(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対のフロントフレームが接合され且つエンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルと、このダッシュパネルの下端から車体後方へ延びるフロアパネルと、このフロアパネルの車幅方向中央部分から上方へ突出して車体後方に延びるトンネル部とを備え、エンジンの排気管が前記トンネル部の下方に車体後方へ延びるように配設された車両の前部車体構造において、
前記トンネル部が、前記ダッシュパネルの下端部に接合される接合部と、前記接合部よりも車体後方に形成された折曲予定部と、前記接合部と折曲予定部との間に設けられた回動予定部とを備え、
前記排気管の一部が前記接合部から所定距離前方へ離隔した位置に配設され、
前記回動予定部は、前記排気管が後退したとき、前記排気管から前記接合部に伝達された荷重により前記折曲予定部の屈曲を介して上方へ回動するように構成されたことを特徴とする車両の前部車体構造。
【請求項２】
前記排気管の一部が前記接合部の前側近傍位置で且つ前記トンネル部の上面部の左右の角部のうち一方の角部に対応した位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両の前部車体構造。
【請求項３】
前記一方の角部に対応した前記接合部の接合強度が他方の角部に対応した前記接合部の接合強度よりも高く設定されたことを特徴とする請求項２に記載の車両の前部車体構造。
【請求項４】
前記回動予定部は、前記トンネル部のうちの前記回動予定部以外の部分の強度よりも低くなるように構成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の前部車体構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の前部車体構造に関し、特にエンジンの排気管がトンネル部の下方に車体後方へ延びるように配設された車両の前部車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の前部車体構造は、ダッシュパネルの前面に接合されて車体前方へ延びる１対のフロントフレームと、これら１対のフロントフレームの前端に夫々装備されたクラッシュカンとを備え、前突荷重が作用したとき、クラッシュカンとフロントフレームとを軸圧縮により座屈変形させて衝突エネルギを吸収するように構成されていた。
また、フロントフレームの構造上、フロントフレーム全体を軸圧縮で座屈変形させることが困難である場合には、フロントフレームの前端部分を軸圧縮させ、途中部分と後端部分とを積極的に車幅方向に屈曲変形させることで衝突エネルギを吸収している。これにより、乗員が居住する車室への影響を最小限に抑えていた。
【０００３】
通常、車体前部のエンジンルームにエンジンを搭載したエンジン前置き車両が主流であるため、前述した衝突エネルギ吸収機構を効果的に機能させるためには、エンジンルーム内に、フロントフレームの座屈変形や屈曲変形のための変形スペースに加え、前面衝突に伴うエンジンの後退移動を許容するための後退スペースを確保する必要があった。
しかし、近年、車両デザイン上の制約やターボチャージャ等の装備品の増加によりエンジンルーム内に十分なエンジンの後退スペースを確保することができなくなっている。エンジンの後退スペースが確保できない場合、フロントフレームの変形がエンジンによって阻害され、衝突エネルギの吸収が十分に行われない虞がある。
そこで、前突時、エンジンの後退移動に同期させてダッシュパネルを後退させることによりエンジンの後退スペースを確保する技術が提案されている。
【０００４】
特許文献１の車両の前部車体構造は、ダッシュパネルの下端部に車体後方へ延びる上方突出状のトンネル部を有し、トンネル部の乗員足元部に対応する位置に前後方向に延びる第１ビードと、第１ビードの前端部にトンネル部の周方向に延びる第２ビードと、第２ビードの前側に車体前方に延びる第３ビードと、ダッシュパネルとフロアパネルとの結合部前側に形成された第４ビードとを備えている。
これにより、第３ビードによって第２ビードに伝達された衝突エネルギは第２ビードを座屈変形させ、第２ビードで吸収されない衝突エネルギは第１ビードによって第４ビードに伝達されて第４ビードを座屈変形させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１０６２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の車両の前部車体構造では、前突によってエンジンが後退移動したとき、第２ビードと第４ビードが車体後方へ座屈変形するため、ダッシュパネルを後退させることができ、エンジンの後退スペースを車室空間の一部を利用して確保することができる。
