(57)【要約】【課題】従来、ラジエターを通過した空気を単にエンジンコンパーメント内に放出せず、車両下方に逃げるようにした構造では、ラジエターを通過した空気は車両下部に排出されるので、高速運転時に過冷却になる。また、高速時にフラッパが開いて、エンジンコンパーメント内に空気を流すと、結果的に空気の滞留箇所を作ってしまい、空気抵抗の増加を生じることとなる。【解決手段】車両前部の空気取入口から車両下部へ流入空気を導くためのダクトと、前記ダクトの出口に略水平に配置されたラジエターと、前記車両の速度に応じて前記ダクトの通風面積を変える通風面積変更手段とを有する車両用冷却構造を提供する。【選択図】図１
2013092122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前部の空気取入口から車両下部へ流入空気を導くためのダクトと、
前記ダクトの出口に略水平に配置されたラジエターと、
前記車両の速度に応じて前記ダクトの通風面積を変える通風面積変更手段とを有する車両用冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以後「エンジン」という）を冷却するためのラジエターの配置および、ラジエターを通過させる空気の流れを制御するダクトの構造に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
エンジンは、シリンダ内部で燃料を爆発的に燃焼させることで、ピストンを動かし、ピストンの動きをクランク軸の回転に変換することで、駆動力を得る。従って、シリンダ内の燃焼室周辺は高温となるため、冷却構造が設けられる。この冷却構造は、空気の流れだけで行うものと、燃焼室周囲にウォータージャケットを設け、そこに冷却液を循環させるタイプの物がある。冷却水を用いる冷却構造は通常水冷方式と呼ばれている。
【０００３】
水冷方式の冷却構造では、冷却水は、燃焼室周囲で熱を奪った後、放熱装置であるラジエターで熱を放出し、温度を下げた後、再び燃焼室周囲を循環する。エンジンは通常車両の前方部に設けられたエンジンコンパーメントと呼ばれる空間に配置される場合が多く、ラジエターはエンジンの前方に縦置きに配置される。これは、車両前方に空気取り入れ口を設け、そこからエンジンコンパーメントに流入する空気でラジエターを冷却するためである。
【０００４】
しかし、このような構造では、エンジンコンパーメント中には、ラジエターを通過した熱風が流れることとなるので、ラジエター以外で冷却したいものが効率よく冷却できないという課題があった。ここでラジエター以外で冷却したいものとは、例えば吸気を冷却するための機構がある。吸気の温度が高くなると、酸素の含有量が減り、結果的に燃費を低下させる。
【０００５】
また、ラジエターを通過した熱風は、エンジンコンパーメント内からスムースに抜けないので、空気が滞留し、そのため車両の走行時の空気抵抗が増加する。また、車速が増加すると、ラジエターを通過する空気量も多く、低速でも冷却能力を発揮できるように設計されたラジエターにとっては、過冷却になるおそれもある。
【０００６】
このような課題を解決する方法として、特許文献１には、ラジエターとエンジンの間に、ラジエターを通過した空気を車両下部に流すためのダクトを設けた構造が開示されている。
【０００７】
特許文献１では、ラジエターを抜ける風の抵抗を少なくし、ラジエターの放熱性能を向上させることを図っている。そのため、エンジン下方に設けられるダクトの出口には、ダクト中の空気をより排出しやすくするために、クロスフローファンを設けている。さらに、ダクトには、エンジン側に風圧で開口できるフラッパを設け、冷却の効率化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２９８１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、従来のように、ラジエターを通過した空気を単にエンジンコンパーメント内に放出せず、車両下方に逃げるようにしている点で、走行中の空気抵抗を低減する方法であるといえる。しかしながら、基本的にラジエターを通過した空気はどこかに排出されるので、高速運転時に過冷却になるという課題は解決されていない。
【００１０】
