JP2013216253A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】両の前突時のエネルギ吸収性能を、少ないスペースで向上させることが可能な車両前部構造を提供すること。
【解決手段】エンジンルームＥＲにおいて、パワーユニット１０の後方位置に車幅方向に延在され、操舵操作を前輪に伝達するステアリングラック３０と、パワーユニット１０の後端部に、ステアリングラック３０と車両前後方向に対向して設けられたラック破断用部材４０と、ステアリングラック３０の操舵操作を前輪側に伝達するラック３３を収容するラックハウジング３４においてラック破断用部材４０と対向する部位に設けられ、鉄製のラック破断用部材４０よりも低剛性のアルミニウムにより形成された破断部としてのラックハウジング３４と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前部の構造に関する。

従来、車両前部のエンジルーム内の搭載物を、車両の前面衝突時（以下、前突時と称する）におけるエンジンの後退を円滑に行なえるように配置することで、前突時のエネルギ吸収を効率良く行なうことは知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４１７０９号公報

エンジンなどのパワーユニットを搭載したエンジンルームなどの収容スペースでは、パワーユニットの車両後方位置に、ステアリングの操作を車輪側に伝達するステアリングギアボックスおよびステアリングラックが車幅方向に延在して配置されている。
しかしながら、限られた収容スペース内において、パワーユニットとステアリングギアボックスとの間隔を広く確保するのが難しい。特に、パワーユニットから前輪に駆動を伝達する部分であるデファレンシャルを収容するデフケースなどは、前輪と車両前後方向で重なる位置に配置されるため、ステアリングラックとの間隔を確保するのが難しい。
このように、パワーユニットとステアリングギアボックスおよびステアリングラックとの車両前後方向の間隔が確保できない場合、前突時にパワーユニットの後退がステアリングラックなどにより妨げられ、充分なエネルギ吸収が成されないおそれがあった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、車両の前突時のエネルギ吸収性能を向上させることが可能な車両前部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、本発明は、パワーユニットの後端部に、ステアリングラックと車両前後方向に対向して設けられたラック破断用部材と、前記ステアリングラックの操舵操作を前輪側に伝達するラックを収容するラックハウジングにおいて前記ラック破断用部材と対向する部位に設けられ、前記ラック破断用部材よりも低剛性の素材により形成された破断部と、を備えていることを特徴とする車両前部構造とした。

本発明では、車両の前突時に、パワーユニットが後退すると、パワーユニットの後端部に設けたラック破断用部材が、その後方のステアリングラックの破断部に衝突する。したがって、ステアリングラックでは、ラック破断用部材よりも低剛性の破断部に応力集中が生じて変形する。
よって、ステアリングラックが変形しない場合と比較して、ステアリングラックの変形分だけ、エネルギ吸収を図ることができるとともに、パワーユニットの後退代を拡大することができる。

図１は実施の形態１の車両前部構造を適用した車両前部のエンジンルームＥＲ内の構成を示す平面図である。 図２は実施の形態１の車両前部構造におけるステアリングラック３０の要部を示す断面図である。 図３は実施の形態１の車両前部構造の要部を拡大して示す平面図である。 図４は実施の形態１の車両前部構造の要部を拡大して示す側面図である。 図５は実施の形態２の車両前部構造を適用した車両前部のエンジンルームＥＲ内の構成を示す平面図である。 図６は実施の形態２の車両前部構造の要部を拡大して示す側面図である。 図７は実施の形態３の車両前部構造の要部を示す平面図である。

以下、本発明の車両前部構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の車両前部構造を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は実施の形態１の車両前部構造を適用した車両のエンジンルームＥＲを示す平面図である。
パワーユニット１０を収容する収容スペースとしてのエンジンルームＥＲは、ダッシュパネル１０１により図示を省略した車両後方（矢印ＲＲ方向）の車室と区画されている。このエンジンルームＥＲに収容されたパワーユニット１０は、エンジン１１、変速機１２、デファレンシャルギア１３を備え、車体１００に弾性支持されている。なお、エンジンルームＥＲにおいてパワーユニット１０の車両前方には、ラジエータ１１０が設けられている。

