車体前部構造
【課題】車両前突時にエンジン後退が生じた場合でもダッシュパネルの車室内への侵入を助長することがないように、比較的大型の触媒容器をレイアウトできるようにする。
【解決手段】フロントサイドフレーム４よりも下方に位置し前輪サスペンション装置４０のロアアーム４５，４６が取り付けられたペリメータフレーム５０と、該ペリメータフレームとフロントサイドフレームとに支持されたエンジンＥと、エンジンから延びる排気管７３に接続された触媒容器７４とを備えた自動車の車体前部構造であって、ペリメータフレームは、車体前後方向に延びロアアームの取付部を有する左右の縦メンバ５１と、この左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバ５２，５３，５４とを備え、触媒容器は細長状に形成されており、該触媒容器が、横メンバ５３の後方において、車両正面視で横メンバと重なる高さ位置に配設されている、ことを特徴とする。
【解決手段】フロントサイドフレーム４よりも下方に位置し前輪サスペンション装置４０のロアアーム４５，４６が取り付けられたペリメータフレーム５０と、該ペリメータフレームとフロントサイドフレームとに支持されたエンジンＥと、エンジンから延びる排気管７３に接続された触媒容器７４とを備えた自動車の車体前部構造であって、ペリメータフレームは、車体前後方向に延びロアアームの取付部を有する左右の縦メンバ５１と、この左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバ５２，５３，５４とを備え、触媒容器は細長状に形成されており、該触媒容器が、横メンバ５３の後方において、車両正面視で横メンバと重なる高さ位置に配設されている、ことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車体前部構造、特に、前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームとフロントサイドフレームとに支持されたパワートレインと、エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器とを備えた自動車の車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体前部構造として、車体前部の左右側部において前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームよりも下方に、前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられるサブフレームを配置し、このサブフレームと前記フロントサイドフレームとに所謂パワートレイン（エンジンとトランスミッションとを一体化した構成）を載架して支持するように構成したものは、一般に良く知られている。
【０００３】
かかる車体前部にエンジン排気系の触媒装置を配設する場合、本来スペースの余裕に乏しいエンジンルーム内で如何にスペース効率良くレイアウトするかは重要である。特に、酸化触媒用いた（通常、これに加えて所謂ＤＰＦを備えた）触媒ユニットの場合、温度によって反応度合が変化するので、エンジン排気系の比較的上流側に（従って、エンジンルーム内に）設けることが求められる。
【０００４】
例えば特許文献１には、縦置きタイプとされたエンジンの前方を経由する排気管に触媒ユニットを接続し、この触媒ユニットを、エンジン前方でサブフレームよりもかなり上方において、車幅方向に配設するようにしたレイアウトが開示されている。
【０００５】
周知のように、特に近年では、環境意識のより一層の高まりに伴って、触媒装置による排気ガスの浄化性能向上に対する要求も更に厳しくなって来ており、かかる要求に応えるために触媒ユニットを収容した触媒容器も大型化せざるを得ない状況にある。従って、かかる触媒容器のエンジンルーム内でのレイアウトに、より一層の工夫が求められることになる。
【特許文献１】特開２００３−３２６９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大型化した触媒容器をエンジンルーム内に効率良くレイアウトする場合、エンジンを横置きタイプとし、この横置きエンジンの後方空間に前記触媒容器を配置することが考えられる。
図１から図４は、横置きエンジンの後方空間を利用した触媒容器の配置例を示す説明図で、図１はエンジンルームの平面図、図２はエンジンルームの底面図、図３は図２のＹ３−Ｙ３矢印方向から見て示したエンジンルームの側面矢視図、図４は図３のＹ４−Ｙ４矢印方向から見て示したエンジンルームの後面矢視図である。
【０００７】
これらの図に示された触媒容器の配置例に係る車両では、例えば、フロントエンジン−フロントドライブ方式（ＦＦ方式）とされた自動車のエンジンルーム１０２内に、ターボ付きディーゼルエンジン１０Ｅが横置きに配置され、このエンジン１０Ｅとトランスミッション１０Ｔｍとが一体的に連結されて所謂パワートレイン１０ＰＴを構成している。
【０００８】
尚、前記エンジン１０Ｅは、シリンダ（不図示）に対して車両前側からエアを供給して後方に排出する、所謂、前方吸気／後方排気方式のもので、シリンダヘッド１０Ｅｈの前側に吸気マニホールド１６７が、後側に排気マニホールド１７１がそれぞれ配設されている。また、シリンダヘッド１０Ｅｈの後側には、排気マニホールド１７１に接続された排気側タービン１７２に加えて、吸気マニホールド１６７に接続された吸気側タービン１６８も配置されている。
【０００９】
ボンネット１０３で上方が覆われたエンジンルーム１０２内には、その左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム１０４と、該フロントサイドフレーム１０４よりも下方に位置し前輪１０Ｗｆのサスペンション装置１４０のロアアーム１４５，１４６が取り付けられたサブフレーム１５０とが配設されている。
【００１０】
このサブレーム１５０は、前後方向に延びる左右の縦メンバ１５１と、該左右の縦メンバ１５１を車幅方向に連結する前後の横メンバ１５２，１５４とで、平面視で略枠状に形成された所謂ぺリメータフレームとして構成されている。パワートレイン１０ＰＴは、このサブフレーム１５０と前記フロントサイドフレーム１０４とに支持されている。この場合、パワートレイン１０ＰＴの後部は、エンジン１０Ｅとトランスミッション１０Ｔｍの間に位置するクラッチ及び差動装置のケーシング１０Ｃｄの後部下側が、公知の弾性ブッシュを介して、連結部１０Ｂでサブフレーム１５０の後部横メンバ１５４に支持されている。
【００１１】
また、前記フロントサイドフレーム１０４の前端には、クラッシュカン１０６を介してフロントバンパ１０７のバンパ・レインフォースメント１０８が支持され、該バンパ・レインフォースメント１０８とサイドフレーム１５０の前部横メンバ１５２との間に、ラジエータを収容したシュラウドパネル１１１が配置されている。
【００１２】
この例では、横置きエンジン１０Ｅの後方空間を利用して、つまり、車室１２２とエンジンルーム１０２とを仕切るダッシュパネル１２５とエンジン１０Ｅとの間に、前後に排気管１７３，１７５が接続された大型の触媒容器１７４が配置されている。該触媒容器の上流側排気管１７３は排気マニホールド１７１から延設され、下流側排気管１７５は、フレキシブルジョイント１７６を介してフロア下排気管１７７に接続されている。従って、触媒容器１７４は、ダッシュパネル１２５とエンジン１０Ｅとの間において、その前部が上方に位置し後部が下方に位置するように斜めに傾斜した状態にレイアウトされている。
【００１３】
ところが、かかる配置構造では、車両が前突（正面衝突）した際に、前方からの衝撃荷重の入力に伴ってエンジン１０Ｅの後退が生じると、このエンジン１０Ｅに押し動かされて大型の触媒容器１７４も後退し、ダッシュパネル１２５に衝突することになる。つまり、車両前突時にエンジン後退が生じた場合にダッシュパネル１２５の車室１２２内への侵入を助長する恐れがあり、車室１２２内の乗員の保護を図る上で好ましくない、という難点があった。
【００１４】
この発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたもので、車両前突時にエンジン後退が生じた場合でもダッシュパネルの車室内への侵入を助長することがないように触媒容器をレイアウトできる車体前部構造を提供することを、基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このため、本願の第１の発明（請求項１に係る発明）は、車体前部の左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームよりも下方に位置し前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームと、該サブフレームと前記フロントサイドフレームとに支持されたエンジン及びトランスミッションが一体化されてなるパワートレインと、前記エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器と、を備えた自動車の車体前部構造であって、
