JP2012071837A

JP2012071837A - エンジン支持構造

Info

Publication number: JP2012071837A
Application number: JP2012010238A
Authority: JP
Inventors: Toru Kito; 徹鬼頭
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2025-04-08
Also published as: JP5685207B2

Abstract

【課題】車両前後方向の衝突入力に対する車体骨格フレームでのエネルギー吸収効率を向上できるエンジン支持構造を提供する。
【解決手段】車両前後方向に延在するフロント骨格サイドメンバ２を有する車体骨格フレーム１と、その車体骨格フレーム１の下方に配置されてエンジン７を支持するサブフレーム３と、上記フロント骨格サイドメンバ２とサブフレーム３とを連結する連結部材５と、を備えるエンジン支持構造である。上記フロント骨格サイドメンバ２と連結部材５の上部とはインシュレータ６を介して連結することで、車幅方向を軸とする回転方向の拘束力について、フロント骨格サイドメンバ２と連結部材５との連結部での拘束力を、サブフレームと連結部材５との連結部での拘束力よりも小さくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンを支持する支持構造に係り、特に車両前後方向からの衝突時に車体骨格フレームでエネルギー吸収を行うエンジン支持構造に関する。

従来のエンジン支持構造としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この特許文献１に記載の構造では、図４（ａ）のように、車両前後方向に延びる車体前部骨格フレーム５０の下方に、当該車体前部骨格フレーム５０と上下に所定の距離をあけると共に車両前後方向に延在するサブフレーム５１が配置され、上記車体前部骨格フレーム５０の前側とサブフレーム５１の前側とが上下に延びる連結部材５２で連結されている。また、上記サブフレーム５１に対してエンジンが搭載される。
そして、衝突などによって車両前方から後方に向けて所定以上の荷重が入力されると、上記車体前部骨格メンバ５０が潰れ変形することで上記入力荷重に対するエネルギー吸収の効率を高める工夫がなされている。

特開平４−３６８２８６号公報

ここで、衝突時に、パンパー５３を介して車体骨格フレーム５０に衝突入力が作用する。乗員保護の観点から車室の変形を小さくするためには、車室よりも車両前後方向前側あるいは後側にある車体骨格フレーム５０の変形で、衝突入力のエネルギーを効率良く吸収させたい。車体骨格フレーム５０が、衝突入力エネルギーをもっとも効率よく吸収できる変形モードは、軸方向への圧縮変形するモードである。

しかしながら、上記従来技術では、図４に示す模式図のように、サブフレーム５１と車体骨格フレーム５０とを連結する連結部材５２は、車体骨格フレーム５０に剛的に固定され、且つ車両上下方向に所定の長さを有する。このため衝突時に車体骨格フレーム５０に車両前後方向のカが入力されると、図４のＡ−Ａ断面にて、衝突入力を受ける車体骨格フレーム５０と連結部材５２の一体構造の剛性の中心位置Ｇが、衝突入力点より車両上下方向下側のＧ点にあるため、Ｇ点を中心とするモーメントＡが加わることとなり、また、長手方向途中部でもモーメントＢが作用するために、図４（ｂ）に示す模式図のように、車体骨格フレーム５０が面外方向に変形するおそれがある。面外方向に変形する場合には、車体骨格フレーム５０の圧縮方向（車両前後方向）に潰れる量が小さくなり、エネルギー吸収量が小さくなる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、車両前後方向の衝突入力に対する車体骨格フレームでのエネルギー吸収効率を向上させることを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、車両前後方向に延在する延在部を有する車体骨格フレームと、その車体骨格フレームの下方に配置されてエンジンを支持するサブフレームと、上記延在部とサブフレームとを連結する連結部材と、を備えるエンジン支持構造であって、
車幅方向を軸とする回転方向の拘束力について、延在部と連結部材との連結部での拘束力が、サブフレームと連結部材との連結部での拘束力よりも小さいことを特徴とするものである。

本発明によれば、車体骨格フレームとサブフレームとの間に上下に距離がある配置でも、車体前後方向からの衝突時における車体骨格フレームの変形モードが、車両前後方向の圧縮変形が支配的となる結果、衝突エネルギーを効率良く吸収することができる。

