(57)【要約】【課題】  車両の前面衝突に伴って後退するパワーユニットの衝突荷重を効果的に吸収する。【解決手段】  フロアトンネル２０の内部に車体前後方向に配置した中空断面の補強フレーム２７を、車幅方向に延びるクロスメンバ１５，１６を介して車体前後方向に延びる前後フレーム１２，１３，３１に結合し、かつ補強フレーム２７の前端２７ａをパワーユニットＰの後面に臨ませる。車両の衝突の衝撃で後退するパワーユニットＰに押された補強フレーム２７が後退することで、車両の衝突荷重を補強フレーム２７からクロスメンバ１５，１６を介して前後フレーム１２，１３，３１に分散して効果的に吸収することができる。しかも中空断面を有する補強フレーム２７は軽量でありながら軸方向の圧縮荷重に対して座屈し難いため、衝突荷重を補強フレーム２７から前後フレーム１２，１３，３１に効果的に伝達することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部にパワーユニット（Ｐ）を搭載し、車幅方向中央部に車体前後方向に延びる中空断面の補強フレーム（２７）を配置し、前記補強フレーム（２７）を車体前後方向に延びる少なくとも一つの前後フレーム（１２，１３，３１）に結合し、前記補強フレーム（２７）の前端を前記パワーユニット（Ｐ）の後面に臨ませるとともに、後端を燃料タンク（３２）の後方に延出したことを特徴とする、車両における衝突荷重吸収構造。
【請求項２】
前記補強フレーム（２７）を、車室前部に位置するフロントフロアクロスメンバ（１５）と車室前部に位置するミドルフロアクロスメンバ（１６）とを介して前記前後フレーム（１２，１３）に結合したことを特徴とする、請求項１に記載の車両における衝突荷重吸収構造。
【請求項３】
前記補強フレーム（２７）の後端をリヤバンパービーム（１８）に結合したことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車両における衝突荷重吸収構造。
【請求項４】
前記燃料タンク（３２）の下面に、前記補強フレーム（２７）が通過する凹部（３２ａ）を形成したことを特徴とする、請求項３に記載の車両における衝突荷重吸収構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突荷重を車体前後方向に延びる前後フレームに効果的に伝達して吸収するための、車両における衝突荷重吸収構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車体前部に搭載したエンジンから車体後方に延びる排気管に第１、第２ストッパ部材を設け、前側の第１ストッパ部材をサスペンション装置を支持するサスペンションメンバに固定するとともに、後側の第２ストッパ部材をフロアトンネルの前端に固定することで、車両の衝突時に後退するエンジンからの衝突荷重を車体に分散して吸収するものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開２００３−１２７６７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記特許文献１に記載されたものは、薄肉で剛性が低い排気管を利用して荷重を伝達するので衝撃吸収能力が低いだけでなく、後退するエンジンからの衝突荷重を受けるサスペンションメンバやフロアトンネルも充分に剛性の高い部材でないため、排気管に結合された部分だけが圧壊して衝突荷重を車体全体に分散して効果的に吸収できない可能性があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両の前面衝突に伴って後退するパワーユニットの衝突荷重を効果的に吸収することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体前部にパワーユニットを搭載し、車幅方向中央部に車体前後方向に延びる中空断面の補強フレームを配置し、前記補強フレームを車体前後方向に延びる少なくとも一つの前後フレームに結合し、前記補強フレームの前端を前記パワーユニットの後面に臨ませるとともに、後端を燃料タンクの後方に延出したことを特徴とする、車両における衝突荷重吸収構造が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記補強フレームを、車室前部に位置するフロントフロアクロスメンバと車室前部に位置するミドルフロアクロスメンバとを介して前記前後フレームに結合したことを特徴とする、車両における衝突荷重吸収構造が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記補強フレームの後端をリヤバンパービームに結合したことを特徴とする、車両における衝突荷重吸収構造が提案される。
【０００８】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項３の構成に加えて、前記燃料タンクの下面に、前記補強フレームが通過する凹部を形成したことを特徴とする、車両における衝突荷重吸収構造が提案される。
【０００９】
