JP4762769B2 - パワーユニット支持ブラケット、及びそれを用いたパワーユニット支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、前面衝突時にパワーユニットを支持する部材を破壊させてエンジンま脱落を促進させるパワーユニット支持ブラケット、及びそれを用いたパワーユニット支持構造に関する。

従来、自動車等の車両のエンジンルームには、左右のフロントホイールエプロンに沿って前後方向に延設されたフロントサイドフレームが対向配設されており、この両フロントサイドフレームに、エンジンやトランスミッションを代表とする動力伝達系の諸装置であるパワーユニット(「パワープラント」とも云う)が直接支持され、或いはサブフレームを介して支持される。

この両フロントサイドフレームの先端はバンパビーム等のクロス部材で連結されており、前面衝突時の衝撃荷重は、クロス部材を介して、左右のフロントサイドフレームに伝達される。フロントサイドフレームは軸圧潰により変形して衝撃エネルギを吸収すると共に、衝撃荷重をフロントサイドフレームに連続するリヤフレームやフロントピラー等のサイドストラクチャへ分散させることで、キャビン（車室）への衝撃荷重の伝達を阻止し、乗員を保護する。

その際、パワーユニットは高剛体であり破壊され難く、前面衝突時においてフロントサイドフレームが軸圧潰されたとき破壊されずに後退してしまうと、キャビンが圧迫されてしまう可能性がある。そのため、前面衝突時にパワーユニットを車体フレームから離脱させてフロントサイドフレームが正常に軸圧潰されるようにしている。

例えば特許文献１（特開２００４-２３１０１８号公報）には、マウント部材を破断させることでパワーユニットを車体フレームを離脱させる技術が開示されている。すなわち、同文献には、マウント部材のパワーユニットに固定される固定部と車体フレームに固定される固定部とを連結する連結部に脆弱部を形成しておき、前面衝突時の衝撃荷重が連結部に印加されたとき、この脆弱部を破断させることで、パワープラントを脱落させるようにしている。
特開２００４-２３１０１８号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術では、マウント部材を構成する連結部に脆弱部を形成し、それを破断させることでパワーユニットを脱落させるようにしているが、連結部材が１部品で形成されているので、完全に破断されるまでの塑性変形に要する時間が比較的長くなってしまう。変形時間が比較的長くなると、その間は、マウント部材を介して車体フレームとパワーユニットとの連結状態が維持されているため、車体フレームを充分に圧潰、或いは変形させることが困難となる。

特に、パワーユニットをその重心を囲う３点で支持する支持構造では、１つのマウント部材が、必然的にパワーユニットの前端面を支持する構造となり、このマウント部材がパワーユニットよりも前方へ突出した構造となる。マウント部材がパワーユニットよりも前方へ突出していると、前面衝突時に、車体フレームが充分に圧潰或いは変形して衝撃エネルギを吸収する際の圧潰ゾーンが制限されてしまうため、このマウント部材を介して衝撃荷重がパワーユニット側へ伝達され易くなり、衝撃エネルギを充分に吸収することができなくなる問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、前面衝突時の衝撃荷重を受けた際に直ちに破断させることで、パワーユニットとパワーユニット支持ブラケットとの間の圧潰ゾーンを確保し、車体フレームの圧潰或いは変形により衝撃エネルギを充分に吸収させることのできるパワーユニット支持ブラケット、及びそれを用いたパワーユニット支持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明によるパワーユニット支持ブラケットは、パワーユニットに固定する取付け部と、車体フレームに固定する支持部材と、上記取付部から延出する第１アーム部と、上記支持部材を一端に固設する第２アーム部とを備え、上記第２アーム部と上記支持部材とが第１結合部を介して結合され、上記第１アーム部と上記第２アーム部の他端とが第２結合部を介して結合され、上記第１結合部と上記第２結合部とが前面衝突時の衝突荷重で破断される起点として設定されると共に上記第１結合部の破断荷重が上記第２結合部の破断荷重よりも小さく設定されていることを特徴とする。