しかし、座屈変形は、屈曲変形に比べて部材の挙動、所謂変形モードの制御が困難であるため、車体部材の動作軌跡や変形動作後の位置は成り行き任せにならざるを得ず、変形動作後の車体部材を狙いの位置に移動させることが難しいという問題がある。
特に、乗員の居住空間を構成するダッシュパネルとトンネル部とを変形動作させる場合、ダッシュパネル周辺にはインストルメントパネルに覆われた電装系装備品等が多数配置されているため、ダッシュパネルの変形動作方向によっては装備品との干渉等により移動が不十分になる虞れがあり、乗員の居住スペースに影響を与える位置に移動してしまう虞もある。
【０００７】
本発明の目的は、前突時、車室内の乗員スペースを確保しつつ、衝突エネルギを吸収可能な車両の前部車体構造等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の車両の前部車体構造は、１対のフロントフレームが接合され且つエンジンルームと車室とを仕切るダッシュパネルと、このダッシュパネルの下端から車体後方へ延びるフロアパネルと、このフロアパネルの車幅方向中央部分から上方へ突出して車体後方に延びるトンネル部とを備え、エンジンの排気管が前記トンネル部の下方に車体後方へ延びるように配設された車両の前部車体構造において、前記トンネル部が、前記ダッシュパネルの下端部に接合される接合部と、前記接合部よりも車体後方に形成された折曲予定部と、前記接合部と折曲予定部との間に設けられた回動予定部とを備え、前記排気管の一部が前記接合部から所定距離前方へ離隔した位置に配設され、前記回動予定部は、前記排気管が後退したとき、前記排気管から前記接合部に伝達された荷重により前記折曲予定部の屈曲を介して上方へ回動するように構成されたことを特徴としている。
【０００９】
この請求項１の車両の前部車体構造では、回動予定部が、エンジンの後退に伴って排気管が後退したとき、排気管から接合部に伝達された前突荷重により折曲予定部の屈曲を介して上方へ回動するように構成されているため、車体後方に向かう前突荷重によって回動予定部に折曲予定部を基点とした回転モーメントを作用させ、回動予定部によってダッシュパネルを乗員への影響が生じない車室上方へ立上がらせることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記排気管の一部が前記接合部の前側近傍位置で且つ前記トンネル部の上面部の左右の角部のうち一方の角部に対応した位置に配設されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記一方の角部に対応した前記接合部の接合強度が他方の角部に対応した前記接合部の接合強度よりも高く設定されたことを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記回動予定部は、前記トンネル部のうちの前記回動予定部以外の部分の強度よりも低くなるように構成されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、車体後方に向かう前突荷重によって回動予定部に折曲予定部を基点とした回転モーメントを作用させ、回動予定部によってダッシュパネルを乗員への影響が生じない車室上方へ立上がらせるため、エンジンルーム内にエンジンの後退スペースを確保することができない場合であっても、前突時、車室内の上方空間を利用してエンジンの後退移動を許容し、乗員スペースに影響を与えることなく、衝突エネルギを吸収することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、排気管をトンネル部の上面部の角部によって支持するため、トンネル部に対して排気管を位置決めすることができ、排気管から伝達された荷重をトンネル部の接合部に能率良く伝達することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、排気管を接合強度の高いトンネル部の上面部の角部によって支持するため、排気管から伝達された荷重を回動予定部の折曲予定部を基点とした回転モーメントに能率良く変換することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、簡単な構成で排気管から伝達された荷重を回動予定部の折曲予定部を基点とした回転モーメントに変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係る車両の前部車体構造を斜め後方から視た図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】前部車体構造を下方から視た図である。
【図５】回動予定部を外した前部車体構造を斜め後方から視た図である。
【図６】フロントフレームをエンジンルーム内側から視た図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】前突前のフロントフレームの状態を示す模式図である。
