JP5158361B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前部構造に関し、より詳しくは、ポール状の障害物に対して車幅方向中央部分が前面衝突したときの安全性を向上することのできるものに関する。

車体前部は、一般的に、車体前端において車幅方向に延びるバンパーレインフォースメントの左右の端部を夫々左右一対のフロントサイドフレームの前端に連結する、より詳しくはクラッシュカンを介して連結する構造が採用されている。すなわち、車体前部構造として、左右のフロントサイドフレームは前面衝突の際の主なる衝撃吸収部材として機能する構造が採用されている。

前面衝突に関する衝撃安全性能試験は二つの態様で行われている。第一の態様がフルラップ前面衝突であり、第二の態様がオフセット前面衝突である。フルラップ前面衝突試験では、車両を所定速度でコンクリート製の障壁に衝突させることにより行われる。オフセット前面衝突試験では、車両の一方の側部（オーバーラップ率４０％）をハニカム状の障壁に前面衝突させることにより行われる。

特許文献１は、フルラップ前面衝突及びオフセット前面衝突において、衝突初期で、フロントサイドフレームの前端部の座屈により衝突エネルギを吸収すると共に衝突後期における乗員の減速度を緩和する発明を提案している。具体的には、特許文献２は、矩形断面の左右のフロントサイドフレームの後端部間に亘って車幅方向に延びるパイプを設け、このパイプの左右の各端をフロントサイドフレームの内側側面に連結する構造を提案している。この発明によれば、衝突によりパワープラントが後退すると、この後退するパワープラントにより、車幅方向に延びる連結パイプが後方に屈曲し、この連結パイプの屈曲によって左右のフロントサイドフレームの後端部を車幅方向内方側に屈曲させることで、衝突後期の乗員の減速度を緩和することができる。

特許文献２は、エンジン出力軸を車幅方向に向けてエンジンルームに搭載した、いわゆる横置きエンジンとこれに連結したトランスアクスルに関して、トランスアクスル側をこれに隣接するフロントサイドフレームに搭載する吊り下げ式マウント部材について、その問題点を指摘して、その改善案を提案している。ここに、吊り下げ式マウント部材は、トランスアクスルの端面とフロントサイドフレームとの間の空間にブッシュを配設する構成が採用されている。

特開２００２−１２０７５２号公報 特開２０００−１６８６２４号公報

ところで、上述したように前面衝突の態様として典型的にはフルラップ衝突及びオフセット衝突を挙げることができるものの、実際の前面衝突事故では種々様々な態様があるのは勿論である。その一つに、道路脇に植設された電柱や道路標識の支柱などに激突した場合である。このポール状の障害物に対して、車両の車幅方向中央部分がポール状の障害物に激突した場合、バンパーレインフォースメントは、一般的に設計上これを受け止める強度を備えていないため、その車幅方向中央部分で折れ曲がってしまい、この結果、エンジンを含むパワープラントにポールが衝突してマウント部材を破壊してしまう虞がある。

本発明の目的は、ポールのように車幅方向に広がりを備えていない障害物に対して車幅方向中央部分が激突したときにパワープラントの後退を抑制することのできる車体前部構造を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
車体前部に位置するエンジンルームと、
該エンジンルームを車体前後方向に延び且つ矩形の閉断面構造の左右のフロントサイドフレームと、
前記エンジンルーム内に収容され、出力軸を車幅方向に向けた横置きエンジンと該エンジンの出力軸に連結されたトランスアクスルとが車幅方向に並んで一体化されたパワープラントと、
該パワープラントを前記左右のフロントサイドフレームに、夫々、搭載する第１、第２のマウント部材とを有する車体前部構造において、
前記エンジンの端面を、これに隣接するフロントサイドフレームに搭載する前記第１マウント部材が前輪サスペンションタワーの前方に配設され、
前記第１マウント部材が、
前記エンジンの端面に締結され且つ車幅方向外方に延びた後に下方に延びる逆Ｌ字状の第１の支持軸と、
該逆Ｌ字状の第１の支持軸の下方に延びる部分を包囲する第１の弾性体と、
該第１弾性体を包囲する第１の外筒と、
該第１の外筒から下方に延びて下端が前記フロントサイドフレームの上面に連結される前後の脚と、
前記逆Ｌ字状の第１の支持軸から前記前輪サスペンションタワーの前壁を前方から臨む位置まで延びる延長部とを有することを特徴とする車体前部構造を提供することにより達成される。

