JP5018961B2 - 車両前部構造 - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、パワーユニットが配置された車両前部構造に関する。
【背景技術】
【0002】
フロントバンパのバンパリインフォースメント、ラジエータ及びコンデンサ、エンジン及び変速機から成るパワーユニットが、車両前方からこの順で配置された車体前部構造が知られている(例えば、特開2007−69651、特開2006−327371号公報参照)。
【0003】
また、エンジンとエンジンルームを車両上下方向の上方から覆うボンネットとの間、すなわちエンジンの上方にラジエータを配置した前部車体構造が知られている(例えば、特開平6−328931号公報参照)。さらに、運転席の下方に配置されたエンジンルーム内で、エンジンに対する車両前後方向の後方にラジエータを配置した転圧車両が知られている(例えば、特開2002−155504号公報参照)。またさらに、空調ユニットを構成するクーラーユニット及びブロアユニットがエンジンルーム内に配置される一方、ヒーターユニットが車室内に配置された空調ユニット配設構造が知られている(例えば、特開平4−118317号公報参照)。また、ダッシュパネルとインストルメントパネルとの間で運転席側と助手席側とに亘ってバッテリを配置した自動車のバッテリ搭載構造が知られている(例えば、特開2007−50801号公報参照)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、車体(の構成要素)が軽量化されると、パワーユニットは相対的に重量化されるので前後輪の荷重負担のバランスをとるためにホイールベースを長くする等の対策が必要になる。これにより車体が大型化すると、車体軽量化の効果が車両全体の軽量化に寄与する度合いが低くなる。すなわち、車体要素の軽量化の効果が薄まってしまう。
【0005】
本発明は、車体を大型化することなくホイールベースを長くすることができる車両前部構造を得ることが目的である。
課題を解決するための手段
[0006]
本発明の第1の態様に係る車両前部構造は、フロントバンパの骨格部材と、前記骨格部材に対する車両前後方向の後方に配置され、少なくとも車両の前輪を駆動するパワーユニットと、前記パワーユニットに対する車両前後方向の後方でかつダッシュパネルに対する車両前方に配置され、前記パワーユニットの冷却系を構成する熱交換器及び空調装置の凝縮器の少なくも一方を含む冷却ユニットと、を備え、前記冷却ユニットは、前記ダッシュパネルの車両上下方向の下部で開口するフロアトンネルに対する車両前方に配置されており、前記冷却ユニットの車両上下方向の下縁を除く周縁部と前記フロアトンネルの開口縁部との間をシールするシール構造をさらに備え、前記フロアトンネルにおける車両前後方向の前向きの開口端は、前記シール構造を介して前記冷却ユニットにて閉止されている。
[0007]
上記の態様によれば、ダッシュパネルの車両前方で、フロントバンパの骨格部材、パワーユニット、冷却ユニットが車両前部からこの順で配置される。本態様では、前輪を駆動するパワーユニットをフロントバンパの骨格部材の直後方に近接して配置することができる。これにより、パワーユニットと共に前輪を車両前部に配置することができ、車体の全長を前後に延ばすことなくホイールベースを長くすることができる。
[0008]
このように、上記の態様に係る車両前部構造では、車体を大型化することなくホイールベースを長くすることができる。これにより、車体が軽量化された場合に、車両前方側にホイールベースを延長して前後輪の荷重バランスをとることができ、該車体の軽量化を車両全体の軽量化に大きく寄与させることができる。
[0009]
上記の態様において、前記ダッシュパネルに対する車両前方に配置されると共に前記冷却ユニットと一体に取り扱い可能にモジュール化され、車室を空調するための空調ユニットをさらに備えた、構成としても良い。
[0010]
上記の態様によれば、冷却ユニットと空調ユニットとがモジュール化されているので、これらを一体に車体に搭載することができる。特に、冷却ユニットが空調ユニットの構成要素とで冷凍サイクルを成す凝縮器を含む構成では、これらの配管、配線等をコンパクトに構成することができ、車両全体としての小型軽量化に寄与する。
[0011]
上記の態様において、前記空調ユニットは、前記冷却ユニットの冷却機能を補助するための冷却補助構造を有する、構成としても良い。
[0012]
上記の態様によれば、冷却補助構造によって例えば空調ユニットの冷風や凝縮水を利用することで、冷却ユニットの冷却機構を補助することができる。このため、冷却ユニット単体に対する要求性能を低くすることができ、該冷却ユニットを小型、軽量化することが可能になる。
【0013】
上記の態様において、前記ダッシュパネルに対する車両前方に配置され、車室を空調するための空調ユニットと、前記パワーユニットの少なくとも一部を構成する電動モータ、又は前記パワーユニットとは独立して設けられ車両走行のための駆動力を発生する電動モータと、前記空調ユニットと一体に取り扱い可能にモジュール化され、前記電動モータに供給される電力を蓄えるバッテリと、をさらに備えた、構成としても良い。
【0014】
上記の態様によれば、フロントバンパの車両前後方向の後方に配置されたパワーユニットの一部又は全部が電動モータにて構成されるか、パワーユニットの他に車両走行用の駆動力を発生する電動モータが設けられている。この電動モータは、バッテリに蓄えられた電力により作動される。このバッテリは空調ユニットにモジュール化されているので、これらを一体に車体に搭載することができる。
【0015】
上記の態様において、前記バッテリと前記冷却ユニットとのモジュールは、前記ダッシュパネルに設けられた開口部に車両前側から挿通されると共に該ダッシュパネルに対し分離可能に支持されつつ、前記バッテリの少なくとも一部を前記ダッシュパネルに対する車両前後方向の後方に位置させている、構成としても良い。
【0016】
上記の態様によれば、バッテリと冷却ユニットとのモジュールは、ダッシュパネルに対する車両前方から該ダッシュパネルの開口部に挿通させ、バッテリの少なくとも一部をダッシュパネルの車両前後方向の後方に位置させている。この状態でバッテリは、ダッシュパネルに直接的又は間接的に支持されて車体に搭載される。これにより、重量物であるバッテリを車両の重心に近接して配置することができ、前後輪の荷重負担のバランスの適正化に寄与する。一方、バッテリのメンテナンス時には、ダッシュパネルに対する支持状態を解除して、バッテリと冷却ユニットとのモジュールを車両前方に移動させることで、バッテリをメンテナンス可能に露出させることができる。すなわち、本態様によれば、車室側の部品を取り外したりすることなく、バッテリのメンテナンスを行うことができる。
