JP2015009633A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の前面衝突時の乗員保護性を向上させることができる、車体構造を提供する。
【解決手段】タイロッドブラケット２３は、ラック軸３２の左端部および右端部からそれぞれ下方に延びる接続部４１，４２と、接続部４１，４２間に架設された架設部４３とを備えている。架設部４３には、タイロッド２４Ｌ，２４Ｒの一端部が連結されている。ブラケットガイド２６は、第１ガイド部材６１および第２ガイド部材６２を含む。第１ガイド部材６１は、架設部４３に後方から当接し、第２ガイド部材６２は、架設部４３に前方から当接している。これにより、タイロッドブラケット２３は、前後方向の移動が規制されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体構造、とくに小型車両に好適な車体構造に関する。

自動車などの車両には、ステアリング機構が設けられている。たとえば、ラックアンドピニオン式のステアリング機構は、車幅方向に延びるラック軸と、ラック軸に形成されたギヤに噛合するピニオンとを含む。ピニオンは、操舵軸に保持されている。操舵軸には、ステアリングシャフトの一端が結合されている。ステアリングシャフトの他端は、車室内の運転席の前方に配置されており、その他端には、ステアリングホイールが取り付けられている。

特開平１１−９９９５３号公報

そのため、車両の前面衝突時に、運転席に着座している運転者がステアリングホイールにぶつかるおそれがある。また、前面衝突時の衝撃がステアリングシャフトに入力されて、ステアリングシャフトが突き上げられ、ステアリングホイールが運転席に近づくおそれがある。したがって、車室の前方にステアリング機構が設けられた車両では、車両の前面衝突時の乗員保護性を向上させることが望ましい。

とくに、都市内の移動や近郊からの通勤などの市街地走行に使用される小型車両では、車室内スペースをなるべく広く確保し、かつ、軽量化および低コスト化を図りつつ、前面衝突時の乗員保護性の向上を図ることが望まれている。

本発明の目的は、車両の前面衝突時の乗員保護性を向上させることができる、車体構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車体構造は、車体フレームと、ステアリングシャフトと、ステアリングシャフトの回動に伴って車幅方向に移動する直動部材と、直動部材よりも下方に位置する部分を有し、直動部材に連結され、直動部材と一体的に車幅方向に移動するタイロッドブラケットと、一端部がタイロッドブラケットに連結されたタイロッドと、タイロッドブラケットの車幅方向の移動を許容し、車体フレームとの間でタイロッドブラケットの前後方向の移動を規制するブラケットガイドとを含む。

この構成によれば、ステアリングシャフトの回動に伴って、直動部材が車幅方向に移動し、タイロッドブラケットが直動部材と一体的に移動する。タイロッドの一端部がタイロッドブラケットに連結されているので、タイロッドブラケットの移動に伴って、タイロッドがナックルを回動させ、車輪（操舵輪）が左右に転舵される。

車両の前面衝突時に、タイロッドブラケットにおける直動部材よりも下方に位置する部分が後方に押されると、そのタイロッドブラケットへの入力は、直動部材を支点にタイロッドブラケットおよび直動部材を回動させる力となる。これにより、ステアリングシャフトが後方、つまり運転席側に移動することを抑制できる。そのうえ、ブラケットガイドと車体フレームとの間で、タイロッドブラケットの前後方向の移動が規制されているので、ステアリングシャフトが直動部材とともに後方へ移動することを抑制できる。よって、車両の前面衝突時の乗員保護性を向上させることができる。

ブラケットガイドが設けられていない構成では、直動部材を支点とするタイロッドブラケットの揺動（直動部材およびタイロッドブラケットの回動）が規制されないので、車両の組立工程において、タイロッドブラケットの位置が精度よく定まらず、タイロッドの一端部（タイロッドブラケットと連結される部分）の位置にばらつきが生じる。また、車両の走行時に、路面からタイロッドブラケットへの入力により、直動部材およびタイロッドブラケットが直動部材を支点に揺動し、ステアリングシャフトの回動に対する車輪の転舵の応答性および車両の直進安定性が低下するおそれがある。

ブラケットガイドが設けられて、タイロッドブラケットの前後方向の移動が規制されることにより、それらの不具合を解消することができ、ステアリングシャフトの回動に対する車輪の転舵の応答性および車両の直進安定性を向上させることができる。

