JP7127567B2 - 車両 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に関する。
特許文献1の車両においては、車両の乗員等のための車室と、内燃機関等が搭載されるエンジンルームとが、ダッシュパネルによって車両前後方向に仕切られている。内燃機関には、当該内燃機関から車両後側に向かって延びる排気通路が固定されている。排気通路は、ダッシュパネルの下方、車室の下方を通って車両の後側にまで至っている。また、この排気通路における前側の部分には、排気通路におけるその他の部分よりも衝撃に対する強度が弱い脆弱部が設けられている。
特許文献1の車両では、当該車両に対して前側から物体が衝突する前突時に、エンジンルームが押し潰されて内燃機関が後側に移動する。すると、排気通路が脆弱部で破断して、当該排気通路が内燃機関から下側に脱落する。このように排気通路が脱落することで、内燃機関等とダッシュパネルとの間に空間が生じて、衝突時の衝撃力を吸収するためのクラッシュストロークが確保される。
特開2008-095527号公報
特許文献1の車両においては、前突時に、内燃機関や排気通路に作用する荷重の大きさや向きによっては、排気通路における脆弱部に衝突荷重が十分に伝達されず、排気通路が期待どおりに破断しないことがある。したがって、特許文献1の車両では、車両の前突時において、排気通路をより確実に破断できる構造が求められる。
上記課題を解決するための車両は、内燃機関が搭載されるエンジンルームと、前記エンジンルームよりも車両後側に位置する車室とが板形状のダッシュパネルによって仕切られており、前記内燃機関に固定されて当該内燃機関から車両後側に向かって延びる排気通路を備えている車両であって、前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側の部分には、前記排気通路における他の部分に比べて、車両前方からの力によって破断しやすい脆弱部が設けられており、前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側であって前記脆弱部よりも車両後側の部分、及び車両のフレーム構造のうちの前記ダッシュパネルを支持する骨格部材の一方には、一方から他方に向かって突出して車両前後方向において他方と対向する当て部が設けられている。
上記構成では、内燃機関が車両後方に移動する場合、当て部が設けられていない構成に比べて、排気通路と骨格部材とが当て部を介して当接する可能性が高い。そして、このように当接すると、排気通路がそれ以上車両後方に移動することが規制されるため、排気通路が後方に移動しようとする力が排気通路の脆弱部に作用しやすくなる。これにより、車両の衝突時に排気通路を脆弱部においてより確実に破断させて当該排気通路を脱落させることができる。
上記構成において、前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側であって前記脆弱部よりも車両後側の部分、及び前記骨格部材の他方には、前記排気通路が車両後方に移動したときに、前記当て部が当接する被当て部が設けられており、前記エンジンルーム内において、前記当て部と前記被当て部との車両前後方向の距離は、前記ダッシュパネルと、前記排気通路における前記ダッシュパネルに車両前後方向に対向している部分との車両前後方向の最短距離以下になっていてもよい。
上記構成では、内燃機関が車両後方に移動する場合、当て部と被当て部とが当接する可能性が特に高い。これにより、当て部と被当て部との当接によって、排気通路が後方に移動しようとする力を排気通路の脆弱部により確実に作用させやすい。
上記構成において、車幅方向一方側に位置する前記排気通路としての第1排気通路と、車幅方向他方側に位置する第2排気通路とを備えており、前記第2排気通路は、前記内燃機関に固定されて当該内燃機関から車両後側に向かって延びており、前記エンジンルーム内において、前記当て部と前記被当て部との車両前後方向の距離は、前記ダッシュパネルと、前記第2排気通路における前記ダッシュパネルに車両前後方向に対向している部分との車両前後方向の最短距離よりも短くなっていてもよい。
上記構成では、内燃機関が車両後方に移動する場合、当て部が被当て部に当接した後、第2排気通路がダッシュパネル等に当接する可能性が高い。つまり、第1排気通路が骨格部材に当接するタイミングと、第2排気通路がダッシュパネル等に当接するタイミングとをずらすことができる。このように当接するタイミングをずらすことで、第1排気通路及び第2排気通路が骨格部材等に同時に当接する場合に比べて、第1排気通路及び第2排気通路の骨格部材等に対する当接によって車両に発生する最大の衝撃力を小さくできる。
上記構成において、前記第1排気通路と前記内燃機関との固定部分は、前記第2排気通路と前記内燃機関との固定部分よりも車両後側に位置していてもよい。上記構成では、車両前後方向において、内燃機関とダッシュパネルとの間の空間は、第1排気通路が配置されている側の方が、第2排気通路が配置されている側よりも小さくなりがちである。このような構成において、第1排気通路側に当て部に関する構成を採用することは、第1排気通路を脱落させて、内燃機関とダッシュパネルとの間の空間を確保する上で、非常に好適である。
上記構成において、前記車室内には、車両を操舵するためのステアリングホイールが取り付けられており、車両上側から平面視したときに、前記ステアリングホイールの回転中心と前記第1排気通路との車幅方向の距離は、前記ステアリングホイールの回転中心と前記第2排気通路との車幅方向の距離よりも短くなっていてもよい。
上記構成では、第1排気通路をより確実に脱落させることができるので、ダッシュパネルにおけるステアリングホイール近傍の部分に第1排気通路が当接することを抑制できる。これにより、ダッシュパネルにおけるステアリングホイール近傍の部分の変形によってステアリングホイールやその周辺構成が破損することをより確実に抑制できる。
上記構成において、前記排気通路は、上流側に位置する上流側排気管と、下流側に位置する下流側排気管と、前記上流側排気管の下流端及び前記下流側排気管の上流端を連結された状態で固定する環形状のクランプ部材とを備えており、前記当て部は、前記クランプ部材よりも車両上下方向下側に位置しており、前記クランプ部材は、半環形状の第1固定部と、半環形状の第2固定部と、前記第1固定部の一端部及び前記第2固定部の一端部を回動可能に連結する回動部と、前記第1固定部の他端部及び前記第2固定部の他端部をねじ止めによって締結する締結部とを備えており、前記回動部は、前記締結部よりも車両上下方向上側に位置しており、前記脆弱部は、前記上流側排気管の下流端及び前記下流側排気管の上流端の固定部分であってもよい。