本発明の車体前部構造によれば、第１マウント部材に含まれる第１弾性体が上下に開放した第１外筒の中に収容され、この第１外筒が前後脚を介してフロントサイドフレームに固定されていることから、ポール衝突のような前面衝突の際の衝撃によってパワープラントに衝突荷重が加わったとしても、これにより第１弾性体が破壊してしまうことを防止することができる。また、パワープラントに衝突荷重が加わってその衝撃で前後の脚が変形して第１外筒が後退したとしても、第１の支持軸から延びる延長部が前輪サスペンションタワーによって受止されるため、パワープラントの後退を抑制することができる。

本発明の好ましい実施の形態によれば、
前記前輪サスペンションタワーの前壁に、上下の壁を備えて前記車幅方向に延び且つ前記延長部の先端部分を受け入れる溝を形成するための受け部材が取り付けられている。この実施の形態によれば、前輪サスペンションタワーの前壁に設けられた受け部材によって後退する延長部を安定的に受け止めることができる。

本発明の好ましい実施の形態によれば、
前記逆Ｌ字状の第１の支持軸の前記エンジンの端面から車幅方向に延びる部分が板状のブラケットで構成され、前記延長部が前記板状のブラケットと一体に成形されたブラケット延長部で構成され、該ブラケット延長部は、その先端部が前記前輪サスペンションタワーの前壁に接近する方向に延びている。この実施の形態によれば、ブラケット延長部の先端部が前輪サスペンションタワーの前壁に接近する方向に延びているため、パワープラントの後退初期からサスペンションタワーによって受け止めることができる。換言すれば、未だ加速度が小さい後退初期の段階からサスペンションタワーがブラケット延長部を受け止めるため、ブラケット延長部の破壊が発生してしまうのを防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態によれば、
前記パワープラントのトランスアクスルを、これに隣接するフロントサイドフレームに搭載する前記第２マウント部材が、前記矩形の閉断面構造の前記フロントサイドフレームの車幅方向内方側の側壁に形成された開口の形状と相補的な外形形状を有し且つ該開口を通じて前記フロントサイドフレームの中に挿入された第２の外筒と；該外筒に収容された第２の弾性体と；一端が前記第２の弾性体に包囲された第２の支持軸とを有し；該第２の支持軸の他端が、前記トランスアクスルのケースに締結されている。この実施の形態によれば、第２マウント部材に含まれる第２弾性体がフロントサイドフレームの内部に収容された状態にあるため、ポール衝突のような前面衝突の際の衝撃によってパワープラントに衝突荷重が加わったとしても、これにより弾性体が破壊してしまうことなくパワープラントに加わった衝突荷重を直にフロントサイドフレームに伝達して、フロントサイドフレームの衝突エネルギ吸収機能を使って、その衝撃を緩和することができる。また、従来の吊り下げ式マウント部材は、トランスアクスルの上方域に弾性体などの部材が位置していたが、この実施の形態によれば、この弾性体をフロントサイドフレームの内部に収容した形態であるため、トランスアクスルの上方域を補機類やバッテリなどの設置空間として利用することができる。

本発明の他の目的及び作用効果は、以下の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

図１は実施例の車体前部構造の平面図であり、図２は側面視した実施例の車体前部構造である。先ず図２を参照して、参照符号１０はダッシュパネルを示し、ダッシュパネル１０によって車室１２とエンジンルーム１４とが区画されている。車室１２には、インスツルメントパネル１６、ブレーキペダル１８やアクセルペダル等が設けられている。参照符号２０はフロントウインドウである。

