JP2017001632A - 熱交換器の固定構造及び熱交換器用固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】所望とする特性を開発工数の増加を招くことなく達成することができる熱交換器の固定構造及び熱交換器用固定具を提供する。【解決手段】ラジエータ５の固定構造は、ラジエータ５に付設されたピン５ｂが挿入される挿入穴部１１ａを備える第１の構造部１１と、サポートメンバ４に形成される取付穴部４ａに嵌合する挿通部１２ｂを備える第２の構造部と、を有している。そして、第１の構造部１１及び第２の構造部１２は、２色成形により一体に成形されて、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａがラジエータ５への荷重Ｆの入力によって分離可能に構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器の固定構造及び熱交換器用固定具に係り、例えば自動車等の車体に熱交換器を固定する構造及びその固定具に関する。

従来より、車両前端部の構造として、フロントバンパの後方にラジエータやコンデンサ等の熱交換器を搭載したものが知られている。例えば特許文献１には、熱交換器と熱交換器支持パネルの支持メンバとの間に円筒状のブッシュを介在させて両者を固定する構造が開示されている。

この構造において、ブッシュにはその軸方向を貫通する貫通孔が形成されており、ブッシュは熱交換器の端部に突設されたピンに装着される。そして、熱交換器のピンに装着されたブッシュを支持メンバの挿入穴部に挿入し、クリップを挿入穴部の開口部に装着することにより、熱交換器が支持メンバに固定される。

特開２００６−２１７００号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手法においては、設計精度が低いという問題がある。振動吸収のためにブッシュに柔らかい部材を用いると走行時に脱落してしまう可能性があり、一方でブッシュに硬い部材を用いるとクリップの取り付けが困難となる。また、ピンの挿抜に伴う摩耗により固定力が低下する可能性があり、一方で強度の高い部材を用いると挿入作業性の悪化や衝突時においてもピンが容易に外れないといった事態を招来する。そのため、開発工数が増大してしまうという不都合がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、開発工数の増加を招くことなく所望とする特性を備える熱交換器の固定構造及び熱交換器用固定具を提供する。

かかる課題を解決するために、本発明は、熱交換器に付設された取付突部が挿入される挿入穴部を備える第１の構造部と、車体に形成される取付穴部に嵌合される挿通部を備える第２の構造部と、を有している。そして、第１の構造部及び第２の構造部は、２色成形により一体に成形されて、第１の構造部と第２の構造部との境界部が熱交換器への荷重の入力によって分離可能に構成されている。

本発明によれば、第１の構造部と第２の構造部とを２色成形により一体成形している。そのため、個々の構造部の材料の選択に応じてその特性の調整を容易に行うことができるので、開発工数を削減することができる。

本実施形態に係る熱交換器の固定構造が適用された車両前端部の構造を模式的に示す側面図 車体のサポートメンバにラジエータを固定する固定構造を模式的に示す説明図 ラジエータへの荷重入力状態を示す説明図 ブッシュの第１の変形例を示す説明図 ブッシュの第２の変形例を示す説明図

図１は、本実施形態に係る熱交換器の固定構造が適用された車両前端部の構造を模式的に示す側面図である。車両のフロントエンド部には、車両前後方向に延びるサイドメンバ１が配設され、このサイドメンバ１の前端にはバンパ２を支持するバンパレインフォース３が配設されている。

バンパレインフォース３よりも車両後方には、ラジエータサポートメンバが配設されている。このラジエータサポートメンバは、それぞれが車両幅方向に延在する上下のサポートメンバ４を主体に構成されている。サポートメンバ４は、プレス成形又は樹脂成形されたものである。

サポートメンバ４には、後述する固定具であるブッシュ１０を介してラジエータ５が取り付けられている。また、ラジエータ５の前部にはコンデンサ６が、また、ラジエータ５の後部には冷却ファン７がボルト等で固定されて一体化されている。

図２は、車体のサポートメンバ４にラジエータ５を固定する固定構造を模式的に示す説明図である。この固定構造は、ブッシュ１０を用いてサポートメンバ４にラジエータ５を固定するものであり、当該ブッシュ１０はサポートメンバ４とラジエータ５の端部（以下「ラジエータ端部」という）５ａとの間に配設される。