また、高速時にフラッパが開いて、エンジンコンパーメント内に空気を流すと、結果的に空気の滞留箇所を作ってしまい、空気抵抗の増加を生じることとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みて想到された発明である。より具体的には、
車両前部の空気取入口から車両下部へ流入空気を導くためのダクトと、
前記ダクトの出口に略水平に配置されたラジエターと、
前記車両の速度に応じて前記ダクトの通風面積を変える通風面積変更手段とを有する車両用冷却構造である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の車両用冷却構造は、ラジエターがエンジンコンパーメントの下部に略水平に配置され、車両前部の空気取入口から流入した風は、ダクトを通過してラジエターを抜け、車両下部に流れるので、エンジンコンパーメント内で空気の滞留が生じることがなく、空気抵抗を増加させない。
【００１３】
また、エンジンコンパーメント内にラジエター通過後の熱風が入らないので、吸気を冷却するための機構等を配置することができ、エンジンコンパーメント内の効率のよい冷却ができる。
【００１４】
また、本発明に係るダクトは、通風面積を速度により変更することができる。従って、低速時には通風面積を大きくし、冷却効果を高める。また高速時には通風面積を小さくし、過冷却を防止することができる。
【００１５】
また、ラジエターをエンジンコンパーメント下方に略水平に配置するので、エンジンコンパーメントのアンダーカバーとしての役目も果たす。すなわち、騒音や空気抵抗の低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の車両用冷却構造の構成を示す図である。
【図２】本発明の車両用冷却構造の動作を示す図である。
【図３】本発明の車両用冷却構造の他の実施の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、下記の実施形態を変形してもよい。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の車両用冷却構造の構成を示す図である。図１は車両の前方部のエンジンコンパーメントの側面からの断面図である。タイヤおよび車軸は記載を省略している。本発明の車両用冷却構造１では、エンジン２およびトランスミッションは車両３の前方に設けられたエンジンコンパーメント４中に配置されるのが好適である。しかし、エンジン２を車両３後方に配置する構成を排除するものではない。運転者（図示せず）はエンジン２の後方に着座することとなる。
【００１９】
車両３の前方部には、空気取入口５が設けられる。空気取入口５からは、ダクト２０がエンジンコンパーメント４下方に向って延設される。そして、エンジンコンパーメント４の下方には略水平に配置されたラジエター１０が設けられている。ここで略水平とは、車両３の側面視において、ラジエター１０の縁１０ａと水平面７（２点鎖線で示した）のなす角度が４５度以下の角度で配置されていることを言う。エンジン２自体は、ラジエター１０の上方であっても斜め上方であってもよい。
【００２０】
ラジエター１０は、エンジンコンパーメント４の下方に略水平に配置されるので、エンジンコンパーメント４のアンダーカバーの役目も負うことができる。つまり、エンジン２の騒音や走行中の車両３下部の空気の流れをスムースにして、走行中の抵抗を減少させる事ができる。すなわち、この部分のアンダーカバーを省略することができ、材料費用の削減に寄与することができる。
【００２１】
ラジエター１０には、通風用のファン１１が備えられる。車両３が停車している際にも、ラジエター１０に風を送るためである。ファン１１は、クランク軸の回転を伝達させてもよいし、ファン１１を回転させるモータを設け、バッテリによってファンを回転させてもよい。
【００２２】
ダクト２０は、ダクト上板２１と、ダクト下板２２と、一対のダクト側板２３によって形成された筒状の部材である。なお、図では、ダクト側板２３は、紙面向って奥のものが見えている。エンジン２前方の空気取入口５の直後の部分をダクト入口２６、エンジンコンパーメント４下方でラジエター１０通風面１０ｂに連結する部分をダクト出口２７、ダクト入口２６とダクト出口２７の間の部分をダクト中部２８と呼ぶ。
