JP4277829B2 - エンジン部品の保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用エンジンに搭載されたエンジン部品の保護装置に関するものである。

従来から車両用エンジンに搭載されたエンジン部品を保護するため、エンジン部品を覆って車両衝突時に破損されることを防止する保護装置が提案されている（特許文献１参照）。

これは、横置きされたエンジンの前側に取付固定した燃料ポンプを備え、エンジンの冷却水を排出してエンジン前側のラジエータに供給するための剛性を持つ高温側冷却水パイプの後端部を接続固定し、この冷却水パイプの前端側を燃料ポンプの前側に延長させている。そして、エンジンのシリンダヘッドカバー上方から燃料ポンプ上方に亘る範囲を覆う遮音カバーをシリンダヘッドカバーと冷却水パイプにそれぞれ支持固定し、遮音カバーで燃料ポンプ作動音等の騒音を防止しつつ軽衝突時の燃料ポンプへの衝撃を低減してそのダメージを低減するようにしている。
特開平１１−２１０４８８号公報

しかしながら、上記従来例では、プロテクタとして機能する冷却水パイプや遮音カバーの衝突時の移動変形方向が規制されていないため、衝突荷重が入力される位置（フルラップ衝突やオフセット衝突等）や衝突荷重の大きさにより冷却水パイプや遮音カバーの変形移動が様々に変化し、場合によっては冷却水パイプや遮音カバーの変形移動により保護すべき部品を損傷してしまう虞がある。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、保護すべき部品を確実に損傷から保護可能なエンジン部品の保護装置を提供することを目的とする。

本発明は、エンジン本体に固定配置したエンジン部品の保護装置であり、エンジン部品を少なくともエンジン本体から離れた側から覆う高剛性のプロテクタコアと、プロテクタコアと一体となりエンジン本体への接触によりプロテクタコアのエンジン側への所定以上の接近を規制する高剛性のストッパと、エンジン部品を少なくとも予め設定した間隔をもって覆うようプロテクタコアを位置させてエンジン本体に固定し、衝撃入力時に変形してプロテクタコアを前記ストッパで許容された位置まで移動案内する低剛性の変形許容部と、を備え、前記ストッパは、プロテクタコアの上方と下方とに配置され、前記変形許容部は、前記ストッパに対応して上下に配置され且つ上下いずれか一方の剛性が他方の剛性に対して高く形成されている。

したがって、本発明では、変形許容部で衝突時の衝突エネルギを吸収しつつ高剛性のプロテクタコアがエンジン本体側に移動し、ストッパがエンジン本体に当接した時点では変形許容部で吸収された衝突エネルギ分だけ少ない荷重がストッパおよびプロテクタコアに作用し、プロテクタコアの変形量が抑制され、高剛性のプロテクタコアにより確実にエンジン部品の損傷を防止することができる。また、衝突時のプロテクタの移動方向を変形許容部の予め設定した変形により規制でき、フルラップ衝突やオフセット衝突に係らず、プロテクタが設定されていない方向に移動することによるエンジン部品、例えば、燃料噴射弁やその他の部品を払いのける不具合を解消することができる。また、プロテクタの衝突時の移動軌跡を明確にできるため、エンジン部品のレイアウト性、即ち、部品配置を向上でき、小スペース化等が可能となる。
しかも、ストッパはプロテクタコアの上方と下方とに配置して備え、変形許容部はストッパに対応して上下に配置され且つ上下いずれか一方の剛性が他方の剛性に対して高く形成されているため、衝突荷重により剛性の低い側の変形許容部の変形作動によりエネルギ吸収しつつその側のストッパがエンジン本体に当接して第１次の衝突エネルギ吸収を行い、更に大きい衝突エネルギである場合には、剛性の高い側の変形許容部の変形作動によりエネルギ吸収しつつその側のストッパがエンジン本体に当接させる第２次の衝突エネルギ吸収を行わせることができ、衝突時の衝突エネルギの大きさに応じて多段階に衝突エネルギを吸収させることができる。また、両ストッパが当接した段階では、多段作用の変形許容部で吸収された衝突エネルギが大きくでき、その分少ない荷重がストッパおよびプロテクタコアに作用し、プロテクタコアの変形量が更に抑制され、高剛性のプロテクタコアにより確実にエンジン部品の損傷を確実に防止することができる。