本発明によるパワーユニット支持構造は、パワーユニット支持ブラケットに設けた上記取付部をパワーユニットに固設し、上記支持部材を車体フレームに支持部材を介して固設することを特徴とする。

本発明によれば、前面衝突時の衝撃荷重を受けると、第１結合部と第２結合部とが破断して、第２アーム部から、車体フレームに固定されている支持部材が分離すると共に、第１アーム部と第２アーム部との結合が解離されるので、パワーユニットとパワーユニット支持ブラケットとの間の圧潰ゾーンを確保することができ、車体フレームの圧潰或いは変形による衝撃エネルギの吸収効果を充分に発揮させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１〜図５に本発明の第１形態を示す。図１に車体前部の概略側面図、図２に車体前部の概略平面図を示す。

同図の符号１は車体、１ａは車体１の前部に設けられたエンジンルームであり、このエンジンルーム１ａの後部に、エンジンルーム１ａとキャビン２とを区画するトーボード３が配設されている。又、エンジンルーム１ａの車体幅方向両側に、閉断面形状に形成された互いに平行な一対のフロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒが配設されている。尚、この各フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの後部はトーボード３の傾斜に沿って下方且つ後方へ延出され、フロアパネル（図示せず）の車体幅方向両側に配設されているサイドシル５の前端部に各々連結されている。

又、両フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの前端部間がフロントクロスメンバ或いはバンパビーム等のクロス部材６を介して互いに結合されている。更に、エンジンルーム１ａの下部に車体フレームとしてのサブフレーム７が配設されている。このサブフレーム７は、各フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの下方に配設されて車体前後方向へ延出する左右一対のサブサイドメンバ８Ｌ，８Ｒと、両サブサイドフレーム８Ｌ，８Ｒの前端を連設するサブフロントクロスメンバ９と、両サブサイドフレーム８Ｌ，８Ｒの後端を連設するサブリヤクロスメンバ１０とで枠状に形成されている。又、両サブサイドフレーム８Ｌ，８Ｒの前端部が、フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒにサブフレーム用支持ブラケット１１を介して連結され、又、後端部がフロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒに直接固定されている。

又、エンジンルーム１ａ内に、エンジン本体１２とトランスミッション１３とが結合して構成されたパワーユニット１４が搭載されている。尚、本形態ではエンジン本体１２として水平対向エンジンが示されており、トランスミッション１３がエンジン本体１２の後部に連結されて車体後方へ延出されている。

パワーユニット１４の重心はエンジン本体１２側の車幅方向ほぼ中央部に有り、この重心を囲む前端部と両側部との３箇所が各マウントブラケット１５〜１７を介してサブフレーム７に支持固定されている。更に、パワーユニット１４の後部上面と車体１とがピッチングストッパ(図示せず)を介して連設されている。フロントマウントブラケット１５は、エンジン本体１２のクランク軸（図示せず）の下方を支持し、又、サイドマウントブラケット１６，１７が、トランスミッション１３の前部両側を支持している。尚、サイドマウントブラケット１６，１７は従来と同様の構成であるため、説明を省略する。又、符号１ｂはラジエータユニットである。

図３、図４に示すように、フロントマウントブラケット１５は、パワーユニット１４を構成するエンジン本体１２側に固定する取付けブラケット２１と、この取付けブラケット２１に設けた第１アーム部２２に連結される第２アーム部材２３と、この第２アーム部材２３の先端部に固設された支持部材としてのマウント部材２４とを備えている。

取付けブラケット２１は、エンジン本体１２に固定されるベース部２１ａを有し、第１アーム部２２が、このベース部２１ａの幅方向中央から前方へ延出されている。又、この第１アーム部２２にスリット部２２ａが前端から後部方向へ形成されている。このスリット部２２ａに、第２アーム部としての第２アーム部材２３の他端側である後端部が嵌入され、後述する第２結合部２６を介して連結固定されている。この第２アーム部材２３の後部はスリット部２２ａに対して比較的タイトな状態で嵌入されている。