【0017】
上記の態様において、前記空調ユニットは、前記バッテリを冷却するためのバッテリ冷却構造を有する、構成としても良い。
[0018]
上記の態様によれば、バッテリ冷却構造によって例えば空調ユニットの冷風や凝縮水を利用することで、バッテリを冷却することができる。このため、バッテリの性能、耐久性の向上に寄与する。
[0019]
[0020]
上記の態様によれば、冷却ユニットでの熱交換に供された空気がフロアトンネルを通じて排出される。このように通風抵抗の少ないフロアトンネルが排風経路とされているので、冷却ユニットでの熱交換が促進され、車両走行に伴う冷却効率が向上する。
[0021]
上記の態様において、前記冷却ユニットに対する車両上下方向の下方に設けらわ、車両走行に伴い前記冷却ユニットに対する車両前後方向の後方で負圧を生じさせるための整流部材をさらに備えた、構成としても良い。
[0022]
上記の態様によれば、走行風が整流部材で整流されて生じる負圧によって冷却ユニットからの空気排出、すなわち冷却ユニットへの空気流入が促進される。これにより、冷却ユニットでの熱交換が一層促進され、車両走行に伴う冷却効率が一層向上する。
[0023]
上記の態様において、前記冷却ユニットに対する車両前方で車両上下方向の下向きに開口する空気取り入れ部から前記冷却ユニットに空気を導くためのダクト構造をさらに備えた構成としても良い。
[0024]
上記の態様によれば、冷却ユニット前方の空気取り入れ部からダクト構造を通じて冷却ユニットに空気が流入され、該冷却ユニットでの熱交換に供された空気はフロアトンネルを通じて車両外側に排出される。これにより、冷却ユニットに対する空気の流入、流出抵抗が何れも小さくなり、冷却ユニットでの熱交換がより一層促進され、車両走行に伴う冷却効率がより一層向上する。
発明の効果
[0025]
以上説明したように本発明に係る車両前部構造は、車体を大型化することなくホイールベースを長くすることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の実施形態に係る車体前部構造を模式的に示す側断面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る車体前部構造を模式的に示す平面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る車体前部構造を構成するパワーユニットの搭載構造を示す平面図である。
【図4A】図3の4A−4A線に沿った断面図である。
【図4B】図3の4B−4B線に沿った断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係る車体前部構造を構成するエアコンユニット、冷却ユニット、バッテリの搭載構造を拡大して示す側断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係る車体前部構造を構成する冷却ユニットとトンネルとの間のシール構造を示す分解斜視図である。
【図7】本発明の実施形態に係る車体前部構造を構成する冷却ユニットへの導排風構造を示す分解斜視図である。
【図8】本発明の実施形態に係る車体前部構造を構成するバッテリの搭載構造を拡大して示す斜視図である。
【図9】本発明の実施形態に係る車体前部構造を構成するバッテリの搭載構造を示す分解斜視図である。
【図10】本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された自動車の概略全体構成を示す側断面図である。
【図11】本発明の実施形態に係る車体前部構造による車体を大型化することなくホイールベースを延長する効果を比較例と比較しつつ説明するための図であって、上段は比較例に係る自動車の模式的な側面図で、中段は別比較例に係る自動車の模式的な側面図、下段は本発明の実施形態に係る自動車を示す模式的な側面図である。
【図12】本発明の実施形態の変形例に係る車体前部構造を模式的に示す側断面図である。
【図13】本発明の実施形態の別変形例に係る車体前部構造を模式的に示す側断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
本発明の実施形態に係る車両前部構造10について、図1〜図11に基づいて説明する。先ず、車体11の構成を説明し、次いで、車体11への各部品(ユニット)の搭載構造について説明することとする。なお、図中に適宜記す矢印FRは車両前後方向の前方向を、矢印UPは車両上下方向の上方向を、矢印INは車幅方向内側を、矢印OUTは車幅方向外側をそれぞれ示す。
【0028】
(車体の概略構成)
図10には、車両前部構造10が適用された自動車Aの概略全体構成が模式的な側断面図にて示されている。また、図1には、車両前部構造10が模式的な側断面図にて示されており、図2には、車両前部構造10が模式的な平断面図にて示されている。これらの図に示される如く、車体11は、車両前後方向に長手とされた左右一対の骨格部材としてのフロントサイドメンバ12を備えている。
【0029】
フロントサイドメンバ12の車両前後方向の後部12Aは、車両のフロアFに形成されたフロアトンネル14に沿って車両前後方向に延在するトンネルサイドメンバ15の車両前後方向の前端に連続されている。フロントサイドメンバ12はトンネルサイドメンバ15に対し車幅方向外側に位置しており、これらを連結するフロントサイドメンバ12の後部12Aが車両前後方向に対し傾斜されている。これにより、車両前部構造10では、図2に示される如く、左右のフロントサイドメンバ12、トンネルサイドメンバ15によって、平面視で略「Y」字状を成す車体骨格が形成されている。また、左右のトンネルサイドメンバ15は、フロアトンネル14の上側に形成された角部にそれぞれ固定されている。このようにフロアトンネル14の上部に配置されたトンネルサイドメンバ15は、側面視ではフロントサイドメンバ12にほぼ直線的に連続しており、該フロントサイドメンバ12との間にキック部(顕著なキック部)が形成されない構成とされている。
【0030】