上記構成では、クランプ部材における締結部はねじで締結されていて強度が高い一方で、回動部は、第1固定部及び第2固定部を回動可能にしているという構造上、強度が弱くて破壊されやすい。そして、当て部が被当て部に当接した場合、上流側排気管の下流端及び下流側排気管の上流端の固定部分のうち上側には、両者が離間するような力が作用する。上記構成では、このような力が作用する上側に、クランプ部材の回動部が位置しているため、クランプ部材が破壊されて、下流側排気管を上流側排気管から脱落させることができる。
上記構成において、前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも前側であって前記脆弱部よりも後側の部分の内部には、排気を浄化するための触媒コンバータが取り付けられていてもよい。
上記構成では、排気通路のうち、触媒コンバータが取り付けられている部分における重量は他の部分よりも重くなる。したがって、脆弱部において排気通路の破断が生じたときに、触媒コンバータの重さによって排気通路を脱落させやすい。
上記構成において、前記当て部は、車両前後方向に直交する断面形状が湾曲又は屈曲した板状部材であってもよい。上記構成では、当て部の車両前後方向の力に対する剛性が高い。これにより、排気通路と骨格部材とが当て部を介して当接したときに、力が当て部の変形によって吸収されにくい。その結果、排気通路が後方に移動しようとする力を当て部を介して排気通路における脆弱部により確実に作用させることができる。
車両の前側部分の斜視図。 車両の前側部分の側面図。 車両の前側部分の平面図。 (a)は、クランプ部材の側面図。(b)は、クランプ部材の正面図。 衝突ブラケットの正面図。 (a)は、内燃機関が移動する前の様子を示す車両の前側部分の説明図。(b)は、内燃機関が移動する様子を示す車両の前側部分の説明図。(c)は、内燃機関が移動する様子を示す車両の前側部分の説明図。 変更例における車両の前側部分の側面図。
以下、実施形態を図1~図6にしたがって説明する。まず、車両のフレーム構造10について説明する。
図1に示すように、フレーム構造10の車両前側においては、フロントサイドメンバ11が車両前後方向に延びている。フロントサイドメンバ11は、車幅方向に離間して一対配置されている。
一対のフロントサイドメンバ11の前端部の間には、略四角枠状のラジエータサポート12が配置されている。ラジエータサポート12の車幅方向外側の面は、各フロントサイドメンバ11における前端部の車幅方向内側の面に固定されている。なお、図示は省略するが、ラジエータサポート12には、冷却水を冷却するためのラジエータが固定されている。
フロントサイドメンバ11の後端には、車幅方向に延びるロアクロスメンバ13が接続されている。ロアクロスメンバ13における延設方向の略中央部は、フロントサイドメンバ11の後端に接続されている。ロアクロスメンバ13は、一対のフロントサイドメンバ11のそれぞれに接続されている。一対のロアクロスメンバ13は、車幅方向に離間している。
ロアクロスメンバ13の車幅方向外側の端部からは、ロッカ16が車両後方に向かって延びている。ロッカ16は、一対のロアクロスメンバ13のそれぞれから延びている。なお、図1では、ロッカ16の車両前側の一部のみを図示している。ロッカ16の前端部からは、ロアピラー14bが車両上側に向かって延びている。具体的には、ロアピラー14bは、車両上側ほど僅かに車両前側に位置するように傾斜している。ロアピラー14bは、一対のロッカ16のそれぞれから延びている。ロアピラー14bの上端からは、アッパピラー14aが車両上側に向かって延びている。具体的には、アッパピラー14aは、車両上側ほど車両後側に位置するように傾斜している。アッパピラー14aは、一対のロアピラー14bのそれぞれから延びている。これらロアピラー14b及びアッパピラー14aによって、フロントピラー14(Aピラー)が構成されている。
一対のロアピラー14bの上端部の間には、車幅方向に延びるアッパクロスメンバ15が配置されている。アッパクロスメンバ15の車幅方向外側の端は、ロアピラー14bの車幅方向内側の面に固定されている。
ロアピラー14bにおける延設方向の中央部よりも上側の部分からは、エプロンアッパメンバ17が概ね車両前側に向かうように延びている。エプロンアッパメンバ17は、車両前側ほど車両下側に位置するように湾曲している。エプロンアッパメンバ17の前端部は、フロントサイドメンバ11における車両前後方向の中央部よりも車両前側部分に固定されている。
ロアクロスメンバ13、ロアピラー14b、及びアッパクロスメンバ15によって囲まれた空間には、略四角板形状のダッシュパネル20が配置されている。ダッシュパネル20の外縁は、ロアクロスメンバ13、ロアピラー14b、及びアッパクロスメンバ15の内縁に固定されている。すなわち、ダッシュパネル20は、ロアクロスメンバ13、ロアピラー14b、及びアッパクロスメンバ15の骨格部材によって支持されている。また、このダッシュパネル20は、内燃機関30が配置される車両前側のエンジンルームAと、エンジンルームAよりも車両後側に位置する車室Bとに空間を仕切っている。なお、図1では、内燃機関30の図示を省略している。
ダッシュパネル20には、当該ダッシュパネル20の下縁のうちの一対のロアクロスメンバ13が離間した部分の下縁から車両上側に向かって切り欠かれたような形状の切欠部20aが設けられている。切欠部20aの縁は、車両前後方向から視たときに、全体として逆U字形状になっている。
一対のロッカ16の間には、板状のフロアパネル18が配置されている。フロアパネル18の外縁は、ロアクロスメンバ13、ロッカ16、及びダッシュパネル20の内縁に固定されている。フロアパネル18における車幅方向の中央部は、ダッシュパネル20における切欠部20aの縁に沿うように上側に向かって突出している。したがって、ダッシュパネル20における車幅方向の中央部は、上側に向かって突出したフロアトンネルを構成している。
車室B内には、車両を操舵するためのステアリング92が取り付けられている。具体的には、ステアリング92におけるステアリングホイール92aは、車室B内における車幅方向左側に配置されている。ステアリングホイール92aは、略棒状のステアリングシャフト92bを介して図示しない車輪に連結されている。ステアリングホイール92aは、当該ステアリングホイール92aとステアリングシャフト92bとの連結部分を回転中心として回転操作可能になっている。
次に、エンジンルームA内における内燃機関30及び排気構造について説明する。
図2に示すように、エンジンルームAには、車両を駆動させるためのV型エンジンである内燃機関30が配置されている。内燃機関30は、車両前後方向から視たときに、ダッシュパネル20と重なる位置に配置されている。したがって、内燃機関30は、ダッシュパネル20と車両前後方向において対向している。