デファレンシャルギア１３は、パワーユニット１０の車両後方側の位置に設置され、このデファレンシャルギア１３から、図示を省略した前輪に回転を伝達するアクスルシャフト（図示省略）が矢印ＲＬ方向である車幅方向に延在されている。

また、デファレンシャルギア１３は、パワーユニット１０の外郭を形成するユニットハウジング１５の一部としてのデフケース１５ａに収容されている。このデフケース１５ａを含むユニットハウジング１５は、アルミニウム製のものである。

エンジンルームＥＲにおいて、パワーユニット１０の車両後方位置には、ステアリングラック３０が車幅方向に延在されている。ステアリングラック３０は、図示を省略したステアリングの操舵力を、図示を省略した前輪側に伝達するもので、ステアリングの操舵力はステアリングギアボックス３１の部分で、図示を省略したステアリングシャフトに連結された図示を省略したピニオンギアから図２に示すラック３３に伝達される。なお、ステアリングギアボックス３１には、図示を省略したピニオンギア部分を収容するピニオンケース３２が一体に形成されている。
なお、ラック３３は、鉄製であり、図２に示すように、アルミニウム製のラックハウジング３４に収容され、ラックハウジング３４に沿って車幅方向へ移動可能に支持されている。
また、ラックハウジング３４には、外周が、凹状の第１凹部３４ａが形成されている。この第１凹部３４ａを形成した車幅方向の位置については後述する。

図３に示すように、アルミニウム製のデフケース１５ａの車両後方側の端部に、こアルミニウム製のデフケース１５ａおよびラックハウジング３４よりも高剛性の鉄製のラック破断用部材４０が取り付けられている。すなわち、デフケース１５ａの合わせ面の一部が外径方向に延長されて略直方体形状を成す取付部１５ｂが形成されており、この取付部１５ｂにラック破断用部材４０が取り付けられている。

ラック破断用部材４０は、ベース部４１と突起部４２とを備えている。
ベース部４１は、突起部４２を支える基部４１ａと、この基部４１ａと一体に形成されて、取付部１５ｂを車幅方向から挟む一対の狭持片４１ｂ，４１ｂと、を備えている。

ベース部４１は、基部４１ａが取付部１５ｂの後面に当接し、狭持片４１ｂ，４１ｂが取付部１５ｂを、車幅方向両側から挟んだ状態で、狭持片４１ｂ，４１ｂをボルト４３，４３により取付部１５ｂに固定されている。
突起部４２は、円錐状に形成され、その中心軸を車両後方に沿う方向に向け、頂点をラックハウジング３４の第１凹部３４ａに向けて配置されている。すなわち、ラック破断用部材４０は、その取付位置が、車両上下方向で、図４に示すように、突起部４２の先端が、ステアリングラック３０の軸心近傍の高さに配置され、車幅方向で前述したラックハウジング３４の第１凹部３４ａの車幅方向略中央の配置されるように設定されている。

（実施の形態１の作用）
次に、実施の形態１の作用について説明する。
車両の前面衝突時に、その入力によりラジエータ１１０が車両後方に移動してパワーユニット１０に衝突し、パワーユニット１０が、さらに車両後方に移動する場合がある。この場合、パワーユニット１０のデフケース１５ａに設けられたラック破断用部材４０の突起部４２が、ステアリングラック３０のラックハウジング３４の第１凹部３４ａに衝突する。
これにより、第１凹部３４ａでは、硬質の突起部４２の接触点に応力が集中し、ラックハウジング３４が破断する。しかも、ラックハウジング３４は、第１凹部３４ａを設けた後ろ側にも第２凹部３４ｂを形成しているため、この破断がより円滑に成される。さらに、ラック破断用部材４０は鉄製であるため、同じく鉄製のラック３３を変形させることも可能である。