【００２３】
ダクト上板２１と、ダクト下板２２と、一対のダクト側板２３で囲まれた部分の内、最も狭い部分の面積を通風面積２９と呼ぶ。本発明の車両用冷却構造１に係るダクト２０では、この通風面積２９を車速によって変化させる通風面積変更手段を有する。図１では通風面積２９を両端矢印で示したが、この両端矢印を高さとして、紙面表から裏方向に向うダクト入口２６の幅の積によって通風面積２９が求められる。
【００２４】
通風面積変更手段は、車速が速いと通風面積２９を小さくし、車速が遅いと通風面積２９を大きくするように変化させるのであれば、特に限定されるものではない。本実施の形態では、ダクト上板２１とダクト下板２２の距離が変化することで、通風面積２９を変化させる例について説明する。
【００２５】
本実施の形態では、ダクト上板２１は、一対のダクト側板２３の間でダクト下板２２に向って接近することができる。ダクト出口２７には、ラジエター１０の通風面１０ｂに枠状に固定された連結部材２０ｊが接続されている。連結部材２０ｊとダクト上板２１の接合部２１ａは、車両側面視した時に揺動可能に枢支されている。例えば、連結部材２０ｊとダクト上板２１を蝶番で連結するような構造で実現することができる。
【００２６】
一方、ダクト入口２６では、ダクト上板２１と揺動可能に連結された支持板２５が設けられる。支持板２５は、ダクト上板２１の全幅に渡って設けられる部材である。支持板２５は、バネ３２等で重力上方に向って付勢されている。ダクト側板２３には、ダクト上板２１とダクト下板２２の距離が最高になる点と最低になる点にストッパ（図示せず）が設けられている。このストッパは、ダクト上板２１がダクト下板２２から所定以上離れないように、また、所定以上接近しないように規制できればよい。例えば、互いのダクト側板２３の相当する位置に、突起などを設けておくことで実現することができる。
【００２７】
さらに、ダクト中部２８では、ダクト上板２１とダクト下板２２を除々に接近させ、再び除々に離間させるような絞り部３４を設ける。ダクト２０内は車両３前方の空気取入口５から流入した空気が高速で流れるので、絞り部３４の前後でダクト上板２１とダクト下板２２の距離を緩やかに変化させるのがよい。絞り部３４の前後で乱流が生じると、空気抵抗になるからである。絞り部３４において、ダクト上板２１とダクト下板２２とダクト側板２３によって形成される断面積が通風面積２９である。
【００２８】
以上のような構成の車両用冷却構造１について、その動作を説明する。まず図１を参照して、車両が停車している若しくは車速が低速の際は、ダクト上板２１は、ダクト下板２２から最も離れて位置している。したがって、通風面積２９は最大となっている。ラジエター１０のファン１１の回転によって、車両３前方の空気取入口５から吸入された空気はダクト２０を通過して、ラジエター１０の通風面１０ｂを通過し、熱風となって車両３の下方に排出される。
【００２９】
ここで、ダクト中部２８に設けられた絞り部３４を風が通過することで、ベンチュリ効果による下向きの力がダクト上板２１に作用する。しかし、ダクト上板２１は、バネ３２によって上方向に付勢されているので、ほとんど動かない。すなわち、通風面積２９は変化しない。
【００３０】
次に図２を参照して、車両が高速で走行している場合は、車両３前方の空気取入口５から流入した空気は絞り部３４で加速され、ベンチュリ効果による強い下向きの力がダクト上板２１に作用する。するとダクト上板２１はバネ３２による上方向の付勢に逆らって、ダクト下板２２に向って接近する。接近したダクト上板２１を点線で示した。すると、通風面積２９は小さくなる。通風面積２９が小さくなることで、風量が制限され、ラジエター１０中の冷却水が過冷却になることがない。
【００３１】
また、ダクト上板２１がダクト下板２２に向って接近するのに伴って、ダクト上板２１をダクト入口２６で支持している支持板２５も下に下がり、車両３前方の空気取入口５の面積を小さくする。従って、エンジンコンパーメント４中で滞留するような空気が生じる事が無く、走行時の抵抗を高くすることがない。
【００３２】