内燃機関30は、燃料を燃焼させるためのシリンダブロック33を備えている。シリンダブロック33は、車両前後方向から視たときに、全体としてV字形状になっている。図3に示すように、シリンダブロック33における車幅方向左側には、3つの気筒33aが区画されている。これら3つの気筒33aは、車両前後方向に並設されている。また、シリンダブロック33における車幅方向右側には、3つの気筒33bが区画されている。これら3つの気筒33bは、車両前後方向に並設されている。車幅方向左側の3つの気筒33aのうちの最も後側の気筒33aは、車幅方向右側の3つの気筒33bのうちの最も後側の気筒33bに比べて後側に位置している。なお、図3では、シリンダブロック33における気筒33a及び気筒33bを、破線で仮想的に図示している。
図2に示すように、シリンダブロック33における気筒33aを上側から覆うように、全体として四角柱形状のシリンダヘッド32が固定されている。シリンダヘッド32の内部には、気筒33aに吸気を導入するための図示しない吸気ポートが区画されている。この吸気ポートは、シリンダヘッド32における車幅方向内側の端面に開口している。また、シリンダヘッド32の内部には、気筒33aから排気を排出するための図示しない排気ポートが区画されている。この排気ポートは、シリンダヘッド32における車幅方向外側の端面に開口している。同様に、シリンダブロック33における気筒33bを上側から覆うように、シリンダヘッド32が固定されている。各シリンダヘッド32の上面には、当該シリンダヘッド32の上面を覆うヘッドカバー31が固定されている。
また、シリンダブロック33の下面には、全体として四角箱型形状のクランクケース34が固定されている。シリンダブロック33とクランクケース34との間には、図示しないクランクシャフトが回転可能に支持されている。クランクシャフトの軸線方向は、車両前後方向に沿うように延びている。クランクケース34の下面には、有底で箱状のオイルパン35が固定されている。オイルパンの35の内部には、エンジンオイルが貯留されている。また、内燃機関30の車両後側には、トランスミッション91が配置されている。トランスミッション91は、クランクシャフトと駆動連結されている。図3に示すように、トランスミッション91は、内燃機関30から車両後側に向かって延びている。
各シリンダヘッド32における車幅方向内側の端面には、当該シリンダヘッド32に吸気を導入するための図示しない吸気マニホールドが固定されている。吸気マニホールドの内部空間は、シリンダヘッド32の吸気ポートに連通している。
図2に示すように、各シリンダヘッド32における車幅方向外側の端面には、当該シリンダヘッド32から排気を排出するための排気マニホールド36が固定されている。排気マニホールド36の内部空間は、シリンダヘッド32の排気ポートに連通している。排気マニホールド36における上流側の部分は筒状の3つの分岐管36aに分岐しており、排気マニホールド36における分岐管36aよりも下流側の部分は1つの集合管36bに集合している。分岐管36aは、概ね車幅方向外側に向かって延びている。集合管36bは、下流側ほど車両下側に向かうように湾曲している。なお、車幅方向左側の排気マニホールド36と車幅方向右側の排気マニホールド36とは、車幅方向に対称的な形状になっている。また、上述したように、車幅方向左側の3つの気筒33aのうちの最も後側の気筒33aは、車幅方向右側の3つの気筒33bのうちの最も後側の気筒33bよりも後側に位置している。したがって、車幅方向左側の気筒33aに対応する車幅方向左側の排気マニホールド36は、車幅方向右側の気筒33bに対応する車幅方向右側の排気マニホールド36に比べて後側に位置している。
各排気マニホールド36における集合管36bの下流端には、排気の流通によって吸気を圧縮するターボチャージャ40が固定されている。ターボチャージャ40は、排気の流通によってタービンが回転するタービン部43と、タービンの回転に応じて吸気を圧縮するコンプレッサ部41とが、ベアリング部42によって連結された構造になっている。ターボチャージャ40におけるタービン部43が、上述した排気マニホールド36における集合管36bの下流端に接続されている。また、上述したように、車幅方向左側の気筒33aに対応する車幅方向左側の排気マニホールド36は、車幅方向右側の気筒33bに対応する車幅方向右側の排気マニホールド36に比べて後側に位置している。したがって、車幅方向左側の排気マニホールド36に固定されたタービン部43は、車幅方向右側の排気マニホールド36に固定されたタービン部43に比べて後側に位置している。なお、ターボチャージャ40は、内燃機関30に対しても固定されている。
車幅方向左側のターボチャージャ40におけるタービン部43の下流端には、排気が流通する円管状の第1排気管51が固定されている。第1排気管51は、上流側に位置する上流管52と、下流側に位置する下流管53とに大別できる。上流管52は、ターボチャージャ40から車両後側ほど下側に位置するように斜めに延びている。上流管52の下流端は、車両前後方向においてロアクロスメンバ13よりもやや車両前側に位置しているとともに、車両上下方向においてロアクロスメンバ13よりも車両下側に位置している。上流管52の下流端からは、車両後方に向かって下流管53が延びている。
図3に示すように、車幅方向右側のタービン部43の下流端には、排気が流通する第2排気管56が固定されている。第2排気管56は、第1排気管51と車幅方向に対称的な形状になっており、上流管57及び下流管58で構成されている。
上述したように、車幅方向左側の排気マニホールド36に固定されたタービン部43は、車幅方向右側の排気マニホールド36に固定されたタービン部43に比べて後側に位置している。そのため、第1排気管51及び車幅方向左側のタービン部43の固定部分は、第2排気管56及び車幅方向右側のタービン部43の固定部分に比べて後側に位置している。そして、第2排気管56は、第1排気管51と車幅方向に対称的な形状で、車幅方向から視ると同一形状である。したがって、第1排気管51は、車幅方向から視たときに、第2排気管56を、車両後方に平行移動したような配置になっている。
図2に示すように、第1排気管51における上流管52の内部には、排気を浄化するための触媒コンバータ81が取り付けられている。触媒コンバータ81は、上流管52の延設方向の略中央部に位置している。また、下流管53の内部には、排気中のパティキュレート・マターを捕集するためのパティキュレートフィルタ82が取り付けられている。パティキュレートフィルタ82は、ロアクロスメンバ13よりも車両後側に位置している。
第1排気管51における上流管52の上流端とターボチャージャ40におけるタービン部43とは、全体として円環形状のクランプ部材70によって固定されている。図4(b)に示すように、クランプ部材70は、略半環形状の第1固定部71と、略半環形状の第2固定部72とが連結された構造になっている。