図１、図２を参照して、エンジンルーム１４の下方域には、車体前後方向にエンジンルーム１４の全域に亘って延在する左右のフロントサイドフレーム２２が配設されており、フロントサイドフレーム２２は矩形の閉断面構造を有している。既知のように、左右のフロントサイドフレーム２２の前端には、車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント２４がクラッシュカン２６を介して連結されている。エンジンルーム１４の下方域には、更に、フロントサイドフレーム２２よりも下方に位置するサブフレーム２８が配設されている。参照符号３０は前輪である。

パワープラントとしてエンジンルーム１４には内燃多気筒エンジン３２が搭載されている。エンジン３２は、水冷式の直列四気筒エンジンであり、図１から最も良く分かるようにエンジン出力軸を車幅方向に向けてエンジンルーム１４内に搭載されている。すなわち、エンジンルーム１４に搭載されたエンジン３２は横置きのレシプロエンジンであり、エンジン３２は、その後端に連結されたトランスアクスル３４と一体化されている。換言すると、パワープラントを構成するエンジン３２とトランスアクスル３４とは車幅方向に並んで配設されて一体化されている。

トランスアクスル３４は、エンジン出力軸に連結されたトランスミッションを収容するミッションケース３６と、その後方に配設されてデファレンシャルギアを内蔵したデフケース３８とを有し、このデフケース３８から車幅方向に延出する左右の駆動軸で左右の前輪３０が駆動される。この自動車は前輪駆動形式の車両であるが、４輪駆動形式の車両に対しても本発明を適用することができる。

エンジン３２は水冷式エンジンであり、このエンジン３２の冷却水は、左右のフロントサイドフレーム２２の前端部の間のシュラウドパネル（図示せず）に固設されたラジエータ４０によって冷却される。横置きのエンジン３２は前方吸気、後方排気の形式が採用されており、エンジン３２のシリンダヘッドには、その前面に吸気管４２が連結され、後面に排気管４４が連結されている（図２）。

サブフレーム２８は、クラッシュカン２６の後方且つ近傍で車幅方向に延びるメンバ２８ａを備えた平面視略矩形の枠形状のペリメータフレームで構成され、その左右の前端の各々がロングボルト４６によって、対応するフロントサイドフレーム２２の前端部に固定されている。前輪サスペンション機構４８は、これを構成するロアアームのピボット点が、サブフレーム２８の後部の左右の両端部に設けられている。図中、参照符号５０は前輪ステアリングリンク機構を示す。

エンジンルーム１４に配設されているエンジン３２などのパワープラントは、左右のフロントサイドフレーム２２に第１、第２のマウント部材５２、５４を介して搭載され、また、エンジン３２の後端は、第３のマウント部材５６を介して、サブフレーム２８の後端部において車幅方向に延びる本体部分２８ａに連結されている（図１）。

第１のマウント部材５２は、エンジン３２と、これに隣接するフロントサイドフレーム２２（図示の例では右側フロントサイドフレーム）との間に配設される。他方、第２のマウント部材５４は、トランスアクスル３４の端部と、これに隣接するフロントサイドフレーム２２（図示の例では左側フロントサイドフレーム）との間に配設され、これら第１、第２のマウント部材５２、５４は、共に左右のサスペンションタワー５８に隣接して且つその近傍に配設されている。

図３はエンジン３２側の第１マウント部材５２の近傍の平面図であり、図４は、第１マウント部材５２の縦断面図である。図３、図４を参照して、エンジン３２側の第１マウント部材５２は、エンジン３２の端面３２ａつまりシリンダブロックの端面にボルト止めされた板状のブラケット６０を有し、ブラケット６０は車幅方向外方に向けて延びている。この板状のブラケット６０はフロントサイドフレーム２２を超えて車幅方向外方に延びるブラケット延長部６２を有し、このブラケット延長部６２上記板状のブラケット６０と一体に成形されている。ブラケット延長部６２はサスペンションタワー５８の前壁５８ａを臨む位置まで延びており、ブラケット延長部６２は、その先端部がサスペンションタワー５８の前壁５８ａに接近する方向に延びている。図中、参照符号６４はエプロンレインフォースメントを示し、また、図４の参照符号６６はエプロンパネルを示す。

