JP2016185765A

JP2016185765A - 車両前部構造

Info

Publication number: JP2016185765A
Application number: JP2015066889A
Authority: JP
Inventors: 健太野村; Kenta Nomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: JP6332102B2

Abstract

【課題】設計の自由度を確保しながら、車両の前面衝突時における衝突エネルギーを効果的に吸収することができる車両前部構造を得る。
【解決手段】リヤマウント２８の取付部２８Ｘ、２８Ｙにスリット部５０、５２が設定されることで連結部４０に車両前方側から所定値以上の荷重が入力された場合にサスペンションメンバ２２に対する連結部４０の車両後方側への相対移動が許容される。また、連結部４０のブラケット３８には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共にサスペンションメンバ２２に対して連結部４０が車両後方側へ相対移動した場合にステアリングギヤボックス３４に当接する傾斜面３８Ｙが設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

下記特許文献１には、車両の前面衝突時における衝突エネルギーを効果的に吸収するための車両前部構造が開示されている。簡単に説明すると、この先行技術では、パワープラント（「パワーユニット」ともいう。）の後部に固定されたＲｒマウントブラケットがＲｒマウントを介して後フレーム部に支持されると共に、Ｒｒマウントにおいて車幅方向を軸方向とする環状部の後部には脆弱部が設定されている。また、Ｒｒマウントブラケットの側壁部の後側の端面には車両後方側へ向けて車両下方側に傾斜した傾斜面が設定されており、この傾斜面の車両後方側にステアリングギヤボックスが対向配置されている。

この先行技術では、車両の前面衝突時にＲｒマウントの環状部の後部が破損することでパワープラントが車両後方側へ移動する。そして、その移動時にＲｒマウントブラケットの傾斜面をステアリングギヤボックスに当接させることで、パワープラントを後下方側へ移動させようとしている。

特開２０１５−４４４３９号公報

しかしながら、上記先行技術では、Ｒｒマウントの環状部の後部を破損させることが必要となるため設計の自由度が低い。

本発明は、上記事実を考慮して、設計の自由度を確保しながら、車両の前面衝突時における衝突エネルギーを効果的に吸収することができる車両前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両前部構造は、車両前部に設けられたパワーユニット室内に配置され、車両が走行するための駆動力を発生するパワーユニットと、前記パワーユニットの車両下方側に位置するサブフレームと、前記パワーユニットの車両後方側に配置されて前記パワーユニットと前記サブフレームとを連結し、前記サブフレームに取り付けられたステアリングギヤボックス及びスタビライザの少なくとも一方に対して車両前方側に近接して配置された部位を含んで構成され、前記パワーユニットの車両前後方向の後端部に固定されたブラケットと、前記サブフレームに取り付けられて前記ブラケットを介して前記パワーユニットを支持するマウントと、を備える連結部と、を有し、前記サブフレームに対する前記マウントの取付部には、前記連結部に車両前方側から所定値以上の荷重が入力された場合に前記サブフレームに対する前記連結部の車両後方側への相対移動を許容する移動許容部が設定され、前記連結部には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共に前記サブフレームに対して前記連結部が車両後方側へ相対移動した場合に前記少なくとも一方に当接する傾斜面が設定されている。

上記構成によれば、サブフレームに対するマウントの取付部に移動許容部が設定されることで、連結部に車両前方側から所定値以上の荷重が入力された場合には、サブフレームに対する連結部の車両後方側への相対移動が許容される。このため、車両の前面衝突時に連結部がパワーユニットと共に所定値以上の荷重で車両後方側に押されると、サブフレームに対して連結部が車両後方側へ相対移動する。なお、移動許容部は、サブフレームに対するマウントの取付部に設定されるので、設計の自由度が比較的高い。

また、連結部は、サブフレームに取り付けられたステアリングギヤボックス及びスタビライザの少なくとも一方に対して車両前方側に近接して配置された部位を含んで構成されており、連結部には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共にサブフレームに対して連結部が車両後方側へ相対移動した場合に前記少なくとも一方に当接する傾斜面が設定されている。このため、前面衝突時にパワーユニットと共に連結部が車両後方側に変位して連結部の傾斜面が前記少なくとも一方に当接した後、更に連結部の傾斜面が車両後方側へ変位すると、前記少なくとも一方は傾斜面に案内されて車両上方側へ押し上げられる。