また、この実施形態では、フロントサイドメンバ12は、後部12Aの車両外側に分岐された分岐部12Bを有し、該分岐部12Bは、車体11の車幅方向外端で車両前後方向に延在する骨格部材であるロッカ16の車両前後方向の前端に連続されている。ロッカ16の前端は、図2及び図8に示される如く、車両上下方向に延在する骨格部材であるフロントピラー18の車両上下方向の下端に連結されている。
【0031】
車体11では、図1に示される如く、フロアトンネル14、トンネルサイドメンバ15の車両前後方向の後端は、車幅方向に延在して左右のロッカ16を連結するクロスメンバ20の車両前面に固定されている。クロスメンバ20は、車体11の前席シート22の支持用の骨格部材とされている。このため、車体11は、クロスメンバ20後方の車両のフロアF上にフロアトンネル14が存在しない構成とされており、後席シート24のためのフロアFが車幅方向の各部において低くフラットに構成されている。
【0032】
一方、左右のフロントサイドメンバ12の車両前後方向の前端12C間は、車幅方向に延在するフロントバンパ26を構成するバンパ骨格部材としてのバンパリインフォースメント28にて架け渡されている。フロントバンパ26は、図4Aに示される如く、バンパリインフォースメント28がフロントバンパカバー30にて車両前方から覆われると共に、該バンパリインフォースメント28とフロントバンパカバー30との間にアブソーバ32が配設されて構成されている。この実施形態では、バンパリインフォースメント28と各フロントサイドメンバ12の前端12Cとの間には、後述するクラッシュボックス68が介在している。
【0033】
以上により、車体11では、前面衝突が生じた場合には、主にバンパリインフォースメント28、フロントサイドメンバ12、トンネルサイドメンバ15及びロッカ16を介して車両前後方向の後部に荷重が伝達されるようになっている。また、図示は省略するが、車体11の後部床下では、トンネルサイドメンバ15からクロスメンバ20に伝達された荷重を車両前後方向の後方に伝達するための骨格部材(ロッカ16以外のもの)が車両前後方向に延在されている。
【0034】
そして、図1に示される如く、車体11では、バンパリインフォースメント28に対する車両前後方向の後方に、後述するパワーユニット50、エアコンユニット72、冷却ユニット74等が配設される車両前部空間であるエンジンルームEが形成されている。エンジンルームEの車両前後方向の後端は、該エンジンルームEと車室Cとを仕切るダッシュパネル34にて規定されている。図2及び図8に示される如く、ダッシュパネル34は、左右のフロントピラー18間の全幅に亘り車両上下方向に延在している。図1に示される如く、ダッシュパネル34の車両上下方向の上端は、カウルを構成するカウルリインフォースメント36に連結されている。カウルリインフォースメント36は、ウインドシールドガラスWSの車両上下方向の下端を固定的に支持している。
【0035】
このダッシュパネル34は、車室C側からインストルメントパネル38にて覆われている。インストルメントパネル38は、ダッシュパネル34との間に、後述するバッテリ76が配置されるインパネ空間Iを形成している。また、図8にも示される如く、インパネ空間Iには、左右のフロントピラー18を架け渡した骨格部材であるインパネリインフォースメント40が配設されている。図示は省略するが、インパネ空間I内には、ステアリング装置の一部、各種エアバッグ装置等が配設されている。
【0036】
また、図5、図8、及び図9に示される如く、ダッシュパネル34には、エンジンルームE側からインパネ空間I内にアクセスするための窓部42が形成されている。この実施形態における窓部42は、ダッシュパネル34における車幅方向中央部で車両前後方向の後方に膨出された膨出部34Aに、背面視で略「T」字状を成すように形成されている。
【0037】
さらに、図8及び9に示される如く、ダッシュパネル34の車両上下方向の下部には、上記したフロアトンネル14が形成されたフロアパネル44の車両前後方向の前端部が接合されている。具体的には、ダッシュパネル34は、フロアパネル44の一般部(フロアトンネル14以外の部分)に接合されるフロア接合部34Bと、フロアトンネル14に接合されるトンネル接合部34Cとを有する。フロアトンネル14は、トンネル接合部34Cが車両上下方向の上方から重ね合わされることで、図5に示される如く、車両前向きに開口端14AをエンジンルームE内に位置させている。
【0038】
以上説明したダッシュパネル34は、図9に示される如く、ダッシュパネルアッパ46と、ダッシュパネルロア48との接合にて構成されている。ダッシュパネルアッパ46は、膨出部34A(窓部42)を有して構成されており、ダッシュパネルロア48は、フロア接合部34B、34Cを有して構成されている。なお、図8は、ダッシュパネルアッパ46を取り除き、窓部42を二点鎖線で示した図である。
【0039】
(パワーユニット系の搭載構造)
自動車Aは、その走行駆動力を発生するためのパワーユニット50を備えている。図2及び図3に示される如く、パワーユニット50は、駆動源として内燃機関であるエンジン52と、電動モータ54とを備えている。したがって、自動車Aは、2つの駆動源を有するハイブリッド自動車とされている。具体的に、パワーユニット50は、エンジン52と、該エンジン52に動力伝達可能に連結されたトランスアクスル56とを主要部として構成されている。トランスアクスル56は、電動モータ54、図示しないジェネレータ、動力分割機構、無段変速機等である変速機等を含んで構成されている。また、この実施形態では、トランスアクスル56には、電動モータ54、ジェネレータ、及び後述するバッテリ76に電気的に接続されたインバータを含んで構成されている。したがって、この実施形態に係るパワーユニット50は、パワープラントとして捉えることも可能である。
【0040】
このパワーユニット50の出力軸であるドライブシャフト58は、図2に示される如く、フロントホイール60に駆動力を伝達可能に連結されている。また、フロントホイール60は、ステアリング装置を構成するタイロッド62に、ステアリングホイールの操舵による転舵可能に連結されている。
【0041】
そして、図1〜図3に示される如く、車両前部構造10では、パワーユニット50がバンパリインフォースメント28の車両前後方向の後方に近接して配置されている。すなわち、車両前部構造10では、バンパリインフォースメント28とパワーユニット50との間には、通常の自動車には配置されるラジエータやエアコンコンデンサが配置されていない。そして、車両前部構造10では、このラジエータやエアコンコンデンサが存在しないことにより得られたスペースを利用して、パワーユニット50がバンパリインフォースメント28に近接配置されている。