フロントサイドフレーム２２には、その上面に、車体前後方向に離間した前後の２つの脚６８、７０がボルト止めされ、この２本の脚６８、７０の上端には、上下に開放した第１の外筒７２が溶接され、この第１の外筒７２の中に内外二重の上下に開放したスリーブ７４、７６と、この内外のスリーブ７４、７６の間に介装された第１のブッシュ７８が収容されている。そして、内側スリーブ７４の下端部には雌ネジが設けられている。

上記のブラケット６０には、フロントサイドフレーム２２の上方域にボルト挿通孔が形成され、このボルト挿通孔に上方から挿入されたボルト８０は内側スリーブ７４に挿入されて、この内側スリーブ７４の雌ネジに螺着され、これにより、エンジン３２に固定されたブラケット６０は、弾性体であるブッシュ７８を介してフロントサイドフレーム２２の上面に連結されている。

図５は、第１マウント部材５２の設置部位を平面視した図である。図３〜図５を参照して、上記の第１マウント部材５２に関連して、サスペンションタワー５８の前壁５８ａには、ブラケット受け部材８２が溶接により接合されている。ブラケット受け部材８２は、上下の壁８２ａ、８２ｂと、車幅方向外端の端壁８２ｃとで規定される前方及び車幅方向内方に開放した溝８４を有し、この溝８４の中に、ブラケット延長部６２の先端部分が受け入れられている。なお、図４の仮想線８６はサスペンションアッパアームを示し、また、仮想線８８はナックルアームを示す。

第１マウント部材５２は、エンジン３２の端面３２ａに連結されて車幅方向外方に延びるブラケット６０と、該ブラケット６０から下方に延びるボルト８０と、これに螺着された内側スリーブ７４とで逆Ｌ字状に屈曲した第１の支持軸を構成し、この逆Ｌ字状の第１の支持軸の下方に延びる、すなわち鉛直方向に延びる部分が第１の弾性体であるブッシュ７８を介してエンジン３２がフロントサイドフレーム２２に弾性的に支持される。

パワープラントに衝突荷重が加わってその衝撃で前後の脚６８、７０が変形して第１外筒７２が後退したとしても、ブラケット延長部６２がサスペンションタワー５８によって受止されるためパワープラントの後退を抑制することができる。

また、ブラケット延長部６２の先端部がサスペンションタワー５８の前壁５８ａに接近する方向に延びているため、パワープラントの後退初期からサスペンションタワー５８によって受け止めることができる。

また、上下の壁８２ａ、８２ｂを備えたブラケット受け部材８２によって規定される車幅方向に延びる溝８４にブラケット延長部６２の先端部分が受け入れられているため、ブラケット受け部材８２によって安定的にブラケット延長部６２の先端部分を受け止めることができる。なお、ブラケット延長部６２の先端部は、エンジン始動時や運転中のトルク変動に起因するエンジン３２及びトランスアクスル３４の揺動によって所定量上下左右に変位することになる。このことから、上記エンジン３２及びトランスアクスル３４の揺動に伴って上下動するブラケット延長部６２の先端部と干渉しないように、ブラケット受け部材８２の上下の壁８２ａ、８２ｂの離間距離が設定される。

勿論、サスペンションタワー５８は高い剛性を具備するように設計されているため、図９に模式的に示すように、エンジン３２の後退によって第１マウント部材５２が破壊してブラケット延長部６２が後退したとしても、サスペンションタワー５８によってブラケット延長部６２を受け止めることができる。

図６は、トランスアクスル３４側の第２マウント部材５４に関連した部位を平面視した図である。図７は、第２マウント部材５４及びこれに関連したトランスアクスル３４（ミッションケース３６）、フロントサイドフレーム２２の部分を斜め前方から見た分解斜視図であり、図８は、第２マウント部材５４の縦断面図である。

