JP2022146213A - vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両に関する。 The present disclosure relates to vehicles.
内燃機関を動力源とする車両のように、動力源が発熱する走行体は、動作に支障が無い温度に動力源を維持するために、動力源を冷媒で冷却する。この際、冷媒は冷却対象との熱交換で加熱されるため、冷媒を冷却する必要がある。 A running body whose power source generates heat, such as a vehicle using an internal combustion engine as a power source, cools the power source with a coolant in order to maintain the power source at a temperature that does not hinder its operation. At this time, since the refrigerant is heated by heat exchange with the object to be cooled, it is necessary to cool the refrigerant.
冷媒を冷却する構造として熱交換器が知られている。熱交換機は加熱された冷媒が流れる複数の管体が離間配置されたもので、管体を介して外気と冷媒の間で熱交換を行うことで冷媒を冷却する。内燃機関を冷却する冷媒の熱交換器はラジエータと呼ばれる(特許文献1)。 A heat exchanger is known as a structure for cooling a refrigerant. The heat exchanger has a plurality of spaced tubular bodies through which heated refrigerant flows, and cools the refrigerant by exchanging heat between the outside air and the refrigerant through the tubular bodies. A heat exchanger for cooling an internal combustion engine is called a radiator (Patent Document 1).
車両のフレーム構造として、車両の前後方向に延びる一対のサイドメンバと、1対のサイドメンバを連結するクロスメンバを有するラダーフレームと呼ばれる構造を車両が有する場合、内燃機関が1対のサイドメンバの間に配置される。そのためラジエータも1対のサイドメンバの間に配置される。この構造では、冷却能力を高くするためにラジエータを車幅方向に長くするとサイドメンバ間の距離がラジエータの幅に合わせて長くなる。 When a vehicle has a structure called a ladder frame, which has a pair of side members extending in the longitudinal direction of the vehicle and a cross member connecting the pair of side members, as the frame structure of the vehicle, the internal combustion engine operates between the pair of side members. placed in between. Therefore, the radiator is also arranged between the pair of side members. In this structure, if the radiator is lengthened in the vehicle width direction in order to increase the cooling capacity, the distance between the side members is increased according to the width of the radiator.
しかしながらサイドメンバ間の距離が長くなると、車幅が同じ場合は操舵輪とサイドメンバ間の距離が短くなるため、操舵輪が旋回する際にサイドメンバに接触しないように操舵輪の切れ角を小さくする必要が生じ、車両の旋回半径が大きくなる問題があった。 However, the longer the distance between the side members, the shorter the distance between the steered wheels and the side members when the vehicle width is the same. There was a problem that the turning radius of the vehicle became large.
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、ラジエータの寸法によらず、サイドメンバ間の距離を設定可能な車両の提供を目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and aims to provide a vehicle in which the distance between side members can be set regardless of the dimensions of the radiator.
上記の目的を達成するための本開示の一態様は、車両の前後方向に延在して幅方向に並列配置された1対の桁である1対のサイドメンバと前記サイドメンバを連結する梁であるクロスメンバを有するラダーフレームと、前記ラダーフレーム上に搭載された内燃機関と、前記内燃機関の前方に設けられた熱交換器であって前記内燃機関を冷却する冷媒を前記内燃機関との間で循環させ、かつ前記冷媒を外気との熱交換で冷却するラジエータを備える車両であって、1対の前記サイドメンバが前記ラジエータを貫通していることを特徴とする。 One aspect of the present disclosure for achieving the above object is a beam connecting a pair of side members, which are a pair of girders extending in the longitudinal direction of the vehicle and arranged in parallel in the width direction, and the side members. an internal combustion engine mounted on the ladder frame; and a heat exchanger provided in front of the internal combustion engine for cooling the internal combustion engine. The vehicle is provided with a radiator that circulates between the refrigerant and cools the refrigerant by heat exchange with outside air, wherein the pair of side members pass through the radiator.
本開示によれば、ラジエータの寸法によらず、サイドメンバ間の距離を設定可能な車両を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a vehicle in which the distance between the side members can be set regardless of the dimensions of the radiator.
