特開 2024-128824 車両の冷却ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128824

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】車両の冷却ユニット

(51)【国際特許分類】

   B60K 11/04 20060101AFI20240913BHJP

【ＦＩ】

B60K11/04 H

B60K11/04 Z

B60K11/04 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038060

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】308013436

【氏名又は名称】小島プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】弁理士法人あーく事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 大二郎

(72)【発明者】

【氏名】今枝 孝弘

【テーマコード（参考）】

3D038

【Ｆターム（参考）】

3D038AA05

3D038AA10

3D038AB01

3D038AC01

3D038AC13

3D038AC14

3D038AC15

3D038AC20

3D038AC26

(57)【要約】

【課題】ラジエータに掛かる負荷の低減および各熱交換器における熱交換効率の向上を図ることができる車両の冷却ユニットを提供する。
【解決手段】ラジエータ３に、インタクーラ４、ファンシュラウド５およびリザーブタンク６が支持されて成る第１冷却ユニット１Ａと、車両フロントボデー２との間にラジエータサポートブラケット７を配設する。ラジエータサポートブラケット７によってコンデンサ８および電動ファン９を支持すると共に、ラジエータサポートブラケット７の上下方向延在部７１，７２に車両前方に向けて突出した導風部を備えさせ、車幅方向延在部７４を車両前方に向けて先細りとなる断面形状にする。これにより、ラジエータ３に掛かる負荷を小さくすることができると共に、各熱交換器８，４，３において十分な熱交換効率を得ることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくともラジエータおよびコンデンサを含む複数の熱交換器と、少なくとも電動ファンを含む付随部品とを備えて成る車両の冷却ユニットにおいて、
前記ラジエータと、該ラジエータよりも前方に位置する車両フロントボデーとの間に配設されたラジエータサポートブラケットを備え、
前記ラジエータサポートブラケットは、上下方向に延在する左右一対の上下方向延在部と、車幅方向に沿って延在する上下一対の車幅方向延在部とを備えた枠状で成り、車両正面視において前記各上下方向延在部および前記各車幅方向延在部で囲まれた範囲の内側に前記コンデンサの少なくとも一部および前記電動ファンが配置されて、これらコンデンサおよび電動ファンが前記ラジエータサポートブラケットに支持されており、
前記上下方向延在部は、前記車幅方向延在部よりも車両前方に向けて突出した導風部を備えており、
前記車幅方向延在部は、車両前方に向けて先細りとなる断面形状を有していることを特徴とする車両の冷却ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両の冷却ユニットに係る。

【背景技術】

【0002】

従来より、車両のエンジンルームの前部には、冷媒や吸気等を冷却するための各種の熱交換器およびそれに付随する部品を備えた冷却ユニットが配設されている。この冷却ユニットを構成する熱交換器としては、ラジエータ、インタクーラ、コンデンサ等が挙げられ、これに付随する部品としては、ファンシュラウド、リザーブタンク、電動ファン等が挙げられる。

【0003】

特許文献１には、コンデンサがラジエータに支持された構成が開示されている。このように、各熱交換器のうち比較的大型で成るラジエータを支持構造体として利用し、このラジエータに、他の熱交換器やそれに付随する部品を支持させる構成が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７－１４５２８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ラジエータに、他の熱交換器やそれに付随する部品を支持させる構成にあっては、ラジエータに掛かる負荷が大きく、特に、ラジエータタンクとラジエータコアとの接続部分（例えばカシメによって接続されている部分）に掛かる負荷が大きくなり、水漏れが懸念される状況にあった。このため、この接続部分の接続強度を高くしておく等といった水漏れ対策を講じておく必要があり、ラジエータ全体としての重量の増大に繋がっていた。

【0006】

また、電動ファンが各熱交換器の前側に配設される場合、この電動ファンを支持（熱交換器に支持）するためのブラケットが各熱交換器の前側に位置することになるため、このブラケットの存在が、各熱交換器への空気の流れを阻害することになる。その結果、各熱交換器を通過する空気の量の減少や空気の流速の低下を招く可能性があり、十分な熱交換効率を得ることができていなかった。

