JP4692888B2 - 車両の衝撃吸収構造 - Google Patents

Description

本発明は車両の衝撃吸収構造に係り、特に、車両前部にエンジンを横置きに配置した車両において衝突安全性を高めるための衝撃吸収構造に関する。

一般に、エンジンにはオルタネータやエアコンコンプレッサなどの複数の補機が設けられており、これら補機をベルトなどを介してクランクシャフトにより駆動するようにしている。そして車両前部にエンジンを横置きに配置した車両（例えばＦＦ車）において、これら補機は、エンジン本体よりも車両前方側又は車両後方側にはみ出す或いは突出するように位置される。つまり、補機を配設することにより、エンジンの全幅はエンジン本体の幅よりも拡大される。

かかる補機の配置により車両のクラッシュストロークが少なからず減少してしまうという問題がある。即ち、補機を含めたエンジンは、車両衝突時にほとんど変形しない剛体とみなされているため、エンジン本体から補機が車両前方側又は車両後方側にはみ出していると、その分ボディの潰れ代が少なくなり、クラッシュストロークが減少してしまう。これは車両の衝突安全性という観点からは好ましいことではない。一方、実際の設計上は、補機がエンジン本体よりも車両前方側又は車両後方側にはみ出すことはやむを得ない。従ってその突出量を抑える提案が従来よりなされている。

例えば特許文献１には、シリンダブロック一端部におけるクランク軸芯と気筒軸芯を通る仮想平面に対して一側部にウォータポンプを配設し、かつそのシリンダブロックの一側方に１又は複数のその他の補機を配設し、クランクプーリに巻き掛けた無端状の伝達ベルトの回動方向下手側をその他の補機のプーリに順次巻き掛け、ウォータポンププーリに背面を巻き掛け、クランクプーリに巻き掛ける内燃機関の補機配置構造が開示されている。これは、シリンダブロックの一側方に各補機を配置し、内燃機関の全幅の拡大を防止してクラッシュストロークを確保することを狙いとしている。

特開平９−２８００６７号公報

しかしながら、単に補機の突出量を抑制するのみでは自ずと限界がある。一方、横置き配置のエンジンの場合、エンジン本体からは吸気系部材が車両前方側及び車両後方側に突出しており、現状では吸気系部材も車両衝突時にほとんど変形しない剛体とみなされているため、クラッシュストロークを確保する上で障害となっている。

本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両衝突時のクラッシュストロークを確保して衝突安全性を高めることができる車両の衝撃吸収構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態は、車両前部にエンジンを横置きに配置した車両の衝撃吸収構造であって、エンジン本体から車両前方側又は車両後方側に吸気系部材を突出させ、該吸気系部材に補機を取り付けると共に、少なくとも前記補機の取付部の位置から前記エンジン本体までの間の区間における前記吸気系部材に、車両衝突時の衝突荷重により破壊可能な脆弱部を設けたことを特徴とする。

この本発明の一形態によれば、車両の前面衝突時、衝突物が吸気系部材に衝突したとき、その衝突荷重で吸気系部材の脆弱部を破壊させ、同時に補機を脱落させることができる。従って、その破壊部分ないし脱落部分の前後長だけクラッシュストロークを確保でき、衝突安全性を高めることができる。

ここで、前記吸気系部材が環状に形成され、その内側の空間に前記補機が配置されるのが好ましい。

これによれば、エンジンのコンパクト化が図られてクラッシュストロークの確保に有利であると共に、吸気系部材の脆弱部が破壊されたときに、吸気系部材とともに補機を脱落させることができる。従ってこの破壊・脱落部分の前後長だけクラッシュストロークを確保でき、衝突安全性を高めることができる。

前記脆弱部は発泡金属から形成されているのが好ましい。発泡金属は衝撃吸収特性及び衝撃破壊特性に優れた材料であるので、脆弱部を発泡金属から形成すると、脆弱部の破壊時に衝突エネルギを好適に吸収できると共に、脆弱部を確実且つ良好な態様で破壊させることができる。

前記発泡金属は発泡アルミであるのが好ましい。これにより必要な衝撃吸収特性及び衝撃破壊特性を容易に得られると同時に、剛性と重量のバランスを最適化することができる。

好ましくは、前記エンジン本体から車両前方側に突出する前記吸気系部材に、前記補機が取り付けられると共に、少なくとも前記補機の取付部の位置から前記エンジン本体までの間の区間における前記吸気系部材に、前記脆弱部が設けられる。

