JP2009298214A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の前面衝突時におけるダッシュパネルへの荷重伝達を抑制することを目的とする。
【解決手段】車両３６の前面衝突時における前突荷重により動力ユニット２０が後退してクロスメンバ１２と当接すると、該動力ユニット２０からクロスメンバ１２に前突荷重が伝達される。クロスメンバ１２は、車幅方向に延びて両側のサイドメンバ１０に夫々結合されているので、動力ユニット２０からクロスメンバ１２に伝達された前突荷重を、両側のサイドメンバ１０に伝達して分散させることができる。またクロスメンバ１２は、動力ユニット２０とダッシュパネル４６との間に該ダッシュパネル４６と非連結状態で配設されているので、該クロスメンバ１２が動力ユニット２０からの前突荷重により変形しても、その変形がダッシュパネル４６に伝わり難い。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

車体前部の片側が障害物に衝突した場合に、このときの入力荷重によってフロントサイドメンバに発生した曲げモーメントが、二股部をなす一方のサイドメンバインサイドを介して、ダッシュクロスメンバと、このダッシュクロスメンバに連結されたセンターメンバとの２部材に伝達されると共に、二股部をなす他方のサイドメンバアウトサイドを介して、サイドシル（ロッカ）と、このサイドシルの前端部とダイアゴナルメンバとの２部材に伝達されるようにした構造が開示されている（特許文献１参照）。

また、サイドシル（ロッカ）の前端部に傾斜面を設けることで、衝突時のフロントボディのつぶれ変形により前輪が後退した場合に、該前輪の後端が車幅方向外側に向けて回動するように案内するようにした構造が開示されている（特許文献２参照）。
特開２００３−２３７６３６号公報 特開平５−８５４１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来例において、ダッシュパネルクロスメンバは、フロントコンパートメントとキャビンとを隔成するダッシュパネルの下縁に沿って配置される部材であるため、衝突時にフロントサイドメンバからダッシュクロスメンバに伝達された荷重は、更にダッシュパネルにも伝達されると考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、車両の前面衝突時におけるダッシュパネルへの荷重伝達を抑制することを目的とする。

請求項１の発明は、車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びるサイドメンバと、エンジンコンパートメント内に配設される動力ユニットと、該エンジンコンパートメントと車室とを区画するダッシュパネルとの間に、該ダッシュパネルと非連結状態で配設され、車幅方向に延びて両側の前記サイドメンバに夫々結合されたクロスメンバと、を有している。

請求項１に記載の車両前部構造では、車両の前面衝突時における前突荷重により動力ユニットが後退してクロスメンバと当接すると、該動力ユニットからクロスメンバに前突荷重が伝達される。クロスメンバは、車幅方向に延びて両側のサイドメンバに夫々結合されているので、動力ユニットからクロスメンバに伝達された前突荷重を、両側のサイドメンバに伝達して分散させることができる。またクロスメンバは、動力ユニットとダッシュパネルとの間に該ダッシュパネルと非連結状態で配設されているので、該クロスメンバが動力ユニットからの前突荷重により変形しても、その変形がダッシュパネルに伝わり難い。このため、クロスメンバからダッシュパネルへの荷重伝達を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の車両前部構造において、前記サイドメンバの車幅方向両側には、夫々車両前後方向に延びるロッカが配設され、前記クロスメンバは、前記サイドメンバよりも更に車幅方向外側へ延びて、両側の前記ロッカに夫々結合されている。

請求項２に記載の車両前部構造では、サイドメンバの車幅方向両側に、夫々車両前後方向に延びるロッカが配設されており、クロスメンバが、サイドメンバよりも更に車幅方向外側へ延びて、両側のロッカに夫々結合されているので、車両の前面衝突時に動力ユニットからクロスメンバに前突荷重が伝達された際に、該前突荷重を、サイドメンバだけでなく、該サイドメンバの車幅方向両側のロッカにも伝達して分散させることができる。このため、クロスメンバの変形を抑制して、該クロスメンバからダッシュパネルへの荷重伝達を更に抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項２に記載の車両前部構造において、前記ロッカの前端部は、前輪の車両後方に配置されており、該前端部には、前面衝突による前輪の後退時に該前輪を車幅方向外側へ逃がすための案内面が設けられている。

請求項３に記載の車両前部構造では、前面衝突により前輪が後退した際に、ロッカの前端部に設けられている案内面により、該前輪を車幅方向外側へ逃がすことができる。これにより、車両前部のオーバハングを変えることなく、前面衝突時における該車両前部の変形ストロークを従来以上に確保することができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の車両前部構造において、前記案内面は、前記前端部の車幅方向外側の側壁に設けられ、車両後方に向かうに従って車幅方向外側へ延びるように傾斜して構成されている。