以下、図1~図4に基づき本開示の実施形態に係る車両1の構成を説明する。ここでは車両1としてトラックのような貨物車両を例示する。
The configuration of a
図1に示すように車両1はラダーフレーム2、内燃機関5、動力伝達部7、プロペラシャフト10、デファレンシャルギヤ9、駆動軸12、後輪11、前輪14、及びラジエータ3を備える。
As shown in FIG. 1 , the
ラダーフレーム2は車両1を構成する各装置を支持する梯子型のフレームであり、図1に示すようにサイドメンバ21a、21b、及びクロスメンバ23を有する。サイドメンバ21a、21bは、車両1の前後方向であるX方向に延在して車両1の幅方向であるY方向に並列配置された1対の桁である。クロスメンバ23は車両1の幅方向であるY方向に延在してサイドメンバ21aとサイドメンバ21bを連結する梁である。クロスメンバ23のY方向に直交する軸断面の断面積やクロスメンバ23の数はラダーフレーム2に要求される強度及び重量制限の範囲内で適宜設定する。内燃機関5は車両1の走行に必要な動力を生成する動力源であり、ラダーフレーム2に搭載されてサイドメンバ21a、21b又はクロスメンバ23に固定される。車両1が貨物車両の場合、内燃機関5としてディーゼルエンジンを例示できる。動力伝達部7は内燃機関5が生成した動力を走行に適した回転数及びトルクに変換する機構であり、内燃機関5の出力部である図示しないクランクシャフトに連結された変速機及びクラッチを備える。プロペラシャフト10は動力伝達部7と駆動輪である後輪11の間が離れている場合に動力を伝達する回転軸であり、動力伝達部7の出力軸に連結される。
The
デファレンシャルギヤ9は、動力伝達機構からプロペラシャフト10を介して伝達された動力の向きを変えるとともに、車両1の旋回時の左右の駆動輪である後輪11の回転数の差を吸収するギヤである。駆動軸12はデファレンシャルギヤ9に連結されて動力を後輪11に伝達する回転軸である。後輪11は車両1の4つの車輪のうち、後方に並列配置された2つの車輪であり、駆動軸12を介してデファレンシャルギヤ9から伝達された動力を路面に伝え、路面との摩擦力で車両1を走行させる車輪である。前輪14は車両1の4つの車輪のうち、前方に並列配置された2つの操舵輪であり、運転手のハンドルの操作角に応じた旋回角でZ方向を中心に旋回することで車両1が左右に旋回できるように構成されている。
The
ラジエータ3は内燃機関5を冷却する冷媒を内燃機関5との間で循環させ、かつ冷媒を外気との熱交換で冷却する熱交換器である。ラジエータ3は、外気である走行風を冷媒に当て易いようにするために車両1の前後方向であるX方向において、内燃機関5の前方に設けられる。冷媒は内燃機関5を所望の温度に維持でき、かつ外気で所望の温度に冷却できるものであれば適宜設定できる、水等の冷却水を冷媒として用いるのが一般的であるが、気体を冷媒として用いても良い。
The
図2及び図3に示すように、ラジエータ3はチューブ35、タンク31、33、サポート部材37、及びフィン61を備える。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
チューブ35は冷媒が流れる複数の管路であり、外気に接する位置、特に走行風が当たる位置に設けられる。図3ではチューブ35の軸方向が上下方向であるZ方向を向いており、車両1の幅方向であるY方向に所定の間隔で配置されている。このような構造を冷媒の流れる方向にちなんでダウンフローともいう。ただしチューブ35の向きは軸方向がY方向を向くクロスフローでもよい。チューブ35は冷媒が流れることで加熱され、外気で冷却されるため、内部を流れる冷媒と外気との間でチューブ35を介して熱交換を行うことで、冷媒を冷却できる。
The
タンク31、33はチューブ35の入口と出口に各々接続されて冷媒の入口と出口となる1対の容器である。ここではタンク31がチューブ35の入口である上端に設けられ、タンク33が出口である下端に設けられる。タンク31には内燃機関5内で加熱された冷媒が排出される内燃機関5側の流路とタンク31とを接続する入口流路41が設けられる。タンク33には冷却後の冷媒が導入される内燃機関5側の流路とタンク31とを接続する冷媒の出口である出口流路45が設けられる。
The
サポート部材37はチューブ35とタンク31、33を保持する外枠である。サポート部材37は図2に示すように左側サポート部材37aと右側サポート部材37bを備える。左側サポート部材37aは、車両1の前方から見てタンク31のY方向左端とタンク33のY方向左端をZ方向に連結する板状部材である。右側サポート部材37bは、車両1の前方から見てタンク31のY方向右端とタンク33のY方向右端をZ方向に連結する板状部材である。この構造ではタンク31、33と左側サポート部材37aと右側サポート部材37bでチューブ35を囲んでいる。
A