エンジン本体から車両前方側に突出する吸気系部材は、車両の前面衝突時に最初に衝撃を受け、破壊されやすい部材である。従ってこのような部材に補機を取り付け、脆弱部を設けることにより、早期の段階で補機を脱落させて衝突エネルギを吸収することができる。

本発明によれば、車両衝突時のクラッシュストロークを確保して衝突安全性を高めることができるという、優れた効果が発揮される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に本発明の実施形態に係る車両の衝撃吸収構造、特に車両Ｖの前部の構造を概略的に側面視で示す。なお図中右側が車両前方側である。本実施形態の車両ＶはＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車であり、その前部にはエンジンルームＲが区画形成されている。このエンジンルームＲ内にエンジン（内燃機関）１０が横置きに、即ちクランク軸が車幅方向（車両の左右方向）と平行になるように、配置されている。本実施形態のエンジン１０は直列４気筒エンジンである。ただしエンジンの形態（気筒数、燃料の種類、燃焼方式、噴射方式等）に特に制限はない。エンジンルームＲの後方には乗員室Ｐが区画形成され、エンジンルームＲと乗員室ＰとはダッシュパネルＤで仕切られる。

車両Ｖは、車体の一部である左右一対のサイドメンバを有する（右側のサイドメンバ１１Ｒのみ図示）。これらサイドメンバは車両前後方向に延び、これらサイドメンバ間のスペースにエンジン１０が配置されている。エンジン１０の前方にはラジエータＲｄが配置されている。

エンジン１０は、シリンダブロック１２及びシリンダヘッド１３を含むエンジン本体１４を備える。エンジン本体１４はさらに、シリンダヘッド１３の頂部に取り付けられたヘッドカバー１９と、シリンダブロック１２の底部に取り付けられたオイルパン１６をも含む。

エンジン１０は、エンジン本体１４から車両前方側に突出する吸気系部材としての吸気マニホールド１５を備える。吸気マニホールド１５は、図２にも示すように、気筒毎に計４本設けられ、共通の取付部であるフランジ部１８を一体的に有する。フランジ部１８はシリンダヘッド１３の前面部にボルト等により取り付けられる。シリンダヘッド１３の内部には吸気ポートが気筒毎に形成されており、各気筒の吸気ポートと吸気マニホールド１５とが連通されて気筒毎の吸気通路が形成される。各吸気マニホールド１５の上流端には吸気集合部をなす図示しないサージタンクが接続され、サージタンクに導入された吸気が各吸気マニホールド１５に分配供給される。

エンジン１０は、エンジン本体１４から車両後方側に突出する排気マニホールド１７をも備える。排気マニホールド１７も吸気マニホールド１５と同様に、気筒毎に計４本設けられ、共通のフランジ部２０を一体的に有する。各排気マニホールド１７の下流端部は触媒コンバータに２１に接続される。

エンジン１０には以下に述べるような複数の補機が設けられる。本実施形態における補機は、オルタネータ２２、ウォータポンプ４０及びパワーステアリングポンプ４１であり、これらはそれぞれ被駆動用のプーリ２３，２４，２５を有している。なお図中、ウォータポンプ４０及びパワーステアリングポンプ４１についてはそれらのプーリ２４，２５のみを具体的に示し、ポンプ自体は便宜上符号のみを示す。クランク軸にも同様にクランクプーリ２６が設けられ、これらプーリ２３〜２６に無端ベルト２７が巻き掛けられている。これにより各補機はクランク軸によって駆動されることになる。

図示されるように、これらオルタネータ２２、ウォータポンプ４０及びパワーステアリングポンプ４１は、エンジン本体１４よりも車両前方側にはみ出して配置されている。これらはパワーステアリングポンプ４１、ウォータポンプ４０、オルタネータ２２という順番で徐々に前方側に、且つより高い位置に配置される。ウォータポンプ４０及びパワーステアリングポンプ４１は、図示しないブラケット等を介して或いは直接エンジン本体１４に取り付けられる。これに対し、オルタネータ２２は吸気マニホールド１５に取り付けられ、エンジン本体１４には取り付けられていない。以下、吸気マニホールド１５及びオルタネータ２２の周辺の構造について説明する。