【0007】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ラジエータに掛かる負荷の低減および各熱交換器における熱交換効率の向上を図ることができる車両の冷却ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、少なくともラジエータおよびコンデンサを含む複数の熱交換器と、少なくとも電動ファンを含む付随部品とを備えて成る車両の冷却ユニットを前提とする。そして、この車両の冷却ユニットは、前記ラジエータと、該ラジエータよりも前方に位置する車両フロントボデーとの間に配設されたラジエータサポートブラケットを備えている。また、前記ラジエータサポートブラケットは、上下方向に延在する左右一対の上下方向延在部と、車幅方向に沿って延在する上下一対の車幅方向延在部とを備えた枠状で成り、車両正面視において前記各上下方向延在部および前記各車幅方向延在部で囲まれた範囲の内側に前記コンデンサの少なくとも一部および前記電動ファンが配置されて、これらコンデンサおよび電動ファンが前記ラジエータサポートブラケットに支持されている。そして、前記上下方向延在部は、前記車幅方向延在部よりも車両前方に向けて突出した導風部を備えており、前記車幅方向延在部は、車両前方に向けて先細りとなる断面形状を有していることを特徴とする。

【0009】

この場合、前記導風部は、各上下方向延在部のうち一方のみに備えられていてもよいし、両方に備えられていてもよい。また、車両前方に向けて先細りとなる断面形状は、各車幅方向延在部のうち一方のみに適用されていてもよいし、両方に適用されていてもよい。

【0010】

本解決手段によれば、コンデンサおよび電動ファンがラジエータサポートブラケットに支持されていることにより、ラジエータに掛かる負荷を小さくすることができる。また、車両前方から流れてくる空気（走行風等）であって、ラジエータサポートブラケットの上下方向延在部付近を流れる空気は、当該上下方向延在部が導風部（車幅方向延在部よりも車両前方に向けて突出した導風部）を備えていることにより、ラジエータサポートブラケットの外側（車幅方向の外側）に流れてしまう量が減少し、大部分がラジエータサポートブラケットの内側に流れ込むことになる。また、車両前方から流れてくる空気であって、ラジエータサポートブラケットの車幅方向延在部付近を流れる空気は、当該車幅方向延在部が車両前方に向けて先細りとなる断面形状を有していることにより、流れが乱されることが抑制され、高い流速を維持したまま各熱交換器を通過することになる。これらにより、各熱交換器において十分な熱交換効率を得ることができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明では、ラジエータと車両フロントボデーとの間に配設されたラジエータサポートブラケットによってコンデンサおよび電動ファンを支持すると共に、ラジエータサポートブラケットの上下方向延在部に車両前方に向けて突出した導風部を備えさせ、車幅方向延在部を車両前方に向けて先細りとなる断面形状としている。このため、ラジエータに掛かる負荷を小さくすることができると共に、各熱交換器において十分な熱交換効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】車両の冷却ユニットおよび車両フロントボデーを示す斜視図である。

【図2】車両の冷却ユニットおよび車両フロントボデーの分解斜視図である。

【図3】図３（ａ）は冷却ユニットの正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ－Ｂ線に沿った断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）におけるＣ－Ｃ線に沿った断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、過給機付きエンジン（内燃機関）を搭載した車両において、冷媒や吸気等を冷却するための各種の熱交換器として、ラジエータ、インタクーラ、コンデンサを備え、それに付随する部品（以下、単に付随部品という）として、ファンシュラウド、リザーブタンク、電動ファンを備えた場合を例に挙げて説明する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る車両の冷却ユニット１および車両フロントボデー２を示す斜視図である。また、図２は、車両の冷却ユニット１および車両フロントボデー２の分解斜視図である。また、図３（ａ）は冷却ユニット１の正面図である。これらの図における矢印ＦＲは車体前方向を示し、矢印ＵＰは上方向を示し、矢印ＲＨは車幅方向の右側を示し、矢印ＬＨは車幅方向の左側を示している。