請求項４に記載の車両前部構造では、ロッカの前端部の案内面が、該前端部の車幅方向外側の側壁に設けられ、車両後方に向かうに従って車幅方向外側へ延びるように傾斜して構成されているので、前輪が該案内面に沿って後退するに従って、車幅方向外側へ押し出されることとなる。このため、前面衝突時に後退する前輪を、円滑に車幅方向外側へ逃がすことができる。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両前部構造において、前記動力ユニットの車両前方側には、ステアリングギヤボックスが、前記サイドメンバに固定されて配設され、オフセット前面衝突による該ステアリングギヤボックスの後退時に該ステアリングギヤボックスと前記動力ユニットとが嵌合可能に構成されている。

請求項５に記載の車両前部構造では、動力ユニットの車両前方側に、ステアリングギヤボックスが、サイドメンバに固定されて配設されており、オフセット前面衝突により該ステアリングギヤボックスが後退した際に、該ステアリングギヤボックスと動力ユニットとが嵌合することで、サイドメンバにおける該動力ユニットの支持剛性を高めて、該動力ユニットの回転変位を抑制することができる。これにより、オフセット前面衝突時における動力ユニットの後退量を抑制して、該動力ユニットとダッシュパネルとの間に配設されているクロスメンバへの入力を抑制することができる。

請求項６の発明は、請求項５に記載の車両前部構造前記ステアリングギヤボックスには、車両後方側に突出する突起部が設けられ、前記動力ユニットの前部における前記ステアリングギヤボックスの車両後方部位には、前記突起部と嵌合可能な凹部が設けられている。

請求項６に記載の車両前部構造では、オフセット前面衝突により該ステアリングギヤボックスが後退した際に、該ステアリングギヤボックスに設けられている突起部が、動力ユニットの凹部に嵌合する。これにより、サイドメンバにおける動力ユニットの支持剛性をより高めることができ、該動力ユニットの回転変位を更に抑制することができる。

請求項７の発明は、請求項６に記載の車両前部構造において、前記突起部及び前記凹部は、車幅方向の両側に設けられている。

請求項７に記載の車両前部構造では、突起部及び前記凹部が、車幅方向の両側に設けられているので、オフセット前面衝突の位置が、車両前部の左右の何れであっても、動力ユニットの回転変位を同様に抑制することができる。

以上説明したように、本発明に係る請求項１に記載の車両前部構造によれば、車両の前面衝突時におけるダッシュパネルへの荷重伝達を抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載の車両前部構造によれば、クロスメンバの変形を抑制して、該クロスメンバからダッシュパネルへの荷重伝達を更に抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載の車両前部構造によれば、車両前部のオーバハングを変えることなく、前面衝突時における該車両前部の変形ストロークを従来以上に確保することができる、という優れた効果が得られる。

請求項４に記載の車両前部構造によれば、前面衝突時に後退する前輪を、円滑に車幅方向外側へ逃がすことができる、という優れた効果が得られる。

請求項５に記載の車両前部構造によれば、オフセット前面衝突時における動力ユニットの後退量を抑制して、該動力ユニットとダッシュパネルとの間に配設されているクロスメンバへの入力を抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項６に記載の車両前部構造によれば、動力ユニットの回転変位を更に抑制することができる、という優れた効果が得られる。

請求項７に記載の車両前部構造によれば、オフセット前面衝突の位置が、車両前部の左右の何れであっても、動力ユニットの回転変位を同様に抑制することができる、という優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１，図２において、本実施の形態に係る車両前部構造Ｓは、サイドメンバ１０と、クロスメンバ１２とを有している。

サイドメンバ１０は、車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びる骨格部材であり、例えば断面コ字状の鋼材が車幅方向に対向した状態で接合されている。これにより、サイドメンバ１０は、例えば中空かつ矩形状の閉断面に構成されている。サイドメンバ１０の前端には、例えばクラッシュボックス１４を介してバンパリインフォースメント１６が取り付けられている。

車両平面視において、車両前部における両側のサイドメンバ１０の間は、エンジンコンパートメント１８となっており、該エンジンコンパートメント１８には、エンジン２２やトランスミッション２４（図２）、ディファレンシャルギヤ２６等の動力ユニット２０が配設されている。この動力ユニット２０は、図示しないエンジンマウントブラケットやブッシュ等を介して、両側のサイドメンバ１０に支持されている。