【図９】前突後のフロントフレームの状態を示す模式図である。
【図１０】前突前のダッシュパネルと回動予定部との状態を示す模式図である。
【図１１】前突後のダッシュパネルと回動予定部との状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。尚、本実施例では、車両の前後方向を前後方向とし、車両の左右方向を左右方向として説明する。
【実施例１】
【００１９】
以下、本発明の実施例１について図１〜図１１に基づいて説明する。
図１〜図７に示すように、本実施例では、エンジンＥが配設されたエンジンルームＲと車室Ｓとを仕切るダッシュパネル１と、車室Ｓの底面を形成するフロアパネル２と、このフロアパネル２の車幅方向中央部分から上方へ突出して車体後方へ延びるトンネル部３等を備えた車両Ｖの前部車体構造を例として説明する。尚、本実施例のエンジンＥは、エンジンルームＲの右側位置にエンジンＥの駆動軸が車幅方向に延びるように横置き配置され、排気管４がエンジンＥの後方から車体後方へ向かって延設されている。
【００２０】
ダッシュパネル１は、車室Ｓの左右端部に亙って略鉛直状に設けられている。
ダッシュパネル１の前側左右端部分には、前方に向かって延びる１対のフロントフレーム５が接合されている。これら１対のフロントフレーム５の前端には、前方から前突荷重を受けた際、座屈変形して衝突エネルギを吸収するクラッシュカン６が夫々装着されている。
【００２１】
図６，図７に示すように、１対のフロントフレーム５の前後方向中央部分には、エンジンＥ等のパワーユニットを弾性支持するエンジンマウント７が設置されている。
１対のフロントフレーム５は、断面ハット状のアウタパネル５ａとインナパネル５ｂとが協働して閉断面状に夫々形成され、その内部にエンジンマウント７の取付け剛性を高めるためのマウント取付けレイン９が夫々配設されている。
【００２２】
アウタパネル５ａには、前後方向に略直線状に延びる凹入状の溝部８ａが形成され、インナパネル５ｂには、前後方向に略直線状に延びる凹入状の溝部８ｂが形成されている。インナパネル５ｂの溝部８ｂは、アウタパネル５ａの溝部８ａよりも車体後方に延長されており、その後端はエンジンマウント７よりも後側に位置している。
図６に示すように、１対のフロントフレーム５の後部下面には、サスペンションサブフレーム１６を取付けるためのサブフレーム取付けブラケット１０が夫々接合されている。
以上により、溝部８ａ，８ｂによってフロントフレーム５の座屈耐力を増加し、衝突エネルギの吸収量を増加している。また、フロントフレーム５のうちマウント取付けレイン９とサブフレーム取付けブラケット１０が設けられた部分は、マウント取付けレイン９とサブフレーム取付けブラケット１０が設けられた部分以外の部分よりも強度が高く構成されている。
【００２３】
次に、フロアパネル２について説明する。
図１〜図５に示すように、鋼板製のフロアパネル２は、ダッシュパネル１の下端にトーボード１１を介して連結され、キックアップ部（図示略）まで車体後方へ延びるように構成されている。フロアパネル２の下面には、左右１対のサイドシル（図示略）とトンネル部３との中間部において前後方向に延びるフロアフレーム１２が夫々設けられている。これらフロアフレーム１２は、断面ハット状に形成され、フロアパネル２の下面及びトーボード１１の下面と協働してダッシュパネル１の下端部分からキックアップ部近傍部まで延びる閉断面部を構成している。
【００２４】
フロアパネル１の上面には、センターピラー（図示略）に対応した前後方向位置においてサイドシルとトンネル部３とを接続するフロアクロスメンバ１３が設置されている。
このフロアクロスメンバ１３は、断面略ハット状に形成され、フロアパネル２の上面と協働して車幅方向に延びる閉断面部を構成している。
【００２５】
図１〜図５に示すように、フロアパネル２とトンネル部３との間には、トンネルサイドメンバ１４が設けられている。トンネルサイドメンバ１４は、トンネル部３の縦壁部３ａの車幅方向外側部分をフロアパネル２よりも下方に延長することにより上方に開口された断面略コ字状に形成されている。トンネルサイドメンバ１４の前側部分は、車体前方程下方への突出量（深さ）が小さくなるように車体前方程底部の高さ位置が高くなるように形成されている。トンネルサイドメンバ１４の前側部分の下側には、断面略コ字状の補強部材１５が設けられ、トンネルサイドメンバ１４の下面と協働して前後方向に延びる閉断面部を構成している。
【００２６】
次に、トンネル部３について説明する。
図１〜図５に示すように、鋼板製のトンネル部３は、フロアパネル２の車幅方向中央部分から上方へ突出し、ダッシュパネル１の下端部分からキックアップ部まで車体後方に延びるように延設されている。トンネル部３の下方には、車体後方へ延びる排気管４が配設されている。トンネル部３は、上面部を有する断面略Ｕ字状に形成され、トンネル本体部２１と、このトンネル本体部２１の前方に連なる回動予定部２２を備えている。回動予定部２２とトンネル本体部２１の前側部分とは、車体前方程上方へ移行するように形成されている。