また、直動部材の車幅方向の両端部よりも内側において、タイロッドの一端部がタイロッドブラケットに接続されることにより、トレッドが小さい車両においても、タイロッドの十分な長さを確保することができる。よって、トレッドが小さい車両において、操舵性の向上を図ることができる。

直動部材は、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤに備えられるラック軸であってもよい。この場合、トレッドが小さい車両において、既存のラックアンドピニオン式のステアリングギヤを用いても、タイロッドブラケットが設けられていることにより、車輪の良好な転舵に必要なタイロッドの長さを確保することができる。よって、トレッドが小さい車両において、他車種に採用されている既存のステアリングギヤを用いながら、操舵性の向上を図ることができる。既存のステアリングギヤを用いることにより、車両の開発コストおよび製造コストの低減を図ることができる。

本発明によれば、車両の前面衝突時の乗員保護性を向上させることができる。また、ステアリングシャフトの回動に対する車輪の転舵の応答性および車両の直進安定性を向上させることができる。

車両の図解的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る車体構造を示す斜視図である。 図２に示される車体構造の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る車体構造を示す斜視図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、車両１の図解的な平面図である。

車両１は、小型の電気自動車であり、たとえば、都市内の移動や近郊からの通勤などの市街地走行に使用されるシティコミュータである。車両１の寸法は、たとえば、全長×全幅×全高＝約２５００×約１０００×約１５００ｍｍである。

車両１は、車体２を備えている。車体２には、車室３が形成されている。車室３内には、前部座席（運転席）４および後部座席５が前後に並べて設けられている。

車体２の左前部、右前部、左後部および右後部には、それぞれホイールハウス（タイヤハウス）６ＬＦ，６ＲＦ，６ＬＲ，６ＲＲが設けられている。各ホイールハウス６ＬＦ，６ＲＦ，６ＬＲ，６ＲＲは、車体２の側面から車幅方向（左右方向）の内側に凹んでいる。

左前部のホイールハウス６ＬＦおよび右前部のホイールハウス６ＲＦには、それぞれ前輪７Ｌ，７Ｒが収容されている。前輪７Ｌ，７Ｒは、車両１の進行方向を変更するために転舵される舵取り用の車輪である。前輪７Ｌ，７Ｒは、それぞれナックル８Ｌ，８Ｒに保持されている。ナックル８Ｌ，８Ｒは、ロアアーム（図示せず）に支持されて、それぞれキングピン９Ｌ，９Ｒを中心に回動可能（揺動可能）に設けられている。ナックル８Ｌ，８Ｒには、それぞれナックルアーム１０Ｌ，１０Ｒが形成されている。ナックルアーム１０Ｌ，１０Ｒは、それぞれキングピン９Ｌ，９Ｒよりも前方に延びている。

左後部のホイールハウス６ＬＲおよび右後部のホイールハウス６ＲＲには、それぞれ後輪１１Ｌ，１１Ｒが収容されている。後輪１１Ｌ，１１Ｒには、車幅方向に延びるドライブシャフト（図示せず）を介して、車体２の後端部に配置されたモータ（図示せず）の駆動力が入力される。すなわち、後輪１１Ｌ，１１Ｒは、車両１の走行のための駆動力が入力される駆動輪である。

図２は、本発明の一実施形態に係る車体構造１２を示す斜視図である。図３は、その車体構造１２の側面図である。

車両１には、車体構造１２が適用されている。

車体構造１２は、ステアリングギヤ２１、ステアリングシャフト２２、タイロッドブラケット２３および左右１対のタイロッド２４Ｌ，２４Ｒを含む。

ステアリングギヤ２１は、ラックアンドピニオン式のステアリング機構である。ステアリングギヤ２１は、図２に示されるように、ギヤハウジング３１およびラック軸３２を備えている。

ギヤハウジング３１は、車室３（図１参照）の前方に設けられている。ギヤハウジング３１は、略円筒状をなしている。ギヤハウジング３１は、ホルダ（図示せず）を介して車体２に固定され、車幅方向に延びている。