動力ユニット２０の車両前方側には、ステアリングギヤボックス２８が、サイドメンバ１０に固定されて配設されている。このステアリングギヤボックス２８は、ステアリングシャフト３０を介してステアリングホイール（図示せず）と連結されている。ステアリングギヤボックス２８は、車幅方向に沿って配設されており、その両端からはタイロッド３２が車幅方向両側に夫々突出している。各々のタイロッド３２の端部は、前輪３４のハブ（図示せず）に夫々連結されている。即ち、このステアリングギヤボックス２８により、操舵時にステアリングホイールに入力された回転変位を、タイロッド３２の車幅方向の変位に変換して前輪３４のハブに伝達し、該前輪３４の向きを変化させることができるようになっている。なお、前輪３４は、サスペンションアーム３５を介して、サイドメンバ１０や、該サイドメンバ１０に設けられているサスペンションメンバ（図示せず）に懸架されている。

ステアリングギヤボックス２８のケーシングのうち、ステアリングシャフト３０が連結される部位には、例えばピニオンギヤを収納するための突起部２８Ａが、車両後方側に突出して設けられている。この突起部２８Ａは、ステアリングギヤボックス２８における車幅方向の両側に設けられており、所謂右ハンドル車と左ハンドル車とでステアリングギヤボックス２８を共用できるようになっている。図示の例では、車両３６が右ハンドル車であり、車両右側の突起部２８Ａにステアリングシャフト３０が連結されている。車両左側の突起部２８Ａには、例えば蓋体３８が取り付けられて封止されているが、左ハンドル車の場合には、該車両左側の突起部２８Ａにピニオンギヤが収納されてステアリングシャフトが連結され、車両右側の突起部２８Ａが封止される。

図１，図２に示されるように、サイドメンバ１０におけるステアリングギヤボックス２８の車両前方側には、例えばサスペンションメンバ４０が配設されている。このサスペンションメンバ４０は、ステアリングギヤボックス２８の車両前方側において、該ステアリングギヤボックス２８に沿うように車幅方向に延び、両端において車両上方に延びて両側のサイドメンバ１０に夫々結合されている。そしてステアリングギヤボックス２８のケーシングは、このサスペンションメンバ４０の車両後方側に固定されている。

図１において、サイドメンバ１０の車幅方向両側には、夫々車両前後方向に延びるロッカ４２が配設されている。このロッカ４２は、例えば中空かつ略矩形状の閉断面に構成されている。ロッカ４２の前端部４２Ａは、前輪３４の車両後方に配置されている。この前端部４２Ａには、前面衝突による前輪３４の後退時に該前輪３４を車幅方向外側へ逃がすための案内面４２Ｂが設けられている。この案内面４２Ｂは、ロッカ４２の前端部４２Ａの車幅方向外側の側壁に設けられ、車両後方に向かうに従って車幅方向外側へ延びるように傾斜して構成されている。車両前後方向に対する案内面４２Ｂの傾斜角度は、前面衝突に対する車両前部の変形ストロークを考慮して適宜設定される。なお、案内面４２Ｂは、平面形状には限られず、曲面形状であってもよい。

図１において、クロスメンバ１２は、エンジンコンパートメント１８内に配設される動力ユニット２０と、該エンジンコンパートメント１８と車室４４（図２）とを区画するダッシュパネル４６との間に、該ダッシュパネル４６と非連結状態で配設され、車幅方向に延びて両側のサイドメンバ１０に夫々結合されている。またクロスメンバ１２は、該サイドメンバ１０よりも更に車幅方向外側へ延びて、両側のロッカ４２に夫々結合されている。図２に示されるように、クロスメンバ１２は、サイドメンバ１０を貫くように配設されている。

動力ユニット２０の前部におけるステアリングギヤボックス２８の車両後方部位には、該ステアリングギヤボックス２８の突起部２８Ａと嵌合可能な凹部４８が設けられている。この凹部４８は、車幅方向の両側に設けられている。具体的には、動力ユニット２０においては、ディファレンシャルギヤ２６が、車両前方側に台形状に突出している。一方、動力ユニット２０の車幅方向の両端部には、車両前方側に突出する突堤５０が設けられている。即ち、凹部４８は、該突堤５０とディファレンシャルギヤ２６との間に形成されている。車両３６のオフセット前面衝突によるステアリングギヤボックス２８の後退時には、該ステアリングギヤボックス２８の突起部２８Ａが凹部４８内に入り込むことで、該ステアリングギヤボックス２８と動力ユニット２０とが嵌合可能に構成されている。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図３，図４において、車両前部構造Ｓを有する車両３６の右側前部に衝突体５２が衝突した場合、前突荷重がバンパリインフォースメント１６の主として車両右側部に入力される。この前突荷重により、バンパリインフォースメント１６とサイドメンバ１０とを連結している車両右側のクラッシュボックス１４が軸圧縮変形することで、衝突初期における衝撃吸収がなされる。

