勢力Ｆｓ１〜Ｆｓ３および開口面積Ａ１〜Ａ３が形成されている。
Ｆｓ１＞Ｐ１×Ａ１                  ・・・（１３）
Ｆｓ２＞Ｐ２×Ａ２                  ・・・（１４）
Ｆｓ３＞Ｐ３×Ａ３                  ・・・（１５）
Ｆｓ１＜Ｐ１×Ａ１                  ・・・（１６）
Ｆｓ２＜Ｐ２×Ａ２                  ・・・（１７）
Ｆｓ３＜Ｐ３×Ａ３                  ・・・（１８）
【００２５】
図７に示すように、車両５の速さＶｃが境界速さＶｃ＿ｌｉｍを超えないとき、すなわち、Ｖｃ＜Ｖｃ＿ｌｉｍ  となるとき、付勢力Ｆｓ１〜Ｆｓ３が、圧力Ｐ１〜Ｐ３が作用する力よりも大きくなるため、開閉弁５３は送風口４５１〜４５３を閉塞する。
図８に示すように、車両５の速さＶｃが境界速さＶｃ＿ｌｉｍ以上となるとき、すなわち、Ｖｃ≧Ｖｃ＿ｌｉｍ  となるとき、付勢力Ｆｓ１〜Ｆｓ３が、圧力Ｐ１〜Ｐ３が作用する力よりも小さくなるため、開閉弁５３は送風口４５１〜４５３を開放する。
境界速さＶｃ＿ｌｉｍはスプリング５２の付勢力Ｆｓ１〜Ｆｓ３および開口面積Ａ１〜Ａ３によって任意に設定することができる。
【００２６】
（作用）
空気導入装置１０の作動について説明する。
境界速さＶｃ＿ｌｉｍを、例えば、時速２０ｋｍとする。
図９に示すように、車両５がエンジンを始動してから時速２０ｋｍ未満の低速走行のとき、エンジンルーム内に導入される空気量が過少になるため、空気導入部２０が第１導入流路２４１〜２４３を介してエンジンルーム内に空気を導入する。導入される空気によって、空気導入装置１０はエンジンルーム内の過熱を防止する。このとき、関係式（１３）〜（１５）が満たされており、開閉弁５３が閉塞され、空気遮断部４１、４２は送風口４５１〜４５３から気流を流さない。
【００２７】
図１０に示すように、車両５が時速２０ｋｍ以上の中速および高速走行になるとき、圧力Ｐ１〜Ｐ３が大きくなり、関係式（１６）〜（１８）が満たされ、開閉弁５３が開放される。開閉弁５３が開放され、空気遮断部４１、４２は送風口４５１〜４５３から気流を流す。気流によって、空気遮断部４１、４２は空気導入部２０から導入される空気を遮断する。エンジンルーム内に空気が導入されないので、車両５の空気抵抗が小さくなる。このとき、空気導入装置１０は車両５の燃費向上に寄与する。また、車両５が停止するとき、車両５がエンジン始動してから低速走行するときと同様に、空気導入部２０がエンジンルーム内に空気を導入し、空気導入装置１０はエンジンルーム内の過熱を防止する。図９、１０において、導入口４４１、４４３および送風口４５１、４５３も同様の作用を行う。
【００２８】
従来、このようなエンジンルーム内への空気の導入状態を制御するために、グリルシャッターが用いられていた。走行状況に応じて、開閉動作を行う複雑な制御をするグリルシャッターは、部品点数が多くなり、車両の重量が増大していた。
【００２９】
（効果）
（１）そこで、本実施形態では、送風口４５１〜４５３の開口面積は、送風口４５１〜４５３から流れる気流が、第１導入流路２４１〜２４３から導入される空気を横切って通過可能に設定されている。このような構成にすることによって、第１導入流路２４１〜２４３から導入される空気を遮断できるため、エンジンルーム内に導入される空気量を調整することができる。また、車両５の走行による気流を利用しているため、簡易な構成で部品点数は少なく、車両５の軽量化が可能である。
【００３０】
（第２実施形態）
第２実施形態では、フレームの形態、空気導入部の形態および空気遮断部の配置を除き、第１実施形態と同様である。
図１１、１２に示すように、空気導入装置１２のフレーム１２１は、左右方向に延びる板状で、内部が複数の仕切り部材１２７〜１３０によって仕切られ、網目状に形成されている。また、フレーム１２１は、前後方向において、中央部からフレーム上部１２５およびフレーム下部１２６にかけて湾曲するように形成されている。
【００３１】
空気導入部１２０は、仕切り部材１２６〜１２９の間に形成される複数の第１導入流路１２４を有する。第１導入流路１２４は、前後方向の断面において、角がＲ形状であるひし形形状に形成されている。
空気遮断部１４０は、フレーム１２１のフレーム上部１２５に形成されており、導入口１４４および送風口１４５を有する。
導入口１４４は、前方に開口し、空気が導入され、複数形成されている。導入口１４４は、前後方向の断面において、第１導入流路１２４と同形状に形成されている。
【００３２】
送風口１４５は、導入口１４４と連通しており、第１導入流路１２４と交差し、下方向に開口するように形成されている。また、送風口１４５は、上下方向の断面において、長方形形状に形成されている。
図１３に示すように、複数の送風口１４５から下方向に気流が流れることによって、第１導入流路１２４から導入される空気が遮断される。このような構成においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３３】
（その他実施形態）
（ｉ）第１導入流路、第２導入口および送風口の断面形状は、円形形状、多角形形状もしくは星型形状であってもよい。第１導入流路、第２導入口および送風口の数は少なくとも１つあればよい。第１導入流路、第２導入口および送風口の形状および数を問わず、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
（ｉｉ）図１４に示すように、空気導入装置１３のフレーム２２１は、左右方向および上下方向に延びる板状で、直方体形状に形成されている。このような構成においても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３５】
（ｉｉｉ）図１５に示すように、第１実施形態の思想を共有する他の実施形態では、空気導入装置１４の複数のルーバー６１の長手方向が上下方向と平行になるように設けてもよい。第１導入流路６２１は、ルーバー６１同士の間およびルーバー６１とフレーム６９とによって画成されている。空気導入部６２は複数のルーバー６１の間で複数の第１導入流路６２１が形成されている。空気遮断部６３はフレーム６９のフレーム上部６９１もしくはフレーム下部６９２に設けられる。導入口６３１は、前方に開口する。図１５において、図２と同様に、空気導入部６２および空気遮断部６３に相当する箇所をドット柄で示す。
図１６に示すように、送風口６３２は上下方向に開口する。ルーバー６１の配置によらず、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３６】
（ｉｖ）図１７に示すように、空気導入装置１５の空気遮断部１２０はフレーム下部１２６に形成してもよい。この場合、送風口は上方向に開口する。空気遮断部の配置によらず、第１実施形態と同様の効果を奏する。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００３７】
５    ・・・車両、
１０    ・・・空気導入装置、
２０    ・・・空気導入部、
２１    ・・・フレーム、
２４１〜２４３    ・・・第１導入流路、
４１、４２    ・・・空気遮断部、
４４１〜４４３    ・・・導入口、
４５１〜４５３    ・・・送風口、
４６１〜４６３    ・・・第２導入流路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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