ラジエータ端部５ａには、ブッシュ１０を取り付けるための取付突部であるピン５ｂが付設されている。また、サポートメンバ４の所要位置には、ブッシュ１０を介してラジエータ５を取り付けるための取付穴部４ａが形成されている。

ブッシュ１０は、所定の材料から成形された成形品であり、第１の構造部１１と第２の構造部１２とで構成されている。ブッシュ１０は、全体として略円柱状に成形されており、本実施形態では、第１の構造部１１は第２の構造部１２と比較して大径に成形されている。

第１の構造部１１は、ラジエータ端部５ａと接続するための部位であり、略円柱状に成形されている。第１の構造部１１の中心部には、ラジエータ端部５ａのピン５ｂが挿入される挿入穴部１１ａが形成されている。挿入穴部１１ａは、第１の構造部１１の軸方向の全域、すなわち、第１の構造部１１の端面から、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａに至るまで連続的に形成されている。

ピン５ｂは、基端部から突端部（先端部）に至り径が拡大する逆テーパー状に形成されており、挿入穴部１１ａは、このピン５ｂと対応する形状に設定されている。すなわち、挿入穴部１１ａは、第１の構造部１１の端面から境界部Ｒａに至って径が拡大する逆テーパー状に形成されている。

なお、ピン５ｂの突端（先端）は、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａと対応する位置に設定されており、ブッシュ１０の全域を貫くほどの長さは備えていない。このため、十分な強度を確保するように、ピン５ｂの太さを決定することが好ましい。

これに対して、第２の構造部１２は、サポートメンバ４と接続するための部位であり、第１の構造部１１と同様に略円柱状に成形されている。第２の構造部１２は、台座部１２ａと、挿通部１２ｂとで構成されており、台座部１２ａが挿通部１２ｂよりも大径となる段違い形状に設定されている。

台座部１２ａは、サポートメンバ４の取付穴部４ａの周縁領域と当接し、ブッシュ１０をサポートメンバ４上に支持する機能を備えている。台座部１２ａは、所要の厚さ（軸方向の高さ）に設定されており、境界部Ｒａがサポートメンバ４の平面部と比較してオフセットした位置に設定される。

挿通部１２ｂは、サポートメンバ４の取付穴部４ａに挿入されて、ブッシュ１０及びラジエータ５の固定及び位置決めをする機能を備えている。挿通部１２ｂは、サポートメンバ４の取付穴部４ａの内径を基準に、その外径が設定されている。また、挿通部１２ｂの軸方向の高さは、車両走行時の振動等により、ブッシュ１０がサポートメンバ４の取付穴部４ａから抜け落ちない程度の高さに設定されている。

このような構成のブッシュ１０において、第１の構造部１１及び第２の構造部１２は、２色成形により一体に成形されている。この２色成形においては、互いに異なる特性となる材料が用いられる。

このような材料は、以下に示す要求を満たすように選択されている。まず、第１の構造部１１の材料は、主として防振機能のために、弾力のある材料、例えば、ゴム等が用いられる。一方、第２の構造部１２の材料は、主として固定機能のために、剛性の高い材料、例えば樹脂等が用いられる。このように、第２の構造部１２の硬度は第１の構造部１１の硬度よりも高くなるような関係に設定されている。

第２の構造部１２を硬くすることでその変形量は小さく抑制されるが、第１の構造部１１を柔らかくすることで一定の変形を許容することができる。これにより、第１の構造部１１と第２の構造部１２とを合わせたブッシュ１０全体として所望の変形特性を得ることができる。

また、第１の構造部１１と第２の構造部１２とを合成することでブッシュ１０全体のバネ定数が定まる。具体的には、ブッシュ１０のばね定数Ｋは、第１の構造部１１のばね定数（Ｋ１）及び第２の構造部１２のばね定数（Ｋ２）の合成値で表される（１／Ｋ＝１／Ｋ１＋１／Ｋ２）。そこで、各構造部１１，１２の材料を適切に選択することで、ブッシュ１０全体のバネ定数の調整が可能であり、これにより、必要な振動抑制特性を得ることができる。