前記サブフレームは、前記フロントサイドフレームの下方において車体前後方向に延び前記ロアアームの取付部を有する左右の縦メンバと、この左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバとを備え、前記触媒容器は、長手方向の両端部に排気管が接続される細長状に形成されており、前記触媒容器が、前記横メンバの後方において、車両正面視で前記横メンバと重なる高さ位置に配設されている、ことを特徴としたものである。
【００１６】
また、本願の第２の発明（請求項２に係る発明）は、前記第１の発明において、前記触媒容器は前記横メンバの直後方に配設されている、ことを特徴としたものである。
【００１７】
更に、本願の第３の発明（請求項３に係る発明）は、前記第１の発明において、前記横メンバが複数備えられ、これら横メンバの間の空間に前記触媒容器が配設されている、ことを特徴としたものである。
【００１８】
また更に、本願の第４の発明（請求項４に係る発明）は、前記第２又は第３の発明において、前記エンジンは、後方排気で横置きタイプのものであり、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜しており、前記横メンバは前記後方排気横置きタイプのエンジンの後方に位置し、前記エンジン側から延びる排気管は該エンジン側から鉛直方向に垂下している、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願の第１の発明によれば、長手方向の両端部に排気管が接続される細長状に形成された触媒容器を、フロントサイドフレームの下方において車体前後方向に延びるサブフレームの左右の縦メンバ間であって該左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバの後方スペースを利用して配置することができる。しかも、フロントサイドフレームの下方に位置する前記横メンバの後方において、車両正面視で横メンバと重なる高さ位置に触媒容器が配設されるので、車両前突時にエンジンの後退が生じても、触媒容器がダッシュパネルに衝突することはない。つまり、車両前突時におけるダッシュパネルの車室内への侵入とは関わりの無い位置に触媒容器を配置することができる。
【００２０】
また、本願の第２の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、触媒容器は前記横メンバの直後方に配設されているので、フロントサイドフレームの下方でエンジンルームの最低部領域に触媒容器を配置しても、該触媒容器の直前方に前記横メンバが在るので、エンジンルームの最低部領域に路面等との干渉が生じた場合には、横メンバが先に路面等と当たることで、触媒容器を保護することができる。
【００２１】
更に、本願の第３の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、サイドフレームに横メンバが複数備えられることにより、サイドフレームの平面領域を、エンジンが配設される領域と触媒容器が配設される領域とに前後に明確に区分けすることができ、これら横メンバの間の空間に触媒容器を配設することにより、触媒容器とエンジンとが干渉することを確実に回避できる。
【００２２】
また更に、本願の第４の発明によれば、基本的には前記第２又は第３の何れかの発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、後方排気で横置きタイプのエンジンを、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設することにより、エンジンの下部後方にスペースを生み出すことができる。そして、エンジン側から延びる排気管を該エンジン側から鉛直方向に垂下させることにより、エンジンの下部後方スペースを利用して触媒容器を配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。図５は本発明の第１の実施形態に係る自動車のエンジンルームを斜め後方から見て示した斜視図、図６は前記エンジンルームの平面図、図７は前記エンジンルームの底面図、図８は図７のＹ８−Ｙ８矢印方向から見て示したエンジンルームの側面矢視図、図９は図８のＹ９−Ｙ９矢印方向から見て示したエンジンルームの後面矢視図である。
【００２４】
これらの図に示すように、本実施形態に係る自動車は、例えば、エンジンＥを車両の前部に搭載して前輪を駆動する所謂フロントエンジン−フロントドライブ方式（ＦＦ方式）とされ、エンジンルーム２内には、例えば、横置きタイプでターボ付きとされたディーゼルエンジンＥが配置されている。つまり、エンジンＥは、シリンダ列（不図示）が略車幅方向に沿って延びるようにレイアウトされている。
【００２５】
このエンジンＥと例えばマニュアル式とされたトランスミッションＴｍとが一体的に連結されて所謂パワートレインＰＴを構成している。尚、エンジンＥとトランスミッションＴｍとの間には、ケーシングＣｄ内に収容されたクラッチ機構および差動歯車装置が位置している。また、エンジンＥの下方にはオイルパンＥｐ（図７参照）が付設されている。
前記パワートレインＰＴでは、前側から順に、エンジンＥの出力軸と軸線が一致するプライマリシャフトＳ１，このプライマリシャフトＳ１と噛合するセカンダリシャフトＳ２，前輪駆動軸と軸線が一致する差動歯車機構のデファレンシャルギヤ出力軸Ｓ３が配列されている（図８参照）。
【００２６】
前記エンジンＥは、シリンダに対して車両前側からエアを供給して後方に排出する、所謂、前方吸気／後方排気方式のもので、エンジンＥの各シリンダに吸気エアを導入する吸気マニホールド６７がシリンダヘッドＥｈの前側に配設され（図７参照）、各シリンダから排気ガスを排出させる排気マニホールド７１がシリンダヘッドＥｈの後側に配設されている（図９参照）。また、シリンダヘッドＥｈの後側には、排気マニホールド７１に接続された排気側タービン７２に加えて、吸気マニホールド６７に接続された吸気側タービン６８も配置されている。
【００２７】
このように前方吸気／後方排気方式の吸排気方式を採用することにより、後方吸気／前方排気方式に比して、排気ポートから触媒ユニット７４（後述する）までの距離をより短くすることができるので、触媒をより早期に活性化する上で有利となる。
尚、本明細書において、排気マニホールド７１を含むエンジンＥの排気系あるいはその各部について「上流側」若しくは「下流側」というときは、当該排気マニホールド７１や各排気管内を流れる排気ガスの流れ方向と一致して、排気ガスが車体後端に位置するマフラー（不図示）に向う側を「下流側」と言うものとする。
【００２８】
エンジンルーム２内には、その左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム４と、該フロントサイドフレーム４よりも下方に位置し前輪サスペンション装置４０のロアアーム４５，４６（ラテラルリンク）が取り付けられたサブフレーム５０とが配設されている。尚、このサブレーム５０は、後で詳しく説明するように、平面視で略四辺形の枠状に形成された所謂ぺリメータフレームとして構成されている。該ペリメータフレーム５０は、連結ブラケット５（図８参照）を介してフロントサイドフレーム４に結合されている。
【００２９】
パワートレインＰＴは、公知の弾性ブッシュを介して、ペリメータフレーム５０とフロントサイドフレーム４とに結合され、載架状態でこれらに支持されている。また、フロントサイドフレーム４の前端には、所謂クラッシュカン６を介してフロントバンパ７のバンパ・レインフォースメント８が支持され、このバンパ・レインフォースメント８の前側はバンパフェイス９で覆われている（図８参照）。
【００３０】
バンパ・レインフォースメント８とペリメータフレーム５０の前辺部との間には、ラジエータを収容した例えば樹脂製のシュラウドパネル１１が配置されている。またエンジンルーム２の上方はボンネット３で覆われる一方、エンジンルーム２の少なくとも前部下方はアウタ・カバー１２で覆われている。尚、図５においては、図面の明瞭化のためにシュラウドパネル１１は、その図示が省略されている。
【００３１】