又、第２アーム部材２３の後端とスリット部２２ａの底部との間に所定クリアランスＬを有する空隙部２７が設けられている。空隙部２７は、前面衝突時において、第２アーム部材２３を退避させるためのもので、クリアランスＬは、第２アーム部材２３を後退させることで、その先端部がエンジン本体１２の前方に突出されている最先端面（例えばクランクプーリの先端面）よりも内方へ没入する値に設定されている。

又、マウント部材２４が第２アーム部材２３の先端部の下側に、後述する第１結合部２９を介して結合されている。マウント部材２４は、外筒２４ａと、この外筒２４ａの内周に同軸上に配設された内筒２４ｂと、この両筒２４ａ，２４ｂ間に介装されると共に、その外周及び内周が各筒２４ａ，２４ｂに加硫接着などの接着手段を介して固着された弾性部材２４ｃとで構成されている。一方、第２アーム部材２３の先端部下側は、マウント部材２４の外筒２４ａの外周に沿う形状に形成されている。

本形態による第１結合部２９は、図４(ｂ)にハッチングで示すように、第２アーム部材２３の先端部の下側と、これに当接するマウント部材２４の外筒２４ａの外周と、この両者を接合する溶接或いは接着剤等の接合手段とで構成されている。更に、この第２アーム部材２３の先端部の、マウント部材２４に対する接合面に逃げ部２３ａが形成されている。この逃げ部２３ａは、第１結合部２９の剪断面積を調整するためのものである。すなわち、前面衝突時の襲撃荷重がマウント部材２４に入力されたとき、第１結合部２９を起点として予め設定された破断荷重で破断される剪断面積を求め、第１結合部２９の面積が当該剪断面積となるように調整する。

一方、第２アーム部材２３の後端部と第１アーム部２２に形成したスリット部２２ａとを結合する第２結合部２６は、第２アーム部材２３の後端部外側面と、これに当接するスリット部２２ａの内側面と、この両者を接合する溶接或いは接着剤等の接合手段とで構成されている。更に、この第２結合部２６に上下方向へ貫通する逃げ部３０が穿設されている。この逃げ部３０は、第２結合部２６の剪断面積を調整するためのものである。すなわち、前面衝突時の衝撃荷重が第２アーム部材２３に入力されたとき、第２結合部２６を起点として予め設定された破断荷重で破断される剪断面積を求め、第２結合部２６の面積が当該剪断面積となるように調整する。

本形態では、第１結合部２９の破断荷重を、第２結合部２６の破断荷重よりも小さくなるような剪断面積に設定されている。従って、前面衝突時においては、先ず、第１結合部２９が破断され、次いで、第２結合部２６が破断される。

尚、上述したように、各逃げ部２３ａ，３０は、第１結合部２９、第２結合部２６の剪断面積を調整するものであるため、形状は丸形に限るものではない。

又、サブフロントクロスメンバ９の車幅方向中央に、車体側ブラケット３１が固設されている。この車体側ブラケット３１は、所定間隔を開けて対設する一対のブラケット部材３１ａを有し、この両ブラケット部材３１ａの上部に支持孔３１ｂが穿設されている。この両ブラケット部材３１ａ間にマウント部材２４が挿通され、内筒２４ｂと支持孔３１ｂとに挿通する支持軸３２、及び、この支持軸３２の先端部に螺設されているねじに螺入するナット３３を介して、マウント部材２４が車体側ブラケット３１に回動自在に支持される。一方、取付けブラケット２１がエンジン本体１２のクランク軸の下方、すなわち、ローリング振動の中心軸の下方に固設されている。

次に、このような構成による本形態の作用について説明する。パワーユニット１４は、その重心を囲む前端部と両側部との３箇所が各マウントブラケット１５〜１７を介してサブフレーム７に支持固定されているため、パワーユニット１４自体のローリング振動は勿論のこと、ヨーイング振動を代表とする外部振動も効率よく減衰させることができる。

この状態で、車体１が前面衝突して、そのときの衝撃荷重が、左右のフロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの先端を連結するクロス部材６を介して、両フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの前端部に伝達されると、この各フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの先端部が蛇腹状に軸圧潰、或いは変形されて衝撃エネルギが吸収される。