主に図７、図８を参照して、第２マウント部材５４は、支持軸を構成する第２の逆Ｌ字状部材９０を有する。第２の逆Ｌ字状部材９０は、上下に延びる垂直部分９２と、この垂直部分９２の上端から車幅方向外方に向けて延びる水平部分９４とを有し、垂直部分９２の下端部に複数のボルト挿通孔７２ａが形成されている。この第２の逆Ｌ字状部材９０は、垂直部分９２のボルト挿通孔９２ａに挿通したボルト９６を使ってミッションケース３６の端面３６ａに締結される。第２の逆Ｌ字状部材９０の水平部分９４は、エンジン３２とトランスアクスル３４からなるパワープラントの並び方向である車幅方向に一致して車幅方向外方に延びており、これによりパワープラントの質量を無理なくフロントサイドフレーム２２によって支えることができる。

第２の逆Ｌ字状部材９０の水平部分９４は、その回りが第２の弾性体であるブッシュ９８で包囲されており、この第２のブッシュ９８は矩形断面の第２の外筒１００に収容されている。すなわち、第２の外筒１００はその軸線を車幅方向に向けて配設され、この第２の外筒１００の内部に第２の弾性体であるブッシュ９８が収容されている。この車幅方向の内外に向けて開放された第２の外筒１００は、その車幅方向内端に全周フランジ１０２を有し、この全周フランジ１０２には複数のボルト挿通孔１０２ａが形成されている（図７）。

フロントサイドフレーム２２には、その両側壁に矩形の開口２２ａを有し（図７）、この内方側及び外方側の両側壁の開口２２ａに矩形の上記第２外筒１００が挿通される。すなわち、矩形の第２の外筒１００の外端部は車幅方向外方側の矩形の開口２２ａを貫通しており、これにより、パワープラントに衝突荷重が加わったときに、第２外筒１００の回転を矩形の開口２２で規制しつつ衝突荷重をフロントサイドフレーム２２に対して、その軸線方向に伝達することができる。ここに、外筒１００は、フロントサイドフレーム２２の開口２２ａの形状と相補的な外形形状を有しており、開口２２ａの周縁部に上記全周フランジ１０２が当接される。フロントサイドフレーム２２において、第２の外筒１００を受け入れる部分を、フロントサイドフレーム２２の内部に配設されたスティフナ１０４（図７）によって補強するのが好ましく、また、スティフナ１０４に予めナット１０６を溶接しておくのがよい。

第２マウント部材５４をフロントサイドフレーム２２に設置する作業は、横方向に開放した開口２２ａを通じてフロントサイドフレーム２２に第２の外筒１００を挿入することで位置決めすることができ、また、第２の外筒１００の全周フランジ１０２のボルト挿通孔１０２ａに挿通したボルト１０８をナット１０６に螺着させることによって行うことができるため、パワープラント側からアクセスすることで第２マウント５４をフロントサイドフレーム２２に締結することができる。

第２マウント部材５４をフロントサイドフレーム２２に締結することで、第２の支持軸を構成する逆Ｌ字状部材９０は、その一端がフロントサイドフレーム２２内のブッシュ９８を介して固定され、他端がミッションケース３６の端面３６ａに固定され、これによりパワープラントがフロントサイドフレーム２２に弾性的に支持される。

バンパーレインフォースメント２４の車幅方向中央部分にポールなどが激突してバンパーレインフォースメント２４が車幅方向中央部分で屈曲し、そしてエンジンルーム１４内に侵入してエンジン３２、トランスアクスル３４を含むパワープラントに衝突荷重が加わったときには、この衝突荷重の一部が第２マウント部材５４を介してフロントサイドフレーム２２に伝達され、そして、フロントサイドフレーム２２に伝達される衝突荷重はフロントサイドフレーム２２の軸線方向であるため、フロントサイドフレーム２２の衝突エネルギ吸収機能を使って衝突エネルギを緩和することができる。

実施例の車体前部構造を平面視した図である。 実施例の車体前部構造を側面視した図である。 横置きエンジンを含むパワープラントのエンジン側を、これに隣接するフロントサイドフレームに搭載する第１マウント部材と、これに隣接する要素を拡大して示す斜視図である。 第１マウント部材の縦断面図である。 第１マウント部材及びこれに関連した要素を平面視した部分平面図である。 トランスアクスル側の第２マウント部材及びこれに関連した要素を平面視した部分平面図である。 横置きエンジンを含むパワープラントのトランスアクスル側を、これに隣接するフロントサイドフレームに搭載する第２マウント部材と、これに隣接する要素を拡大して示す分解斜視図である。 フロントサイドフレームに締結した第２マウント部材の縦断面図である。 前面衝突によりパワープラントが後退して第１マウント部材が破壊したときの状態を模式的に示す、図３に対応した斜視図である。