図4(b)に示すように、第1固定部71における円弧部71aは、クランプ部材70の軸線方向から視たときに、半環形状になっている。図4(a)に示すように、円弧部71aにおける当該円弧部71aの延設方向に直交する断面形状は、略V字形状になっている。図4(b)に示すように、円弧部71aの一端部(図4(b)における左側の端部)からは、円弧部71aから径方向外側に向かって板状の連結部71bが突出している。連結部71bは、円弧部71aの周方向に沿うように折り返されている。円弧部71aの他端部(図4(b)における右側の端部)からは、円弧部71aから径方向外側に向かって突出部71cが突出している。突出部71cには、クランプ部材70の軸線方向及び突出部71cの突出方向に直交する方向(図4(b)における上下方向)に締結孔71dが貫通している。第2固定部72は、第1固定部71と同じ形状になっており、円弧部72a、連結部72b、及び締結孔72dが貫通した突出部72cを備えている。
図4(a)に示すように、第1固定部71における連結部71b及び第2固定部72における連結部72bには、板状の回動部73が連結されている。具体的には、回動部73には、当該回動部73の厚み方向に2つのスリット73aが貫通している。2つのスリット73aの一方には第1固定部71における連結部71bが挿通されており、回動部73に対して第1固定部71が回動可能になっている。また、2つのスリット73aの他方には第2固定部72における連結部72bが挿通されており、回動部73に対して第2固定部72が回動可能になっている。
図4(b)に示すように、第1固定部71における突出部71c及び第2固定部72における突出部72cは、ボルト74a及びナット74bによって締結されている。具体的には、突出部71cの締結孔71d及び突出部72cの締結孔72dには、ボルト74aが挿通されている。そして、ボルト74aの先端側にはナット74bが螺合されている。これらボルト74aの頭部とナット74bとに挟まれるようにして、第1固定部71の突出部71cと第2固定部72の突出部72cとがねじ止めによって締結されている。したがって、この実施形態では、ボルト74a及びナット74bが締結部74を構成している。図2に示すように、クランプ部材70は、回動部73が締結部74よりも上側に位置するように、第1排気管51の上流端に取り付けられている。なお、第1排気管51にクランプ部材70が取り付けられた状態では、第1排気管51の上流端におけるフランジと、タービン部43の下流端におけるフランジとが、第1固定部71の円弧部71a及び第2固定部72の円弧部72aのV字の内側に配置される。すなわち、クランプ部材70によって挟み込まれるようにして、第1排気管51の上流端とターボチャージャ40におけるタービン部43の下流端とが連結された状態で固定されている。したがって、本実施形態において、第1排気通路50は、車幅方向左側の排気マニホールド36、車幅方向左側のタービン部43、第1排気管51、及び車幅方向左側のクランプ部材70を含んで構成されている。また、本実施形態では、車幅方向左側の排気マニホールド36、及び車幅方向左側のタービン部43が第1排気通路50の上流側排気管に相当し、第1排気管51が第1排気通路50の下流側排気管に相当する。
第2排気管56における上流管57の上流端とターボチャージャ40におけるタービン部43の下流端とは、クランプ部材70によって固定されている。なお、第2排気管56を固定するためのクランプ部材70は、第1排気管51を固定するためのクランプ部材70と同一の構成である。したがって、図3に示すように、本実施形態において、第2排気通路55は、車幅方向右側の排気マニホールド36、車幅方向右側のタービン部43、第2排気管56、及び車幅方向右側のクランプ部材70を含んで構成されている。また、本実施形態では、車幅方向右側の排気マニホールド36、及び車幅方向右側のタービン部43が第2排気通路55の上流側排気管に相当し、第2排気管56が第2排気通路55の下流側排気管に相当する。
図2に示すように、第1排気管51における上流管52には、板状部材としての衝突ブラケット60が固定されている。衝突ブラケット60は、第1排気管51における触媒コンバータ81よりも車両後側(下流側)に固定されている。
図5に示すように、衝突ブラケット60は、第1排気管51の外周面形状に応じて湾曲した固定板61を備えている。固定板61は、第1排気管51の外周面形状のうち上側及び車幅方向内側の形状に応じて湾曲している。固定板61の湾曲の内側面は、第1排気管51の外周面に溶接で接合されている。固定板61の車両後側の縁からは、車両後側に向かって突出板62が突出している。突出板62は、固定板61の車両後側の縁全域から突出している。このように、衝突ブラケット60における突出板62は、車両前後方向に直交する断面形状が湾曲している。また、突出板62は、固定板61の車両後側の縁からロアクロスメンバ13に向かって突出している。そして、突出板62の車両上側の一部は、車両上下方向においてロアクロスメンバ13と同じ高さ位置になっていて、車両前後方向において互いに対向している。
本実施形態では、衝突ブラケット60が、第1排気管51における上流管52からロアクロスメンバ13に向かって突出している。したがって、衝突ブラケット60が、第1排気通路50に設けられた当て部に相当する。そして、図2に示すように、ロアクロスメンバ13のうち衝突ブラケット60の突出板62と車両前後方向に対向する対向箇所13Aが、当該ロアクロスメンバ13に設けられた被当て部に相当する。
ここで、図2に示すように、第1排気管51における上流管52は、ダッシュパネル20と車両前後方向において対向している。そして、エンジンルームA内において、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xは、ダッシュパネル20と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Yよりも短くなっている。なお、この実施形態では、ダッシュパネル20の下端と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の距離が最短距離Yになっている。
また、上述したように、第1排気管51は、車幅方向から視たときに、第2排気管56を、車両後方に平行移動したような配置になっている。したがって、図3に示すように、ダッシュパネル20と第2排気管56におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Zは、上記第1排気管51における最短距離Yよりも長い。その結果、エンジンルームA内において、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xは、ダッシュパネル20と第2排気管56におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Zよりも短くなっている。