また前突荷重は、バンパリインフォースメント１６及びクラッシュボックス１４を介して、主として車両右側のサイドメンバ１０に入力される。このサイドメンバ１０は、クロスメンバ１２を介して車両左側のサイドメンバ１０と結合されており、該クロスメンバ１２は更に車幅方向両側に延びて両側のロッカ４２にも結合されているので、前突荷重は左右のサイドメンバ１０及びロッカ４２にも伝達される。これにより、前突荷重を、車両骨格の各部に分散させることができる。

前突荷重によりサイドメンバ１０が軸圧縮変形すると、サスペンションメンバ４０及び該サスペンションメンバ４０に固定されているステアリングギヤボックス２８が後退し、該ステアリングギヤボックス２８に設けられている突起部２８Ａが、動力ユニット２０の凹部４８に嵌合する。これにより、サイドメンバ１０における動力ユニット２０の支持剛性が高まるので、図５，図６に示されるように、車両前部の変形の進行に伴う、該動力ユニット２０の回転変位を抑制することができる。この回転変位は、車両３６の右側前部へのオフセット前面衝突の場合、車両平面視で時計回りに生ずる。

なお、図示の例では、ステアリングギヤボックス２８と動力ユニット２０とが嵌合した状態であっても、該ステアリングギヤボックス２８は、動力ユニット２０の突堤５０には当接しない。従って、ステアリングギヤボックス２８から動力ユニット２０への前突荷重の伝達は、例えば突起部２８Ａの車幅方向内側の根元部近傍において行われる。

図７，図８において、車両前部の変形が更に進行すると、動力ユニット２０は、車両平面視で時計回りに若干回転変位した状態で後退して行き、その右側後部２０Ａがクロスメンバ１２に当接する。このとき、ステアリングギヤボックス２８と動力ユニット２０との嵌合により、該動力ユニット２０の回転変位が抑制されているので、該動力ユニット２０における右側後部２０Ａの後退量も抑制される。換言すれば、動力ユニット２０が大きく回転変位しないので、車両前部の変形ストロークをより多く確保することができる。

動力ユニット２０の右側後部２０Ａがクロスメンバ１２に当接すると、前突荷重は、該右側後部２０Ａを通じてクロスメンバ１２に伝達される。このとき、クロスメンバ１２は、動力ユニット２０とダッシュパネル４６との間に、該ダッシュパネル４６と非連結状態で配設されているので、該クロスメンバ１２が動力ユニット２０の右側後部２０Ａからの前突荷重により変形しても、その変形がダッシュパネル４６に伝わり難い。このため、クロスメンバ１２からダッシュパネル４６への荷重伝達を抑制することができる。

クロスメンバ１２は、両側のサイドメンバ１０及びロッカ４２に夫々結合されているので、動力ユニット２０の右側後部２０Ａから伝達された前突荷重を、サイドメンバ１０だけでなく、該サイドメンバ１０の車幅方向両側のロッカ４２にも伝達して分散させることができる。このため、図９，図１０に示されるように、更に車両前部の変形が進行しても、クロスメンバ１２の変形を抑制して、該クロスメンバ１２からダッシュパネル４６への荷重伝達を抑制することができる。

補足すると、前突荷重がステアリングギヤボックス２８から動力ユニット２０に伝達された際、該動力ユニット２０には車両平面視で時計回りのモーメントが生じる。一方、動力ユニット２０の右側後部２０Ａがクロスメンバ１２に当接することで反力が生じることから、該動力ユニット２０には、車両平面視で反時計回りのモーメントも生じる。動力ユニット２０の右側後部２０Ａは、突起部２８Ａの車幅方向内側の根元部よりも車幅方向外側に位置しているので、前突荷重による車両平面視で時計回りのモーメントを、クロスメンバ１２からの反力による反時計回りのモーメントにより相殺することが容易である。これによって、動力ユニット２０の回転変位を更に抑制して、車両前部の変形ストロークをより一層確保することができる。

更に、図９に示されるように、衝突体５２により押圧されて前輪３４が後退した際には、ロッカ４２の前端部４２Ａに設けられている案内面４２Ｂにより、該前輪３４を車幅方向外側へ逃がすことができる。具体的には、ロッカ４２の前端部４２Ａの案内面４２Ｂが、該前端部４２Ａの車幅方向外側の側壁に設けられ、車両後方に向かうに従って車幅方向外側へ延びるように傾斜して構成されているので、前輪３４が該案内面４２Ｂに沿って後退するに従って、車幅方向外側へ押し出されることとなる。このため、前面衝突時に後退する前輪３４を、円滑に車幅方向外側へ逃がすことができる。これにより、車両前部のオーバハングを変えることなく、前面衝突時における該車両前部の変形ストロークを従来以上に確保することができる。