各吸気マニホールド１５は図１に示すように環状（特に円環状）に形成されている。より具体的には、各吸気マニホールド１５は、エンジン本体１４側から前方に延びる直線部３０と、直線部３０から下向きに所定角度巻回する環状部３１とを有する。本実施形態において、環状部３１は円環状に形成され、２７０°以上の角度巻回されている。こうしてできた吸気マニホールド１５の内側の空間にオルタネータ２２が挿入配置される。オルタネータ２２の外周面は円筒形状であり、このオルタネータ２２の外周面を所定の隙間を隔てて囲繞するように吸気マニホールド１５が形成されている。

図２に示すように、オルタネータ２２は、車幅方向右側に位置する二気筒（＃１，＃２気筒）の吸気マニホールド１５の内側空間に挿入配置されている。図１及び図２に示すように、オルタネータ２２は、上下一対の取付フランジ３２，３３を有する。これら取付フランジ３２，３３は吸気マニホールド１５にボルト等の締結部材３４によって取り付けられる。本実施形態では取付フランジ３２，３３が車幅方向最も右側に位置する気筒（＃１気筒）の吸気マニホールド１５の右側部に取り付けられている。

なお、オルタネータ２２の配置及び取付はこのようなものに限定されない。例えば図３に示すように、車幅方向左側に位置する二気筒（＃３，＃４気筒）の吸気マニホールド１５の内側空間にオルタネータ２２を挿入配置してもよい。この場合、取付フランジ３２，３３は、エンジン全長の中間付近に位置する気筒（図示例では＃３気筒）の吸気マニホールド１５にボルト等の締結具３４によって取り付けることができる。プーリの２３の位置を同位置に保持するため、オルタネータ２２の回転軸２２Ａは伸長される。

ここで特に、吸気マニホールド１５には、図１及び図２に示されるように、車両衝突時の衝突荷重により破壊可能な脆弱部３５が設けられている。図示例において脆弱部３５は、ドット部分で示されるように、フランジ部１８を除く吸気マニホールド１５の全体に設けられている。脆弱部３５は好ましくは発泡金属から形成され、より好ましくは発泡アルミから形成される。本実施形態の場合、エンジン本体１４及びフランジ部１８がアルミ製とされる一方、フランジ部１８を除く吸気マニホールド１５の全体が発泡アルミ製の脆弱部３５とされ、エンジン本体１４に比べ比較的容易に破壊・変形することができるようになっている。ただし吸気マニホールド１５はオルタネータ２２の支持など、通常の運転に必要な剛性は十分に備えている。

以上の構成によれば、車両の前面衝突時、衝突物（例えばラジエータＲｄや相手側車両など）が吸気マニホールド１５に衝突した場合、その衝突荷重で吸気マニホールド１５を破壊させ、同時にオルタネータ２２を脱落させることができる。従って、その破壊部分ないし脱落部分の前後長だけクラッシュストロークを確保でき、衝突安全性を高めることができる。

また、エンジン本体１４に対して車両前方側にはみ出して配置される吸気マニホールド１５とオルタネータ２２とを互いに連結すると共に、吸気マニホールド１５を環状に形成してその内側の空間にオルタネータ２２を配置したので、エンジン１０のコンパクト化が図られてクラッシュストロークの確保に有利であると共に、吸気マニホールド１５が破壊されたときには吸気マニホールド１５とともにオルタネータ２２を脱落させることができる。従ってこの破壊・脱落部分の前後長だけクラッシュストロークを確保でき、衝突安全性を高めることができる。

ここで発泡金属は衝撃吸収特性及び衝撃破壊特性に優れた材料である。従って脆弱部３５を発泡金属から形成した場合、脆弱部３５の破壊過程で衝突エネルギを好適に吸収できると共に、脆弱部３５を確実且つ良好な態様で破壊させることができる。

また、発泡金属を発泡アルミとした場合には、必要な衝撃吸収特性及び衝撃破壊特性を容易に得られると同時に、剛性と重量のバランスを最適化することができる。

また、エンジン本体１４より車両前方側に突出する吸気系部材としての吸気マニホールド１５は、車両の前面衝突時に最初に衝撃を受け、破壊されやすい部材である。従ってこのような部材に補機としてのオルタネータ２２を取り付け、脆弱部３５を設けることにより、早期の段階で補機を脱落させて衝突エネルギを吸収することができる。