以下、本発明のエンジン部品の保護装置を一実施形態に基づいて説明する。図１〜図８は、本発明を適用したエンジン部品の保護装置の第１実施形態を示し、図１はエンジン前方部分の各部材の配置状態を示す平面図、図２は保護すべき部品とそのプロテクタの分解斜視図、図３〜図６はプロテクタの平面図、正面図、下面図および側面図、図７および図８は保護部品をプロテクタで保護する取付状態の正面図および下面図である。

図１および図２において、エンジン部品の保護装置は、エンジン１の車両前方側に搭載した燃料噴射弁２および燃料噴射弁２への燃料供給チューブ３を保護するプロテクタ４として具現化している。即ち、１は４気筒直噴型のエンジン本体であって、そのエンジン本体１には４つの気筒に対応して４個の燃料噴射弁２が配置され、これら燃料噴射弁２には燃料を供給するコモンレール式の燃料供給チューブ３が装着されている。これら４個の燃料噴射弁２と燃料供給チューブ３とを車両前方から覆ってプロテクタ４を配置し、その上下取付用のブラケット５、６を夫々エンジン本体１にボルト８により固定している。

前記プロテクタ４は、図３〜図６に示すように、全体としてＵ字状をなし高剛性に形成したプロテクタコア１０と、プロテクタコア１０からエンジン本体１側に突出されてエンジン本体１に臨む高剛性のストッパ部分１１〜１３と、プロテクタコア１０をエンジン本体１に固定するためのブラケット５、６を構成し、プロテクタコア１０を延長させるか若しくは別体部品をプロテクタコア１０に固定して一体化して、プロテクタコア１０に比較して低剛性に形成された変形許容部７とを備える。

前記プロテクタコア１０は、保護すべき部品である燃料供給チューブ３の車幅方向範囲に亘る長さを有し、燃料供給チューブ３の前面およびそれに連なる上下面の一部を覆う範囲の幅を備えた略Ｕ字形の断面に形成されている。そして、プロテクタコア１０はブラケット５、６により燃料供給チューブ３の前面に対して予め設定した間隔を持って配置されている。プロテクタコア１０はその長さ方向全長に亘ってＵ字状に形成されることにより、衝突時に前方に位置する車体部材の衝突に対する曲げ剛性を高めている。プロテクタコア１０には、強度上許される部位に貫通させて複数の穴１０Ａを備え、これらの穴１０Ａを流通する空気により供給燃料の温度上昇による熱こもりを防止し、プロテクタ４自体の軽量化を図っている。

前記ストッパ部分１１〜１３は、前記プロテクタコア１０のＵ字状をなす上部においては、その長手方向両端近傍の縁を幅広くエンジン本体１側に突出延在させて上部ストッパ１１を構成し、プロテクタコア１０のＵ字状をなす下部においては、その長手方向中央付近の縁を幅広くエンジン本体１側に突出延在させて下部ストッパ１２を構成している。また、プロテクタコア１０のＵ字状をなす下部には、前記上部ストッパ１１と対向する長手方向両端近傍において、エンジン本体１側に突出延在させて下部サブストッパ１３を構成している。前記下部ストッパ１２は、略台形状に形成され、台形の両辺に沿ってリブ１２Ａを形成してその曲げ強度を向上させつつ、台形部分の中央には肉抜きの穴１２Ｂを形成して軽量化を図っている。