したがって、ラックハウジング３４が変形した分だけ、パワーユニット１０の後退が可能となり、その分、衝突エネルギの吸収性能を向上できる。
よって、従来と同じエンジンルームＥＲのスペースであれば、衝突エネルギの吸収性能の向上が可能であり、一方、同じ衝突エネルギ吸収性能を確保した場合は、エンジンルームＥＲの省スペース化および軽量化を図ることが可能である。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１の車両前部構造は、以下に列挙する効果を奏する。
ａ）実施の形態１の車両前部構造は、
車両前部に設けられた駆動源の収容スペースとしてのエンジンルームＥＲに搭載された駆動源を含んで一体化されたパワーユニット１０と、
エンジンルームＥＲにおいて、パワーユニット１０の後方位置に車幅方向に延在され、操舵操作を前輪に伝達するステアリングラック３０と、
パワーユニット１０の後端部に、ステアリングラック３０と車両前後方向に対向して設けられたラック破断用部材４０と、
ステアリングラック３０の操舵操作を前輪側に伝達するラック３３を収容するラックハウジング３４においてラック破断用部材４０と対向する部位に設けられ、鉄製のラック破断用部材４０よりも低剛性のアルミニウムにより形成された破断部としてのラックハウジング３４と、
を備えていることを特徴とする。
したがって、前突時にパワーユニット１０が後退すると、パワーユニット１０の後端部に設けたラック破断用部材４０が、その後方のステアリングラック３０の破断部としてのアルミニウム製のラックハウジング３４に衝突する。これにより、ステアリングラック３０では、ラック３３よりも低剛性の破断部としてのラックハウジング３４に応力集中が生じて変形する。
よって、ステアリングラック３０が変形しない場合と比較して、ステアリングラック３０の変形分だけ、エネルギ吸収を図ることができるとともに、パワーユニット１０の後退代を拡大することができる。

ｂ）実施の形態１の車両前部構造は、ラック破断用部材４０は、パワーユニット１０の外郭を形成するユニットハウジング１５と別体に形成され、アルミニウム製のユニットハウジング１５よりも高剛性の素材である鉄により形成されていることを特徴とする。
よって、ユニットハウジング１５が、軽量化などのために低剛性のアルミニウムにより形成されている場合でも、破断部としてのラックハウジング３４の変形を容易として、上記ａ）の効果を、より確実に奏することが可能となる。

ｃ）実施の形態１の車両前部構造は、ラック破断用部材４０は、ステアリングラック３０に向けて突形状としての円錐状の突起部４２を備えていることを特徴とする。
したがって、突起部４２によるステアリングラック３０における応力集中を、より狭い範囲に生じさせることにより高硬度のステアリングラック３０の変形をいっそう確実に行って、上記のエネルギ吸収およびパワーユニット１０の後退代の拡大を、より確実に達成できる。

ｄ）実施の形態１の車両前部構造は、ラック破断用部材４０が設けられたパワーユニット１０の後端部は、パワーユニット１０においてデファレンシャルギア１３を収容するデフケース１５ａの後端部であることを特徴とする。
前輪に操舵操作を伝達するステアリングラック３０に近接する部位である、同じく前輪に駆動力を伝達するデファレンシャルギア１３を収容するデフケース１５ａにラック破断用部材４０を設置することにより、パワーユニット１０の後方移動時に、早期にラック破断用部材４０をステアリングラック３０に衝突させることが可能となる。
加えて、実施の形態１では、ラック破断用部材４０の取付箇所として、デフケース１５ａの合わせ面の一部を外径方向に延長して取付部１５ｂを形成したため、取付部１５ｂの形成が容易であるとともに、取付部１５ｂの厚さの確保が容易である。

ｅ）実施の形態１の車両前部構造は、破断部は、ラック３３を収容して車幅方向に延在されたラックハウジング３４であり、このラックハウジング３４が、鉄製のラック３３よりも低剛性の素材であるアルミニウムにより形成されていることを特徴とする。
ラックハウジング３４をアルミニウムにより形成したため、操舵系の剛性を確保するためにラック３３を鉄により形成していても、ステアリングラック３０を変形させて、エネルギ吸収性の向上およびパワーユニット１０の後退代の拡大を図ることができる。