図3に示すフィン61はチューブ35を流れる冷媒と外気との間の熱交換を促進する放熱用の板であり、チューブ35に接続される。フィン61を設けることで、チューブ35とフィン61の間も伝熱の経路になる。そのため、フィン61に接触した外気もチューブ35を流れる冷媒を冷却でき、冷却効率を向上させられる。
A
フィン61は冷却効率を向上させることができ、かつ重量の制限を満たすものであれば材料や構造は適宜選択できる。ただし、図3に示すように車両1の前後方向であるX方向から見て、六角形を並べたハニカム構造であるのが好ましい。具体的にはフィン61は前端面が台形波になるように板材を折り曲げたものを上下に配置し、かつ上に凸の台形波と下に凸の台形波を上下に対向させてハニカム構造を構成している。
The material and structure of the
このようにフィン61を正面視でハニカム構造とすることで、車両1が他の車両や構造物に前方から衝突して前方から後方に向けて衝撃が加えられた際に、ハニカム構造のフィン61が潰れて衝撃を吸収する。そのため、ラジエータ3に衝撃吸収機能を持たせられる。
By forming the
図3(b)に示すフィン61は、台形波の上側の頂点である上側平坦部63と、下側の頂点である下側平坦部67と、上側平坦部63と下側平坦部67を連結する連結傾斜部69がある。一方で、図3(b)に示すように連結傾斜部69は車両1の前方から見て最後端に頂点がある三角形であるため上側平坦部63は水平ではなく、前方から後方に向けて下方に傾斜している。また下側平坦部67も水平ではなく、前方から後方にかけて上方に傾斜している。この構造では車両1の前方から後方に向けて上側平坦部63と下側平坦部67が、互いの対向面間の距離が狭くなるように傾斜している部分を有する。そのため、水平に配置する場合と比べて走行風が上側平坦部63と下側平坦部67に当たりやすくなり、冷却効率の点で益々有利である。
The
図1及び図2に示すように車両1は1対のサイドメンバ21a、21bがラジエータ3を貫通している。そのため、図1に示すサイドメンバ21aとサイドメンバ21bの間の幅L1がラジエータ3の幅L2以下になる。そのため、車両1はラジエータ3の寸法、ここでは幅L2によらずサイドメンバ21aとサイドメンバ21b間の幅L1を設定できる。よって、例えば冷却能力を向上させるためにラジエータ3の幅L2を大きくしても、サイドメンバ21a、21bを貫通させる空間をラジエータ3に確保できれば、サイドメンバ21a、21b間の幅L1はラジエータ3の幅L2とは独立して設計できる。これにより、ラジエータ3の幅L2を大きくしてもサイドメンバ21a、21bと前輪14との間の距離Dを短くする必要がないため、ラジエータ3の幅L2を長くしても前輪14の切れ角が小さくなる恐れもない。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
サイドメンバ21a、21bがラジエータ3を貫通する構造として、具体的には2つの例を挙げられる。まず第1の例は図2及び図3(a)に示すようにラジエータ3にサイドメンバ21a、21bが貫通する貫通孔81を車両1の前後方向であるX方向に形成した構造である。この構造ではサイドメンバ21a、21bが貫通孔81を貫通する。
As a structure in which the
なお、貫通孔81を設ける位置にチューブ35やフィン61は設けられない。そのため車両1では、貫通孔81を設ける位置からチューブ35やフィン61を撤去するか、貫通孔81を設ける位置から予めチューブ35やフィン61を避けて設計したラジエータ3を用いる。図3(a)では貫通孔81を設ける位置からフィン61を撤去した例を示している。
The
貫通孔81の形状、寸法はサイドメンバ21a、21bが貫通できるのであれば適宜設定できる。ただしサイドメンバ21a、21bと比べて極端に形状、寸法が異なると貫通孔81とサイドメンバ21a、21bの間の隙間が大きくなり、無駄なスペースが生じて冷却効率も向上しない。そのため貫通孔81の形状はサイドメンバ21a、21bの相似形状で、若干寸法が大きい程度が好ましい。
The shape and dimensions of the through
サイドメンバ21a、21bがラジエータ3を貫通するための構造として、第2の例は図4に示すように車両前後方向から見てラジエータ3のY方向の両側面に溝部83を設ける構造がある。この場合は溝部83同士のY方向距離L4がサイドメンバ21aとサイドメンバ21bの幅方向距離になる。Y方向距離L4を短くしたい場合は溝部83のY方向深さL3を深くすればよい。また、溝部83を設けることでサポート部材37が上下に分断される場合は図4に示すように連結板58等の連結部材で分断された部分を連結する。溝部83の形状は貫通孔81の形状と同様にサイドメンバ21a、21bの相似形状で、若干寸法が大きい程度が好ましい。ただしY方向距離L4を短くするために溝部83のY方向深さL3を深くするほど、サイドメンバ21a、21bとサポート部材37の間のY方向の隙間が大きくなる。