これらストッパ１１〜１３は、プロテクタ４をブラケット５、６によりエンジン本体１に固定した際に、それらの先端がエンジン本体１の構成部材に対して、プロテクタコア１０と燃料供給チューブ３との間に予め設定した間隔よりも小さい間隔で臨むように配置される。このため、前方から衝突荷重が作用してプロテクタ４が後方に衝突移動して、これらのストッパ１１〜１３をエンジン本体１に当接させて停止した状態においても、プロテクタ４と燃料供給チューブ３との間に隙間が存在するよう構成する。

前記変形許容部７は、プロテクタ４の一体となったプロテクタコア１０およびストッパ部１１の上部の縁をエンジン本体１に固定する上部変形許容部７Ａと、下部の縁をエンジン本体１に固定する下部変形許容部７Ｂとで構成される。前記上部変形許容部７Ａは、上部ストッパ１１に隣接（図示例では、若干内側の位置）させた位置に上部から端部が重ねられてスポット溶接されたブラケット５で構成され、ブラケット５にはエンジン本体１への固定ボルト８が貫通する取付穴５Ａが開口されている。前記ブラケット５には燃料噴射弁２を開閉制御する駆動信号を流す図示しないハーネス用の固定穴５Ｂも付設されている。この場合の低剛性に形成された変形許容部７Ａは、ブラケット５で構成することとなる。

前記下部変形許容部７Ｂは、前記上部変形許容部７Ａのブラケット５と対応した位置において、下部サブストッパ１３を構成する部位に対する互いの内側部分を夫々ストッパ１３が突出している方向に平行な折曲げ線に沿って９０度に折曲げた折曲げ部分１４を形成し、この折曲げ部分１４の先端を夫々互いに離れる方向（前記サブストッパ１３先端側）に折曲げ、この折曲げ端１５に取付穴１５Ａを形成している。前記折曲げ端１５の取付穴１５Ａは、後述するように、燃料チューブ３をエンジン本体１に固定する固定ブラケット６に延在して設けたプロテクタ固定用突辺６Ａに設けた取付穴６Ｂと重ね合わして固定ボルト８により互いを固定される。そして、燃料チューブ３の固定ブラケット６をエンジン本体１に固定することで、プロテクタ４の折曲げ端１５、折曲げ部分１４およびプロテクタ４自身がエンジン本体１に固定されるよう構成している。この場合の低剛性に形成された変形許容部７Ｂは、プロテクタ４自体によるものでなく、プロテクタ４にボルト結合する前記燃料チューブ３の固定ブラケット６のプロテクタ固定用突辺６Ａで構成することとなる。

図７および図８は、エンジン本体１への取付状態での保護すべき部品である燃料噴射弁２および燃料供給チューブ３とプロテクタ４との位置関係を示す車両前面からの正面図および下面図である。図７および図８によれば、プロテクタ４のプロテクタコア１０は燃料供給チューブ３および燃料噴射弁２の前面にあってこれらを完全に覆っており、下部折曲げ端１５と燃料チューブ３の固定ブラケット６のプロテクタ固定用突辺６Ａとが重ねられており、下部サブストッパ１３の先端は燃料チューブ３の固定ブラケット６に概略対面していることが分かる。

図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、上記状態での概略断面図および概略平面図である。図９によれば、上記取付状態では、エンジン本体１の上部に上部変形許容部７Ａであるブラケット５がボルト８により固定され、下部においては、折曲げ端１５が燃料チューブ３の固定ブラケット６のプロテクタ固定用突辺６Ａにボルト止めされ、エンジン本体１から突出した部分に固定ブラケット６がボルト止めされていることを図示している。上部ストッパ１１と下部ストッパ１２とは、エンジン本体１に対して夫々対面しており、その間隔は燃料チューブ３とプロテクタコア１０との間隔より小さくなっていることが分かる。そして、下部ストッパ１２と下部折曲げ部分１４との間に内側の２個の燃料噴射弁２が位置していることが分かる。図９（Ｂ）で示す矢印は、フルラップ衝突およびオフセット衝突における衝突荷重の入力位置を夫々示している。