【0042】
さらに、図3に示される如く、車両前部構造10では、パワーユニット50は、フロントサイドメンバ12及びバンパリインフォースメント28を介して車体11に支持されている。具体的には、パワーユニット50は、左右のエンジンマウント64を介して左右のフロントサイドメンバ12における前端12Cの近傍に弾性的に支持されている。各エンジンマウント64は、金属製の内筒と外筒との間にゴムが同軸的に充填された部材とされる。各エンジンマウント64は、例えば外筒がフロントサイドメンバ12に固定されると共に内筒がパワーユニット50に固定されることで、該フロントサイドメンバ12にパワーユニット50を弾性支持させる構成である。
【0043】
またさらに、パワーユニット50の車両前側部分と、バンパリインフォースメント28の背面とは連結部材66を介して結合されている。連結部材66は、パワーユニット50及びバンパリインフォースメント28の少なくとも一方に対し、図示しないボルト・ナットを用いた締結等によって、着脱可能に連結されている。そして、左右のフロントサイドメンバ12とバンパリインフォースメント28との間には、それぞれクラッシュボックス68が介在されている。クラッシュボックス68は、所定値以上の車両前方からの荷重によって車両前後方向に軸圧縮破壊されることで、該荷重(衝撃エネルギ)を吸収するように構成されている。この実施形態では、図4Aに示される如くクラッシュボックス68とバンパリインフォースメント28との間に、さらにゴムブッシュ70が介在されている。
【0044】
ゴムブッシュ70は、バンパリインフォースメント28を車両上下方向の両側から挟むように設けられ、該車両上下方向の両側からクラッシュボックス68の上下支持部68Aによって支持されている。したがって、この実施形態では、連結部材66を介して連結されたバンパリインフォースメント28とパワーユニット50とが、左右のエンジンマウント64及び左右のゴムブッシュ70を介して弾性支持(フローティング支持)された構成とされている。
【0045】
これにより、車両前部構造10では、パワーユニット50の振動が車体11に伝達されることを抑制する振動吸収効果が得られるようになっている。このため、バンパリインフォースメント28に取り付けられたアブソーバ32とフロントバンパカバー30との間には、隙間が形成されており、パワーユニット50側と車体11側との振動に伴う干渉を防止するようになっている。なお、アブソーバ32をフロントバンパカバー30に設けた構成では、該間にアブソーバ32とバンパリインフォースメント28との間に隙間を設定することとなる。
【0046】
また、車両前部構造10では、連結部材66は、所定値以上の車両前方からの荷重によって車両前後方向に軸圧縮破壊されることで、該荷重(衝撃エネルギ)を吸収するように構成されている。すなわち、連結部材66は、クラッシュボックスに相当する部材としてバンパリインフォースメント28とパワーユニット50との間に介在されている。これにより、車両前部構造10では、連結部材66及びクラッシュボックス68によって、フロントサイドメンバ12に支持されたパワーユニット50への衝突荷重の伝達が抑制されるようになっている。
【0047】
なお、この実施形態では、図1に示される如く、パワーユニット50を構成するエンジン52の排気管52Aは、該エンジン52における車両上後部から取り出され、フロアトンネル14を通じて車両外側に導出される(車両前後方向の後部に設けられたマフラ等に連結される)ようになっている。また、この実施形態では、エンジン52の排気ガスを浄化するための触媒コンバータ52Bがフロアトンネル14内に配置されている。
【0048】
(エアコンユニット・冷却ユニット・バッテリの搭載構成)
図1及び図2に示される如く、エンジンルームE内におけるパワーユニット50に対する車両前後方向の後方には、車室Cの空調用のエアコンユニット72及び冷却ユニット74が配設されている。また、空調用のエアコンユニット72の車両前後方向の後方のインパネ空間I内には、バッテリ76が配設されている。
【0049】
エアコンユニット72は、車両用エアコン装置のうち、冷凍サイクルを構成する冷房用のエバポレータ、暖房用のヒータコア、送風用のブロア、送風口切り替え用のダンパ装置等をエアコンケース内に収容して構成されている。図1(図8も参照)の例では、エアコンユニット72からは、車室乗員に向けて送風するためのレジスタノズル72A、ウインドシールドガラスWSに送風するためのデフロスタノズル72Bの接続状態が図示されている。なお、レジスタノズル72A、図示しない足元送風用の足元ノズル、サイドレジスタノズル、後席送風用の後席ノズルは、エアコンユニット72の車両搭載後にエアコンユニット72に接続されるようになっている。
【0050】
冷却ユニット74は、図7に示される如く、熱交換部74Aと、熱交換部74Aに冷却風を導くためのファン74Bと、熱交換部74A及びファン74Bをそれぞれの周縁部から覆うファンシュラウド74Cとを主要部として構成されている。熱交換部74Aは、パワーユニット50の冷却用のラジエータと、車両用エアコン装置の冷凍サイクルを構成するコンデンサとがモジュール化されて構成されている。すなわち、熱交換部74Aは、エンジン冷却水と冷却風(空気)との熱交換器と、エアコン冷媒と冷却風との熱交換器とで構成されている。
【0051】
そして、冷却ユニット74は、図9に示される如く、エアコンユニット72にモジュール化されている(図7では、エアコンユニット72の図示を省略している)。この実施形態では、左右一対のブラケット78を介してエアコンユニット72と冷却ユニット74とを一体に取り扱い可能に連結している。また、図示は省略するが、熱交換部74Aを構成するエアコンコンデンサは、車載前の状態でエアコンユニット72の冷媒循環路を成す配管に接続されている。したがって、図示は省略するが、この実施形態におけるエアコンユニット72と冷却ユニット74とのモジュールには、車両用エアコン装置の冷凍サイクルを構成する膨張弁が含まれている。また、この実施形態では、車載前の状態で、ファン74Bの配線がエアコンユニット72の所要の配線と電気的に接続されている。
【0052】