図3に示すように、衝突ブラケット60における突出板62には、板状の第1接続ブラケット66が接続されている。第1接続ブラケット66は、トランスミッション91に向かって延びており、第1接続ブラケット66の端部がトランスミッション91に固定されている。すなわち、第1排気管51は、衝突ブラケット60及び第1接続ブラケット66を介してトランスミッション91にも支持されており、当該第1排気管51の振動が抑制される。したがって、衝突ブラケット60は、当て部としての機能に加えて第1排気管51を支持する機能を備えている。第1接続ブラケット66を介して接続する衝突ブラケット60の突出板62とトランスミッション91との接続箇所は、車両前方からの力に対して、第1排気管51及びタービン部43の固定部分よりも弱い力(例えば、数十分の一の力)によって破壊されるように構成されている。
第2排気管56における上流管57には、板状の固定ブラケット65が固定されている。固定ブラケット65は、当該固定ブラケット65の車両後端が衝突ブラケット60の車両後端よりも車両前側に位置するように固定されている。固定ブラケット65には、板状の第2接続ブラケット67が接続されている。第2接続ブラケット67は、トランスミッション91に向かって延びており、第2接続ブラケット67の端部がトランスミッション91に固定されている。すなわち、第2排気管56は、固定ブラケット65及び第2接続ブラケット67を介してトランスミッション91にも支持されており、当該第2排気管56の振動が抑制される。第2接続ブラケット67を介して接続する固定ブラケット65とトランスミッション91との接続箇所は、車両前方からの力に対して、第2排気管56及びタービン部43の固定部分よりも弱い力(例えば、数十分の一の力)によって破壊されるように構成されている。なお、第2排気管56には、第1排気管51に取り付けられている衝突ブラケット60に相当する部材は取り付けられていない。
上述したように、ステアリング92におけるステアリングホイール92aは、車室B内における車幅方向左側に配置されている。したがって、車両上側から平面視したときに、ステアリングホイール92aの回転中心と第1排気通路50における第1排気管51との車幅方向の距離は、ステアリングホイール92aの回転中心と第2排気通路55における第2排気管56との車幅方向の距離よりも短くなっている。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
図6(a)に示すように、エンジンルームA内において、内燃機関30、第1排気通路50、及び第2排気通路55が、ダッシュパネル20やロアクロスメンバ13と車両前後方向に離間している。ここで、車両に対して車両前方から物体が衝突する前突時には、エンジンルームAが押し潰されて内燃機関30が車両後方に移動する。このように内燃機関30が後方に移動すると、内燃機関30に接続された第1排気通路50及び第2排気通路55も車両後方に移動する。そして、前突時に車室B内に伝達される力を、より小さくするという観点からは、前突時において内燃機関30とダッシュパネル20との間に空間を設けてクラッシュストロークを確保することが好ましい。
図2に示すように、本実施形態では、衝突ブラケット60が、第1排気管51における上流管52からロアクロスメンバ13に向かって突出している。そのため、図6(b)に示すように、内燃機関30が後方に移動すると、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接する可能性が高い。さらに、本実施形態では、エンジンルームA内において、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xが、ダッシュパネル20と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Yよりも短くなっている。そのため、内燃機関30が後方に移動すると、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接する可能性が特に高い。そして、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接すると、衝突ブラケット60が固定された第1排気管51の車両後方への移動が規制される。その一方で、内燃機関30は、依然として車両後方へ移動しようとするので、タービン部43の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分には、内燃機関30が車両後方へ移動しようとする力が作用する。なお、上述したように、ターボチャージャ40は内燃機関30に対して固定されているため、排気マニホールド36の下流端とタービン部43の上流端との固定部分には上記の力が作用しにくい。
ここで、クランプ部材70によって固定される第1排気管51の上流端及びタービン部43の下流端の固定部分は、異なる2つの部材の繋ぎ目であるため、第1排気通路50における他の部分に比べて、車両前側からの力によって破断しやすくなっている。そのため、前突時に、第1排気管51がタービン部43から外れて脱落しやすくなっている。
また、クランプ部材70における締結部74は、第1固定部71における突出部71c及び第2固定部72における突出部72cをボルト74a及びナット74bのねじ止めによって締結しているため、比較的に強度が高くなっている。一方、クランプ部材70における回動部73は、第1固定部71における連結部71b及び第2固定部72における連結部72bを回動可能にしているという構造上、強度が弱くなっている。具体的には、板状の回動部73は、第1固定部71における連結部71b及び第2固定部72における連結部72bを挿通させるスリット73aが貫通されているため、比較的に変形やせん断しやすい構造になっている。したがって、クランプ部材70における回動部73は、クランプ部材70における締結部74に比べて強度が弱く、車両前側からの力によって破壊されやすい。
そして、衝突ブラケット60は、クランプ部材70よりも車両下側に位置している。そのため、内燃機関30から車両後方に向かって第1排気通路50に力が作用した場合、第1排気管51とタービン部43との固定部分の下側を支点として両者の固定部分の上側が離間するように力が作用する。そして、このような力がクランプ部材70の上側に位置する回動部73に対して作用することで当該回動部73が破壊されて、図6(c)に示すように、タービン部43から第1排気管51の上流端が外れて当該第1排気管51が脱落する。これにより、本実施形態では、車両の衝突時において第1排気管51の上流端とタービン部43の下流端との固定部分をより確実に破断させて第1排気管51を脱落させることができる。このように、本実施形態では、タービン部43の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分が、車両前方からの力によって破断しやすい脆弱部として機能する。