本実施形態では、車両３６の右側前部へのオフセット前面衝突が生じた場合の作用について説明したが、突起部２８Ａ及び凹部４８は、車幅方向の両側に設けられているので、オフセット前面衝突の位置が、車両３６の左側前部であっても、動力ユニット２０の回転変位を同様に抑制することができる。

なお、上記構成においては、クロスメンバ１２が、サイドメンバ１０だけでなく、ロッカ４２の前端部４２Ａにも結合されているとしたが、これに限られず、サイドメンバ１０のみに結合される構成としてもよい。

またロッカ４２の前端部４２Ａに、前面衝突による前輪３４の後退時に該前輪３４を車幅方向外側へ逃がすための案内面４２Ｂを設けるものとしたが、そのように動力ユニット２０を逃がさなくても車両前部の変形ストロークを確保できる場合には、該案内面４２Ｂを設けなくてもよい。

車両３６のオフセット前面衝突によるステアリングギヤボックス２８の後退時に、該ステアリングギヤボックス２８の突起部２８Ａと、動力ユニット２０の凹部４８とが嵌合するものとしたが、これに限られず、例えばステアリングギヤボックス２８側に凹部（図示せず）を設け、該凹部４８に対応する突起部（図示せず）を動力ユニット２０側に設けてもよい。この他、オフセット前面衝突時における動力ユニット２０の回転変位を少なくするような他の対策を講じることで、ステアリングギヤボックス２８と動力ユニット２０との嵌合構造を設けないようにしてもよい。

通常時における車両前部構造を示す平面図である。 通常時における車両前部構造を示す断面図である。 車両前部の右側にオフセット前面衝突が生じた場合における、衝突初期の状態を示す平面図である。 図３に対応する衝突初期の状態を示す断面図である。 図３の状態に続いて、更に変形が進行した状態を示す平面図である。 図５に対応する状態を示す断面図である。 図５の状態に続いて、更に変形が進行した状態を示す平面図である。 図７に対応する状態を示す断面図である。 図７の状態に続いて、更に変形が進行した状態を示す平面図である。 図９に対応する状態を示す断面図である。

符号の説明

１０ サイドメンバ
１２ クロスメンバ
１８ エンジンコンパートメント
２０ 動力ユニット
２８ ステアリングギヤボックス
２８Ａ 突起部
３４ 前輪
４２ ロッカ
４２Ａ 前端部
４２Ｂ 案内面
４４ 車室
４６ ダッシュパネル
４８ 凹部
Ｓ 車両前部構造

Claims (7)

1. 車幅方向の両側において夫々車両前後方向に延びるサイドメンバと、
   エンジンコンパートメント内に配設される動力ユニットと、該エンジンコンパートメントと車室とを区画するダッシュパネルとの間に、該ダッシュパネルと非連結状態で配設され、車幅方向に延びて両側の前記サイドメンバに夫々結合されたクロスメンバと、
   を有する車両前部構造。
2. 前記サイドメンバの車幅方向両側には、夫々車両前後方向に延びるロッカが配設され、
   前記クロスメンバは、前記サイドメンバよりも更に車幅方向外側へ延びて、両側の前記ロッカに夫々結合されている請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記ロッカの前端部は、前輪の車両後方に配置されており、
   該前端部には、前面衝突による前輪の後退時に該前輪を車幅方向外側へ逃がすための案内面が設けられている請求項２に記載の車両前部構造。
4. 前記案内面は、前記前端部の車幅方向外側の側壁に設けられ、車両後方に向かうに従って車幅方向外側へ延びるように傾斜して構成されている請求項３に記載の車両前部構造。
5. 前記動力ユニットの車両前方側には、ステアリングギヤボックスが、前記サイドメンバに固定されて配設され、
   オフセット前面衝突による該ステアリングギヤボックスの後退時に該ステアリングギヤボックスと前記動力ユニットとが嵌合可能に構成されている請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の車両前部構造。
6. 前記ステアリングギヤボックスには、車両後方側に突出する突起部が設けられ、
   前記動力ユニットの前部における前記ステアリングギヤボックスの車両後方部位には、前記突起部と嵌合可能な凹部が設けられている請求項５に記載の車両前部構造。
7. 前記突起部及び前記凹部は、車幅方向の両側に設けられている請求項６に記載の車両前部構造。

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