このように前記少なくとも一方が車両上方側へ押し上げられると、衝突エネルギーが吸収されるうえに、前記少なくとも一方とその車両後方側に配置されていた部材との干渉（当接）が抑えられる。また、このとき、前記少なくとも一方が当初配置されていたスペースへのパワーユニットの変位が可能となるので、その分だけパワーユニットの車両後方側への移動ストロークが長くなり、衝突エネルギーが効果的に吸収される。

以上説明したように、本発明の車両前部構造によれば、設計の自由度を確保しながら、車両の前面衝突時における衝突エネルギーを効果的に吸収することができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両前部構造の一部を車両上方斜め前方側から見た状態で示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る車両前部構造の主な構成部を車両後方斜め上方側から見た状態で示す斜視図である。図２の車両前部構造を車両前方斜め上方側から見た状態で示す斜視図である。図２の車両前部構造の要部を車両前方斜め上方側から見た状態で拡大して示す拡大斜視図である。図２の車両前部構造の要部を拡大して示す側面図である。

本発明の一実施形態に係る車両前部構造について図１〜図５を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示しており、矢印ＬＨは車両左側を示している。

（実施形態の構成）
図１には、本実施形態に係る車両前部構造の一部が車両上方斜め前方側から見た状態の斜視図で示されている。図１に示される車両前部１０には、パワーユニット室１４が設けられている。パワーユニット室１４は、ダッシュパネル１５（図５参照）に対して車両前方側に設けられており、パワーユニット室１４内にはパワーユニット１２（図１では二点鎖線で外形線のみを簡略化して示す）が配置されている。パワーユニット１２は、パワープラントともいい、車両右側にエンジンを備えると共に車両左側にトランスミッション１２Ｔ（図２参照）を備え、車両（自動車）が走行するための駆動力を発生するようになっている。

また、車両前部１０の両サイドには、車両前後方向を長手方向として左右一対のフロントサイドメンバ１６が配置されている。フロントサイドメンバ１６の車両幅方向外側かつ車両上方側には、エプロンアッパメンバ１８が配置されている。エプロンアッパメンバ１８及びフロントサイドメンバ１６には、両者間に配置されたサスペンションタワー２０が接合されている。サスペンションタワー２０は、フロントサスペンション（図示省略）の上端部を支持している。

また、車両前部１０には、左右一対のフロントサイドメンバ１６及びパワーユニット１２の車両下方側に位置するサブフレームとしてのサスペンションメンバ２２が配置されている。サスペンションメンバ２２は、車両上方側から見て略矩形の枠状に形成され、車両幅方向を長手方向として配置された前後一対のフロントクロス部２２Ｆ及びリヤクロス部２２Ｒと、車両前後方向を長手方向として配置された左右一対のサイド部２２Ａ、２２Ｂ（図２参照）と、を備えている。このサスペンションメンバ２２は、その四隅がサスペンションメンバサポート２４を介して左右のフロントサイドメンバ１６に連結されると共に、左右のフロントサスペンション（図示省略）を支持している。

サスペンションメンバ２２には、フロントクロス部２２Ｆにおける車両左側の部位にフロントマウント２６が固定されると共に、リヤクロス部２２Ｒにおける車両左側の部位にリヤマウント２８が固定されている。パワーユニット１２は、フロントマウント２６及びリヤマウント２８を介してサスペンションメンバ２２に支持されている。また、左右一対のフロントサイドメンバ１６には、サイドマウント３０、３２が固定されており、パワーユニット１２は、サイドマウント３０、３２を介してフロントサイドメンバ１６に支持されている。なお、パワーユニット１２の後部がサスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに取り付けられる構造については、詳細後述する。

図２には、本実施形態に係る車両前部構造の主な構成部が車両後方斜め上方側から見た状態の斜視図で示され、図３には、図２の車両前部構造が車両前方斜め上方側から見た状態の斜視図で示されている。図３では、フロントマウント２６（図１参照）等の図示を省略している。また、図４には、図２の車両前部構造の要部が車両前方斜め上方側から見た状態の拡大斜視図で示されている。図２〜図４では、パワーユニット１２のうち車両右側にエンジンの図示を省略している。さらに、図５には、図２の車両前部構造の要部が拡大された側面図で示されている。