本発明に基づく実施形態に係るエンジン支持構造を示す模式的な側面図であって、（ａ）は変形前の状態を（ｂ）は変形後の状態をそれぞれ示す。本発明に基づく実施形態に係る連結部材を介したとフロント骨格サイドメンバとのサブメンバとの連結構造を示す断面図である。本発明に基づく実施形態に係る別のエンジ支持構造を示す図である。従来のエンジン支持構造を説明する模式的な側面図であって、（ａ）は変形前の状態を（ｂ）は変形後の状態をそれぞれ示す。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、車両前後方向前側にエンジンを搭載するフロントエンジンの車両構成を例に説明する。図１は、本実施形態のエンジン支持構造を示す模式的側面図である。
車体骨格フレーム１は、車両前後方向に延在する左右一対のフロント骨格サイドメンバ２（延在部）と、車幅方向に延びて左右のフロント骨格サイドメンバ２間を連結する複数のクロス骨格メンバ（不図示）とから構成される。上記各フロント骨格サイドメンバ２は、ダッシュパネルに至る部分で下方に屈曲して傾斜部２ａを構成し、その傾斜部２ａよりも車両前後方向後方が車体フロアの下側且つ両側に配置されるエクステンションサイドメンバ２ｂとなっている。符号１１はバンパーを示す。

上記車体骨格フレーム１の下方には、上下に所定距離を空けてサブフレーム３が対向配置されている。サブフレーム３は、上記フロント骨格サイドメンバ２と上下に対向して車幅方向に延びる左右のフレーム本体部４と、その左右のフレーム本体部４間を連結するクロスサブメンバ（不図示）とから構成されている。そして、上記サブフレーム３は、上記フレーム本体部４の前端部及び後端部が上記フロント骨格サイドメンバ２に弾性支持されている。

次に、その弾性支持構造について説明する。
上記フロント骨格サイドメンバ２の前端部とフレーム本体部４の前端部とは、上下に延びる連結部材５を介して連結される。連結部材５の下部は、上記フレーム本体部４の前端部に対して一体的に結合されている。
また、連結部材５の上部は、上記フロント骨格サイドメンバ２の前端部にインシュレータ６を介して連結されている。上記インシュレータ６は、図２に示すように、軸を上下に向け且つ同軸に配置された内筒６ａと外筒６ｂとの間に弾性体６ｃが介装されて構成される。そして、外筒６ｂが上記連結部材５の上部に圧入等によって固定され、且つ内筒６ａが、当該内筒６ａ内を貫通する取付けボルト１２を介して上記フロント骨格サイドメンバ２に固定されている。ここで、内筒６ａよりも外筒６ｂの長さを短くして外筒６ｂの上端面と上記フロント骨格サイドメンバ２の下面との間に所定の隙間を設けてある。
また、フレーム本体部４の下端部は、上記と同様なインシュレータ８を介して、フロント骨格サイドメンバ２における傾斜部２ａの下部位置に弾性支持される。
そして、上記サブフレーム３に対してマウント部材１３を介してエンジン７が搭載されている。

次に、本実施形態の作用・効果等について説明する。
上記エンジン支持構造では、連結部材５はサブフレーム３に一体的に結合されることで、両者５，３は高い剛性を持って、つまり少なくとも車幅方向を軸とした回転方向の拘束力が大きい状態で連結されている。一方、連結部材５はフロント骨格サイドメンバ２に対して弾性体６ｃを介して連結されることで、互いに揺動可能につまり連結部の剛性が低い状態で連結されて、少なくとも車幅方向を軸とした回転方向の拘束力がゼロに近い小さな状態で連結されている。このため、フロント骨格サイドメンバ２に車両前後方向の入力が作用した場合における当該フロント骨格サイドメンバ２と連結部材５との連結位置（図３中Ａ-Ａ位置）での車両上下方向における剛性の中心位置Ｇは、フロント骨格サイドメンバ２の断面中心とほぼ一致し、また、フロント骨格サイドメンバ２の長手方向中途部（図３中Ｂ-Ｂ位置）においても、フロント骨格サイドメンバ２の車両上下方向における剛性の中心位置Ｇ′が当該フロント骨格サイドメンバ２の断面中心とほぼ一致する。

したがって、衝突によりフロント骨格サイドメンバ２に車両前後方向の力が入力されると、上記衝突入力による剛性中心位置Ｇ及びＧ′を中心とするモーメントは発生しないか小さいために、フロント骨格サイドメンバ２とサブフレーム３との間に距離があり且つ連結部材５で連結されていても、衝突時にサブフレーム３の反力によりフロント骨格サイドメンバ２に入力される曲げモーメントを小さくすることができる。その結果、衝突時の車両前後方向の入力に対し圧縮方向の変形が支配的となり、図１（ｂ）に示すように、フロント骨格サイドメンバ２は、面外方向に変形することなく、圧縮方向にのみ潰れることとなり、エネルギー吸収量が大きくなる。