左右の前輪Ｗｆを車体に対して懸下する前輪サスペンション装置４０は、例えば、Ａ型アッパアーム４１と、ホイールハブ４３と一体化されたナックルアーム４２と、前側および後側のロアフロント・ラテラルリンク４５及び４６でなるロアアームと、緩衝スプリング（不図示）とを備え、該緩衝スプリングは所謂サスタワー１３内に位置している。また、前側および後側のロアフロント・ラテラルリンク４５及び４６の内方端部は、それぞれ弾性ブッシュを介して前記ペリメータフレーム５０に支持されている。
【００３２】
前記左右のホイールハブ４３には、前輪Ｗｆを操舵するステアリングロッド６１の前端部が連結され、これらステアリングロッド６１の後端部は、ペリメータフレーム５０の後部上側に支持されて車幅方向へ延設されたステアリングロッド駆動ユニット６２に連結されている。このステアリングロッド駆動ユニット６２は、従来公知のもので、例えば、ステアリングシャフト（不図示）先端の歯車と噛合するステアリングラックを備え、ステアリングシャフト（不図示）の回動に応じてステアリングラックが車幅方向へ移動することで、左右の前輪Ｗｆを操舵するものである。
【００３３】
ボンネット３の後方には、フロントウインドウガラス２１の前端部を支持し車幅方向に延設された閉断面状のカウルメンバ２３が位置し、このカウルメンバ２３の下端に、エンジンルーム２と車室２２とを仕切るダッシュパネル２５の上端部が接合されている（図８参照）。このダッシュパネル２５の下端側は車室２２のフロアパネル２６に一体的に結合されている。フロアパネル２６の左右両端は車体前後方向に延びる一対のサイドシル２７で支持され、それよりも内側がサイドシル２７と平行に延びる左右一対のフロアフレーム２８で支持されている（図６，図７参照）。尚、前記サイドシル２７の前端には前輪Ｗｆのホイールハウス１４の後端部が位置している。
【００３４】
フロアパネル２６の車幅方向における略中央部分には、フロアパネル２６の一部で形成された車体前後方向へ延びる所謂トンネル部２９が形成されている。このトンネル部２９は、フロアパネル２６の車幅方向における略中央部分を下方に開口する逆Ｕ字状にプレス加工して形成されており、その内部には、車体前後方向に延びるフロア下排気管７７等が配置されている。
尚、車室前端の上部にはインストルメントパネル３１が配設され、このインストルメントパネル３１の内部に、ブレーキペダル３２の上端が揺動可能に支持されている（図８参照）。
【００３５】
この自動車の排気系は、上流側から順に、前記排気マニホールド７１と排気側タービン７２と触媒ユニット７４とを備えており、該触媒ユニット７４は、その容器の長手方向の両端部に排気管７３，７５が接続される細長状に形成されている。つまり、触媒容器７４は、その上流側端部が上流排気管７３を介して排気側タービン７２に接続され、下流側端部は下流排気管７５および屈曲自在なフレキシブルジョイント７６を介して、前記フロア下排気管７７に接続されている。尚、このフロア下排気管７７の途中部には、例えば、所謂ＳＣＲ法によって排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）をアンモニア等の還元物質と触媒反応させて浄化する排ガス浄化装置（不図示）が介設されている。この浄化装置は、高温に曝すことはできないので、排気系のできるだけ下流側に配置される。
【００３６】
前記触媒ユニット７４は、基本的には従来公知のものと同様のもので、酸化触媒と排気微粒子捕集器（所謂ＤＰＦ）とを内蔵しており、酸化触媒によって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化し、多孔質のフィルタを備えたＤＰＦを通過させることによって排気ガス中の粒子状物質（所謂ＰＭ）を捕集し、排気ガスの浄化を図るものである。
【００３７】
本実施形態では、排気ガスの浄化性能向上に対する更なる要求に応えるために、触媒ユニット７４を収容した触媒容器も大型化したものとなっているが、この触媒ユニット７４の場合、温度によって反応度合が変化し、エンジンＥの排気ポートからの距離が短い方が触媒をより早期に活性化する上で有利であるので、エンジン排気系の比較的上流側に（従って、エンジンルーム２内に）配設される。そして、本来手狭でスペースの余裕に乏しいエンジンルーム内に、支障なく触媒ユニット７４をレイアウトできるように、本実施形態では、ペリメータフレーム５０の構成およびレイアウトを利用して、触媒ユニット７４を配置するようにしている。
【００３８】
次に、前記ペリメータフレーム５０の構成およびレイアウト並びに触媒ユニット７４の配置について説明する。
図５乃至図７から良く分かるように、前輪サスペンション装置４０を支持し得るサブフレームとしての前記ペリメータフレーム５０は、フロントサイドフレーム４の下方において車体前後方向に延びる左右の縦メンバ５１と、この左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合する複数の横メンバ５２，５３，５４と、を備えている。左右の縦メンバ５１と、これら縦メンバ５１を車体前後位置においてそれぞれ車幅方向に結合する前部横メンバ５２及び後部横メンバ５４とで、平面視で略四辺形の枠状に形成されている。
【００３９】
より好ましくは、前記ペリメータフレーム５０の少なくとも左右の縦メンバ５１と前部横メンバ５２とは、例えば液圧成形法を用いて一体成形されており、この一体成形品に、後部横メンバ５４と中間横メンバ５３とを接合して構成されている。ペリメータフレーム５０の前側の左右角部には、車体のフロントサイドフレーム４への取付部５６が形成され、後側の左右角部には、車体のフロアパネル２６への取付部５７が形成されている。
【００４０】
尚、パワートレインＰＴの後部は、エンジンＥのトランスミッションＴｍ近傍箇所の後部下側が、公知の弾性ブッシュを介して、連結部Ｂで中間横メンバ５３に支持されている。従って、より離れている後部横メンバに支持させる場合に比して、連結スパンを短くでき、支持剛性を高めることができる。また、連結部Ｂもコンパクトなものにできる。
また、車幅方向へ延びるステアリングロッド駆動ユニット６２は、ペリメータフレーム５０の後部横メンバ５４上に支持されている。従って、後部横メンバ５４と中間横メンバ５３との間のスペースをより広く確保でき、触媒容器７４をより大容量に設定することができる。
【００４１】
中間横メンバ５３は、前部横メンバ５２と後部横メンバ５４との間の前後方向における適所に配置されている。本実施形態では、ロアアームを構成する前側および後側のロアフロント・ラテラルリンク４５及び４６のうちで前輪車軸３６に最も近くに位置する前側ロアフロント・ラテラルリンク４５の取付部位の直後方に、前記左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合する中間横メンバ５３が配設されている。
【００４２】
このように、中間横メンバ５３は、ロアアーム４５，４６のうちで前輪車軸３６に最も近くに位置し大きな横力が作用する前側ロアフロント・ラテラルリンク４５の取付部にて左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合するので、前輪サスペンション装置４０の剛性を高めることができる。
【００４３】
そして、この中間横メンバ５３の後方に（つまり、中間横メンバ５３と後部横メンバ５４の間の空間に）、長手方向の両端部に排気管７３，７５が接続される細長状に形成された触媒容器７４が配置されている。
該触媒容器７４は、特に、中間横メンバ５３の直後方にて該中間横メンバ５３に沿って車幅方向に延在するように、より詳しく言えば、車両正面視で中間横メンバ５３と重なる高さ位置に配設されている。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、フロントサイドフレーム４の下方において車体前後方向に延びるペリメータフレーム５０（サブフレーム）の左右の縦メンバ５１間であって該左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合する中間横メンバ５３の後方スペースを利用して、触媒容器７４をレイアウトすることができる。しかも、フロントサイドフレーム４の下方に位置する前記中間横メンバ５３の後方において、該中間横メンバ５３に沿って車幅方向に延在するように、つまり、車両正面視で中間横メンバ５３と重なる高さ位置に、触媒容器７４が配設されるので、車両前突時にエンジンＥの後退が生じても、触媒容器７４がダッシュパネル２５に衝突することはない。つまり、車両前突時におけるダッシュパネル２５の車室内への侵入とは関わりの無い位置に触媒容器７４を配置することができるのである。
【００４５】
また、触媒容器７４は中間横メンバ５３の直後方に配設されているので、フロントサイドフレーム４の下方でエンジンルーム２の最低部領域に触媒容器７４を配置しても、該触媒容器７４の直前方に前記中間横メンバ５３が在るので、エンジンルーム２の最低部領域に路面等との干渉が生じた場合には、横メンバ５３が先に路面等と当たることで、触媒容器７４を保護することができる。