図２に示されるように、パワーユニット１２の車両後方側には、長尺状のステアリングギヤボックス３４及びスタビライザ３６が配置されている。ステアリングギヤボックス３４は、車両幅方向に延びると共にパワーユニット室１４の両側部側で取付部材３５を介してサスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに取り付けられている。また、スタビライザ３６は、車両幅方向に延びると共に、その車両幅方向中間部（リヤマウント２８が配置される車両幅方向位置を含む範囲）がステアリングギヤボックス３４よりも車両後方側に配置されている。このスタビライザ３６も、パワーユニット室１４の両側部側で取付部材３７を介してサスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに取り付けられている。なお、ステアリングギヤボックス３４及びスタビライザ３６は、公知構成であるため詳細説明を省略すると共に、図５ではステアリングギヤボックス３４の断面をブロック化して示す。

図３に示されるように、パワーユニット１２の車両後方側には、パワーユニット１２のトランスミッション１２Ｔとサスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒとを連結する連結部４０が配置されている。なお、前述したリヤマウント２８は、この連結部４０の一部を構成している。連結部４０は、ステアリングギヤボックス３４に対して車両前方側に近接して配置される部位（後述するブラケット３８の一部）を含んで構成されており、パワーユニット１２（トランスミッション１２Ｔ）の車両前後方向の後端部に固定されたブラケット３８を備えている。そして、前述したリヤマウント２８は、サスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに取り付けられてブラケット３８を介してパワーユニット１２を支持している。以下、連結部４０について具体的に説明する。

図４に示されるように、ブラケット３８は、車両上方側から見て車両後方側が開放された略Ｕ字形状（略コ字形状）に形成され、前壁部３８Ａ及び左右一対の側壁部３８Ｂを備えている。前壁部３８Ａは、トランスミッション１２Ｔの外郭を構成するトランスミッションケース１２Ｃの後壁部にボルト４２（図２参照）で固定されている。左右一対の側壁部３８Ｂは、前壁部３８Ａの車両幅方向の両端から曲げられて車両後方側に延出している。

図５に示されるように、側壁部３８Ｂの後端面３８Ｚは、その上端部が車両上下方向に延在する鉛直面３８Ｘとされると共に、鉛直面３８Ｘの下側に連続する車両上下方向中間部が車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされた傾斜面３８Ｙ（滑り台形状）とされている。傾斜面３８Ｙの上部の車両後方側には前述したステアリングギヤボックス３４が近接して配置されており、ステアリングギヤボックス３４は傾斜面３８Ｙとの対向部がリヤマウント２８の車両後方側の端末よりも車両前方側の車両前後方向位置に設定されている。また、鉛直面３８Ｘ及び傾斜面３８Ｙの上部側は、リヤマウント２８よりも車両上方側に設定されている。

図４に示されるように、一対の側壁部３８Ｂの間には、リヤマウント２８のマウント本体２８Ｈが挿入配置されている。マウント本体２８Ｈは、車両幅方向を軸方向として同心円状に配置された外筒２８Ａ及び内筒２８Ｂと、外筒２８Ａ及び内筒２８Ｂの間に介在された弾性部（一例として加硫接着されたゴム部）２８Ｃと、を主要部として構成されている。内筒２８Ｂは、ブラケット３８の一対の側壁部３８Ｂの後下端部間にボルト４４（図２参照）及びナット４６で固定されている。

外筒２８Ａの下端部における前端部及び側部前側からは、前側フランジ部２８Ｄが張り出している。前側フランジ部２８Ｄは、車両上方側から見て車両後方側が開放された略Ｕ字状に形成されている。また、外筒２８Ａの下端部における後端部及び側部後側からは、後側フランジ部２８Ｅが張り出している。後側フランジ部２８Ｅは、車両上方側から見て車両前方側が開放された略Ｕ字状に形成されている。前側フランジ部２８Ｄ及び後側フランジ部２８Ｅは、サスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに対するリヤマウント２８の取付部２８Ｘ、２８Ｙを含んで構成されている。

前側フランジ部２８Ｄの左右両側には、車両前後方向を長手方向として車両前方側に開口した移動許容部としてのスリット部５０（切欠部）が貫通形成されている。同様に後側フランジ部２８Ｅの左右両側にも、車両前後方向を長手方向として車両前方側に開口した移動許容部としてのスリット部５２（切欠部）が貫通形成されている。これらのスリット部５０、５２における車両後方側の端部に対応して、サスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒの上壁部２２ｒにはボルト挿通孔２２Ｘ、２２Ｙ（図５参照）が貫通形成されている。