ｆ）実施の形態１の車両前部構造は、破断部としてのラックハウジング３４は、ラック破断用部材４０と対向する部位に、変形促進用の第１凹部３４ａが形成されていることを特徴とする。
したがって、前突によるパワーユニット１０の後退時に、ラック破断用部材４０の突起部４２が、第１凹部３４ａに当たり、かつ、衝突負荷を確実にラックハウジング３４に入力することができる。これにより、上記ａ）の効果を、より確実に奏する。
しかも、第１凹部３４ａは、ラックハウジング３４に対して、窪んだ形状に形成したため、突起部４２が、第１凹部３４ａ内に当たると、第１凹部３４ａの内周縁に係合し、第１凹部３４ａから抜けにくく、衝突負荷の伝達をより確実に行うことができる。
加えて、第１凹部３４ａを形成したことにより、第１凹部３４ａを形成しない場合と比較して、パワーユニット１０の車両後方への移動代を確保でき、その分、衝突エネルギの吸収性を向上することが可能である。

さらに、本実施の形態１では、ラックハウジング３４において、第１凹部３４ａとは反対側の車両後方側にも第２凹部３４ｂを形成した。
よって、この第２凹部３４ｂを形成しない場合と比較して、ラックハウジング３４の変形が容易となり、衝突エネルギの吸収性能およびパワーユニット１０の後退代の拡大を図ることができる。

（他の実施の形態）
次に、他の実施の形態の車両前部構造について説明する。
なお、他の実施の形態は、実施の形態１の変形例であるため、実施の形態１と共通する構成には実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点のみ説明する。

（実施の形態２）
実施の形態２の車両前部構造は、図５の平面図および図６の側面図に示すように、実施の形態１とは異なるラック破断用部材２４０を用いた例である。

このラック破断用部材２４０は、実施の形態１と同様に、デフケース１５ａを形成するアルミニウムよりも高剛性の鉄などの金属製のものであり、デフケース１５ａから突設した取付部１５ｂの後端部を覆って取り付けられている。
そして、このラック破断用部材２４０は、図５に示すように、上方から見て略Ｖ字状の突起部２４２を有するとともに、この突起部２４２を、車両前後方向で第１凹部２３４ａに対向させて配置されている。なお、本実施の形態２では、ラック破断用部材２４０が上下方向に長さを有した形状に形成したため、第１凹部２３４ａおよびこの第１凹部２３４ａと対称に設けられた第２凹部２３４ｂも、上下に長さを有した形状に形成している。
したがって、実施の形態２にあっても、実施の形態１と同様の効果ａ）〜ｆ）で述べた効果を得ることができる。

（実施の形態３）
実施の形態３の車両前部構造は、図７の平面図に示すように、ラック破断用部材４０を取り付けるパワーユニット１０の後端部に位置するデファレンシャルギア１３と、ステアリングラック３３０のステアリングギアボックス３３１とが、車幅方向で同位置に配置されている例である。
すなわち、実施の形態１，２では、ラック破断用部材４０，２４０を取り付けるデファレンシャルギア１３の車両後方には、ラックハウジング３４が配置されていたが、本実施の形態３では、ステアリングギアボックス３３１が配置されている。このように、車両の仕様によっては、このような配置のものもあり得る。

この場合、ラックハウジング３３４を、その素材として一般的な鉄により形成し、ステアリングギアボックス３３１を、破断部として、鉄よりも低剛性のアルミニウムにより形成する。なお、ステアリングラック３３０の車幅方向両端からは、図７では図示を省略したラックの動きを、前輪側に伝達するタイロッド３３５，３３５が前輪側に延在されている。また、ステアリングギアボックス３３１には、図示を省略したステアリングシャフト側のピニオンギア部分を収容するピニオンケース３２が一体に形成されている。

一方、デファレンシャルギア１３のデフケース１５ａには、実施の形態１で示したのと同様のアルミニウムよりも高剛性の鉄などにより形成されたラック破断用部材３４０を取り付けている。

したがって、車両の前面衝突時に、パワーユニット１０が車両後方に移動した場合、ラック破断用部材３４０が、ステアリングギアボックス３３１を破断して変形させることができる。

ｇ）実施の形態３の車両前部構造は、破断部は、操舵操作をラック３３に伝達するステアリングギアを収容するステアリングギアボックス３３１であり、このステアリングギアボックス３３１が、ラック３３を収容する鉄製のラックハウジング３３４よりも低剛性の素材であるアルミニウムにより形成されていることを特徴とする。
したがって、パワーユニット１０においてステアリングラック３３０に最も近くまで車両後方に突出している部位であるデフケース１５ａの位置の車両後方に、ステアリングギアボックス３３１が存在している場合でも、エネルギ吸収性能の向上およびパワーユニット１０の後退代の拡大を図ることができる。