一方、その際、両フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒに支持されているサブフレーム７は、このサブフレーム７に各マウントブラケット１５〜１７を介して支持されているエンジン本体１２、トランスミッション１３を含むパワーユニット１４と共に、両フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの先端部の軸圧潰或いは変形に伴い、前方へ相対移動される。そして、このサブフレーム７のサブフロントクロスメンバ９に固設されている車体側ブラケット３１に支持軸３２を介して支持されているフロントマウントブラケット１５の先端が、前方のクロス部材６などに衝突すると、先ず、フロントマウントブラケット１５の各構成部品を連結する部位に応力が集中する。

本形態では、前面衝突時の衝撃荷重が、フロントマウントブラケット１５に印加された場合、第２アーム部材２３の先端とマウント部材２４とを結合する第１結合部２９、及び、第２アーム部材２３の後端部と取付けブラケット２１から延出する第１アーム部２２とを結合する第２結合部２６を起点として破断するように設定されている。しかも、第１結合部２９の破断荷重が、第２結合部２６の破断荷重よりも小さく設定されている。

従って、フロントマウントブラケット１５に衝撃荷重が印加されると、第２アーム部材２３とマウント部材２４とを結合する第１結合部２９が直ちに破断され、その後、第２アーム部材２３の後端部と取付けブラケット２１から延出する第１アーム部２２とを結合する第２結合部２６が破断される。

第１結合部２９が破断されると、マウント部材２４と第２アーム部材２３とが分断されるため、第２アーム部材２３の後方への移動が可能となる。その後、第２アーム部材２３に対し、前方から衝撃荷重が印加されると、図５に示すように、第２アーム部材２３が第１アーム部２２に形成したスリット部２２ａに沿って後退する。この後退する際の第２結合部２６を構成する各部品の変形、及び摩擦力により衝撃エネルギの一部が吸収される。

第２アーム部材２３の後退を許容するクリアランスＬは、第２アーム部材２３の先端が、エンジン本体１２の前方に突出されている最先端面（例えばクランクプーリの先端面）よりも内方へ没入する値に設定されているため、第２アーム部材２３が後退することで、パワーユニット１４による前方への突っ張りが無くなり、従って、パワーユニット１４の前端をフロントマウントブラケット１５で支持させたとしても、前面衝突時においては、両フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの先端部を良好に軸圧潰或いは変形させることが可能となり、パワーユニット１４の前端とクロス部材６との間にフロントマウントブラケット１５の突出量分の圧潰ゾーンを新たに確保することなく、従来のままの圧潰ゾーンで衝撃エネルギを効率よく吸収することができる。

このように、本形態では、フロントマウントブラケット１５に前面衝突時に破断する第１結合部２９と第２結合部２６とを設け、第２結合部２６の破壊荷重を第１結合部２９の破壊荷重よりも大きく設定したので、前面衝突時に、先ず、第１結合部２９を破断させて、パワーユニット１４とサブフレーム７との連結状態を直ちに解除して、フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの軸圧潰を可能にすると共に、それに遅れて、第２結合部２６を破断させることで、破断の際の第２結合部２９を構成する部品の変形及び摩擦力によって衝撃エネルギを吸収させることができるので、前面衝突時の衝撃をより効率よく減衰させることができる。

尚、本形態では、第２結合部２６を溶接等の接合手段で結合することで剪断面積を得るようにしているが、この第２結合部２６は、第１アーム部２２と第２アーム部材２３の後端部とをしばりばめ状態に緊縮させることで固定するようにしても良い。しばりばめ状態で固定することで、接合手段を別途設ける必要が無くなり、製造が容易になる。この場合、
取付けブラケット２１と第２アーム部材２３とを板金製としても良いが、取付けブラケット２１を鉄やアルミニュウムを用いた板金製とし、第２アーム部材２３をアルミニュウム合金などを素材とする鋳造製としても良い。