【００４６】
更に、ペリメータフレーム５０の前後の横メンバ５２，５４の間に中間横メンバ５３を設けたことにより、ペリメータフレーム５０の平面領域を、エンジンＥが配設される領域と触媒容器７４が配設される領域とに前後に明確に区分けすることができ、前部横メンバ５２と中間横メンバ５３の間の空間にエンジンＥを配置し、中間横メンバ５３と後部横メンバ５４の間のスペースに触媒容器７４を配設することにより、触媒容器７４とエンジンＥとが干渉することを確実に回避できる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、前記第１の実施形態における場合と実質的に同様の構成を備え実質的に同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００４８】
この第２の実施形態では、図１０に示すように、後方排気で横置きタイプとされたディーゼルエンジンＥをエンジンルーム内に搭載するに際して、エンジンＥの上部を構成するシリンダヘッドＥｈがエンジン下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設されている。つまり、エンジンＥの各シリンダ（不図示）の軸方向中心線Ｌｃが、真直に上下方向へ向くように配設するのではなく、各シリンダの軸方向中心線Ｌｃが前斜め下方から後斜め上方に延び、エンジンＥの上部が車両後方側に向くように、鉛直方向Ｌｖに対して所定角度βだけ傾斜して配設されている。
【００４９】
エンジンＥをこのような傾斜姿勢で配設することにより、エンジンＥの上部前側およびエンジンＥの下部後側に、側面視で略三角形状の空間部がそれぞれ生まれ、エンジン補機類などの周辺機器をこの空間部に配設することができるので、これら周辺機器のレイアウト性の向上に寄与することができる。
この第２の実施形態は、エンジンＥが傾斜姿勢で配設される点を除いては、前述の第１の実施形態と構成および作用効果の両方において、基本的には同様である。
【００５０】
本実施形態では、ペリメータフレーム８０（サブフレーム）の左右の縦メンバ８１の途中部を車幅方向に連結する中間横メンバ８３は、後方排気横置きタイプのエンジンＥの後方に、より具体的には、エンジンＥの排気口の略垂直下方に位置し、エンジンＥ側から延びる排気管９３（上流排気管）は、該エンジン排気系の排気側タービン８２から略鉛直方向に垂下するように延びている。触媒容器９４は、その上流側端部に上流側排気管９３が接続され、下流側端部には下流側排気管９５が接続されている。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、後方排気で横置きタイプのエンジンＥを、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設することにより、エンジンＥの下部後方に余裕スペースを生み出すことができる。そして、中間横メンバ５３をエンジンＥの排気口の略垂直下方に配置すると共に、エンジン側から延びる排気管７３を該エンジン側から略鉛直方向に垂下させることにより、エンジンＥの下部後方スペースを利用して中間横メンバ８３及び触媒容器９４を配置することができる。
【００５２】
本実施形態では、エンジンＥを前述のように後方傾斜して配設したことにより、パワートレインＰＴの下部が所定量Ｋだけ前方へ移動し、その下部後方に余裕スペースが生まれているので、中間横メンバ８３をそれだけ前方に位置させることができ、中間横メンバ８３と後部横メンバ８４の間隔が広く設定することができる。このため、ここに配置される触媒容器８４の断面形状を横長の長円状として、その容積をより大きく設定されている。
【００５３】
このように、触媒容器９４は中間横メンバ８３と後部横メンバ８４の間に配置されている。換言すれば、中間横メンバ８３は、その前後をエンジンＥの下部と触媒容器９４とで挟まれている。従って、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設されたエンジンＥの下部と触媒容器９４との間のスペースに、中間横メンバ８３を車幅方向へ延設することにより、上下方向および前後方向の両方についてコンパクトな配置構造とすることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、後部横メンバ８４の上部に、前輪Ｗｆを操舵するステアリングラックを備えたステアリングロッド駆動ユニット６２が配置され、該ステアリングロッド駆動ユニット６２の前斜め下方に前記触媒容器９４が位置している。そして、この触媒容器９４とステアリングロッド駆動ユニット６２とが平面視で一部が重なり合うように、位置設定されている。
【００５５】
このように、両者９４，６２を平面視で一部が重なり合うように配置したことにより、何れも車幅方向に延びる長尺物である触媒容器９４とステアリングロッド駆動ユニット６２とを前後方向に近接して配置することができ、前後方向のレイアウト長をそれだけ低減することができるのである。
【００５６】
尚、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、変更および改良等がなされるものであることは、いうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームとフロントサイドフレームとに支持されたパワートレインと、エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器とを備えた自動車の車体前部構造に関し、例えば、エンジン横置きタイプでＦＦ方式とされたディーゼルエンジン車などの車体前部構造として、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】横置きエンジンの後方空間を利用した触媒容器の配設例を示すエンジンルームの平面図である。
【図２】前記エンジンルームの底面図である。
【図３】図２のＹ３−Ｙ３矢印方向から見て示した前記エンジンルームの側面矢視図である。
【図４】図３のＹ４−Ｙ４矢印方向から見て示した前記エンジンルームの後面矢視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る自動車のエンジンルームを斜め後方から見て示した斜視図である。
【図６】前記エンジンルームの平面図である。
【図７】前記エンジンルームの底面図である。
【図８】図７のＹ８−Ｙ８矢印方向から見て示した前記エンジンルームの側面矢視図である。
【図９】図８のＹ９−Ｙ９矢印方向から見て示した前記エンジンルームの後面矢視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るエンジンルームの側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ エンジンルーム
４ フロントサイドフレーム
２２ 車室
２５ ダッシュパネル
４０ 前輪サスペンション装置
４５ 前側ロアフロント・ラテラルリンク
４６ 後側ロアフロント・ラテラルリンク
５０，８０ ペリメータフレーム（サブフレーム）
５１，８１ 縦メンバ
５２，８２ 前部横メンバ
５３，８３ 中間横メンバ
５４，８４ 後部横メンバ
７３，９３ 上流排気管
７４，９４ 触媒容器（触媒ユニット）
７５，９５ 下流排気管
Ｅ エンジン
ＰＴ パワートレイン
Ｔｍ トランスミッション
Ｗｆ 前輪
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車体前部構造、特に、前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームとフロントサイドフレームとに支持されたパワートレインと、エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器とを備えた自動車の車体前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車体前部構造として、車体前部の左右側部において前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームよりも下方に、前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられるサブフレームを配置し、このサブフレームと前記フロントサイドフレームとに所謂パワートレイン（エンジンとトランスミッションとを一体化した構成）を載架して支持するように構成したものは、一般に良く知られている。
【０００３】