尚、実施の形態のフロントフロアフレーム１２、サイドシル１３およびトンネルフレーム３１は本発明の前後フレームに対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、車幅方向中央部に車体前後方向に配置した中空断面の補強フレームを、車体前後方向に延びる少なくとも一つの前後フレームに結合し、かつ補強フレームの前端をパワーユニットの後面に臨ませたので、前面衝突の衝撃で後退するパワーユニットに押された補強フレームが後退することで、車両の衝突荷重を補強フレームから前後フレームに分散して効果的に吸収することができる。また後面衝突時にも同様に衝撃を前後フレームに分散することができるだけでなく、燃料タンクの損傷を最小限に押さえることができる。更に中空断面を有する補強フレームは軽量でありながら軸方向の圧縮荷重に対して座屈し難いため、衝突荷重を補強フレームから前後フレームに効果的に伝達することができる。しかも車体フレームを軽量化しても補強フレームの効果により車体の強度や剛性を確保できるので、車体の軽量化が可能になる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、補強フレームを車室前部に位置するフロントフロアクロスメンバと車室後部に位置するミドルフロアクロスメンバとを介して前後フレームに連結したので、パワーユニットから入力される衝突荷重を車室の前後の２本のクロスメンバに分散して一層効果的に吸収することができる。
【００１２】
また請求項３の構成によれば、補強フレームの後端をリヤバンパービームに結合したので、後面衝突時の衝突荷重をリヤバンパービームから補強フレームを介してクロスメンバに伝達し、衝撃吸収効果を高めることができる。
【００１３】
また請求項４の構成によれば、車体後部に搭載した燃料タンクの下面に補強フレームが通過する凹部を形成したので、補強フレームの後端をリヤバンパービームまで延ばして衝撃吸収効果を高めながら、補強フレームと燃料タンクとの干渉を回避することができ、しかも後面衝突時に燃料タンクを効果的に保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図５は本発明の実施の形態を示すもので、図１は自動車の全体側面図（図２の１−１線断面図）、図２は図１の２方向矢視図、図３は図１の３−３線拡大断面図、図４は図１の４−４線拡大断面図、図５は図１の５−５線拡大断面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆおよび左右の後輪Ｗｒ、Ｗｒを備えた四輪駆動の自動車の車体前部に、エンジンＥ、トランスミッションＭ、フロントディファレンシャルギヤＤｆおよびトランスファーＴを一体化したパワーユニットＰが搭載される。自動車の車体フレームは、車体前部に配置された左右一対のフロントサイドフレーム１１，１１と、車体中央部に配置されて両フロントサイドフレーム１１，１１の後端に連なる左右一対のフロントフロアフレーム１２，１２と、車体中央部の左右両側に配置された左右一対のサイドシル１３，１３と、車体後部に配置されて両サイドシル１３，１３の後端に連なる左右一対のリヤサイドフレーム１４，１４と、両サイドシル１３，１３の前部間を連結するフロントフロアクロスメンバ１５と、両サイドシル１３，１３の後端間を連結するミドルフロアクロスメンバ１６と、両フロントサイドフレーム１１，１１の前端間を連結するフロントバンパービーム１７と、両リヤサイドフレーム１４，１４の後端間を連結するリヤバンパービーム１８とを備える。
【００１７】
両サイドシル１３，１３間を連結するフロアパネル１９の車幅方向中央部には、上方に盛り上がったフロアトンネル２０が車体前後方向に形成される。エンジンＥの駆動力はトランスミッションＭからフロントディファレンシャルギヤＤｆおよび左右のドライブシャフト２１，２１を介して左右の前輪Ｗｆ，Ｗｆに伝達されるとともに、トランスファーＴからフロアトンネル２０内に配置されたプロペラシャフト２２と、リヤディファレンシャルギヤＤｒと、左右のドライブシャフト２４，２４とを介して左右の後輪Ｗｒ，Ｗｒに伝達される。エンジンＥから車体後方に延びる排気管２５はフロアトンネル２０の内部を後方に延び、車体後部に配置されたマフラー２６に接続される。
【００１８】
フロアトンネル２０の内部には、その中央に配置されたプロペラシャフト２２を挟んで排気管２５と反対側に、概ね直線状に延びるパイプ状の補強フレーム２７が配置される。補強フレーム２７の前端２７ａはパワーユニットＰの後面、実施の形態ではフロントディファレンシャルギヤＤｆの後面に若干の隙間を介して対峙している。補強フレーム２７の中間部の２ヶ所が、フロントフロアクロスメンバ１５およびミドルフロアクロスメンバ１６にそれぞれブラケット２８，２９を介して固定され、補強フレーム２７の後端部がリヤバンパービーム１８にブラケット３０を介して固定される。
【００１９】
図２および図３から明らかなように、フロアトンネル２０の左右両側部に連なるフロアパネル１９の下面に溝型断面のトンネルフレーム３１，３１が結合される。フロントフロアクロスメンバ１５の下面に対応するトンネルフレーム３１，３１の下面に前記ブラケット２８の左右両端部がボルト２３，２３で固定されており、このブラケット２８に補強フレーム２７が溶接により強固に固定される。プロペラシャフト２２および排気管２５は、フロアトンネル２０の内面とブラケット２８とに挟まれた空間を通過する。
【００２０】
ミドルフロアクロスメンバ１６の下面に対応するトンネルフレーム３１，３１の下面にも、上述した構造と同じ構造により、ブラケット２９を介して補強フレーム２７が固定される（図１および図２参照）。従って、補強フレーム２７はブラケット２８，２９、フロントフロアクロスメンバ１５およびミドルフロアクロスメンバ１６を介して、前後フレームであるトンネルフレーム３１，３１、フロントフロアフレーム１２，１２およびサイドシル１３，１３に間接的に連結される。
【００２１】
図２および図４から明らかなように、補強フレーム２７の後端に溶接された前記ブラケット３０は、２本のボルト３３，３３でリヤバンパービーム１８の下面に固定される。