以上、本発明の車両前部構造を実施の形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、実施の形態では、パワーユニットの駆動源として、エンジンを示したが、これに限定されず、電動車両のように駆動源として、モータを搭載したものや、ハイブリッド車両のように、駆動源としてエンジン並びにモータを備えたものなどを用いてもよい。
また、実施の形態では、ステアリングラックにおいて操舵操作の伝達部分の構造は特定していないが、操舵をアシストする機構を有しないマニュアルギア、操舵をアシストするいわゆるパワーステアリング構造のもののいずれを用いることもできる。また、パワーステアリングとしても、油圧を用いるもの電動のものなど、その構造はどのようなものを用いてもよい。さらに、電動ステアリングの場合、ピニオン式、ラック同軸式、ラックパラレル式、ラッククロス式など、その構造は限定されない。
また、実施の形態では、ラック破断用部材を、ユニットハウジングのデフケースに設けた例を示したが、パワーユニットの後端部に配置されている部分であれば、このラック破断用部材の設置位置は、デフケースに限定されない。また、この後端部の素材として、破断部よりも高剛性の素材が用いられている場合、ラック破断用部材をユニットハウジングと一体に形成してもよい。さらに、ラック破断用部材と破断部との剛性は、相対的にラック破断用部材が高剛性であれば、実施の形態で示した素材に限定されるものではない。

１０ パワーユニット
１５ａ デフケース（後端部）
１５ｂ 取付部
３０ ステアリングラック
３３ ラック
３４ ラックハウジング（破断部）
３４ａ 第１凹部
３４ｂ 第２凹部
４０ ラック破断用部材
４２ 突起部
２４０ ラック破断用部材
２３４ａ 第１凹部
２３４ｂ 第２凹部
２４２ 突起部
３３０ ステアリングラック
３３１ ステアリングギアボックス（破断部）
３３４ ラックハウジング
３３５ タイロッド
３４０ ラック破断用部材
ＥＲ エンジンルーム（収容スペース）

Claims (7)

1. 車両前部に設けられた駆動源の収容スペースに搭載された駆動源を含んで一体化されたパワーユニットと、
   前記収容スペースにおいて、前記パワーユニットの後方位置に車幅方向に延在され、操舵操作を前輪に伝達するステアリングラックと、
   前記パワーユニットの後端部に、前記ステアリングラックと車両前後方向に対向して設けられたラック破断用部材と、
   前記ステアリングラックの前記操舵操作を前記前輪側に伝達するラックを収容するラックハウジングにおいて前記ラック破断用部材と対向する部位に設けられ、前記ラック破断用部材よりも低剛性の素材により形成された破断部と、
   を備えていることを特徴とする車両前部構造。
2. 請求項１に記載の車両前部構造において、
   前記ラック破断用部材は、前記パワーユニットの外郭を形成するユニットハウジングと別体に形成され、前記ユニットハウジングよりも高剛性の素材により形成されていることを特徴とする車両前部構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両前部構造において、
   前記ラック破断用部材は、前記ステアリングラックに向けて突形状となった突起部を備えていることを特徴とする車両前部構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両前部構造において、
   前記ラック破断用部材が設けられた前記パワーユニットの後端部は、前記パワーユニットにおいて差動装置を収容するデフケースの後端部であることを特徴とする車両前部構造。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両前部構造において、
   前記破断部は、前記ラックを収容して車幅方向に延在されたラックハウジングであり、このラックハウジングが、前記ラックよりも低剛性の素材により形成されていることを特徴とする車両前部構造。
6. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両前部構造において、
   前記破断部は、前記操舵操作を前記ラックに伝達するステアリングギアを収容するステアリングギアボックスであり、このステアリングギアボックスが、前記ラックを収容するラックハウジングよりも低剛性の素材により形成されていることを特徴とする車両前部構造。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車両前部構造において、
   前記破断部は、前記ラック破断用部材と対向する部位に、変形促進用の凹部が形成されていることを特徴とする車両前部構造。