又、図６、図７に本発明の第２形態を示す。尚、第１形態と同一の構成部分については同一の符号を付して、説明を省略する。上述した第１形態に示すフロントマウントブラケット１５は、第２アーム部材２３を後退させることで、圧潰ゾーンを確保したが、本形態によるフロントマウントブラケット４１では、第２アーム部材２３を回転させることで、圧潰ゾーンを確保するようにしたものである。

すなわち、本形態によるフロントマウントブラケット４１は、取付けブラケット４２と第２アーム部材４４とマウント部材２４とで構成されており、取付けブラケット４２のベース部２１ａがエンジン本体１２の前面に固設される。

又、第２アーム部としての第２アーム部材４４の先端部のマウント部材２４との接合面に逃げ部４４ａが形成されており、この逃げ部４４ａにより、第２アーム部材４４の先端部とマウント部材２４とを結合する第１結合部２９の、予め設定された破断荷重で破断する剪断面積が設定される。

又、この第２アーム部材４４の後端部が、ベース部２１ａの幅方向中央から前方へ延出されている第１アーム部４３に形成されているスリット部４３ａに嵌入され、支持軸３４、及び、この支持軸３４の先端部に螺設されているねじに螺入されるナット３５にて、回動自在に支持されている。尚、図７(ｂ)に示すように、第１アーム部４３と第２アーム部材４４とは、ほぼ同一の高さを有している。

更に、第１アーム部４３の上下面に、板状の下面リミッタ５０ａ、及び上面リミッタ５０ｂが各々固設されている。この両リミッタ５０ａ，５０ｂは、第２アーム部材４４の回転を規制するものであり、図７(ａ)，(ｂ)に示すように、スリット部４３ａを横断するように配設されており、通常の状態においては、両リミッタ５０ａ，５０ｂに規制されて第１アーム部４３と第２アーム部材４４とが一体動作される。従って、本形態てでは、この両リミッタ５０ａ，５０ｂが第２結合部として機能する。又、この両リミッタ５０ａ，５０ｂの破断荷重が、第１結合部２９の破断荷重よりも大きく設定されている。

尚、図７(ａ)，（ｃ）に示すように、第２アーム部材４４の後端とスリット部４３ａの底部との間に確保されている空隙部４８のクリアランスＬは、第２アーム部材４４の支持軸３４を中心とする回転を許容するために確保されている。又、図７（ｃ）に示すように、第２第２アーム部材４４が回転された状態では、第１アーム部４３、及び第２アーム部材４４の前方への突出量が、エンジン本体１２の前方に突出されている最先端面（例えばクランクプーリの先端面）よりも内方へ没入する値に設定されている。

このような構成において、前面衝突時の衝撃荷重がフロントマウントブラケット４１に印加されると、フロントマウントブラケット４１は、第２アーム部材４４の先端とマウント部材２４とを結合する第１結合部２９の破断荷重が、第２アーム部材４４の後端部と取付けブラケット４２から延出する第１アーム部４３との回動方向の移動を規制する両リミッタ５０ａ，５０ｂの破断荷重よりも小さく設定されているため、先ず、第１結合部２９(図７(b)のハッチングで示す部分)が破断される。すると、マウント部材２４と第２アーム部材４４の先端部とが分断されるため、第２アーム部材４４は、支持軸３４を中心とする上下方向への回動が可能となる。

その後、第２アーム部材４４に対し、前方から衝撃荷重が印加されると、第２アーム部材４４は、その衝撃荷重で支持軸３４を中心に上方或いは下方へ回動し、両リミッタ５０ａ，５０ｂを破壊する。尚、図７(ｃ)には、第２アーム部材４４が下方へ回動した状態が示されているが、衝撃荷重の印加方向によっては、上方へ回動する場合もある。但し、以下においては、第２アーム部材４４が下方へ回動する場合についてのみ説明し、上方へ回動する場合については説明を省略する。

そして、第２アーム部材４４が下方へ回動すると、その途中において、第２アーム部材４４に発生するモーメント荷重により、両リミッタ５０ａ，５０ｂが破壊され、図７(ｃ)に示すように、第２アーム部材４４は下方へ回動される。その結果、取付けブラケット４２、及び第２アーム部材４４が、エンジン本体１２の前方に突出されている最先端面（例えばクランクプーリの先端面）よりも内方に収められ、その分、両フロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒの先端部を良好に軸圧潰或いは変形させることが可能となる。