【００２７】
トンネル本体部２１は、所定の板厚（例えば２．３〜２．６ｍｍ）の鋼板からなり、その前側部分には上面の一部を覆うトンネル補強部材２５が接合されている。
回動予定部２２は、所定の板厚（例えば１．２〜１．４ｍｍ）のトンネル本体部２１と同種の鋼板からなり、側面視にて前方上り傾斜状に配設されている。尚、回動予定部２２の板厚は、トンネル本体部２１の板厚の１／２以下が好ましい。
図３に示すように、回動予定部２２の後端部は、補強部材１５の前端の後側近傍位置に配置され、トンネル本体部２１の前端部の下面に溶接により重合接合され、これら両者による接合部分が折曲予定部２３に相当している。
【００２８】
折曲予定部２３は、側面視にて下側程車体前方に延びるように形成されている。
即ち、フロントフレーム５よりも下方領域において、板厚が厚く剛性の高い折曲予定部２３を車体前方に形成しているため、トンネル部３を利用して、前突時、乗員の足元スペースを確保することができる。
【００２９】
回動予定部２２の前端部は、ダッシュパネル１の車幅方向中間部下端に設けられた湾曲状開口部３０に溶接によって接合され、これら両者による接合部分が接合部２４に相当している。図５に示すように、ダッシュパネル１の開口部３０は、正面視にて回動予定部２２の前側断面形状と同様の略Ｕ字状に形成され、左右２つの角部３１，３２を有している。これら左右２つの角部３１，３２のうち右側角部３２近傍には、角部３２の左側（車幅方向内側）部分から後方へ延びる三角形状のフランジ部３３と角部３２の右側（車幅方向外側）部分から後方へ延びる三角形状のフランジ部３４とが設けられている。
【００３０】
フランジ部３３及びフランジ部３４とは、３ヶ所の角部分夫々において回動予定部２２の前端部にスポット溶接されている。これにより、接合部２４において、右側角部３２付近のスポット数が左側角部３１付近のスポット数よりも多くなり、右側角部３２付近の接合強度が左側角部３１付近の接合強度よりも高くされている。
排気管４は、開口部３０よりも高さ位置が高いエンジンＥの排気ポートから一旦上昇した後、後方下がり傾斜状に配設され、その一部が接合部２４の右側角部３２に対応した位置で且つ右側角部３２の前側近傍位置を通ってトンネル部３の下方へ延設されている。
【００３１】
次に、ダッシュパネル１及びフロントフレーム５の前突時の変形挙動について説明する。
まず、フロントフレーム５の変形挙動について説明する。
図８に示すように、Ｐ１はクラッシュカン６の前端位置、Ｐ２はフロントフレーム５の前端位置、Ｐ３はマウント取付けレイン９の前端位置、Ｐ４はマウント取付けレイン９の後端位置、Ｐ５はサブフレーム取付けブラケット１０の前端位置、Ｐ６はダッシュパネル１の前端位置、Ｐ７はフロントフレーム５の後端位置を示している。
【００３２】
溝部８ａ，８ｂと、マウント取付けレイン９と、サブフレーム取付けブラケット１０とをフロントフレーム５に設けることによって、図９に示すように、前方から車両Ｖに前突荷重Ｆが作用したとき、Ｐ１からＰ２の間に座屈変形が生じ、Ｐ２からＰ３の間に座屈変形と同時に車幅方向内側へ屈曲変形が生じ、Ｐ３からＰ４の間及びＰ４からＰ５の間に車幅方向外側へ屈曲変形が生じ、最後にＰ５からＰ６の間に車幅方向内側へ屈曲変形が生じる。
これにより、フロントフレーム５の特定部位に座屈変形と屈曲変形とを発生させることができ、衝突エネルギを能率的に吸収することができる。また、衝突エネルギの一部は、フロアフレーム１２やトンネルサイドメンバ１４によって車体後部へ分散される。
【００３３】
次に、ダッシュパネル１の変形挙動について説明する。
図１０に示すように、当初、エンジンＥの排気管４は、接合部２４の右側角部３１に対応した位置で且つ右側角部３１の前側近傍位置に微小距離離隔した状態で配設されている。
前突時、フロントフレーム５の座屈変形及び屈曲変形が開始されると、変形に伴ってエンジンＥが後退して排気管４が右側角部３２の接合部２４に当接する。このとき、排気管４は右側角部３２の上辺と側辺とに挟まれた状態になるため、排気管４と接合部２４との相対的な位置関係が固定される。
【００３４】
エンジンＥが更に後退した場合、排気管４から接合部２４へ前突荷重が伝達され、接合部２４に後側上方へ向かう荷重が作用する。
回動予定部２２の後端部の上側に回動予定部２２よりも強度の高いトンネル本体部２１を重合接合することにより折曲予定部２３に屈曲可能な強度格差を形成しているため、接合部２４に作用した荷重が折曲予定部２３を基点とした回転モーメントＭに変換され、折曲予定部２３の回動予定部２２側端部が上方へ屈曲して回動予定部２２を上方へ回動させる。
【００３５】