【0015】

これらの図に示すように、車両の前部であって、車両フロントボデー２の後側には、各種の熱交換器と付随部品とにより構成される冷却ユニット１が配設されている。

【0016】

－車両フロントボデーの構成－
図１および図２に示すように、車両フロントボデー２は、車体正面視が略矩形の枠状に形成されており、上側において車幅方向に沿って延在されたアッパフレーム２１と、該アッパフレーム２１よりも下側において車幅方向に沿って延在されたロアフレーム２２と、アッパフレーム２１およびロアフレーム２２における車幅方向の両端部同士をそれぞれ上下方向で連結して車両フロントボデー２の側部を構成するサイドフレーム２３，２４とを含んで構成されている。

【0017】

また、アッパフレーム２１の車幅方向の両端部には、エプロンアッパメンバ２５，２６の前端部が接合されている。また、アッパフレーム２１とロアフレーム２２との間には、車幅方向の中央位置において上下方向に延在するセンタブレース２７が架け渡されている。

【0018】

－冷却ユニットの構成－
次に、冷却ユニット１について説明する。図２に示すように、冷却ユニット１は、ラジエータ３に、インタクーラ４、ファンシュラウド５、および、リザーブタンク６が一体的に組み付けられて成る第１冷却ユニット１Ａと、ラジエータサポートブラケット７に、コンデンサ８および電動ファン９が一体的に組み付けられて成る第２冷却ユニット１Ｂとを含んで構成されている。

【0019】

ラジエータ３は、エンジン冷却水の冷却を行う熱交換器である。ラジエータ３は、車体前後方向に対して直交する方向に拡がるラジエータコアと、該ラジエータコアの両側（例えば車幅方向の両側または上下方向の両側）に配設されたラジエータタンクとが一体的に接続（例えばカシメによって接続）されて成る。エンジンから吸熱することで高温となった冷却水がラジエータ３において外気と熱交換されることによって冷却され、該冷却水がエンジンに戻されることによりエンジンの冷却が行われる。

【0020】

インタクーラ４は、ラジエータ３の前側に配設され、該ラジエータ３に支持されている。例えば、ボルト止めや、インタクーラ４に形成された係止ピンがラジエータ３に形成されたピン孔に挿通されることによって支持されている。

【0021】

インタクーラ４は、過給機において過給されることで高温となった吸気の冷却を行う熱交換器である。インタクーラ４は、ラジエータ３と同様に、車体前後方向に対して直交する方向に拡がり、吸気の冷却効率が高められている。本実施形態に係るインタクーラ４にあっては、その車幅方向の寸法はラジエータ３の車幅方向の寸法よりも僅かに大きく設定されており、上下方向の寸法はラジエータ３の上下方向の寸法の４／５程度となっている。インタクーラ４の寸法としてはこれに限定されるものではない。

【0022】

ファンシュラウド５は、樹脂によって形成された部品であり、ラジエータ３の背面（車両後側に向く面）を覆うように設置されており、インタクーラ４やラジエータ３を通過した空気を車両後方へ案内する機能を有している。

【0023】

リザーブタンク６は、ラジエータ３の上部に取り付けられ、該ラジエータ３から押し出された冷却水を貯留し、また、その冷却水を必要に応じてラジエータ３に戻す構成となっている。

【0024】

このように、第１冷却ユニット１Ａにあっては、ラジエータ３の前側にインタクーラ４が、ラジエータ３の後側にファンシュラウド５およびリザーブタンク６がそれぞれ配設され、これらがラジエータ３に支持された構成となっている。また、ラジエータ３は、車両フロントボデー２に支持される。この支持構造は公知のもの（例えばラジエータ３に形成された係止ピンが車両フロントボデー２に形成されたピン孔に挿通される支持構造）が適用される。

【0025】

ラジエータサポートブラケット７は、樹脂製であって、正面視が略矩形の枠状で成る。具体的に、このラジエータサポートブラケット７は、第１冷却ユニット１Ａと車両フロントボデー２との間に配設されており、図２および図３（ａ）に示すように、上下方向に延在する左右一対の上下方向延在部７１，７２と、車幅方向に沿って延在する上下一対の車幅方向延在部７３，７４とを備えている。