ラック軸３２は、車幅方向に延びる略円柱状をなし、ギヤハウジング３１に車幅方向に往復移動可能に保持されている。ラック軸３２の途中部には、その周面に、ラックギヤ（図示せず）が形成されている。ラックギヤには、ピニオン（図示せず）が噛合している。ラック軸３２の両端部は、ギヤハウジング３１から車幅方向の外側に突出している。

ステアリングシャフト２２の下端部は、ギヤハウジング３１内において、ピニオンに連結されている。ステアリングシャフト２２の上端部は、車室３内に突出して、車室３内の前部座席４の前方に配置されている。ステアリングシャフト２２の上端部には、ステアリングホイール（図示せず）が取り付けられている。

タイロッドブラケット２３は、たとえば、金属板からなる。タイロッドブラケット２３は、図２に示されるように、接続部４１，４２および架設部４３を一体的に備えている。接続部４１，４２は、それぞれラック軸３２の左端部および右端部に接続され、ラック軸３２から下方に延びている。架設部４３は、接続部４１，４２の各下端縁間に架設されて、ギヤハウジング３１の下方に配置されている。

タイロッド２４Ｌ，２４Ｒの一端部は、図３に示されるように、それぞれボールジョイント５１を介して、タイロッドブラケット２３の架設部４３の車幅方向の中央部に連結されている。左側のタイロッド２４Ｌの他端部は、ボールジョイント５２を介して、左側のナックル８Ｌのナックルアーム１０Ｌの先端部に接続されている。右側のタイロッド２４Ｒの他端部は、ボールジョイント５２を介して、右側のナックル８Ｒのナックルアーム１０Ｒの先端部に接続されている。

また、車体構造１２は、車体フレーム２５およびブラケットガイド２６を含む。

車体フレーム２５は、たとえば、車体２の車幅方向の中央部で前後方向に延びている。

ブラケットガイド２６は、第１ガイド部材６１および第２ガイド部材６２を含む。

第１ガイド部材６１は、たとえば、金属板を屈曲させて形成されている。第１ガイド部材６１は、後規制部６３、上固定部６４および下固定部６５を一体的に備えている。後規制部６３は、車体フレーム２５の前端面の前方に間隔を空けて、上下方向に延びている。上固定部６４は、後規制部６３の上端から後方に延び、上方に屈曲して延びている。下固定部６５は、後規制部６３の下端から後方に延び、下方に屈曲して延びている。上固定部６４および下固定部６５のそれぞれ上下方向に延びる部分が車体フレーム２５の前端面に固定されることにより、第１ガイド部材６１が車体フレーム２５に取り付けられている。

第２ガイド部材６２は、たとえば、金属板を屈曲させて形成されている。第２ガイド部材６２は、前規制部６６、上固定部６７および下固定部６８を一体的に備えている。前規制部６６は、タイロッドブラケット２３の架設部４３の前方で上下方向に延び、第１ガイド部材６１の後規制部６３と前後方向に対向している。上固定部６７は、前規制部６６の上端からタイロッドブラケット２３の架設部４３とギヤハウジング３１との間を後方に延び、上方に屈曲して延びている。下固定部６８は、前規制部６６の下端からタイロッドブラケット２３の架設部４３の下方を後方に延び、下方に屈曲して延びている。上固定部６７および下固定部６８のそれぞれ上下方向に延びる部分が第１ガイド部材６１の後規制部６３に固定されることにより、第２ガイド部材６２が第１ガイド部材６１に取り付けられている。

そして、第１ガイド部材６１の後規制部６３および第２ガイド部材６２の前規制部６６は、それぞれガイドブッシュ８１，８２を介して、タイロッドブラケット２３の架設部４３に当接している。これにより、架設部４３は、前規制部６６と後規制部６３とに前後から挟まれた状態で、車幅方向の移動が許容されつつ、前後方向の移動が規制されている。

ガイドブッシュ８１，８２は、たとえば、樹脂からなり、それぞれ後規制部６３および前規制部６６に取り付けられて、タイロッドブラケット２３が車幅方向に移動するときに、架設部４３が受ける摺動抵抗を低減するために設けられている。

なお、ガイドブッシュ８１，８２は、それぞれタイロッドブラケット２３の架設部４３の後端縁および前端縁に取り付けられて、タイロッドブラケット２３が車幅方向に移動するときに、後規制部６３および前規制部６６が受ける摺動抵抗を低減するために設けられていてもよい。