かかる車体前部にエンジン排気系の触媒装置を配設する場合、本来スペースの余裕に乏しいエンジンルーム内で如何にスペース効率良くレイアウトするかは重要である。特に、酸化触媒用いた（通常、これに加えて所謂ＤＰＦを備えた）触媒ユニットの場合、温度によって反応度合が変化するので、エンジン排気系の比較的上流側に（従って、エンジンルーム内に）設けることが求められる。
【０００４】
例えば特許文献１には、縦置きタイプとされたエンジンの前方を経由する排気管に触媒ユニットを接続し、この触媒ユニットを、エンジン前方でサブフレームよりもかなり上方において、車幅方向に配設するようにしたレイアウトが開示されている。
【０００５】
周知のように、特に近年では、環境意識のより一層の高まりに伴って、触媒装置による排気ガスの浄化性能向上に対する要求も更に厳しくなって来ており、かかる要求に応えるために触媒ユニットを収容した触媒容器も大型化せざるを得ない状況にある。従って、かかる触媒容器のエンジンルーム内でのレイアウトに、より一層の工夫が求められることになる。
【特許文献１】特開２００３−３２６９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大型化した触媒容器をエンジンルーム内に効率良くレイアウトする場合、エンジンを横置きタイプとし、この横置きエンジンの後方空間に前記触媒容器を配置することが考えられる。
図１から図４は、横置きエンジンの後方空間を利用した触媒容器の配置例を示す説明図で、図１はエンジンルームの平面図、図２はエンジンルームの底面図、図３は図２のＹ３−Ｙ３矢印方向から見て示したエンジンルームの側面矢視図、図４は図３のＹ４−Ｙ４矢印方向から見て示したエンジンルームの後面矢視図である。
【０００７】
これらの図に示された触媒容器の配置例に係る車両では、例えば、フロントエンジン−フロントドライブ方式（ＦＦ方式）とされた自動車のエンジンルーム１０２内に、ターボ付きディーゼルエンジン１０Ｅが横置きに配置され、このエンジン１０Ｅとトランスミッション１０Ｔｍとが一体的に連結されて所謂パワートレイン１０ＰＴを構成している。
【０００８】
尚、前記エンジン１０Ｅは、シリンダ（不図示）に対して車両前側からエアを供給して後方に排出する、所謂、前方吸気／後方排気方式のもので、シリンダヘッド１０Ｅｈの前側に吸気マニホールド１６７が、後側に排気マニホールド１７１がそれぞれ配設されている。また、シリンダヘッド１０Ｅｈの後側には、排気マニホールド１７１に接続された排気側タービン１７２に加えて、吸気マニホールド１６７に接続された吸気側タービン１６８も配置されている。
【０００９】
ボンネット１０３で上方が覆われたエンジンルーム１０２内には、その左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム１０４と、該フロントサイドフレーム１０４よりも下方に位置し前輪１０Ｗｆのサスペンション装置１４０のロアアーム１４５，１４６が取り付けられたサブフレーム１５０とが配設されている。
【００１０】
このサブレーム１５０は、前後方向に延びる左右の縦メンバ１５１と、該左右の縦メンバ１５１を車幅方向に連結する前後の横メンバ１５２，１５４とで、平面視で略枠状に形成された所謂ぺリメータフレームとして構成されている。パワートレイン１０ＰＴは、このサブフレーム１５０と前記フロントサイドフレーム１０４とに支持されている。この場合、パワートレイン１０ＰＴの後部は、エンジン１０Ｅとトランスミッション１０Ｔｍの間に位置するクラッチ及び差動装置のケーシング１０Ｃｄの後部下側が、公知の弾性ブッシュを介して、連結部１０Ｂでサブフレーム１５０の後部横メンバ１５４に支持されている。
【００１１】
また、前記フロントサイドフレーム１０４の前端には、クラッシュカン１０６を介してフロントバンパ１０７のバンパ・レインフォースメント１０８が支持され、該バンパ・レインフォースメント１０８とサイドフレーム１５０の前部横メンバ１５２との間に、ラジエータを収容したシュラウドパネル１１１が配置されている。
【００１２】
この例では、横置きエンジン１０Ｅの後方空間を利用して、つまり、車室１２２とエンジンルーム１０２とを仕切るダッシュパネル１２５とエンジン１０Ｅとの間に、前後に排気管１７３，１７５が接続された大型の触媒容器１７４が配置されている。該触媒容器の上流側排気管１７３は排気マニホールド１７１から延設され、下流側排気管１７５は、フレキシブルジョイント１７６を介してフロア下排気管１７７に接続されている。従って、触媒容器１７４は、ダッシュパネル１２５とエンジン１０Ｅとの間において、その前部が上方に位置し後部が下方に位置するように斜めに傾斜した状態にレイアウトされている。
【００１３】
ところが、かかる配置構造では、車両が前突（正面衝突）した際に、前方からの衝撃荷重の入力に伴ってエンジン１０Ｅの後退が生じると、このエンジン１０Ｅに押し動かされて大型の触媒容器１７４も後退し、ダッシュパネル１２５に衝突することになる。つまり、車両前突時にエンジン後退が生じた場合にダッシュパネル１２５の車室１２２内への侵入を助長する恐れがあり、車室１２２内の乗員の保護を図る上で好ましくない、という難点があった。
【００１４】
この発明は、かかる技術的課題に鑑みてなされたもので、車両前突時にエンジン後退が生じた場合でもダッシュパネルの車室内への侵入を助長することがないように触媒容器をレイアウトできる車体前部構造を提供することを、基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このため、本願の第１の発明（請求項１に係る発明）は、車体前部の左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームよりも下方に位置し前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームと、該サブフレームと前記フロントサイドフレームとに支持されたエンジン及びトランスミッションが一体化されてなるパワートレインと、前記エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器と、を備えた自動車の車体前部構造であって、
前記サブフレームは、前記フロントサイドフレームの下方において車体前後方向に延び前記ロアアームの取付部を有する左右の縦メンバと、この左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバとを備え、前記触媒容器は、長手方向の両端部に排気管が接続される細長状に形成されており、前記触媒容器が、前記横メンバの後方において、車両正面視で前記横メンバと重なる高さ位置に配設されている、ことを特徴としたものである。
【００１６】
また、本願の第２の発明（請求項２に係る発明）は、前記第１の発明において、前記触媒容器は前記横メンバの直後方に配設されている、ことを特徴としたものである。
【００１７】
更に、本願の第３の発明（請求項３に係る発明）は、前記第１の発明において、前記横メンバが複数備えられ、これら横メンバの間の空間に前記触媒容器が配設されている、ことを特徴としたものである。
【００１８】
また更に、本願の第４の発明（請求項４に係る発明）は、前記第２又は第３の発明において、前記エンジンは、後方排気で横置きタイプのものであり、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜しており、前記横メンバは前記後方排気横置きタイプのエンジンの後方に位置し、前記エンジン側から延びる排気管は該エンジン側から鉛直方向に垂下している、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本願の第１の発明によれば、長手方向の両端部に排気管が接続される細長状に形成された触媒容器を、フロントサイドフレームの下方において車体前後方向に延びるサブフレームの左右の縦メンバ間であって該左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバの後方スペースを利用して配置することができる。しかも、フロントサイドフレームの下方に位置する前記横メンバの後方において、車両正面視で横メンバと重なる高さ位置に触媒容器が配設されるので、車両前突時にエンジンの後退が生じても、触媒容器がダッシュパネルに衝突することはない。つまり、車両前突時におけるダッシュパネルの車室内への侵入とは関わりの無い位置に触媒容器を配置することができる。
【００２０】
また、本願の第２の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、触媒容器は前記横メンバの直後方に配設されているので、フロントサイドフレームの下方でエンジンルームの最低部領域に触媒容器を配置しても、該触媒容器の直前方に前記横メンバが在るので、エンジンルームの最低部領域に路面等との干渉が生じた場合には、横メンバが先に路面等と当たることで、触媒容器を保護することができる。