また、ダクト上板２１はストッパによって所定の距離以上にはダクト下板２２に接近することはないので、通風面積２９が小さくなりすぎて高速走行時に逆に冷却不足になることもない。以上のように、本実施の形態で通風面積変更手段は、連結部材２０ｊと揺動可能に枢支されたダクト上板２１とダクト上板２１を上端で支える支持板２５と支持板２５を上方向に付勢するバネ３２と、ダクト上板２１とダクト下板２２の間で通風面積２９を絞った絞り部３４によって構成される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、ダクト上板２１だけが可動するように説明を行ったが、ダクト下板２２が可動するようにしてもよい。また、ダクト上板２１とダクト下板２２は固定され、一対のダクト側板２３の一方若しくは両方が接近したり離隔したりするようにしてもよい。
【００３４】
（実施の形態２）
図３には、本実施の形態の車両用冷却構造８を示す。本実施の形態では、実施の形態１とほぼ同じ構造のダクト２０とラジエター１０を有する。但し本実施の形態では、支持板２５を上に付勢する手段としてバネ３２ではなく、アクチュエータ３６が用いられている。アクチュエータ３６は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）等の制御装置３８によって軸を伸縮させることができる。軸の先端には、支持板２５が連結されている。
【００３５】
また、本実施の形態では、ダクト中部２８での絞り部３４はなくてもよい。ダクト２０の通風面積２９はアクチュエータ３６によって強制的に移動させられるので、ベンチュリ効果を利用する必要がないからである。もちろん、図３に示すように、絞り部３４を備えていてもよい。
【００３６】
制御装置３８は、支持板２５を移動させるアクチュエータ３６と、速度センサ４０およびラジエター１０のファン１１とが接続されている。アクチュエータ３６には駆動電圧が印加されており、制御装置３８の指示信号Ｃａによってスイッチが接続・切断することでアクチュエータ３６は支持板２５を上下に移動させる。
【００３７】
次に本実施の形態の車両用冷却構造８の動作について説明する。本実施の形態の車両用冷却構造８も実施の形態１の場合と同様に速度によってダクト上板２１とダクト下板２２の距離が接近したり離間したりする。すなわち、停車若しくは車速が遅い場合は、ダクト上板２１は移動しない。そして、ラジエター１０のファン１１を回転するように、制御装置３８はファン１１に指示信号Ｃｆを送る。
【００３８】
制御装置３８は速度センサ４０からの信号Ｓｓによって現在の車速を検知し、速度に応じた通風面積２９になるようにダクト上板２１とダクト下板２２の距離を設定する。また、制御装置３８は、冷却水温度センサ４２からの信号Ｓｔによって冷却水温度をモニタし、冷却水温度が所定の温度以下になった場合は、ファン１１の駆動を停止するように制御してもよい。
【００３９】
以上のように本実施の形態では、ダクト２０の通風面積２９を変更するのに、制御装置３８を用いたので、速度や冷却水温度に応じてファン１１の回転数や通風面積２９をより細かく制御することが容易になる。なお、本実施の形態において、通風面積変更手段は、ダクト上板２１と支持板２５とアクチュエータ３６と制御装置３８によって構成されている。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の車両用冷却構造は、エンジンを車両前方に搭載した車両に好適に利用することができるだけでなく、エンジンを後方に搭載した車両にも適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１、８  車両用冷却構造
２  エンジン
３  車両
４  エンジンコンパーメント
５  空気取入口
７  水平面
１０  ラジエター
１０ａ  縁
１０ｂ  ラジエター通風面
１１  ファン
２０  ダクト
２０ｊ  連結部材
２１  ダクト上板
２１ａ  （ダクト上板と連結部材との）接合部
２２  ダクト下板
２３  ダクト側板
２５  支持板
２６  ダクト入口
２７  ダクト出口
２８  ダクト中部
２９  通風面積
３２  バネ
３４  絞り部
３６  アクチュエータ
３８  制御装置
４０  速度センサ
４２  冷却水温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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