以上の構成のエンジン部品の保護装置の動作について図１０および図１１に基づいて以下に説明する。

図１０は、フルラップ衝突およびオフセット衝突における比較的に低い衝突荷重がプロテクタ４に作用した場合のプロテクタ４の挙動を示すものである。図中の左側（車両前面側）からフルラップ若しくはオフセットの衝突荷重がプロテクタ４のプロテクタコア１０に入力されると、この衝突荷重は、プロテクタ４をエンジン本体１に固定している上部変形許容部７Ａおよび下部変形許容部７Ｂに伝達され、先ず、曲げ強度でプロテクタ４を支持している、下部変形許容部７Ｂである燃料チューブ３をエンジン本体１に固定する固定ブラケット６に延在して設けたプロテクタ固定用突辺６Ａを図示のようにエンジン本体１側に変形させる。この変形によりプロテクタ４のプロテクタコア１０は上部変形許容部７Ａであるブラケット５を曲げ変形させつつ下部をエンジン本体１側に近づける回動移動の移動軌跡を生じつつ衝突荷重を吸収する。衝突荷重が更に大きい場合には、上記移動軌跡による吸収作動が継続され、下部ストッパ１２がエンジン本体１に当接して下部変形許容部７Ｂの変形による衝突荷重の吸収作動が終了する。

上記のプロテクタ４の上下変形許容部７Ａ、７Ｂでの衝突荷重の吸収作動においては、プロテクタ４のプロテクタコア１０は上端側の上部変形許容部７Ａを支点として下端側をエンジン本体１に近づける挙動がなされるが、燃料チューブ３にプロテクタ４のプロテクタコア１０が接触することがなく、燃料チューブ３が破損されることを防止している。また、下部側の折曲げ部分１４および下部ストッパ１２の横方向への移動を生じることがないため、両者間に配置した内側の燃料噴射弁２にこれらが当接して破損させることも防止している。

図１１は、フルラップ衝突におけるプロテクタ４の変形移動状態を示したものであり、図１１（Ｂ）の下面図に示すように、左右両方のプロテクタ固定用突辺６Ａが共に曲げ変形することにより、図９（Ａ）に示すように、プロテクタ４は全体として前下がり方向に移動される。図１２は、オフセット衝突におけるプロテクタ４の変形移動状態を示したものであり、図１２（Ｂ）に示すように、オフセット衝突の荷重が作用した片側のプロテクタ固定用突辺６Ａが曲げ変形することにより、プロテクタ４のオフセット衝突側がエンジン本体１側に移動し、図９（Ａ）に示すように、プロテクタ４はオフセット衝突側が下方に移動される。

図１３は、図１０における衝突荷重の吸収後においても、衝突荷重が吸収しきれない場合におけるその後の吸収作動を示すものである。引続き残る衝突荷重によりプロテクタ４のプロテクタコア１０がエンジン本体１側に押付けられると、下部ストッパ１２がエンジン本体１に当接しているため、押付け力の分力が上部変形許容部７Ａに作用し、上部変形許容部７Ａを曲げ変形させつつ、上部ストッパ１１の先端をエンジン本体１に接近させつつ衝突荷重を吸収する。この時のプロテクタ４のプロテクタコア１０は下部ストッパ１２のエンジン本体１に当接している先端を支点として図中反時計回りに回動移動する。上部ストッパ１１がエンジン本体１に当接するまでに衝突エネルギを吸収しきれない場合には、上部ストッパ１１がエンジン本体１に当接して一体となった剛性の高い上下ストッパ１１、１２とプロテクタコア１０とが衝突荷重を受持ち、内部に収容している燃料チューブ３および燃料噴射弁２を破損から保護する。

なお、上記実施形態において、ストッパ部分として、プロテクタコア１０の上端縁において両端側の２箇所、下端縁において中央側の１箇所、夫々配置するものについて説明したが、図示はしないが、いずれの端縁においても両端側の２箇所に配置するものであってもよく、また、両端側と中央部の３箇所づつ配置するものであってもよく、いずれにしても、保護すべき部品に応じて配置するように構成すればよい。また、プロテクタコアの上下端縁を延長して一体に構成することなく、別部材を一体に固定するものであってもよい。