エアコンユニット72にモジュール化された冷却ユニット74は、後述する如く車体に支持された状態で、ファンシュラウド74Cが、シール構造としてのシール部材80を介してフロアトンネル14の車両前向きの開口端14Aを車両前方から閉止している(図5参照)。すなわち、開口端14Aは、図6に示される如く、シール部材80を介してファンシュラウド74Cの周縁部に突き当てられる構成とされている。
【0053】
したがって、この実施形態では、冷却ユニット74は、熱交換部74Aでの熱交換に供された空気(冷却風)をフロアトンネル14を通じて車外に排出するようになっている。なお、上記の通り車両前部構造10では、トンネルサイドメンバ15、排気管52Aがフロアトンネル14を通る。このため、図6に示される如く、熱交換部74A、ファンシュラウド74Cの各角部には、トンネルサイドメンバ15、排気管52Aを通過させるための切欠部74Dが形成されている。また、上記したブラケット78は、切欠部74Dの側面に固定されるようになっている。これにより、エアコンユニット72と冷却ユニット74とのモジュールは、車両前方から後方に移動されることで、切欠部74Dにトンネルサイドメンバ15を入り込ませつつ所定の位置に組み付けられるようになっている。
【0054】
さらに、車両前部構造10では、図1及び図5に示される如く、熱交換部74Aに冷却風を導くためのダクト82を備えている。ダクト82は、熱交換部74Aに対する車両前方で車両上下方向の下向きに開口する冷却風導入口82Aと、熱交換部74Aに面して開口された冷却風供給口82Bとを有して構成されている。より具体的には、図7に分解斜視図にて示される如く、ダクト82は、エンジンルームEを車両上下方向の下方から覆うアンダカバー84の一部を車両上下方向の上方に膨出させて、上記の如く構成されている。
【0055】
さらに、図5及び図7に示される如く、車両前部構造10では、冷却ユニット74に対する直下方に、整流部材としてのフラップ86が設けられている。フラップ86は、アンダカバー84よりも車両上下方向の下方に突出して車両前方を向く板状部材とされている。このフラップ86は、自動車Aの走行風を受けて、その車両前後方向の後方(空気流の下流側)に負圧部を生じさせるようになっている。この負圧により、車両前部構造10では、冷却風が熱交換部74Aを通過することが促進される構成とされている。
【0056】
またさらに、図5に示される如く、エアコンユニット72には、冷却ユニット74を冷却するための冷却補助構造としての冷却ノズル88を備えている。冷却ノズル88は、ダクト82を貫通して設けられ、熱交換部74Aに対する車両前方に向けて開口されている。エアコンユニット72は、冷却ユニット74を構成するラジエータの水温が所定温度を超える場合等に、エバポレータにて冷却された空調用空気を吹き出す構成とされている。例えば、エアコンユニット72の作動を制御する制御装置としてのエアコンECUは、水温センサからの信号に基づいてラジエータの水温が所定温度を越えると判断した場合に、冷凍サイクルを作動(作動を維持)し、冷却ノズル88のダンパを開放させることで、エバポレータにて冷却された空調用空気を熱交換部74Aに向けて吹き出させるようになっている。
【0057】
バッテリ76は、電動モータ54を駆動するための電力を蓄える蓄電池とされている。バッテリ76は、高密度であることによって、ダッシュパネル34の窓部42を通じてインパネ空間I内における車幅方向中央部に配置される寸法で、十分な充電容量を有している。図5に示される如く、バッテリ76は、エアコンユニット72に対する車両前後方向の後側に配置され、該エアコンユニット72にモジュール化されている。この実施形態では、エアコンユニット72とバッテリ76とは仕切パネル90及びゴムブッシュ92を介して、締結等によって一体に取り扱い可能にモジュール化されている。したがって、この実施形態では、図8及び図9に示される如く、エアコンユニット72、冷却ユニット74、バッテリ76の3つの部品(ユニット)がモジュール化されている。
【0058】
また、図5、図8及び図9に示される如く、仕切パネル90には、バッテリ76を覆うと共に車両上下方向の下方に開口するバッテリ冷却ダクト94が設けられている。バッテリ冷却ダクト94は、仕切パネル90に一体に形成されても良く、仕切パネル90に取り付けられる別体(独立部品)として構成されても良い。そして、図5に示される如く、エアコンユニット72は、バッテリ冷却ダクト94内の車両上下方向の上部に開口するバッテリ冷却吹出口96を有する。この実施形態では、バッテリ冷却ダクト94及びバッテリ冷却吹出口96が本発明におけるバッテリ冷却構造に相当する。
【0059】
このエアコンユニット72は、バッテリ76の温度が所定温度を超える場合等に、エバポレータにて冷却された空調用空気をバッテリ冷却吹出口96から吹き出す構成とされている。例えば、上記エアコンECUは、バッテリ温度センサからの信号に基づいてバッテリ76の温度が所定温度を越えると判断した場合に、冷凍サイクルを作動(作動を維持)し、バッテリ冷却吹出口96のダンパを開放させることで、エバポレータにて冷却された空調用空気をバッテリ76に向けて吹き出させるようになっている。
【0060】
バッテリ76は、バッテリ冷却ダクト94と共にダッシュパネル34の窓部42を通じてインパネ空間I内に収容されている。これにより、このバッテリ76、エアコンユニット72、及び冷却ユニット74のモジュールのうち、バッテリ76がインパネ空間Iに配設されると共に、エアコンユニット72、冷却ユニット74がエンジンルームEに配設される構成が実現されている。エアコンユニット72は、ダッシュパネル34の膨出部34Aに入り込むことで、エンジンルームE側に位置する構成とされている。
【0061】
また、図5及び図8に示される如く、ダッシュパネル34の窓部42は、仕切パネル90にて閉止されている。仕切パネル90は、ダッシュパネル34における窓部42の周縁の複数箇所で、ダッシュパネル34に固定されることで、窓部42を閉止している。この実施形態では、仕切パネル90は、例えば締結によって分離可能にダッシュパネル34に固定され、メンテナンス時等における取り外しが可能とされている。
【0062】