【0026】

各上下方向延在部７１，７２同士の間隔（車幅方向での間隔）は、車両フロントボデー２のサイドフレーム２３，２４同士の間隔に略一致しており、第２冷却ユニット１Ｂが車両フロントボデー２に組み付けられた状態（図１を参照）では、車幅方向の左側に位置する上下方向延在部７１が同じく車幅方向の左側に位置するサイドフレーム２３に対向した位置となり、車幅方向の右側に位置する上下方向延在部７２が同じく車幅方向の右側に位置するサイドフレーム２４に対向した位置となる。

【0027】

同様に、各車幅方向延在部７３，７４同士の間隔（上下方向での間隔）は、車両フロントボデー２のアッパフレーム２１とロアフレーム２２との間隔に略一致しており、第２冷却ユニット１Ｂが車両フロントボデー２に組み付けられた状態では、上側に位置する車幅方向延在部７３がアッパフレーム２１に対向した位置となり、下側に位置する車幅方向延在部７４がロアフレーム２２に対向した位置となる。

【0028】

コンデンサ８は、車両の空調機の冷媒回路を循環する冷媒を冷却する熱交換器である。つまり、冷媒回路の圧縮機から吐出されたガス冷媒を、外気との熱交換によって冷却して凝縮させる。冷媒としては、例えば代替フロンが用いられる。コンデンサ８は、ラジエータ３と同様に、車体前後方向に対して直交する方向に拡がり、冷媒の冷却効率が高められている。図３（ａ）に示すように、本実施形態に係るコンデンサ８にあっては、その車幅方向の寸法は、ラジエータサポートブラケット７の各上下方向延在部７１，７２同士の間隔（車幅方向での間隔）よりも僅かに小さく設定されており、上下方向の寸法は、ラジエータサポートブラケット７の各車幅方向延在部７３，７４同士の間隔（上下方向での間隔）よりも大きく設定されている。

【0029】

コンデンサ８は、ラジエータサポートブラケット７に取り付けられている。その取付構造としては、図３（ａ）に示すように、４個のブラケット８１，８２，８３，８４が用いられている。具体的に、コンデンサ８の上部の両側部分がブラケット８１，８２を介してラジエータサポートブラケット７の上下方向延在部７１，７２にそれぞれ取り付けられている。また、コンデンサ８の上下方向中央部の両側部分がブラケット８３，８４を介してラジエータサポートブラケット７における下側の車幅方向延在部７４にそれぞれ取り付けられている。

【0030】

このようにしてコンデンサ８がラジエータサポートブラケット７に支持されていることにより、コンデンサ８の上側半分は、車両正面視において、ラジエータサポートブラケット７の各上下方向延在部７１，７２および各車幅方向延在部７３，７４で囲まれた範囲の内側に位置している。また、コンデンサ８の下側半分は、ラジエータサポートブラケット７よりも下側（下側の車幅方向延在部７４よりも下側）に位置していることになる。

【0031】

電動ファン９は、ファンケーシング９１内に図示しない電動モータおよびファンブレード９２が収容された構成となっている。また、ファンケーシング９１の３箇所にはブラケット９３，９４，９５が設けられており、これらブラケット９３，９４，９５によってラジエータサポートブラケット７に支持されている。具体的には、ファンケーシング９１の上部がブラケット９３によってラジエータサポートブラケット７における上側の車幅方向延在部７３に取り付けられている。また、ファンケーシング９１の下部の２箇所がブラケット９４，９５によってラジエータサポートブラケット７における下側の車幅方向延在部７４に取り付けられている。これにより、電動ファン９は、車両正面視において、ラジエータサポートブラケット７の各上下方向延在部７１，７２および各車幅方向延在部７３，７４で囲まれた範囲の内側に位置していることになる。