また、上記実施形態において、保護すべき部品として、燃料供給チューブ３および燃料噴射弁２について説明したが、図示しないが、他のエンジン部品であってもよい。

また、上記実施形態において、保護すべきエンジン部品がエンジン本体１の前方に位置する場合について説明したが、図示しないが、保護すべきエンジン部品がエンジン本体１の後方にある場合であっても、前後方向位置を逆にしてプロテクタ本体、ストッパおよび変形許容部を配置することで適用可能である。さらに、保護すべき部品がエンジン本体の側方にある場合、例えば、縦置きされた車両用エンジンであって、エンジン部品をエンジン本体に対して車両の側方側に配置する場合であっても、上記実施形態の保護装置は適用可能であり、車両の側面衝突に対するエンジン部品の保護に有効である。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）エンジン本体１に固定配置したエンジン部品２、３の保護装置であり、エンジン部品２、３を少なくともエンジン１から離れた側から覆う高剛性のプロテクタコア１０と、プロテクタコア１０と一体となりプロテクタコア１０のエンジン本体１側への所定以上の接近を規制する高剛性のストッパ１１〜１３と、エンジン部品２、３を予め設定した間隔をもって覆うようプロテクタコア１０を位置させてエンジン本体１に固定し、衝撃入力時に変形してプロテクタコア１０を前記ストッパ１１〜１３で許容された位置まで移動案内する低剛性の変形許容部７Ａ、７Ｂと、を備えるようにした。

このため、変形許容部７Ａ、７Ｂで衝突時の衝突エネルギを吸収しつつ高剛性のプロテクタコア１０がエンジン本体１側に移動し、ストッパ１１〜１３がエンジン本体１に当接した時点では変形許容部７Ａ、７Ｂで吸収された衝突エネルギ分だけ少ない荷重がストッパ７Ａ、７Ｂおよびプロテクタコア１０に作用し、プロテクタコア１０の変形量が抑制され、高剛性のプロテクタコア１０により確実にエンジン部品２、３の損傷を防止することができる。また、衝突時のプロテクタ４の移動方向を変形許容部７Ａ、７Ｂの予め設定した変形により規制でき、フルラップ衝突やオフセット衝突に係らず、プロテクタ４が設定されていない方向に移動することによるエンジン部品、例えば、燃料噴射弁２やその他の部品を払いのける不具合を解消することができる。また、プロテクタ４の衝突時の移動軌跡を明確にできるため、エンジン部品２、３のレイアウト性、即ち、部品配置を向上でき、小スペース化等が可能となる。

（イ）変形許容部７Ａ、７Ｂは、プロテクタコア１０とは別部材で形成され、エンジン本体１への取付位置とプロテクタコア１０への取付位置とは車両前後方向または車両左右方向から見てオフセットして配置され、衝突荷重による曲げ変形によりプロテクタコア１０を移動案内するものであるため、プロテクタコア１０を確実に案内移動させることができ、上記（ア）の効果を一層向上させるものであり、しかも、変形許容部７Ａ、７Ｂの剛性を加減することで、吸収すべき衝突エネルギを調節することができる。