符号の説明

１４ エンジンルーム
２２ フロントサイドフレーム
２２ａ フロントサイドフレームの両側壁の開口
３２ エンジン（パワープラント）
３２ａ エンジンの端面
３４ トランスアクスル（パワープラント）
３６ ミッションケース
３６ａ ミッションケースの端面
５２ エンジン側の第１マウント部材
５４ ミッションケース側の第２マウント部材
５８ サスペンションタワー
５８ａ サスペンションタワーの前壁
６０ ブラケット（第１マウント部材）
６２ ブラケット延長部
６８ 前方脚
７０ 後方脚
７２ 第１外筒
７８ 第１ブッシュ
８２ ブラケット受け部材
８２ａ ブラケット受け部材の上方壁
８２ｂ ブラケット受け部材の下方壁
８４ ブラケット受け部材の溝
９０ 第２逆Ｌ字状部材（支持軸）（第２マウント部材）
９２ 第２逆Ｌ字状部材の垂直部分
９４ 第２逆Ｌ字状部材の水平部分
９８ 第２マウント部材のブッシュ（弾性体）
１００ 第２外筒

Claims (4)

1. 車体前部に位置するエンジンルームと、
   該エンジンルームを車体前後方向に延び且つ矩形の閉断面構造の左右のフロントサイドフレームと、
   前記エンジンルーム内に収容され、出力軸を車幅方向に向けた横置きエンジンと該エンジンの出力軸に連結されたトランスアクスルとが車幅方向に並んで一体化されたパワープラントと、
   該パワープラントを前記左右のフロントサイドフレームに、夫々、搭載する第１、第２のマウント部材とを有する車体前部構造において、
   前記エンジンの端面を、これに隣接するフロントサイドフレームに搭載する前記第１マウント部材が前輪サスペンションタワーの前方に配設され、
   前記第１マウント部材が、
   前記エンジンの端面に締結され且つ車幅方向外方に延びた後に下方に延びる逆Ｌ字状の第１の支持軸と、
   該逆Ｌ字状の第１の支持軸の下方に延びる部分を包囲する第１の弾性体と、
   該第１弾性体を包囲する第１の外筒と、
   該第１の外筒から下方に延びて下端が前記フロントサイドフレームの上面に連結される前後の脚と、
   前記逆Ｌ字状の第１の支持軸から前記前輪サスペンションタワーの前壁を前方から臨む位置まで延びる延長部とを有することを特徴とする車体前部構造。
2. 前記前輪サスペンションタワーの前壁に、上下の壁を備えて前記車幅方向に延び且つ前記延長部の先端部分を受け入れる溝を形成するための受け部材が取り付けられている、請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記逆Ｌ字状の第１の支持軸の前記エンジンの端面から車幅方向に延びる部分が板状のブラケットで構成され、
   前記延長部が前記板状のブラケットと一体に成形されたブラケット延長部で構成され、
   該ブラケット延長部は、その先端部が前記前輪サスペンションタワーの前壁に接近する方向に延びている、請求項２に記載の車体前部構造。
4. 前記パワープラントのトランスアクスルを、これに隣接するフロントサイドフレームに搭載する前記第２マウント部材が、
   前記矩形の閉断面構造の前記フロントサイドフレームの車幅方向内方側の側壁に形成された開口の形状と相補的な外形形状を有し且つ該開口を通じて前記フロントサイドフレームの中に挿入された第２の外筒と、
   該外筒に収容された第２の弾性体と、
   一端が前記第２の弾性体に包囲された第２の支持軸とを有し、
   該第２の支持軸の他端が、前記トランスアクスルのケースに締結されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車体前部構造。

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