【００２２】
図２および図５から明らかなように、車体後部のリヤサイドフレーム１４，１４、ミドルフロアクロスメンバ１６およびリヤバンパービーム１８に囲まれた空間に燃料タンク３２が搭載されており、その下面に形成した溝状の凹部３０ａに補強フレーム２７が配置される。
【００２３】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【００２４】
車両が前面衝突してフロントバンパービーム１７やフロントサイドフレーム１１，１１が圧壊すると、エンジンＥ、トランスミッションＭ、フロントディファレンシャルギヤＤｆおよびトランスファーＴを一体化したパワーユニットＰが車体後方に移動しようとする。パワーユニットＰが僅かに後方に移動すると、フロントディファレンシャルギヤＤｆの後面が補強フレーム２７の前端２７ａに当接し、後向きの衝突荷重がパワーユニットＰから補強フレーム２７に伝達される。
【００２５】
補強フレーム２７は、実質的にフロントフロアクロスメンバ１５、ミドルフロアクロスメンバ１６およびリヤバンパービーム１８にそれぞれブラケット２８，２９，３０を介して結合されているため、補強フレーム２７に入力された衝突荷重はフロントフロアクロスメンバ１５、ミドルフロアクロスメンバ１６、リヤバンパービーム１８およびフロアトンネル２０に分散され、そこから更にフロントフロアフレーム１２，１２、サイドシル１３，１３およびリヤサイドフレーム１４，１４に伝達されて効果的に吸収されることになり、これによりパワーユニットＰの後退を抑制して車室の変形を最小限に抑えることができる。
【００２６】
このとき、中空断面を有する補強フレーム２７は軽量でありながら軸方向の圧縮荷重に対して座屈し難いため、衝突荷重を補強フレーム２７からフロントフロアクロスメンバ１５、ミドルフロアクロスメンバ１６およびリヤバンパービーム１８に効果的に伝達することができる。特に、補強フレーム２７を車室前部に位置するフロントフロアクロスメンバ１５および車室前部に位置するミドルフロアクロスメンバ１６の両方に結合したので、パワーユニットＰから入力される衝突荷重による車室の変形を一層効果的に抑えることができる。
【００２７】
また補強フレーム２７の後端をリヤバンパービーム１８に結合したので、車両の後面衝突時にリヤバンパービーム１８に入力した衝突荷重を補強フレーム２７からミドルフロアクロスメンバ１６を介してトンネルフレーム３１，３１、フロントフロアフレーム１２，１２およびサイドシル１３，１３に分散し、リヤサイドフレーム１４，１４が大きく圧壊するのを抑制し、燃料タンク３２を損傷から保護することができる。このとき、燃料タンク３２の下面に補強フレーム２７が通過する凹部３２ａを形成したので、補強フレーム２７の後端をリヤバンパービーム１８まで延ばして衝撃吸収効果を高めながら、補強フレーム２７と燃料タンク３２との干渉を回避することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
例えば、実施の形態では補強フレーム２７の前端２７ａをフロントディファレンシャルギヤＤｆの後面に対向させているが、それをエンジンＥ、トランスミッションＭあるいはトランスファーＴの後面、つまりパワーユニットＰに何れかの位置の後面に対向させても良い。
【００３０】
また実施の形態では補強フレーム２７をフロントフロアクロスメンバ１５およびミドルフロアクロスメンバ１６の両方に結合しているが、補強フレーム２７は少なくとも一つのクロスメンバに結合されていれば良い。
【００３１】
また実施の形態では補強フレーム２７がブラケット２８，２９を介してトンネルフレーム３１，３１に連結され、更にフロントフロアクロスメンバ１５およびミドルフロアクロスメンバ１６を介してフロントフロアフレーム１２，１２およびサイドシル１３，１３に連結されているが、このように補強フレーム２７は直接ではなく、間接的に前後フレーム（例えば、トンネルフレーム３１，３１、フロントフロアフレーム１２，１２およびサイドシル１３，１３）に連結されていれば良い。勿論、補強フレーム２７を直接前後フレームに連結しても良い。
【００３２】
また実施の形態ではパワーユニットＰを車体前部に搭載した四輪駆動車両を例示したが、本発明はパワーユニットＰを車体前部に搭載した車両であれば、前輪駆動車両に対しても後輪駆動車両に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】自動車の全体側面図（図２の１−１線断面図）
【図２】図１の２方向矢視図
【図３】図１の３−３線拡大断面図
【図４】図１の４−４線拡大断面図
【図５】図１の５−５線拡大断面図
【符号の説明】
【００３４】
１２      フロントフロアフレーム（前後フレーム）
１３      サイドシル（前後フレーム）
１５      フロントフロアクロスメンバ（クロスメンバ）
１６      ミドルフロアクロスメンバ（クロスメンバ）
１８      リヤバンパービーム
２０      フロアトンネル
２２      プロペラシャフト
２７      補強フレーム
２８      ブラケット
２９      ブラケット
３１      トンネルフレーム（前後フレーム）
３２      燃料タンク
３２ａ    凹部
Ｐ        パワーユニット
Ｗｒ      後輪
【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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