さらに、バッテリ76は、バッテリマウントブラケット98を介して、フロアトンネル14上に支持されている。バッテリマウントブラケット98は、車幅方向に長手とされると共に該長手方向との直交断面が車両上下方向の下向きに開口するハット形状とされている。このバッテリマウントブラケット98は、その開口縁から延設されたフランジ98Aがフロアトンネル14の上面14Bに溶接接合されることで、該フロアトンネル14とで閉断面構造を成している。バッテリ76は、このバッテリマウントブラケット98における長手方向に離間した複数箇所(図9の例では2箇所)に、締結等によって、ゴムブッシュ92を介して弾性的に支持されている。
【0063】
バッテリ76、エアコンユニット72、冷却ユニット74のモジュールは、仕切パネル90のダッシュパネル34への固定、バッテリ76のバッテリマウントブラケット98に対する弾性支持によって、全体として車体11に支持されている。また、バッテリ76単体として見ると、仕切パネル90側のゴムブッシュ92、バッテリマウントブラケット98側のゴムブッシュ92を介して、車体11に弾性支持(フローティング支持)されたものとして把握することができる。
【0064】
以上説明したバッテリ76は、図8に示される高圧ケーブル100を介して電動モータ54(用のインバータ)に電気的に接続されている。高圧ケーブル100は、ダッシュパネル34(ダッシュパネルアッパ46)に形成された図示しないケーブル通し孔を通じてインパネ空間IからエンジンルームEに導かれている。
【0065】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0066】
(パワーユニットの配置に基づく作用効果)
上記構成の車両前部構造10では、図1に示される如く、パワーユニット50がバンパリインフォースメント28の直後方、すなわちエンジンルームE内の車両前後方向の前端部に配置されている。すなわち、車両前部構造10では、ラジエータやエアコンコンデンサがエンジンルームE内の前端部に配置された比較例との比較において、パワーユニット50が車両前方に配置されている(前方に移動されている)。このため、車両前部構造10では、パワーユニット50と共にフロントホイール60を車両前方に位置させて、車体11を大型化することなくホイールベースを長くすることができる。そして、車両前部構造10は、この構成によって、車体11の軽量化によって自動車A全体を効果的に軽量化することに寄与する。
【0067】
この点について補足する。例えばボディ外板の材料の変更(高張力鋼板化や樹脂化)、内装材の軽量化によって車体が軽量化された場合、パワーユニット50が相対的に重たくなる。このため、例えば図11の上段に示される比較例において単に車体200のみを軽量化しただけでは、フロントホイール60とリヤホイール102との分担荷重のバランスが崩れる。具体的には、フロントホイール60の荷重分担割合が過大となり、ホイールベースの延長が必要なる。図11の中段に示される如くホイールベースの延長(矢印A参照)のために、車体210を車体200に対し車両前後方向の後方に延ばす(矢印B参照)のでは、車体が大型化されるので、車体の軽量化効果が薄れてしまう。
【0068】
ここで、車両前部構造10は、図11の下段に模式的に示される如く、パワーユニット50を車両前方に移動することでホイールベースを延ばす構成である。このため、車体200に対し前後に延長することのない車体11で、車体200に対しホイールベースを延長する(矢印C参照)ことが実現される。そして、このホイールベースの延長によって、軽量化した車体11を用いた構成で、前後輪の分担荷重のバランスをとることができる。したがって、上記した通り、車両前部構造10では、車体11の軽量化によって自動車A全体を効果的に軽量化することに寄与する。
【0069】
また、車両前部構造10では、上記の通り車体200や車体210と比較してフロントホイール60が車両前方に移動するため、フロントオーバハングが短縮される。これにより、例えば、自動車Aの運動性能の向上や取り回し性の向上に寄与する。さらに、車両前部構造10では、エンジンルームEの車両前後方向の前端部にパワーユニット50が配置されているため、ラジエータやエアコンコンデンサを各フロントサイドメンバ12の前端12Cに支持させるためのサポート部材等を廃止することができる。またさらに、車両前部構造10では、パワーユニット50の車両前後方向の後方に配置されたエアコンユニット72は前後輪間に配置されるので、自動車Aの重量バランスの向上、これに基づく運動性能の一層の向上に寄与する。
【0070】
さらに、車両前部構造10では、フロントサイドメンバ12及びバンパリインフォースメント28によってパワーユニット50を支持している。このため、連結部材66によって連結されたバンパリインフォースメント28とパワーユニット50とをモジュールとして車両前方からフロントサイドメンバ12に組み付けることができる。これにより、パワーユニット50の組付のために車体11を持ち上げる等の工程が不要となり、自動車Aの生産性、メンテナンス性が向上する。
【0071】
さらにまた、車両前部構造10では、パワーユニット50がエンジンルームEの車両前後方向の前端部にパワーユニット50が配置されているため、自動車Aの前面衝突の際に慣性質量の大きいパワーユニット50の車両前後方向の前方への移動が短時間で停止される。
【0072】
またここで、車両前部構造10では、パワーユニット50がエンジンルームE内の車両前後方向の前端部に位置するため、フロアトンネル14内に配置されるトンネルサイドメンバ15とフロントサイドメンバ12とを連続させる構成が実現された。これにより、自動車Aの前面衝突の際には、フロントサイドメンバ12、トンネルサイドメンバ15を介して車両前後方向の後方に荷重が伝達される。換言すれば、自動車Aの重心G(図10参照)の近くで後向きの荷重が伝達される。このため、フロントサイドメンバ12、トンネルサイドメンバ15は、前突荷重による曲げに対する要求強度が低くなる。
【0073】
例えば、フロントサイドメンバとフロア下のサイドメンバとが車両上下方向に対し傾斜されたキック部を介して連続された通常の骨格構造では、フロントサイドメンバへの荷重入力点(車両上下方向における車両重心Gの近傍)から車両上下方向の下方に大きく離間したフロア下のサイドメンバで衝突荷重が支持される。このため、キック部の上記曲げに対する要求強度が高く、他の要求等に対しては過度な補強を施す必要がある。このため、この比較例では、車体11が重くなる。
【0074】
これに対して車両前部構造10では、上記の通りフロア下を通さないトンネルサイドメンバ15にフロントサイドメンバ12を連続させる構成によって、上記の曲げに対する要求強度が低くされており、これによって車体11の軽量化に寄与している。