【００２１】
更に、本願の第３の発明によれば、基本的には前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、サイドフレームに横メンバが複数備えられることにより、サイドフレームの平面領域を、エンジンが配設される領域と触媒容器が配設される領域とに前後に明確に区分けすることができ、これら横メンバの間の空間に触媒容器を配設することにより、触媒容器とエンジンとが干渉することを確実に回避できる。
【００２２】
また更に、本願の第４の発明によれば、基本的には前記第２又は第３の何れかの発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、後方排気で横置きタイプのエンジンを、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設することにより、エンジンの下部後方にスペースを生み出すことができる。そして、エンジン側から延びる排気管を該エンジン側から鉛直方向に垂下させることにより、エンジンの下部後方スペースを利用して触媒容器を配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。図５は本発明の第１の実施形態に係る自動車のエンジンルームを斜め後方から見て示した斜視図、図６は前記エンジンルームの平面図、図７は前記エンジンルームの底面図、図８は図７のＹ８−Ｙ８矢印方向から見て示したエンジンルームの側面矢視図、図９は図８のＹ９−Ｙ９矢印方向から見て示したエンジンルームの後面矢視図である。
【００２４】
これらの図に示すように、本実施形態に係る自動車は、例えば、エンジンＥを車両の前部に搭載して前輪を駆動する所謂フロントエンジン−フロントドライブ方式（ＦＦ方式）とされ、エンジンルーム２内には、例えば、横置きタイプでターボ付きとされたディーゼルエンジンＥが配置されている。つまり、エンジンＥは、シリンダ列（不図示）が略車幅方向に沿って延びるようにレイアウトされている。
【００２５】
このエンジンＥと例えばマニュアル式とされたトランスミッションＴｍとが一体的に連結されて所謂パワートレインＰＴを構成している。尚、エンジンＥとトランスミッションＴｍとの間には、ケーシングＣｄ内に収容されたクラッチ機構および差動歯車装置が位置している。また、エンジンＥの下方にはオイルパンＥｐ（図７参照）が付設されている。
前記パワートレインＰＴでは、前側から順に、エンジンＥの出力軸と軸線が一致するプライマリシャフトＳ１，このプライマリシャフトＳ１と噛合するセカンダリシャフトＳ２，前輪駆動軸と軸線が一致する差動歯車機構のデファレンシャルギヤ出力軸Ｓ３が配列されている（図８参照）。
【００２６】
前記エンジンＥは、シリンダに対して車両前側からエアを供給して後方に排出する、所謂、前方吸気／後方排気方式のもので、エンジンＥの各シリンダに吸気エアを導入する吸気マニホールド６７がシリンダヘッドＥｈの前側に配設され（図７参照）、各シリンダから排気ガスを排出させる排気マニホールド７１がシリンダヘッドＥｈの後側に配設されている（図９参照）。また、シリンダヘッドＥｈの後側には、排気マニホールド７１に接続された排気側タービン７２に加えて、吸気マニホールド６７に接続された吸気側タービン６８も配置されている。
【００２７】
このように前方吸気／後方排気方式の吸排気方式を採用することにより、後方吸気／前方排気方式に比して、排気ポートから触媒ユニット７４（後述する）までの距離をより短くすることができるので、触媒をより早期に活性化する上で有利となる。
尚、本明細書において、排気マニホールド７１を含むエンジンＥの排気系あるいはその各部について「上流側」若しくは「下流側」というときは、当該排気マニホールド７１や各排気管内を流れる排気ガスの流れ方向と一致して、排気ガスが車体後端に位置するマフラー（不図示）に向う側を「下流側」と言うものとする。
【００２８】
エンジンルーム２内には、その左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレーム４と、該フロントサイドフレーム４よりも下方に位置し前輪サスペンション装置４０のロアアーム４５，４６（ラテラルリンク）が取り付けられたサブフレーム５０とが配設されている。尚、このサブレーム５０は、後で詳しく説明するように、平面視で略四辺形の枠状に形成された所謂ぺリメータフレームとして構成されている。該ペリメータフレーム５０は、連結ブラケット５（図８参照）を介してフロントサイドフレーム４に結合されている。
【００２９】
パワートレインＰＴは、公知の弾性ブッシュを介して、ペリメータフレーム５０とフロントサイドフレーム４とに結合され、載架状態でこれらに支持されている。また、フロントサイドフレーム４の前端には、所謂クラッシュカン６を介してフロントバンパ７のバンパ・レインフォースメント８が支持され、このバンパ・レインフォースメント８の前側はバンパフェイス９で覆われている（図８参照）。
【００３０】
バンパ・レインフォースメント８とペリメータフレーム５０の前辺部との間には、ラジエータを収容した例えば樹脂製のシュラウドパネル１１が配置されている。またエンジンルーム２の上方はボンネット３で覆われる一方、エンジンルーム２の少なくとも前部下方はアウタ・カバー１２で覆われている。尚、図５においては、図面の明瞭化のためにシュラウドパネル１１は、その図示が省略されている。
【００３１】
左右の前輪Ｗｆを車体に対して懸下する前輪サスペンション装置４０は、例えば、Ａ型アッパアーム４１と、ホイールハブ４３と一体化されたナックルアーム４２と、前側および後側のロアフロント・ラテラルリンク４５及び４６でなるロアアームと、緩衝スプリング（不図示）とを備え、該緩衝スプリングは所謂サスタワー１３内に位置している。また、前側および後側のロアフロント・ラテラルリンク４５及び４６の内方端部は、それぞれ弾性ブッシュを介して前記ペリメータフレーム５０に支持されている。
【００３２】
前記左右のホイールハブ４３には、前輪Ｗｆを操舵するステアリングロッド６１の前端部が連結され、これらステアリングロッド６１の後端部は、ペリメータフレーム５０の後部上側に支持されて車幅方向へ延設されたステアリングロッド駆動ユニット６２に連結されている。このステアリングロッド駆動ユニット６２は、従来公知のもので、例えば、ステアリングシャフト（不図示）先端の歯車と噛合するステアリングラックを備え、ステアリングシャフト（不図示）の回動に応じてステアリングラックが車幅方向へ移動することで、左右の前輪Ｗｆを操舵するものである。
【００３３】
ボンネット３の後方には、フロントウインドウガラス２１の前端部を支持し車幅方向に延設された閉断面状のカウルメンバ２３が位置し、このカウルメンバ２３の下端に、エンジンルーム２と車室２２とを仕切るダッシュパネル２５の上端部が接合されている（図８参照）。このダッシュパネル２５の下端側は車室２２のフロアパネル２６に一体的に結合されている。フロアパネル２６の左右両端は車体前後方向に延びる一対のサイドシル２７で支持され、それよりも内側がサイドシル２７と平行に延びる左右一対のフロアフレーム２８で支持されている（図６，図７参照）。尚、前記サイドシル２７の前端には前輪Ｗｆのホイールハウス１４の後端部が位置している。
【００３４】
フロアパネル２６の車幅方向における略中央部分には、フロアパネル２６の一部で形成された車体前後方向へ延びる所謂トンネル部２９が形成されている。このトンネル部２９は、フロアパネル２６の車幅方向における略中央部分を下方に開口する逆Ｕ字状にプレス加工して形成されており、その内部には、車体前後方向に延びるフロア下排気管７７等が配置されている。
尚、車室前端の上部にはインストルメントパネル３１が配設され、このインストルメントパネル３１の内部に、ブレーキペダル３２の上端が揺動可能に支持されている（図８参照）。
【００３５】
この自動車の排気系は、上流側から順に、前記排気マニホールド７１と排気側タービン７２と触媒ユニット７４とを備えており、該触媒ユニット７４は、その容器の長手方向の両端部に排気管７３，７５が接続される細長状に形成されている。つまり、触媒容器７４は、その上流側端部が上流排気管７３を介して排気側タービン７２に接続され、下流側端部は下流排気管７５および屈曲自在なフレキシブルジョイント７６を介して、前記フロア下排気管７７に接続されている。尚、このフロア下排気管７７の途中部には、例えば、所謂ＳＣＲ法によって排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯＸ）をアンモニア等の還元物質と触媒反応させて浄化する排ガス浄化装置（不図示）が介設されている。この浄化装置は、高温に曝すことはできないので、排気系のできるだけ下流側に配置される。
【００３６】