さらに、材料強度は、ラジエータ５が１番強く、その次に第２の構造部１２、最後に第１の構造部１１が強くなるように設定する。上述のように、ラジエータ５と第２の構造部１２とで第１の構造部１１を挟む構造となっている。そのため、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａにせん断方向の力が作用することで、第１の構造部１１と第２の構造部１２とを破断（分離）することができる。

加えて、第１の構造部１１の材料に弾力のある材料を用いることで、ラジエータ５のピン５ｂの圧入が可能となり、取付け作業時におけるブッシュ１０の脱落を防止することができる。

つぎに、本実施形態に係るラジエータ５の固定手順を説明する。まず、ラジエータ端部５ａのピン５ｂを、第１の構造部１１の挿入穴部１１ａに挿入する。ここで、ピン５ｂと
挿入穴部１１ａとは互いに対応する逆テーパー形状を有しているため、両者ははめ込み構造となる。このため、ピン５ｂの脱落を効果的に規制することができる。一方で、第１の構造部１１を柔軟な構造としているため、ピン５ｂの組み付け作業性を容易に行うことができる。

つぎに、第１の構造部１１と一体成形された第２の構造部１２の挿通部１２ｂを、サポートメンバ４の取付穴部４ａに挿入する。そして、第２の構造部１２の台座部１２ａがサポートメンバ４に到達すると、ラジエータ５がブッシュ１０を介してサポートメンバ４に固定される。

図３は、ラジエータ５への荷重入力状態を示す説明図である。車両の前方より荷重Ｆが入力すると、ラジエータ５が車両後方側へ向かって押される。この場合、ラジエータ５と第２の構造部１２との間に第１の構造部１１が挟まれる構造となっているため、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａにせん断方向の力が作用する。これにより、第１の構造部１１と第２の構造部１２とが境界部Ｒａで破断（分離）する。

このような動作によれば、ラジエータ５が第１の構造部１１の破断に伴って後退することとなり、ラジエータ５のピン５ｂが折れることなく、後方へと移動することとなる。そのため、ラジエータ５の損壊を抑制することができ、ブッシュ１０のみの交換で補修を行うことができる。

このように本実施形態のラジエータ５の固定構造は、ラジエータ５に付設されたピン５ｂが挿入される挿入穴部１１ａを備える第１の構造部１１と、サポートメンバ４に形成される取付穴部４ａに嵌合する挿通部１２ｂを備える第２の構造部１２と、を有している。そして、第１の構造部１１及び第２の構造部１２は、２色成形により一体に成形されて、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａがラジエータ５への荷重Ｆの入力によって分離可能に構成されている。

この構成によれば、第１の構造部１１と第２の構造部１２とを２色成形により一体に成形しているため、第１の構造部１１と第２の構造部１２との合成によりブッシュ１０全体の特性が定まる。そのため、各構造部１１，１２に用いられる材料の選択に応じて、ラジエータ５の固定機能と振動抑制やばらつき吸収機能といった、ブッシュ１０に要求される特性を得ることができる。このため、単独の材料より成形するブッシュと比較して、特性の調整が容易であるため、開発工数を削減することができる。加えて、材料設定に応じて設計自由度を拡大することができる。

また、第１の構造部１１と第２の構造部１２とを２色成形とすることで、その境界部Ｒａでのせん断方向の力の作用によって、両者を分離させることができる。これにより、ラジエータ５が後方へ移動することが可能になり、荷重入力によってピン５ｂがサポートメンバ４の取付穴部４ａとぶつかりピン５ｂが折れるといったことがないので、ラジエータ５の損傷を抑制することができる。そして、ブッシュ１０の交換のみで足りるため、補修時の作業効率の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態において、第２の構造部１２の硬度は、第１の構造部１１の硬度よりも高く設定されている。

この構成によれば、第２の構造部１２の硬度が高いため、ラジエータ５を強固に支持することができる。一方、第１の構造部１１の硬度が低いため、ラジエータ５と車体との間の振動を確実に吸収することができる。