又、両リミッタ５０ａ，５０ｂが破壊される際の変形によっても衝撃エネルギが吸収されるため、前面衝突時の衝撃をより効率よく減衰させることができる。

尚、本発明は上述した各形態に限るものではなく、例えば各マウントブラケット１５〜１７がフロントサイドフレーム４Ｌ，４Ｒとパワーユニット１４との間を支持するものであっても良い。更に、本発明はピッチングストッパに適用することも可能であり、この場合、取付けブラケット２１，４２をパワーユニット１４の上部に固設し、支持部材を車体１ａに固設する。又、パワーユニット１４は、エンジン本体のみ、エンジンとモータとの組み合わせ、或いはモータのみであっても良い。

第１形態による車体前部の概略側面図 同、車体前部の概略平面図 同、フロントマウントブラケットの斜視図 同、(ａ)はフロントマウントブラケットの平面図、(ｂ)はフロントマウントブラケットの側面図 同、(ａ)は前面衝突の際のフロントマウントブラケットの平面図、(ｂ)は前面衝突の際のフロントマウントブラケットの側面図 第２形態によるフロントマウントブラケットの斜視図 同、(ａ)はフロントマウントブラケットの平面図、(ｂ)はフロントマウントブラケットの側面図、(ｃ)は前面衝突の際のフロントマウントブラケットの側面図

符号の説明

１…車体、
１ａ…エンジンルーム、
４Ｌ，４Ｒ…フロントサイドフレーム、
６…クロス部材、
７…サブフレーム、
８Ｌ，８Ｒ…サブサイドメンバ、
１４…パワーユニット、
１５，４１…フロントマウントブラケット、
２１，４２…取付けブラケット、
２１ａ…ベース部、
２２，４３…第１アーム部、
２２ａ，４３ａ…スリット部、
２３，４４…第２アーム部材、
２３ａ，３０，４４ａ…逃げ部、
２４…マウント部材、
２６…第２結合部、
２９…第１結合部、
３１…車体側ブラケット、
３２，３４…支持軸、
５０ａ…下面リミッタ、
５０ｂ…上面リミッタ、
Ｌ…クリアランス

Claims (5)

1. パワーユニットに固定する取付け部と、
   車体フレームに固定する支持部材と、
   上記取付部から延出する第１アーム部と、
   上記支持部材を一端に固設する第２アーム部と
   を備え、
   上記第２アーム部と上記支持部材とが第１結合部を介して結合され、
   上記第１アーム部と上記第２アーム部の他端とが第２結合部を介して結合され、
   上記第１結合部と上記第２結合部とが前面衝突時の衝突荷重で破断される起点として設定されると共に上記第１結合部の破断荷重が上記第２結合部の破断荷重よりも小さく設定されている
   ことを特徴とするパワーユニット支持ブラケット。
2. 上記第１アーム部と上記第２アーム部の他端との間に衝撃荷重の入力方向にクリアランスが設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載のパワーユニット支持ブラケット。
3. 上記第２結合部は、上記第２アーム部を上記第１アーム部に支持する支持軸と、該第２アーム部の該支持軸を中心とする回動を規制するリミッタとで構成されている
   ことを特徴とする請求項１或いは２記載のパワーユニット支持ブラケット。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のパワーユニット支持ブラケットを用い、
   上記パワーユニット支持ブラケットに設けた上記取付部をパワーユニットに固設し、上記支持部材を車体フレームに支持部材を介して固設する
   ことを特徴とするパワーユニット支持構造。
5. 上記パワーユニット支持ブラケットが、左右のサイドフレームの先端を連結するクロス部材の後方に配置されるマウントブラケットであり、
   上記パワーユニット支持ブラケットに設けた上記取付部を上記パワーユニットの前端面に固設する
   ことを特徴とする請求項４記載のパワーユニット支持構造。

Images