前記触媒ユニット７４は、基本的には従来公知のものと同様のもので、酸化触媒と排気微粒子捕集器（所謂ＤＰＦ）とを内蔵しており、酸化触媒によって排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化し、多孔質のフィルタを備えたＤＰＦを通過させることによって排気ガス中の粒子状物質（所謂ＰＭ）を捕集し、排気ガスの浄化を図るものである。
【００３７】
本実施形態では、排気ガスの浄化性能向上に対する更なる要求に応えるために、触媒ユニット７４を収容した触媒容器も大型化したものとなっているが、この触媒ユニット７４の場合、温度によって反応度合が変化し、エンジンＥの排気ポートからの距離が短い方が触媒をより早期に活性化する上で有利であるので、エンジン排気系の比較的上流側に（従って、エンジンルーム２内に）配設される。そして、本来手狭でスペースの余裕に乏しいエンジンルーム内に、支障なく触媒ユニット７４をレイアウトできるように、本実施形態では、ペリメータフレーム５０の構成およびレイアウトを利用して、触媒ユニット７４を配置するようにしている。
【００３８】
次に、前記ペリメータフレーム５０の構成およびレイアウト並びに触媒ユニット７４の配置について説明する。
図５乃至図７から良く分かるように、前輪サスペンション装置４０を支持し得るサブフレームとしての前記ペリメータフレーム５０は、フロントサイドフレーム４の下方において車体前後方向に延びる左右の縦メンバ５１と、この左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合する複数の横メンバ５２，５３，５４と、を備えている。左右の縦メンバ５１と、これら縦メンバ５１を車体前後位置においてそれぞれ車幅方向に結合する前部横メンバ５２及び後部横メンバ５４とで、平面視で略四辺形の枠状に形成されている。
【００３９】
より好ましくは、前記ペリメータフレーム５０の少なくとも左右の縦メンバ５１と前部横メンバ５２とは、例えば液圧成形法を用いて一体成形されており、この一体成形品に、後部横メンバ５４と中間横メンバ５３とを接合して構成されている。ペリメータフレーム５０の前側の左右角部には、車体のフロントサイドフレーム４への取付部５６が形成され、後側の左右角部には、車体のフロアパネル２６への取付部５７が形成されている。
【００４０】
尚、パワートレインＰＴの後部は、エンジンＥのトランスミッションＴｍ近傍箇所の後部下側が、公知の弾性ブッシュを介して、連結部Ｂで中間横メンバ５３に支持されている。従って、より離れている後部横メンバに支持させる場合に比して、連結スパンを短くでき、支持剛性を高めることができる。また、連結部Ｂもコンパクトなものにできる。
また、車幅方向へ延びるステアリングロッド駆動ユニット６２は、ペリメータフレーム５０の後部横メンバ５４上に支持されている。従って、後部横メンバ５４と中間横メンバ５３との間のスペースをより広く確保でき、触媒容器７４をより大容量に設定することができる。
【００４１】
中間横メンバ５３は、前部横メンバ５２と後部横メンバ５４との間の前後方向における適所に配置されている。本実施形態では、ロアアームを構成する前側および後側のロアフロント・ラテラルリンク４５及び４６のうちで前輪車軸３６に最も近くに位置する前側ロアフロント・ラテラルリンク４５の取付部位の直後方に、前記左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合する中間横メンバ５３が配設されている。
【００４２】
このように、中間横メンバ５３は、ロアアーム４５，４６のうちで前輪車軸３６に最も近くに位置し大きな横力が作用する前側ロアフロント・ラテラルリンク４５の取付部にて左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合するので、前輪サスペンション装置４０の剛性を高めることができる。
【００４３】
そして、この中間横メンバ５３の後方に（つまり、中間横メンバ５３と後部横メンバ５４の間の空間に）、長手方向の両端部に排気管７３，７５が接続される細長状に形成された触媒容器７４が配置されている。
該触媒容器７４は、特に、中間横メンバ５３の直後方にて該中間横メンバ５３に沿って車幅方向に延在するように、より詳しく言えば、車両正面視で中間横メンバ５３と重なる高さ位置に配設されている。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、フロントサイドフレーム４の下方において車体前後方向に延びるペリメータフレーム５０（サブフレーム）の左右の縦メンバ５１間であって該左右の縦メンバ５１を車幅方向に結合する中間横メンバ５３の後方スペースを利用して、触媒容器７４をレイアウトすることができる。しかも、フロントサイドフレーム４の下方に位置する前記中間横メンバ５３の後方において、該中間横メンバ５３に沿って車幅方向に延在するように、つまり、車両正面視で中間横メンバ５３と重なる高さ位置に、触媒容器７４が配設されるので、車両前突時にエンジンＥの後退が生じても、触媒容器７４がダッシュパネル２５に衝突することはない。つまり、車両前突時におけるダッシュパネル２５の車室内への侵入とは関わりの無い位置に触媒容器７４を配置することができるのである。
【００４５】
また、触媒容器７４は中間横メンバ５３の直後方に配設されているので、フロントサイドフレーム４の下方でエンジンルーム２の最低部領域に触媒容器７４を配置しても、該触媒容器７４の直前方に前記中間横メンバ５３が在るので、エンジンルーム２の最低部領域に路面等との干渉が生じた場合には、横メンバ５３が先に路面等と当たることで、触媒容器７４を保護することができる。
【００４６】
更に、ペリメータフレーム５０の前後の横メンバ５２，５４の間に中間横メンバ５３を設けたことにより、ペリメータフレーム５０の平面領域を、エンジンＥが配設される領域と触媒容器７４が配設される領域とに前後に明確に区分けすることができ、前部横メンバ５２と中間横メンバ５３の間の空間にエンジンＥを配置し、中間横メンバ５３と後部横メンバ５４の間のスペースに触媒容器７４を配設することにより、触媒容器７４とエンジンＥとが干渉することを確実に回避できる。
【００４７】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、前記第１の実施形態における場合と実質的に同様の構成を備え実質的に同様の作用をなすものについては、同一の符号を付し、それ以上の説明は省略する。
【００４８】
この第２の実施形態では、図１０に示すように、後方排気で横置きタイプとされたディーゼルエンジンＥをエンジンルーム内に搭載するに際して、エンジンＥの上部を構成するシリンダヘッドＥｈがエンジン下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設されている。つまり、エンジンＥの各シリンダ（不図示）の軸方向中心線Ｌｃが、真直に上下方向へ向くように配設するのではなく、各シリンダの軸方向中心線Ｌｃが前斜め下方から後斜め上方に延び、エンジンＥの上部が車両後方側に向くように、鉛直方向Ｌｖに対して所定角度βだけ傾斜して配設されている。
【００４９】
エンジンＥをこのような傾斜姿勢で配設することにより、エンジンＥの上部前側およびエンジンＥの下部後側に、側面視で略三角形状の空間部がそれぞれ生まれ、エンジン補機類などの周辺機器をこの空間部に配設することができるので、これら周辺機器のレイアウト性の向上に寄与することができる。
この第２の実施形態は、エンジンＥが傾斜姿勢で配設される点を除いては、前述の第１の実施形態と構成および作用効果の両方において、基本的には同様である。
【００５０】
本実施形態では、ペリメータフレーム８０（サブフレーム）の左右の縦メンバ８１の途中部を車幅方向に連結する中間横メンバ８３は、後方排気横置きタイプのエンジンＥの後方に、より具体的には、エンジンＥの排気口の略垂直下方に位置し、エンジンＥ側から延びる排気管９３（上流排気管）は、該エンジン排気系の排気側タービン８２から略鉛直方向に垂下するように延びている。触媒容器９４は、その上流側端部に上流側排気管９３が接続され、下流側端部には下流側排気管９５が接続されている。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、後方排気で横置きタイプのエンジンＥを、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設することにより、エンジンＥの下部後方に余裕スペースを生み出すことができる。そして、中間横メンバ５３をエンジンＥの排気口の略垂直下方に配置すると共に、エンジン側から延びる排気管７３を該エンジン側から略鉛直方向に垂下させることにより、エンジンＥの下部後方スペースを利用して中間横メンバ８３及び触媒容器９４を配置することができる。