【0032】

このように、第２冷却ユニット１Ｂにあっては、ラジエータサポートブラケット７の各上下方向延在部７１，７２および各車幅方向延在部７３，７４で囲まれた範囲の内側にコンデンサ８の一部および電動ファン９が配置され、これらコンデンサ８および電動ファン９がラジエータサポートブラケット７によって支持された構成となっている。

【0033】

ラジエータサポートブラケット７における各上下方向延在部７１，７２の特徴として、図３（ａ）におけるＢ－Ｂ線に沿った断面図である図３（ｂ）に示すように、車幅方向延在部７３，７４よりも車両前方に向けて突出した導風部７５，７６（図３（ｂ）では車幅方向の右側の導風部７６のみが現れている）を備えている。この導風部７５，７６は、車両後方に向かって開放するコ字状の断面を有しており、当該断面を構成している左右一対の側壁部７６ａ，７６ｂの寸法（車体前後方向での寸法）が車幅方向延在部７３，７４の車体前後方向での寸法よりも長く設定されている。このため、図３（ｂ）に一点鎖線で示すように、車両前方から流れてくる空気（走行風等）であって、上下方向延在部７２付近を流れる空気は、導風部７６の存在により、ラジエータサポートブラケット７の外側（車幅方向の外側）に流れてしまう量が減少し、大部分がラジエータサポートブラケット７の内側に流れ込むことになる。つまり、コンデンサ８に向けて流れ込むことになる。

【0034】

また、ラジエータサポートブラケット７における下側の車幅方向延在部７４の特徴として、図３（ａ）におけるＣ－Ｃ線に沿った断面図である図３（ｃ）に示すように、車両前方に向けて先細りとなる断面形状を有している。つまり、車幅方向延在部７４は、車両後方に向かって開放するコ字状の断面を有しており、その高さ寸法は、車両前方に向かって小さくなっている。このため、図３（ｃ）に一点鎖線で示すように、車両前方から流れてくる空気であって、車幅方向延在部７４付近を流れる空気は、流れが殆ど乱されることなく車幅方向延在部７４の上下に分流され、高い流速を維持したまま、コンデンサ８、インタクーラ４、ラジエータ３に向かって流れて、これらを通過することになる。

【0035】

以上の如く、車幅方向延在部７３，７４が導風部を備えていること、および、車幅方向延在部７４の断面形状が車両前方に向けて先細りとなっていることにより、各熱交換器８，４，３を通過する空気の量を十分に確保でき、空気の流速を維持できることから、十分な熱交換効率を得ることができる。

【0036】

－実施形態の効果－
以上説明したように、本実施形態では、第１冷却ユニット１Ａと車両フロントボデー２との間に配設されたラジエータサポートブラケット７によってコンデンサ８および電動ファン９を支持すると共に、ラジエータサポートブラケット７の上下方向延在部７１，７２に車両前方に向けて突出した導風部７５，７６を備えさせ、車幅方向延在部７４を車両前方に向けて先細りとなる断面形状としている。このため、ラジエータ３に掛かる負荷を小さくすることができると共に、各熱交換器８，４，３において十分な熱交換効率を得ることができる。

【0037】

－他の実施形態－
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

【0038】

例えば、前記実施形態では、過給機付きエンジンを搭載した車両に本発明を適用した場合について説明した。つまり、インタクーラ４を搭載した車両において、当該インタクーラ４をラジエータ３によって支持した場合について説明した。本発明はこれに限らず、インタクーラを搭載しない車両に対しても適用が可能である。この場合、ラジエータ３がファンシュラウド５およびリザーブタンク６を支持することで第１冷却ユニット１Ａが構成されることになる。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、過給機付きのエンジンを搭載した車両の前部に配設される冷却ユニットに適用可能である。

【符号の説明】

【0040】

１…冷却ユニット ２…車両フロントボデー ３…ラジエータ
７…ラジエータサポートブラケット ７１，７２…上下方向延在部
７３，７４…車幅方向延在部 ７５，７６…導風部 ８…コンデンサ ９…電動ファン

【図1】

【図2】

【図3】