前部座席４に着座した運転者Ｄ（図１参照）により、ステアリングホイールが左に切られると、ステアリングシャフト２２の回動に連動して、ラック軸３２が左方に移動する。ラック軸３２の移動に伴って、左側のタイロッド２４Ｌが左側のナックルアーム１０Ｌを左方に押し、右側のタイロッド２４Ｒが右側のナックルアーム１０Ｒを右方に引っ張る。これにより、左右のナックル８Ｌ，８Ｒが上方から見て反時計回りに回動し、このナックル８Ｌ，８Ｒの回動に伴って、左右の前輪７Ｌ，７Ｒが左を向くように転舵される。

逆に、運転者Ｄにより、ステアリングホイールが右に切られると、ステアリングシャフト２２の回動に連動して、ラック軸３２が右方に移動する。ラック軸３２の移動に伴って、左側のタイロッド２４Ｌが左側のナックルアーム１０Ｌを左方に引っ張り、右側のタイロッド２４Ｒが右側のナックルアーム１０Ｒを右方に押す。これにより、左右のナックル８Ｌ，８Ｒが上方から見て時計回りに回動し、このナックル８Ｌ，８Ｒの回動に伴って、左右の前輪７Ｌ，７Ｒが右を向くように転舵される。

車両１の前面衝突時に、車体２の前部の押し潰された部分がタイロッドブラケット２３の架設部４３を後方に押圧すると、その架設部４３に加わる押圧力は、ラック軸３２を支点にタイロッドブラケット２３およびラック軸３２を回動させる力となる。これにより、ステアリングシャフト２２が後方、つまり運転席側に移動することを抑制できる。

また、ブラケットガイド２６が設けられているので、車両１の前面衝突の際に、タイロッドブラケット２３の架設部４３が後方に押圧されても、タイロッドブラケット２３が後方へ移動することを抑制できる。具体的には、タイロッドブラケット２３の架設部４３が後方に押圧されたときに、架設部４３がブラケットガイド２６の第１ガイド部材６１の後規制部６３に当接し、第１ガイド部材６１の上固定部６４および下固定部６５が車体フレーム２５を押圧することにより、架設部４３に加わる押圧力は、車体フレーム２５に受けられる。そのため、ラック軸３２およびステアリングシャフト２２がブラケットガイド２６とともに後方へ移動することを抑制できる。

よって、車両１の前面衝突時の乗員保護性を向上させることができる。

ブラケットガイド２６が設けられていない構成では、ラック軸３２を支点とするタイロッドブラケット２３の揺動（ラック軸３２およびタイロッドブラケット２３の一体的な回動）が規制されないので、車両１の組立工程において、タイロッドブラケット２３の位置が精度よく定まらず、タイロッド２４Ｌ，２４Ｒの一端部（車幅方向内側の端部）の位置にばらつきが生じる。また、車両１の走行時に、路面からタイロッドブラケット２３への入力により、タイロッドブラケット２３がラック軸３２を支点に揺動し、ステアリングシャフト２２の回動に対する前輪７Ｌ，７Ｒの転舵の応答性および車両１の直進安定性が低下するおそれがある。

ブラケットガイド２６が設けられて、タイロッドブラケット２３の前後方向の移動が規制されることにより、それらの不具合を解消することができ、ステアリングシャフト２２の回動に対する前輪７Ｌ，７Ｒの転舵の応答性および車両１の直進安定性を向上させることができる。

また、ラック軸３２の車幅方向の両端部よりも内側において、タイロッド２４Ｌ，２４Ｒの一端部がタイロッドブラケット２３に接続されているので、トレッドが小さい車両１においても、タイロッド２４Ｌ，２４Ｒの十分な長さを確保することができる。よって、トレッドが小さい車両１において、操舵性の向上を図ることができる。

ステアリングギヤ２１として、既存のラックアンドピニオン式のステアリング機構を用いても、タイロッドブラケット２３が設けられていることにより、前輪７Ｌ，７Ｒの良好な転舵に必要なタイロッド２４Ｌ，２４Ｒの長さを確保することができる。よって、トレッドが小さい車両１において、他車種に採用されている既存のステアリング機構を用いながら、操舵性の向上を図ることができる。既存のステアリング機構を用いることにより、車両１の開発コストおよび製造コストの低減を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、タイロッドブラケット２３に代えて、図４に示されるタイロッドブラケット９１が採用されてもよい。