また、本実施形態では、エンジンルームA内において、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xは、ダッシュパネル20と第2排気管56におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Zよりも短くなっている。そのため、内燃機関30が車両後方に移動する場合、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接した後、第2排気管56がダッシュパネル20等に当接する可能性が高い。つまり、第1排気管51がロアクロスメンバ13に当接するタイミングと、第2排気管56がダッシュパネル20等に当接するタイミングとをずらすことができる。このように当接するタイミングをずらすことで、第1排気管51がロアクロスメンバ13に当接するときに車両に発生する衝撃と、第2排気管56がダッシュパネル20等に当接するときに車両に発生する衝撃とが同時に生じにくい。したがって、本実施形態では、第1排気管51及び第2排気管56がロアクロスメンバ13等に同時に当接する場合に比べて、第1排気管51及び第2排気管56のロアクロスメンバ13等に対する当接によって車両に発生する最大の衝撃力を小さくできる。なお、上記のように衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接した後、第2排気管56がダッシュパネル20等に当接するため、第2排気管56がダッシュパネル20に当接したとしてもダッシュパネル20が大きく変形することは抑制できる。
本実施形態では、車幅方向左側の3つの気筒33aのうちの最も後側の気筒33aは、車幅方向右側の3つの気筒33bのうちの最も後側の気筒33bに比べて後側に位置している。このような気筒33a及び気筒33bの位置に応じて、内燃機関30におけるシリンダヘッド32と第1排気通路50における排気マニホールド36との固定部分は、内燃機関30におけるシリンダヘッド32と第2排気通路55における排気マニホールド36との固定部分に比べて車両後側に位置している。そのため、ダッシュパネル20と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Yは、ダッシュパネル20と第2排気管56におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Zに比べて短くなっている。したがって、このような構成においては、前突時に第1排気管51を確実に脱落させて、内燃機関30とダッシュパネル20やロアクロスメンバ13との距離を確保することが非常に好ましい。
ここで、車両上側から平面視したときに、ステアリングホイール92aの回転中心と第1排気通路50における第1排気管51との車幅方向の距離は、ステアリングホイール92aの回転中心と第2排気通路55における第2排気管56との車幅方向の距離よりも短くなっている。仮に、車幅方向左側に位置する第1排気管51がダッシュパネル20に当接すると、ダッシュパネル20における車幅方向左側の部分が大きく変形することがある。そして、このようにダッシュパネル20におけるステアリングホイール92a近傍の部分が大きく変形すると、ステアリング92におけるステアリングホイール92aやステアリングシャフト92b等の周辺構成に当接してこれらを破損させる可能性もある。
本実施形態では、車両の衝突時において、車幅方向左側の第1排気管51を確実に脱落させることができる。これにより、ダッシュパネル20におけるステアリングホイール92a近傍の部分に第1排気管51が当接することを抑制できる。その結果、ダッシュパネル20におけるステアリングホイール92a近傍の部分の変形によって、ステアリング92におけるステアリングホイール92aやステアリングシャフト92b等の周辺構成が破損することをより確実に抑制できる。
ところで、第1排気管51における上流管52の内部には、触媒コンバータ81が取り付けられている。そのため、第1排気管51の触媒コンバータ81が取り付けられた部分は、第1排気管51における他の部分に比べて重くなっている。仮に、第1排気管51の触媒コンバータ81が取り付けられた部分がダッシュパネル20に当接すると、ダッシュパネル20における車幅方向左側の部分が大きく変形して、上述したステアリング92等の破損の原因となることがある。
本実施形態では、上述したように、車両の衝突時において第1排気管51の上流端とタービン部43との固定部分をより確実に破断させることができる。そして、第1排気管51の上流端よりも車両後側に触媒コンバータ81が取り付けられているため、第1排気管51の上流端とタービン部43との固定部分が破断した後において触媒コンバータ81の重さによって車両下側に第1排気管51をより確実に脱落させることができる。また、このように車両下側に第1排気管51をより確実に脱落させることで、第1排気管51がダッシュパネル20に当接することもない。その結果、第1排気管51の当接によるダッシュパネル20の変形に起因して上述したステアリング92等が破損することを抑制できる。
本実施形態では、衝突ブラケット60における突出板62は、車両前後方向に直交する断面形状が湾曲している。そのため、衝突ブラケット60における突出板62は、車両前後方向の力に対する剛性が高くなっている。これにより、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接したときに、車両前方からの力が衝突ブラケット60の変形によって吸収されにくい。これにより、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接したときには、第1排気管51に対して車両前方からの力をより確実に作用させることができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態において、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xは変更できる。例えば、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xは、ダッシュパネル20と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Yと同じになっていてもよい。この場合にも、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接すれば、車両の衝突時において第1排気管51の上流端とタービン部43との固定部分をより確実に破断させて第1排気管51を脱落させることができる。また、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離Xは、ダッシュパネル20と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Yよりも長くなっていてもよい。この場合にも、衝突ブラケット60が省略された構成に比べれば、衝突ブラケット60とロアクロスメンバ13とが当接することで車両の衝突時において第1排気管51の上流端とタービン部43との固定部分を破断させやすい。