【0075】
(エアコンユニット、冷却ユニットの配置による効果)
上記の如くパワーユニット50がエンジンルームE内の車両前後方向の前端部に配置された車両前部構造10では、エアコンユニット72、冷却ユニット74等の他の部品の配置自由度が高い。そして、車両前部構造10では、エアコンユニット72及び冷却ユニット74がパワーユニット50に対する車両前後方向の後方でエンジンルームE内に配置されている。これにより、これらエアコンユニット72と冷却ユニット74とをモジュール化することが可能になった。そして、エアコンユニット72と冷却ユニット74とをモジュール化することで、これらを一体に車体に組み付けることができる。したがって、車体11に対するエアコンユニット72及び冷却ユニット74の組み付け性が向上する。
【0076】
また、車両前部構造10では、エアコンユニット72と冷却ユニット74とをモジュール化することで、これらの配線や配管を車載前に接続しておくことができる。このため、車載後に行うべき配管や配線を減らすことができ、この点においても車体11に対するエアコンユニット72及び冷却ユニット74の組み付け性が向上する。
【0077】
さらに、車両前部構造10では、エアコンユニット72から冷却ユニット74の熱交換部74Aに空調用空気を供給するための冷却ノズル88が設けられている。このため、エアコンユニット72の空調用空気を利用して、冷却ユニット74の冷却促進を図ることができる。具体的には、熱交換部74Aを高生成するラジエータの水温が高い場合に、エバポレータで冷却された空調用空気で該ラジエータでの冷却水の冷却促進を図ることができる。
【0078】
このように、車両前部構造10では、ラジエータの水温が高くなりやすい特異環境下(例えば夏場の渋滞や長い登坂等)ではエアコンユニット72を利用してラジエータの冷却能力を向上させることができる。これにより、車両前部構造10では、特異環境下での冷却性能を走行風やファン74Bの作動による空気流のみによって確保する必要がなくなる。このため、車両前部構造10では、ラジエータの小型化、該ラジエータを含む熱交換部74Aの仕様の最適化を実現することができる。そして、これらにより、冷却水の循環量が少なくなり、通常走行時の燃費が向上する。
【0079】
さらに、車両前部構造10では、自動車Aの走行時には図1に矢印で示される如く、ダクト82の冷却風導入口82Aを通じてアンダカバー84の下部(床下)から導入された空気が熱交換部74Aでの熱交換に供される。この空気は、フラップ86が生じる負圧(及びファン74Bの作動)によって熱交換部74Aを通過してフロアトンネル14に流入され、該フロアトンネル14を通じてスムースにフロアF下に排出される。これにより、床下の空気流れ、フロアトンネル14を利用して、熱交換部74Aでの熱交換を効率良く行わせることができる。
【0080】
例えば、エンジンルームE内の最前部にラジエータ及びエアコンコンデンサから成る冷却ユニットが配置された比較例では、該冷却ユニットの車両前後方向の後方にエンジンが配置されることとなる。このため、冷却ユニットを通過した冷却風の流れがエンジンによって遮られ、エンジンルームE内をスムースに流れることがない。また、この比較例では、冷却ユニットに冷却風を導くための開口をバンパカバーに形成する必要があり、特に高速走行時には大きな通風抵抗を生じる。特に、エンジンの発熱が少ないハイブリッド自動車等では、ラジエータに対する要求性能が小さいにも拘らず、該ラジエータを含む冷却ユニットを上記比較例に係る配置とすることで、通風抵抗が燃費の悪化させるデメリットが相対的に大きくなる。
【0081】
これに対して、車両前部構造10では、アンダカバー84のダクト82から冷却風を取り入れるので、フロントバンパカバー30には空気取り入れ用の開口を形成する必要がない。また、このフロアトンネル14の開口端14Aと冷却ユニット74との間がシール部材80にてシールされているので、ダクト82から導入した空気を空気の流動抵抗の少ないフロアトンネル14を通じてスムースに排出することができる。しかも、フラップ86が熱交換部74Aの車両前後方向の後方に生成する負圧によって、ダクト82から導入された空気流が熱交換部74Aを通過すること、すなわち熱交換部74Aでの熱交換が促進される。以上により、車両前部構造10では、自動車Aの走行に伴い該自動車A周りの空気流が乱されるのを抑制しつつ冷却ユニット74での熱交換を促進し、自動車Aの空力性能(燃費)の向上と、エアコンユニット72での冷却性能の向上とを両立することができる。
【0082】
さらに、車両前部構造10では、フロアトンネル14の開口端14Aと冷却ユニット74との間がシール部材80にてシールされているので、パワーユニット50にて加熱された熱風がフロアトンネル14内に回り込むことが防止され、該熱風による冷却ユニット74の性能低が防止される。
【0083】
また、上記の通りパワーユニット50の発熱が少ないハイブリッド自動車である自動車Aでは、エアコンユニット72がパワーユニット50に対する車両前後方向の後方に配置されていることで、低温始動時の始動初期においては短時間での暖機が可能となる。このため、低温始動時の始動初期における燃費の向上に寄与する。
【0084】
(バッテリの配置による効果)
車両前部構造10では、上記の通り小型でありながら十分な容量を有するバッテリ76は、インパネ空間I内における車幅方向中央部に配置されている。これにより、比較的重量物であるバッテリ76は自動車Aの重心Gに近接して配置され、ヨー慣性モーメントを小さくすることができる。これにより、自動車Aの走行安定性が向上する。そして、車両前部構造10では、ダッシュパネル34に窓部42が形成されているので、エンジンルームEに配置されるエアコンユニット72とインパネ空間Iに配置されるバッテリ76とをモジュール化することが可能になった。
【0085】
そして、エアコンユニット72とバッテリ76とをモジュール化することで、これらを一体に車体に組み付けることができる。したがって、車体11に対するエアコンユニット72及びバッテリ76の組み付け性が向上する。特に、車両前部構造10では、これらに加えて冷却ユニット74もモジュール化されているので、エアコンユニット72、冷却ユニット74、バッテリ76の組み付け性が高い。
【0086】