【００５２】
本実施形態では、エンジンＥを前述のように後方傾斜して配設したことにより、パワートレインＰＴの下部が所定量Ｋだけ前方へ移動し、その下部後方に余裕スペースが生まれているので、中間横メンバ８３をそれだけ前方に位置させることができ、中間横メンバ８３と後部横メンバ８４の間隔が広く設定することができる。このため、ここに配置される触媒容器８４の断面形状を横長の長円状として、その容積をより大きく設定されている。
【００５３】
このように、触媒容器９４は中間横メンバ８３と後部横メンバ８４の間に配置されている。換言すれば、中間横メンバ８３は、その前後をエンジンＥの下部と触媒容器９４とで挟まれている。従って、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜して配設されたエンジンＥの下部と触媒容器９４との間のスペースに、中間横メンバ８３を車幅方向へ延設することにより、上下方向および前後方向の両方についてコンパクトな配置構造とすることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、後部横メンバ８４の上部に、前輪Ｗｆを操舵するステアリングラックを備えたステアリングロッド駆動ユニット６２が配置され、該ステアリングロッド駆動ユニット６２の前斜め下方に前記触媒容器９４が位置している。そして、この触媒容器９４とステアリングロッド駆動ユニット６２とが平面視で一部が重なり合うように、位置設定されている。
【００５５】
このように、両者９４，６２を平面視で一部が重なり合うように配置したことにより、何れも車幅方向に延びる長尺物である触媒容器９４とステアリングロッド駆動ユニット６２とを前後方向に近接して配置することができ、前後方向のレイアウト長をそれだけ低減することができるのである。
【００５６】
尚、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、変更および改良等がなされるものであることは、いうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームとフロントサイドフレームとに支持されたパワートレインと、エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器とを備えた自動車の車体前部構造に関し、例えば、エンジン横置きタイプでＦＦ方式とされたディーゼルエンジン車などの車体前部構造として、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】横置きエンジンの後方空間を利用した触媒容器の配設例を示すエンジンルームの平面図である。
【図２】前記エンジンルームの底面図である。
【図３】図２のＹ３−Ｙ３矢印方向から見て示した前記エンジンルームの側面矢視図である。
【図４】図３のＹ４−Ｙ４矢印方向から見て示した前記エンジンルームの後面矢視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る自動車のエンジンルームを斜め後方から見て示した斜視図である。
【図６】前記エンジンルームの平面図である。
【図７】前記エンジンルームの底面図である。
【図８】図７のＹ８−Ｙ８矢印方向から見て示した前記エンジンルームの側面矢視図である。
【図９】図８のＹ９−Ｙ９矢印方向から見て示した前記エンジンルームの後面矢視図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るエンジンルームの側面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ エンジンルーム
４ フロントサイドフレーム
２２ 車室
２５ ダッシュパネル
４０ 前輪サスペンション装置
４５ 前側ロアフロント・ラテラルリンク
４６ 後側ロアフロント・ラテラルリンク
５０，８０ ペリメータフレーム（サブフレーム）
５１，８１ 縦メンバ
５２，８２ 前部横メンバ
５３，８３ 中間横メンバ
５４，８４ 後部横メンバ
７３，９３ 上流排気管
７４，９４ 触媒容器（触媒ユニット）
７５，９５ 下流排気管
Ｅ エンジン
ＰＴ パワートレイン
Ｔｍ トランスミッション
Ｗｆ 前輪
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前部の左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームよりも下方に位置し前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームと、該サブフレームと前記フロントサイドフレームとに支持されたエンジン及びトランスミッションが一体化されてなるパワートレインと、前記エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器と、を備えた自動車の車体前部構造であって、
前記サブフレームは、前記フロントサイドフレームの下方において車体前後方向に延び前記ロアアームの取付部を有する左右の縦メンバと、この左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバと、を備え、
前記触媒容器は、長手方向の両端部に排気管が接続される細長状に形成されており、
前記触媒容器が、前記横メンバの後方において、車両正面視で前記横メンバと重なる高さ位置に配設されている、
ことを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記触媒容器は前記横メンバの直後方に配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項３】
前記横メンバが複数備えられ、これら横メンバの間の空間に前記触媒容器が配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項４】
前記エンジンは、後方排気で横置きタイプのものであり、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜しており、
前記横メンバは、前記後方排気横置きタイプのエンジンの後方に位置し、
前記エンジン側から延びる排気管は、該エンジン側から鉛直方向に垂下している、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車体前部構造。
【請求項１】
車体前部の左右側部において車体前後方向に延びる一対のフロントサイドフレームと、該フロントサイドフレームよりも下方に位置し前輪サスペンション装置のロアアームが取り付けられたサブフレームと、該サブフレームと前記フロントサイドフレームとに支持されたエンジン及びトランスミッションが一体化されてなるパワートレインと、前記エンジンから延びる排気管に接続された触媒容器と、を備えた自動車の車体前部構造であって、
前記サブフレームは、前記フロントサイドフレームの下方において車体前後方向に延び前記ロアアームの取付部を有する左右の縦メンバと、この左右の縦メンバを車幅方向に結合する横メンバと、を備え、
前記触媒容器は、長手方向の両端部に排気管が接続される細長状に形成されており、
前記触媒容器が、前記横メンバの後方において、車両正面視で前記横メンバと重なる高さ位置に配設されている、
ことを特徴とする車体前部構造。
【請求項２】
前記触媒容器は前記横メンバの直後方に配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項３】
前記横メンバが複数備えられ、これら横メンバの間の空間に前記触媒容器が配設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【請求項４】
前記エンジンは、後方排気で横置きタイプのものであり、上部が下部に対して後方に位置するように後方傾斜しており、
前記横メンバは、前記後方排気横置きタイプのエンジンの後方に位置し、
前記エンジン側から延びる排気管は、該エンジン側から鉛直方向に垂下している、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車体前部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２４１７０８（Ｐ２００９−２４１７０８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９６８４（Ｐ２００８−８９６８４）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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