・上記実施形態において、第1排気管51には、トランスミッション91に第1排気管51を支持させるための支持ブラケットが固定されていてもよい。この場合、衝突ブラケット60は、第1接続ブラケット66を介してトランスミッション91に固定されていなくてもよい。
・上記実施形態において、衝突ブラケット60を省略してもよい。例えば、図7に示すように、ロアクロスメンバ13から第1排気管51に向かって衝突部材160が突出して車両前後方向において対向していれば、衝突ブラケット60を省略してもよい。この場合、上記衝突部材160が当て部として機能する。また、第1排気管51のうち上記衝突部材160と車両前後方向に対向する箇所が、第1排気管51に設けられた被当て部として機能する。なお、上記衝突部材160が当て部として機能する場合には、エンジンルームA内において、上記衝突部材160と第1排気管51との車両前後方向の距離が、ダッシュパネル20と第1排気管51におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Y以下になっていることが好ましい。
・上記実施形態において、第2排気管56に、第1排気管51に固定された衝突ブラケット60と同様の衝突ブラケットを固定してもよい。この場合、第2排気管56に固定された衝突ブラケットは、当て部として機能する。また、上述した変更例と同様に、ロアクロスメンバ13から、第2排気管56に向かって衝突部材が突出していてもよい。
・上記実施形態において、衝突ブラケット60に限らず、固定ブラケット65の形状や固定位置によっては、第2排気管56における固定ブラケット65が当て部として機能することもある。例えば、固定ブラケットが、第2排気管56からロアクロスメンバ13に向かって突出して車両前後方向において対向していれば当て部として機能する。この場合、エンジンルームA内において、固定ブラケットとロアクロスメンバ13との車両前後方向の距離は、ダッシュパネル20と第2排気管56におけるダッシュパネル20と対向している部分との車両前後方向の最短距離Z以下になっていることが好ましい。
・上記実施形態において、ロアクロスメンバ13以外の骨格部材に被当て部が設けられることもある。例えば、衝突ブラケット60は、第1排気管51から車幅方向後側のロアピラー14bに向かって突出していて、衝突ブラケット60の一部がロアピラー14bと車両前後方向に対向している場合、ロアピラー14bの一部が被当て部として機能する。このように、車両のフレーム構造のうち、ダッシュパネル20を支持している骨格部材、具体的には、ロアクロスメンバ13、ロアピラー14b、アッパクロスメンバ15が、衝突ブラケット60の固定位置や突出方向によっては、被当て部として機能し得る。
・上記実施形態において、内燃機関30に接続される排気通路の数は変更できる。例えば、V型ではない直列配置の内燃機関の場合には、排気通路が1つのみであってもよい。
・上記実施形態において、内燃機関30に接続される第1排気通路50及び第2排気通路55の構成は変更できる。例えば、ターボチャージャ40を備えていない車両では、車幅方向左側の排気マニホールド36の下流端に、第1排気管51の上流端が固定されていてもよい。この場合、車幅方向左側の排気マニホールド36の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分が、車両前方からの力によって破断しやすい脆弱部として機能し得る。また、例えば、第1排気管51の下流端に、別の排気管の上流端が固定されていてもよい。同様に、第2排気通路55は変更できる。
・上記実施形態において、内燃機関30に対する固定部分が第1排気通路50に比べて車両前側に位置している第2排気通路55にのみ当て部を設けてもよい。具体的には、例えば、第1排気管51の衝突ブラケット60を省略して、第2排気管56に衝突ブラケットを固定してもよい。
・上記実施形態において、車室B内におけるステアリング92のステアリングホイール92aの位置は変更できる。例えば、ステアリング92におけるステアリングホイール92aは、車室B内における車幅方向右側に配置されていてもよい。すなわち、この構成においては、車両上側から平面視したときに、ステアリングホイール92aの回転中心と第2排気通路55における第2排気管56との車幅方向の距離は、ステアリングホイール92aの回転中心と第1排気通路50における第1排気管51との車幅方向の距離よりも短くなっていてもよい。
・上記実施形態において、タービン部43の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分は、クランプ部材70の取り付け向きに拘らず、脆弱部として機能し得る。例えば、クランプ部材70が、回動部73が締結部74よりも下側に位置するように取り付けられていたとしても、第1排気通路50における他の部分よりも破断しやすくなっていれば、タービン部43の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分は脆弱部である。
・ターボチャージャ40のタービン部43と第1排気管51とをクランプ部材70以外の構成で繋いでもよい。例えば、両者を溶接で接合することにより繋いでもよい。この場合であっても、異なる2つの部材を繋いでいるため、タービン部43の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分において破断が生じやすく、タービン部43の下流端と第1排気管51の上流端との固定部分が脆弱部として機能し得る。
・上記実施形態において、第1排気通路50における脆弱部の位置は変更できる。例えば、第1排気管51における触媒コンバータ81よりも車両前側の部分の壁部の厚みを他の壁部の厚みよりも薄くすることで、第1排気管51における触媒コンバータ81よりも車両前側の部分を第1排気通路50における脆弱部として機能させてもよい。
・上記実施形態において、第1排気管51の内部における触媒コンバータ81の位置は変更できる。例えば、第1排気管51における下流管53の内部のうちのパティキュレートフィルタ82よりも車両前側の部分に触媒コンバータ81が取り付けられていてもよい。また、触媒コンバータ81を省略することもできる。