図１１に示すように、回動予定部２２を上方へ回動させ且つ接合部２４を屈曲させることにより、ダッシュパネル１の鉛直状態を維持して上方へ立上らせることができる。
それ故、ダッシュパネル１の鉛直状態を維持して上方へ立上らせることより、ダッシュパネル１を車室Ｓの後側上方へ移動することができ、フロントフレーム５の変形に伴って後退移動するエンジンＥの後退スペースを確保することができる。
また、ダッシュパネル１の下端部の上面に回動予定部２２を接合し、この回動予定部２２の後端部の上面にトンネル本体部２１を接合しているため、ダッシュパネル１と回動予定部２２との間の立上り変形及び回動予定部２２とトンネル本体部２１との間の立上り変形の際、下側部材によって上側部材を持ち上げるようにして接合部分の剥離を防止している。
【００３６】
次に、実施例１に係る車両の前部車体構造の作用・効果について説明する。
この車両の前部車体構造によれば、車体後方に向かう前突荷重によって回動予定部２２に折曲予定部２３を基点とした回転モーメントＭを作用させ、回動予定部２２によってダッシュパネル１を乗員への影響が生じない車室Ｓ上方へ立上がらせるため、エンジンルームＲ内にエンジンＥの後退スペースを確保することができない場合であっても、前突時、車室Ｓ内の上方空間を利用してエンジンＥの後退移動を許容し、乗員スペースに影響を与えることなく、衝突エネルギを吸収することができる。
しかも、乗員の着座する車室Ｓの左側部分及び右側部分を避けて車幅方向中央部分のダッシュパネル１を積極的に後側上方へ移動するため、乗員への影響を最小化することができる。
【００３７】
排気管４の一部が接合部２４の前側近傍位置で且つトンネル部３の右側角部３２に対応した位置に配設されている。これにより、排気管４をトンネル部３の右側角部３２によって支持するため、トンネル部３に対して排気管４を位置決めすることができ、排気管４から伝達された荷重をトンネル部３の接合部２４に能率良く伝達することができる。
【００３８】
右側角部３２に対応した接合部２４の接合強度が左側角部３１に対応した接合部２４の接合強度よりも高く設定されている。これにより、排気管４を接合強度の高いトンネル部３の右側角部３２によって支持するため、排気管４から伝達された荷重を回動予定部２２の折曲予定部２３を基点とした回転モーメントＭに能率良く変換することができる。
【００３９】
回動予定部２２は、トンネル部３のうちの回動予定部２２以外の部分の強度よりも低くなるように構成されているため、簡単な構成で排気管４から伝達された荷重を回動予定部２２の折曲予定部２３を基点とした回転モーメントＭに変換することができる。
【００４０】
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施例においては、回動予定部とトンネル本体部とを同種鋼板で形成した例を説明したが、少なくとも回動予定部よりもトンネル本体部の強度が高ければ良く、回動予定部を通常鋼板、トンネル本体部をハイテン鋼等の高張力鋼板で形成しても良い。
また、前記実施例においては、折曲予定部を回動予定部とトンネル本体部との強度格差によって形成したが、回動予定部に所定の幅を備えた脆弱部によって形成しても良く、また、強度格差と脆弱部とを併用した折曲予定部にしても良い。
【００４１】
２〕前記実施例においては、座屈変形及び屈曲変形するフロントフレームを備えた車両に適用した例を説明したが、座屈変形モードのみ或いは屈曲変形モードのみを実行するフロントフレームを備えた車両に適用した場合でも、本発明の効果を奏することができる。
【００４２】
３〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、エンジンの排気管がトンネル部の下方に車体後方へ延びるように配設された車両の前部車体構造において、前突時、回動予定部を折曲予定部の屈曲を介して上方へ回動することにより、車室内の乗員スペースを確保しつつ、衝突エネルギを吸収する。
【符号の説明】
【００４４】
１                ダッシュパネル
２                フロアパネル
３                トンネル部
４                排気管
５                フロントフレーム
２１              トンネル本体部
２２              回動予定部
２３              折曲予定部
２４              接合部
３１              右側角部
Ｖ                車両
Ｅ                エンジン
Ｒ                エンジンルーム
Ｓ                車室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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