また、上記のようにフロント骨格サイドメンバ２が車両前後方向に圧縮するに応じて、連結部材５は、その上部が車両前後方向に傾くが、連結部材５に固定された外筒６ｂの上端面とフロント骨格サイドメンバ２の下面との間に所定の隙間を設けているので、外筒６ｂの上端がフロント骨格サイドメンバ２に当接するまでは、フロント骨格サイドメンバ２と連結部材５との連結部における上記拘束力が大きくなることを防止できる。なお、外筒６ｂの上端がフロント骨格サイドメンバ２に当接して上記回転方向の拘束力が大きくなっても、連結部材５とサブフレーム３との連結部での拘束力より遙かに小さいので、フロント骨格サイドメンバ２に入力される上下方向の曲げモーメントの入力は小さく、よって圧縮方向の変形が支配的のままとなる傾向にある。

また、エンジン７をマウントしているサブフレーム３は、前端部及び後端部が共にフロント骨格サイドメンバ２に対してインシュレータ６、８を介して弾性支持されているので、エンジン７の振動によるサブフレーム３の振動をフロント骨格サイドメンバ２に伝達しにくくなっている。すなわち、エンジン７の振動が伝達されて加振されるサブフレーム３の振動が、フロント骨格サイドメンバ２に伝達することを防ぐことで、騒音・振動性能も向上させることができる。

ここで、上記実施形態では、弾性体６ｃを介在させることで両者２，５を揺動可能に連結して、連結部材５とフロント骨格サイドメンバ２との連結部の車幅方向を軸とした回転方向の拘束力を低くしているが、これに限定されない。例えば軸を車幅方向に向けたピン継手や自在継手で連結することで、少なくとも幅方向を軸とした回転方向の拘束力をゼロ若しくは低く設定しても良い。

また、上記実施形態では、連結部材５とサブフレーム３とを一体的に連結しているが、図３のように、連結部材５とサブフレーム３とを弾性体１０を介して連結しても良い。この場合、連結部材５とサブフレーム３とを連結する弾性体１０の剛性を、上記フロント骨格サイドメンバ２と連結部材５との間に介在する弾性体６ｃの剛性よりも大きく設定する。このようにすると、上記効果を維持しつつ、サブフレーム３の振動をさらにフロント骨格サイドメンバ２に伝わりにくくすることができる。
また、上記実施形態では、フロントエンジンの車両構成に本願発明を適用する場合を例示したが、リアエンジンの車両構成であっても適用でき、車両後方から衝突した場合に、上記と同様な効果を得ることができる。

１車体骨格フレーム
２フロント骨格サイドメンバ（延在部）
３サブフレーム
４フレーム本体部
５連結部
６インシュレータ
６ａ内筒
６ｂ外筒
６ｃ弾性体
７エンジン
１０弾性体
１２取付けボルト

Claims

車両前後方向に延在する延在部を有する車体骨格フレームと、その車体骨格フレームの下方に配置されてエンジンを支持するサブフレームと、上記延在部とサブフレームとを連結する連結部材と、を備えるエンジン支持構造であって、
車幅方向を軸とする回転方向の拘束力について、延在部と連結部材との連結部での拘束力が、サブフレームと連結部材との連結部での拘束力よりも小さいことを特徴とするエンジン支持構造。
上記延在部と連結部材とを、互いに揺動可能な状態で連結することで上記拘束力を小さくすることを特徴とする請求項１に記載したエンジン支持構造。
上記延在部と連結部材とを、弾性体を介して連結することで揺動可能な状態とすることを特徴とする請求項２に記載したエンジン支持構造。
上記連結部材を上下方向に延在する部材から構成して、
上記延在部と連結部材とは、軸を上下に向けた外筒と内筒との間に弾性体が介装してなるインシュレータを介して連結され、上記内筒及び外筒の一方を延在部に固定すると共に、上記内筒及び外筒の他方を連結部材の上部に固定することを特徴とする請求項３に記載したエンジン支持構造。
内筒を貫通するボルトによって当該内筒が延在部に固定され、外筒が連結部材の上部に固定されることを特徴とする請求項４に記載したエンジン支持構造。
連結部材上端及び外筒上端と、延在部との間に上下方向の隙間を設けることを特徴とする請求項５に記載したエンジン支持構造。
上記サブフレームと連結部材とは、上記延在部と連結部材との連結部より剛性が大きな弾性体を介して、連結されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載したエンジン支持構造。
上記上記延在部と連結部材は、車幅方向に軸を向けたピン継手若しくは自由継手を介して連結することで、互いに揺動可能な状態で連結されていることを特徴とする請求項２又は７に記載したエンジン支持構造。
上記サブフレームと連結部材とは一体に固定されていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか1項に記載したエンジン支持構造。