図４には脆弱部３５に関する別の例が示されている。図示するように、ここでは脆弱部３５が吸気マニホールド１５の一部にのみ形成されている。吸気マニホールド１５における脆弱部３５の存在する区間がＬ１で示され、この区間Ｌ１は、フランジ部１８との接続位置から、吸気マニホールド１５の延出方向における最初のオルタネータ２２の取付部３６の位置までである。

この構造によれば、吸気マニホールド１５が前方から衝撃荷重を受けた際に、脆弱部３５が破壊され、これと同時にオルタネータ２２と吸気マニホールド１５との上側の一方の連結が外れる。そしてオルタネータ２２は下側の他方の取付部３７で吸気マニホールド１５に連結された状態で、吸気マニホールド１５と一緒に脱落される。このように脆弱部３５は、必ずしも吸気マニホールド１５の全体に設ける必要はなく、最低限補機の脱落が生じるような部位或いは区間内に設けるようにすればよい。

図５には脆弱部３５に関するさらに別の例が示されている。図示するように、ここでは脆弱部３５の存在する区間Ｌ２が、フランジ部１８との接続位置から、前記取付部３６の位置まで至らない所定長さの区間とされている。

この構造だと、吸気マニホールド１５が前方から衝撃荷重を受けた際に、脆弱部３５が破壊されるが、オルタネータ２２と吸気マニホールド１５との連結は上側及び下側ともに外れず、従ってオルタネータ２２は上側及び下側の取付部３６，３７で吸気マニホールド１５に連結された状態で、吸気マニホールド１５と一緒に脱落される。

以上の例から理解されるように、脆弱部は、少なくとも補機の取付部の位置からエンジン本体までの間の区間における吸気系部材に設けられる。また本実施形態のように補機の取付部が複数ある場合には、脆弱部は、少なくとも、吸気系部材の延出方向において最もエンジン本体側にある補機の取付部（本実施形態では取付部３６）の位置から、エンジン本体までの間の区間における吸気系部材に設けられる。図１にはそのような区間をＬで示す。

ところで、脆弱部を発泡金属から形成する場合、単位体積当たりの気泡の割合即ち発泡率は、必要に応じて部位毎に設定することが可能である。発泡率は、それが高いほど衝撃吸収という点では好ましいが、吸気漏れ或いは排気漏れという点では好ましくない。従って、例えば吸気通路を区画する内面部は発泡率を小さくし、好ましくはゼロとし、衝突物が衝突する外面部は発泡率を大きくするといった態様が考えられる。

本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、吸気系部材に取り付けられる補機は任意であり、前記実施形態ではオルタネータであったが、他の補機（例えばウォータポンプ、パワーステアリングポンプ、エアコンコンプレッサ等）であってもよい。補機の総数を前記実施形態よりも減少又は増大することもできる。吸気系部材は吸気マニホールドに限定されない。脆弱部は他の材料、例えば発泡樹脂から形成することもできる。

本発明の実施形態に係る車両の衝撃吸収構造を示し、車両前部の構造を示す概略側面図である。 エンジンを車両前方側から見たときの概略正面図である。 エンジンを車両前方側から見たときの概略正面図であり、オルタネータの別の配置方法を示す図である。 脆弱部の別の例を示す概略側面図である。 脆弱部のさらに別の例を示す概略側面図である。

符号の説明

１０ エンジン
１４ エンジン本体
１５ 吸気マニホールド
１７ 排気マニホールド
２２ オルタネータ
３５ 脆弱部
３６、３７ 補機の取付部
Ｌ 区間
Ｖ 車両

Claims (3)

1. 車両前部にエンジンを横置きに配置した車両の衝撃吸収構造であって、
   エンジン本体から車両前方側に吸気系部材を突出させ、該吸気系部材に補機を取り付けると共に、少なくとも前記補機の取付部の位置から前記エンジン本体までの間の区間における前記吸気系部材に、車両衝突時の衝突荷重により破壊可能な脆弱部を設け、
   前記吸気系部材に所定角度巻回する環状部を設け、該環状部の内側の空間に前記補機を挿入配置し、前記補機を、締結部材によって前記吸気系部材のみに取り付けたことを特徴とする車両の衝撃吸収構造。
2. 前記脆弱部が発泡金属から形成されていることを特徴とする請求項１記載の車両の衝撃吸収構造。
3. 前記発泡金属が発泡アルミであることを特徴とする請求項２記載の車両の衝撃吸収構造。

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