・上記実施形態において、衝突ブラケット60の形状は変更できる。例えば、衝突ブラケット60における突出板62は、車両前後方向に直交する断面形状が屈曲した形状になっていてもよいし、平板状であってもよい。さらに突出板62は、柱形状になっていてもよい。突出板62がどのような形状であっても、突出板62が、ロアクロスメンバ13に当接すれば、第1排気通路50が車両後方に移動することは多少なりとも規制される。
A…エンジンルーム、B…車室、X…距離、Y…最短距離、Z…最短距離、10…フレーム構造、11…フロントサイドメンバ、12…ラジエータサポート、13…ロアクロスメンバ、13A…対向箇所、14…フロントピラー、14a…アッパピラー、14b…ロアピラー、15…アッパクロスメンバ、16…ロッカ、17…エプロンアッパメンバ、18…フロアパネル、20…ダッシュパネル、20a…切欠部、30…内燃機関、31…ヘッドカバー、32…シリンダヘッド、33…シリンダブロック、33a…気筒、33b…気筒、34…クランクケース、35…オイルパン、36…排気マニホールド、36a…分岐管、36b…集合管、40…ターボチャージャ、41…コンプレッサ部、42…ベアリング部、43…タービン部、50…第1排気通路、51…第1排気管、52…上流管、53…下流管、55…第2排気通路、56…第2排気管、57…上流管、58…下流管、60…衝突ブラケット、61…固定板、62…突出板、65…固定ブラケット、66…第1接続ブラケット、67…第2接続ブラケット、70…クランプ部材、71…第1固定部、71a…円弧部、71b…連結部、71c…突出部、71d…締結孔、72…第2固定部、72a…円弧部、72b…連結部、72c…突出部、72d…締結孔、73…回動部、73a…スリット、74…締結部、74a…ボルト、74b…ナット、81…触媒コンバータ、82…パティキュレートフィルタ、91…トランスミッション、92…ステアリング、92a…ステアリングホイール、92b…ステアリングシャフト、160…衝突部材。

Claims (6)

  1. 内燃機関が搭載されるエンジンルームと、前記エンジンルームよりも車両後側に位置する車室とが板形状のダッシュパネルによって仕切られており、前記内燃機関に固定されて当該内燃機関から車両後側に向かって延びる排気通路を備えている車両であって、
    前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側の部分には、前記排気通路における他の部分に比べて、車両前方からの力によって破断しやすい脆弱部が設けられており、
    前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側であって前記脆弱部よりも車両後側の部分、及び車両のフレーム構造のうちの前記ダッシュパネルを支持する骨格部材の一方には、一方から他方に向かって突出して車両前後方向において他方と対向する当て部が設けられており、
    前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側であって前記脆弱部よりも車両後側の部分、及び前記骨格部材の他方には、前記排気通路が車両後方に移動したときに、前記当て部が当接する被当て部が設けられており、
    前記エンジンルーム内において、前記当て部と前記被当て部との車両前後方向の距離は、前記ダッシュパネルと、前記排気通路における前記ダッシュパネルに車両前後方向に対向している部分との車両前後方向の最短距離以下になっており、
    車幅方向一方側に位置する前記排気通路としての第1排気通路と、
    車幅方向他方側に位置する第2排気通路とを備えており、
    前記第2排気通路は、前記内燃機関に固定されて当該内燃機関から車両後側に向かって延びており、
    前記エンジンルーム内において、前記当て部と前記被当て部との車両前後方向の距離は、前記ダッシュパネルと、前記第2排気通路における前記ダッシュパネルに車両前後方向に対向している部分との車両前後方向の最短距離よりも短い
    ことを特徴とする車両。
  2. 前記第1排気通路と前記内燃機関との固定部分は、前記第2排気通路と前記内燃機関との固定部分よりも車両後側に位置している
    請求項1に記載の車両。
  3. 前記車室内には、車両を操舵するためのステアリングホイールが取り付けられており、
    車両上側から平面視したときに、
    前記ステアリングホイールの回転中心と前記第1排気通路との車幅方向の距離は、前記ステアリングホイールの回転中心と前記第2排気通路との車幅方向の距離よりも短い
    請求項1又は請求項2に記載の車両。
  4. 内燃機関が搭載されるエンジンルームと、前記エンジンルームよりも車両後側に位置する車室とが板形状のダッシュパネルによって仕切られており、前記内燃機関に固定されて当該内燃機関から車両後側に向かって延びる排気通路を備えている車両であって、
    前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側の部分には、前記排気通路における他の部分に比べて、車両前方からの力によって破断しやすい脆弱部が設けられており、
    前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも車両前側であって前記脆弱部よりも車両後側の部分、及び車両のフレーム構造のうちの前記ダッシュパネルを支持する骨格部材の一方には、一方から他方に向かって突出して車両前後方向において他方と対向する当て部が設けられており、
    前記排気通路は、上流側に位置する上流側排気管と、下流側に位置する下流側排気管と、前記上流側排気管の下流端及び前記下流側排気管の上流端を連結された状態で固定する環形状のクランプ部材とを備えており、
    前記当て部は、前記クランプ部材よりも車両上下方向下側に位置しており、
    前記クランプ部材は、
    半環形状の第1固定部と、半環形状の第2固定部と、前記第1固定部の一端部及び前記第2固定部の一端部を回動可能に連結する回動部と、前記第1固定部の他端部及び前記第2固定部の他端部をねじ止めによって締結する締結部とを備えており、
    前記回動部は、前記締結部よりも車両上下方向上側に位置しており、
    前記脆弱部は、前記上流側排気管の下流端及び前記下流側排気管の上流端の固定部分である
    ことを特徴とする車両。
  5. 前記排気通路における前記ダッシュパネルよりも前側であって前記脆弱部よりも後側の部分の内部には、排気を浄化するための触媒コンバータが取り付けられている
    請求項1~請求項4のいずれか一項に記載の車両。
  6. 前記当て部は、車両前後方向に直交する断面形状が湾曲又は屈曲した板状部材である
    請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の車両。
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