As a structure for the
貫通孔81を設けるか、溝部83を設けるかは、各々の利点を考慮して適宜設定すればよい。貫通孔81を設ける場合、貫通孔81の寸法はサイドメンバ21a、21bより若干大きい程度でよい。そのため、溝部83を設ける場合と比べてチューブ35の数やフィン61の面積を極力減らさずにサイドメンバ21aとサイドメンバ21b間の幅L1を短くできる点で有利である。一方で溝部83を設ける構造では、貫通孔81を設けなくてもサイドメンバ21aとサイドメンバ21b間の幅L1を短くできる点で有利である。以下の説明では貫通孔81を設ける場合を例に説明する。
Whether the through
ラジエータ3を貫通したサイドメンバ21a、21bは、ラジエータ3に固定する固定手段を設ける等して、ラジエータ3に固定してもよいし、固定手段を設けずに固定しなくても良い。固定する場合はラジエータ3がクロスメンバ23の1つとしても機能するため、他のクロスメンバ23の数を減らしたり、Y方向に直交する面の断面積を小さくしたりできる点で有利である。一方でサイドメンバ21a、21bをラジエータ3に固定しない場合は固定手段が不要であるため、構造が単純になり、コストや生産性の面で有利である。
The
固定手段を設ける場合、ラジエータ3とサイドメンバ21a、21bを固定できるのであれば具体的な固定手段の構造は適宜選択できるが、図2に示すようなL字状部材51を用いた構成を例示できる。
When the fixing means is provided, a specific structure of the fixing means can be appropriately selected as long as the
L字状部材51は図2に示すように平板がL字状に折り曲げられた形状の板状部材である。
L字状部材51はL字の外側の1つの面であり、Y方向に延在するY方向延在面53がサポート部材37の背面に溶接等の公知の接合手段で接合される。さらに、外側の他の面であり、X方向に延在するX方向延在面55がサイドメンバ21a、21bの外側の側面にボルト57でボルト締結される。具体的にはボルト57がサイドメンバ21a、21bを貫通して図示しないナットと螺合して、ボルト57とナットでサイドメンバ21a、21bを挟み込んで締結する構造が挙げられる。ただし、サイドメンバ21a、21bの側面に雌ネジを切ってボルト57を螺合させてもよい。
The L-shaped
The L-shaped
この構成ではラジエータ3の外枠であるサポート部材37を介してサイドメンバ21a、21bとラジエータ3の相互に荷重が伝達される。そのため、フィン61やチューブ35にサイドメンバ21a、21bを固定する場合と比べて強度に優れる。以上が本開示の実施形態に係る車両1の構成の説明である。
In this configuration, the load is transmitted between the
このように本実施形態の車両1は、ラダーフレーム2と、ラダーフレーム2上に搭載された内燃機関5と、内燃機関5の前方に設けられたラジエータ3を備え、ラダーフレーム2を構成する1対のサイドメンバ21a、21bがラジエータ3を貫通している。
As described above, the
この構成ではサイドメンバ21aとサイドメンバ21bの間の幅L1がラジエータ3の幅L2以下になる。そのためラジエータ3の寸法によらずサイドメンバ21aとサイドメンバ21bの間の幅L1を設定できる。
In this configuration, the width L1 between the
以上、実施形態に基づき本開示を説明したが本開示は実施形態に限定されない。当業者であれば本開示の技術思想の範囲内において各種変形例及び改良例に想到するのは当然のことであり、これらも当然に本開示に含まれる。 Although the present disclosure has been described above based on the embodiments, the present disclosure is not limited to the embodiments. It is a matter of course that a person skilled in the art can come up with various modifications and improvements within the scope of the technical idea of the present disclosure, and these are naturally included in the present disclosure.