（ウ）ストッパ１１〜１３はプロテクタコア１０の上方と下方とに配置して備え、変形許容部７Ａ、７Ｂはストッパ１１〜１３に対応して上下に配置され且つ上下いずれか一方の剛性が他方の剛性に対して高く形成されているため、衝突荷重により剛性の低い側の変形許容部７Ｂ（７Ａ）の変形作動によりエネルギ吸収しつつその側のストッパ１２、１３（１１）がエンジン本体１に当接して第１次の衝突エネルギ吸収を行い、更に大きい衝突エネルギである場合には、剛性の高い側の変形許容部７Ａ（７Ｂ）の変形作動によりエネルギ吸収しつつその側のストッパ１１（１２、１３）がエンジン本体１に当接させる第２次の衝突エネルギ吸収を行わせることができ、衝突時の衝突エネルギの大きさに応じて多段階に衝突エネルギを吸収させることができる。また、両ストッパ１１〜１３が当接した段階では、多段作用の変形許容部７Ａ、７Ｂで吸収された衝突エネルギが大きくでき、その分少ない荷重がストッパ１１〜１３およびプロテクタコア１０に作用し、プロテクタコア１０の変形量が更に抑制され、高剛性のプロテクタコア１０により確実にエンジン部品の損傷を確実に防止することができる。

（エ）変形許容部７Ａ（７Ｂ）は、プロテクタコア１０側の取付端部を前記ストッパ１１（１３）に重ねて固定してストッパ１１（１３）をエンジン本体１から予め設定した所定の隙間をもって位置させているため、変形許容部７Ａ（７Ｂ）により直接プロテクタコア１０を保持する場合に比較してブラケット５（６）を小型化でき、エンジン本体１回りのエンジン部品類との干渉を抑制でき、スペース効率が向上できる。

本発明の一実施形態を示すエンジン部品の保護装置のエンジン前方部分の各部材の配置状態の平面図。 同じく保護すべき部品とそのプロテクタの分解斜視図。 プロテクタの平面図。 プロテクタの正面図。 プロテクタの下面図。 プロテクタの側面図。 保護部品をプロテクタで保護する取付状態の正面図。 保護部品をプロテクタで保護する取付状態の下面図。 保護部品をプロテクタで保護する取付状態の概略断面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）。 フルラップ衝突およびオフセット衝突における比較的に低い衝突荷重がプロテクタに作用した場合のプロテクタの挙動を示す概略断面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）。 フルラップ衝突におけるプロテクタの変形移動状態を示す平面図（Ａ）および下面図（Ｂ）。 オフセット衝突におけるプロテクタの変形移動状態を示す平面図（Ａ）および下面図（Ｂ）。 図１０における衝突荷重の吸収後においても、衝突荷重が吸収しきれない場合におけるその後の吸収作動を示す概略断面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）。

符号の説明

１ エンジン本体
２ 保護すべき部品としての燃料噴射弁
３ 保護すべき部品としての燃料供給チューブ
４ プロテクタ
５、６ ブラケット
７、７Ａ、７Ｂ 変形許容部
８ ボルト
１０ プロテクタコア
１１〜１３ ストッパ

Claims (3)

1. エンジン本体に固定配置したエンジン部品の保護装置であり、
   エンジン部品を少なくともエンジン本体から離れた側から覆う高剛性のプロテクタコアと、
   プロテクタコアと一体となりエンジン本体への接触によりプロテクタコアのエンジン側への所定以上の接近を規制する高剛性のストッパと、
   エンジン部品を予め設定した間隔をもって覆うようプロテクタコアを位置させてエンジン本体に固定し、衝撃入力時に変形してプロテクタコアを前記ストッパで許容された位置まで移動案内する低剛性の変形許容部と、を備え、
   前記ストッパは、プロテクタコアの上方と下方とに配置され、
   前記変形許容部は、前記ストッパに対応して上下に配置され且つ上下いずれか一方の剛性が他方の剛性に対して高く形成されていることを特徴とするエンジン部品の保護装置。
2. 前記変形許容部は、前記プロテクタコアとは別部材で形成され、エンジン本体への取付位置とプロテクタコアへの取付位置とは車両前後方向または車両左右方向から見てオフセットして配置され、衝突荷重による曲げ変形によりプロテクタコアを移動案内するものであることを特徴とする請求項１に記載のエンジン部品の保護装置。
3. 前記変形許容部は、プロテクタコア側の取付端部を前記ストッパに重ねて固定して前記ストッパをエンジン本体から予め設定した所定の隙間を持って位置させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジン部品の保護装置。

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