タイロッドブラケット９１は、接続部９２，９３、第１架設部９４および第２架設部９５を一体的に備えている。

接続部９２，９３は、それぞれラック軸３２の左端部および右端部に接続され、ラック軸３２から下方に延びている。

第１架設部９４は、接続部９２，９３の各下端縁間に架設されて、ギヤハウジング３１の下方に配置されている。第１架設部９４の車幅方向の中央部には、タイロッド２４Ｌ，２４Ｒの一端部が連結されている。

第２架設部９５は、接続部９２，９３の各前端縁間に架設され、ギヤハウジング３１の下方に配置されている。第２架設部９５には、左右方向に長い略矩形状の開口９６が形成されている。そして、第２ガイド部材６２の上固定部６７は、前規制部６６の上端から開口９６を通って後方に延び、上方に屈曲して延びている。第１ガイド部材６１の後規制部６３（図２参照）および第２ガイド部材６２の前規制部６６は、それぞれガイドブッシュ８１，８２（図２参照）を介して、タイロッドブラケット９１の第２架設部９５における開口９６の下方の部分に当接している。これにより、第２架設部９５は、前規制部６６と後規制部６３とに前後から挟まれた状態で、車幅方向の移動が開口９６の車幅方向の長さ以内で許容されつつ、前後方向の移動が規制されている。

この構成では、開口９６の車幅方向の長さを変更することにより、タイロッドブラケット９１の車幅方向の移動量を調整することができる。そのためステアリングギヤ２１として、既存のステアリング機構を用いても、トレッドの小さい車両１に適するように、前輪７Ｌ，７Ｒの切れ角（転舵角）の調整が可能となる。その結果、前輪７Ｌ，７Ｒの切れ角を調整するための部品の点数を削減することができる。よって、車両１の製造コストのさらなる低減を図ることができる。

また、ガイドブッシュ８１，８２が省略されて、第１ガイド部材６１の後規制部６３の前面および第２ガイド部材６２の前規制部６６の後面に、摩擦係数を小さくするためのコーティング加工が施されてもよい。また、第１ガイド部材６１の後規制部６３および第２ガイド部材６２の前規制部６６が摩擦係数の小さい材料で形成されてもよい。さらにまた、タイロッドブラケット２３の架設部４３およびタイロッドブラケット９１の表面（少なくとも、前端面における第１ガイド部材６１と摺擦する部分および後端面における第２ガイド部材６２と摺擦する部分）に摩擦係数を小さくするためのコーティング加工が施されてもよいし、タイロッドブラケット２３，９１が摩擦係数の小さい材料で形成されてもよい。

また、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ２１に代えて、ボールスクリュー式のステアリングギヤが採用されてもよい。

また、車両１として、シティコミュータを取り上げた。しかしながら、車体構造１２が適用される車両は、軽自動車などの小型車両であってもよいし、小型車両以外の車両であってもよい。また、車体構造１２は、電気自動車に限らず、エンジン車、ハイブリッドカー、レンジエクステンデッド電気自動車および燃料電池車など、種々の車両に適用することができる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ 車体
７Ｌ 前輪（車輪）
７Ｒ 前輪（車輪）
８Ｌ ナックル
８Ｒ ナックル
２１ 車体構造
２２ ステアリングシャフト
２３ タイロッドブラケット
２４Ｌ タイロッド
２４Ｒ タイロッド
２５ 車体フレーム
２６ ブラケットガイド
３１ ギヤハウジング
３２ ラック軸（直動部材）
９１ タイロッドブラケット

Claims (1)

1. 車体フレームと、
   ステアリングシャフトと、
   前記ステアリングシャフトの回動に伴って車幅方向に移動する直動部材と、
   前記直動部材よりも下方に位置する部分を有し、前記直動部材に連結され、前記直動部材と一体的に車幅方向に移動するタイロッドブラケットと、
   一端部が前記タイロッドブラケットに連結されたタイロッドと、
   前記タイロッドブラケットの車幅方向の移動を許容し、前記車体フレームとの間で前記タイロッドブラケットの前後方向の移動を規制するブラケットガイドとを含む、車体構造。

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