1 :車両
2 :ラダーフレーム
3 :ラジエータ
5 :内燃機関
7 :動力伝達部
9 :デファレンシャルギヤ
10 :プロペラシャフト
11 :後輪
14 :前輪
21a、21b :サイドメンバ
23 :クロスメンバ
31、33 :タンク
35 :チューブ
37 :サポート部材
37a :左側サポート部材
37b :右側サポート部材
41 :入口流路
45 :出口流路
51 :L字状部材
53 :Y方向延在面
55 :X方向延在面
57 :ボルト
58 :連結板
61 :フィン
63 :上側平坦部
67 :下側平坦部
69 :連結傾斜部
81 :貫通孔
83 :溝部
Reference Signs List 1: Vehicle 2: Ladder frame 3: Radiator 5: Internal combustion engine 7: Power transmission unit 9: Differential gear 10: Propeller shaft 11: Rear wheels 14:
Claims (6)
1対の前記サイドメンバが前記ラジエータを貫通していることを特徴とする車両。 a ladder frame having a pair of side members, which are a pair of girders extending in the longitudinal direction of the vehicle and arranged in parallel in the width direction; and a cross member, which is a beam connecting the side members; A mounted internal combustion engine and a heat exchanger provided in front of the internal combustion engine for circulating a refrigerant for cooling the internal combustion engine between the internal combustion engine and exchanging heat with the outside air. A vehicle comprising a cooling radiator,
A vehicle, wherein the pair of side members pass through the radiator.
外気と接する位置に設けられて前記冷媒が流れる管体であるチューブと、前記チューブの入口と出口に各々接続されて前記冷媒の入口と出口となる容器である1対のタンクと、前記タンク及び前記チューブを保持する外枠であるサポート部材を備え、
前記固定手段は、平板がL字状に折り曲げられた形状の板状部材であり、L字の外側の1つの面が前記サポート部材に接合され、外側の他の面が前記クロスメンバの側面にボルト締結される請求項2に記載の車両。 The radiator is
A tube that is a tubular body provided at a position in contact with the outside air and through which the refrigerant flows, a pair of tanks that are containers that are connected to the inlet and outlet of the tube and serve as the inlet and outlet of the refrigerant, the tank and A support member that is an outer frame that holds the tube,
The fixing means is a plate-shaped member formed by bending a flat plate into an L-shape, and one outer surface of the L-shape is joined to the support member, and the other outer surface is attached to the side surface of the cross member. 3. Vehicle according to claim 2, which is bolted.
前記サイドメンバは前記貫通孔を貫通する請求項1~3のいずれか一項に記載の車両。 The radiator has a through hole penetrating in the longitudinal direction of the vehicle,
The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the side member penetrates through the through hole.
前記サイドメンバは前記溝部を貫通する請求項1~3のいずれか一項に記載の車両。 The radiator has grooves on both side surfaces when viewed from the front-rear direction of the vehicle,
The vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the side member penetrates through the groove.
前記フィンが前記車両の前後方向から見てハニカム構造である請求項3に記載の車両。 The radiator includes fins for heat dissipation connected to the tube,
4. The vehicle according to claim 3, wherein said fins have a honeycomb structure when viewed from the longitudinal direction of said vehicle.
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