また、本実施形態において、ピン５ｂの突端は、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａと対応する位置に設定されている。

この構成によれば、ラジエータ５のピン５ｂの突端が第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａの高さがほぼ同じとなる。そのため、車両前方からの荷重Ｆの入力によってラジエータ５が車両後方へ移動しようとする際、境界部Ｒａにせん断方向の力を集中的に作用させることができ、より確実に両者の破断を行うことができる。なお、位置が対応する状態とは、両者が同一である状態のみならず、このような作用を得ることができる範囲において一定量ずれた状態も許容するものである。

なお、第１の構造部１１と第２の構造部１２との破断効率を高めるため、ブッシュ１０を以下に示す構成として実現してもよい。

図４は、ブッシュ１０の第１の変形例を説明するための断面状態を模式的に示す説明図である。なお、同図では、第１の構造部１１と第２の構造部との区別を明確化するため、両者にのみハッチングを施している（図５についても同様）。同図に示す構成のブッシュ１０においては、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａに間隙１２ｃが形成されている。この構成によれば、間隙１２ｃを設けることで、境界部Ｒａにおける破断強度、破損形態の設計精度を向上させることができる。これにより、開発工数をさらに抑制することができる。

図５は、ブッシュ１０の第２の変形例を説明するための断面状態を模式的に示す説明図である。同図に示す構成のブッシュ１０においては、ピン５ｂの嵌合部位の周囲、かつ、第１の構造部１１と第２の構造部１２との境界部Ｒａにスリット１１ｂが形成されている。この構成によれば、スリット１１ｂを設けることで、境界部Ｒａにおける破断強度、破損形態の設計精度を向上させることができる。これにより、開発工数をさらに抑制することができる。

以上、本発明の実施形態にかかる熱交換器の固定構造について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。また、この熱交換器の固定構造を実現する固定具そのものも本発明の一部として機能する。さらに、この固定構造は上下のサポートメンバのいずれに適用することも可能である。加えて、本実施形態では、熱交換器としてラジエータの固定構造を示したが、この構造はコンデンサ等の他の熱交換器に適用してもよく、ラジエータやコンデンサを含むユニットからなる熱交換器に適用してもよい。

１ サイドメンバ
２ バンパ
３ バンパレインフォース
４ サポートメンバ
５ ラジエータ
６ コンデンサ
７ ファン
１０ ブッシュ（熱交換器用固定具）
１１ 第１の構造部
１１ａ 挿入穴部
１１ｂ スリット
１２ 第２の構造部
１２ａ 台座部
１２ｂ 挿通部
１２ｃ 間隙
Ｒａ 境界部

Claims (5)

1. 車体に熱交換器を固定する熱交換器の固定構造において、
   前記熱交換器に付設された取付突部が挿入される挿入穴部を備える第１の構造部と、
   車体に形成される取付穴部に嵌合される挿通部を備える第２の構造部と、を有し、
   前記第１の構造部及び前記第２の構造部は、２色成形により一体に成形されて、前記第１の構造部と前記第２の構造部との境界部が前記熱交換器への荷重の入力によって分離可能に構成されることを特徴とする熱交換器の固定構造。
2. 前記第２の構造部の硬度は、前記第１の構造部の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載された熱交換器の固定構造。
3. 前記第１の構造部と前記第２の構造部との境界部に間隙又はスリットが形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載された熱交換器の固定構造。
4. 前記取付突部の突端は、前記第１の構造部と前記第２の構造部との境界部と対応する位置に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された熱交換器の固定構造。
5. 車体との間に配設される熱交換器用固定具において、
   前記熱交換器に付設された取付突部が挿入される挿入穴部を備える第１の構造部と、
   車体に形成される取付穴部に嵌合する挿通部を備える第２の構造部と、を有し、
   前記第１の構造部及び前記第２の構造部は、２色成形により一体に成形されて、前記第１の構造部と前記第２の構造部との境界部が前記熱交換器への荷重の入力によって分離可能に構成されることを特徴とする熱交換器用固定具。

Images