また、車両前部構造10では、バッテリ冷却ダクト94、バッテリ冷却吹出口96によって、バッテリ76の温度が高い場合にはエアコンユニット72の空調用空気を利用してバッテリ76を強制的に冷却することができる。これにより、バッテリ76の過熱が防止され、バッテリ76の性能向上、耐久性向上に寄与する。
【0087】
さらに、車両前部構造10では、ダッシュパネル34に窓部42が形成されているので、バッテリ76をエンジンルームE側からインパネ空間I内に組み付けることができる。このため、例えば、車両前部構造10では、インストルメントパネル38を取り外したりすることなく、バッテリ76を脱着することができ、バッテリ76の組み付け性、メンテナンス性が高い。
【0088】
またさらに、車両前部構造10では、バッテリ76がゴムブッシュ92を介して仕切パネル90、バッテリマウントブラケット98に対し弾性支持されているので、これらゴムブッシュ92のダンパ効果によってバッテリ76への振動伝達を抑制(遮断)することができる。
【0089】
なお、上記した実施形態では、エンジン52の排気管52Aが車両前後方向の後側から取り出される例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、図12に示される如く、エンジン52の両前後方向の前側から排気管52Aを取り出した構成としても良い。この変形例では、触媒コンバータ52B車幅方向に沿って長手としてエンジン52の前方に配置し、床下を通じてエンジン52の排気管52Aを車両前後方向の後方に導いている(この部分は、一般的な構造であるため、図示省略)。この変形例によれば、フロアトンネル14内に排気管52A、触媒コンバータ52Bが配設されないので、エアコンユニット72の冷却に伴う空気流を一層スムースにすることができる。
【0090】
また、上記した実施形態では、フロアトンネル14が前席シート22のためのクロスメンバ20まで設けられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば図13に示される如く、後席シートの車幅方向中央をフロアトンネル14が通過する構成としても良い。この変形例では、トンネルサイドメンバ15を車両前後方向の後方まで延長すると共に、該トンネルサイドメンバ15を自動車Aの重心Gに対し車両上下方向により近接させることができる。このため、前面衝突に伴う曲げに対する要求強度が一層緩和され、更なる車体11の軽量化に寄与する。なお、図13の例では、トンネルサイドメンバ15は、車両前後方向の後部のクロスメンバ104に突き当てられている。
【0091】
さらに、上記した実施形態では、パワーユニット50が駆動源として内燃機関であるエンジン52及び電動モータ54を共に有する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、パワーユニット50が駆動源としてエンジン52及び電動モータ54の何れか一方のみ有する構成としても良い。例えばパワーユニット50としてエンジン52のみを備える構成において、駆動源としての電気モータを車両前後方向の後部や車輪内に配置した構成を採用しても良い。
【0092】
またさらに、上記した実施形態では、冷却補助構造、バッテリ冷却構造として、エアコンユニット72で得た冷気を利用する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、エアコンユニット72の除湿機能で得た液相の水を、冷却ユニット74やバッテリ76に滴下、噴霧等する構成としても良い。この構成では、水分の気化熱によって高い冷却効果を得ることが可能である。
【0093】
その他、本発明は、上記の実施形態の構成に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で、各種変形して実施可能であることは言うまでもない。
Claims (8)
- フロントバンパの骨格部材と、
前記骨格部材に対する車両前後方向の後方に配置され、少なくとも車両の前輪を駆動するパワーユニットと、
前記パワーユニットに対する車両前後方向の後方でかつダッシュパネルに対する車両前方に配置され、前記パワーユニットの冷却系を構成する熱交換器及び空調装置の凝縮器の少なくも一方を含む冷却ユニットと、
を備え、
前記冷却ユニットは、前記ダッシュパネルの車両上下方向の下部で開口するフロアトンネルに対する車両前方に配置されており、
前記冷却ユニットの車両上下方向の下縁を除く周縁部と前記フロアトンネルの開口縁部との間をシールするシール構造をさらに備え、
前記フロアトンネルにおける車両前後方向の前向きの開口端は、前記シール構造を介して前記冷却ユニットにて閉止されている車両前部構造。 - 前記ダッシュパネルに対する車両前方に配置されると共に前記冷却ユニットと一体に取り扱い可能にモジュール化され、車室を空調するための空調ユニットをさらに備えた請求項1記載の車両前部構造。
- 前記空調ユニットは、前記冷却ユニットの冷却機能を補助するための冷却補助構造を有する請求項2記載の車両前部構造。
- 前記ダッシュパネルに対する車両前方に配置され、車室を空調するための空調ユニットと、
前記パワーユニットの少なくとも一部を構成する電動モータ、又は前記パワーユニットとは独立して設けられ車両走行のための駆動力を発生する電動モータと、
前記空調ユニットと一体に取り扱い可能にモジュール化され、前記電動モータに供給される電力を蓄えるバッテリと、
をさらに備えた請求項1〜請求項3の何れか1項記載の車両前部構造。 - 前記バッテリと前記冷却ユニットとのモジュールは、前記ダッシュパネルに設けられた開口部に車両前側から挿通されると共に該ダッシュパネルに対し分離可能に支持されつつ、前記バッテリの少なくとも一部を前記ダッシュパネルに対する車両前後方向の後方に位置させている請求項4記載の車両前部構造。
- 前記空調ユニットは、前記バッテリを冷却するためのバッテリ冷却構造を有する請求項4又は請求項5記載の車両前部構造。
- 前記冷却ユニットに対する車両上下方向の下方に設けられ、車両走行に伴い前記冷却ユニットに対する車両前後方向の後方で負圧を生じさせるための整流部材をさらに備えた請求項1〜請求項6の何れか1項記載の車両前部構造。
- 前記冷却ユニットに対する車両前方で車両上下方向の下向きに開口する空気取り入れ部から前記冷却ユニットに空気を導くためのダクト構造をさらに備えた請求項8記載の車両前部構造。
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