図５に示されるように、リヤクロス部２２Ｒの上壁部２２ｒの裏面（車両下方側に向けられた面）には、ボルト挿通孔２２Ｘ、２２Ｙの外周部にウエルドナット５６、５８が予め固着されている。そして、ボルト６０、６２が車両上方側からスリット部５０、５２の後端側、ボルト挿通孔２２Ｘ、２２Ｙの順に挿通されてウエルドナット５６、５８に螺合されることにより、前側フランジ部２８Ｄ及び後側フランジ部２８Ｅがサスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒの上壁部２２ｒに固定されている。そして、リヤマウント２８の取付部２８Ｘ、２８Ｙに前述したスリット部５０、５２が設定されることで、連結部４０に車両前方側から所定値以上の荷重Ｆが入力された場合にサスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに対する連結部４０の車両後方側（矢印ＲＲ方向参照）への相対移動が許容されるようになっている。

また、連結部４０のブラケット３８に形成された傾斜面３８Ｙは、サスペンションメンバ２２のリヤクロス部２２Ｒに対して連結部４０が車両後方側へ相対移動した場合に、リヤマウント２８よりも車両上方側の部位の一部がステアリングギヤボックス３４に当接するように設定されている。なお、図中では、ステアリングギヤボックス３４にブラケット３８の傾斜面３８Ｙが当接した状態を二点鎖線で示す。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、サスペンションメンバ２２に対するリヤマウント２８の取付部２８Ｘ、２８Ｙにスリット部５０、５２（図４参照）が設定されることで、連結部４０に車両前方側から所定値以上の荷重Ｆが入力された場合には、サスペンションメンバ２２に対する連結部４０の車両後方側への相対移動が許容される。このため、車両の前面衝突時に連結部４０がパワーユニット１２と共に所定値以上の荷重Ｆで車両後方側に押されると、サスペンションメンバ２２に対して連結部４０が車両後方側へ相対移動し、連結部４０のリヤマウント２８がサスペンションメンバ２２から離脱する。なお、このように相対移動させるための移動許容部（本実施形態ではスリット部５０、５２）は、サスペンションメンバ２２に対するリヤマウント２８の取付部２８Ｘ、２８Ｙに設定されるので、設計の自由度が比較的高い。

また、連結部４０は、ステアリングギヤボックス３４に対して車両前方側に近接して配置されたブラケット３８の一部を含んで構成されており、連結部４０のブラケット３８には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共にサスペンションメンバ２２に対して連結部４０が車両後方側へ相対移動した場合にステアリングギヤボックス３４に当接する傾斜面３８Ｙが設定されている。このため、前面衝突時に重量物であるパワーユニット１２と共にブラケット３８が車両後方側に変位してブラケット３８の傾斜面３８Ｙがステアリングギヤボックス３４に当接した後、更にブラケット３８の傾斜面３８Ｙが車両後方側へ変位すると、ステアリングギヤボックス３４は傾斜面３８Ｙに案内されて車両上方側へ押し上げられる。

このようにステアリングギヤボックス３４が車両上方側へ押し上げられると、衝突エネルギーが吸収されるうえに、ステアリングギヤボックス３４とその車両後方側に配置されていたスタビライザ３６等との干渉（当接）が抑えられる。また、このとき、ステアリングギヤボックス３４が当初配置されていたスペースへのパワーユニット１２の変位が可能となるので、その分だけパワーユニット１２が部材を介してダッシュパネル１５に干渉（当接）するまでの移動ストロークが長くなり、衝突エネルギーが効果的に吸収される。

更に、押し上げられたステアリングギヤボックス３４がブラケット３８の側壁部３８Ｂの後端面３８Ｚ（例えば鉛直面３８Ｘ）で破断すると、この破断時に衝突エネルギーが吸収されると共に、その破断後には連結部４０に対する反力の増加を抑えつつ連結部４０を後退させることができる。

以上説明したように、本実施形態の車両前部構造によれば、設計の自由度を確保しながら、車両の前面衝突時における衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。

また、本実施形態では、車両の前面衝突時に衝突エネルギーが効果的に吸収されることで、パワーユニット１２が部材を介してダッシュパネル１５に干渉する際の所謂底付き荷重及びその際のキャビン（フロア）の減速度をいずれも低減することができる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態の変形例として、連結部４０に相当する連結部（ブラケット又はマウント）がスタビライザ（３６）に対して車両前方側に近接して配置された部位を含んで構成されると共に、前記連結部には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共にサブフレーム（サスペンションメンバ（２２））に対して前記連結部が車両後方側へ相対移動した場合にスタビライザ（３６）に当接する傾斜面が設定されている、という構成を採ることも可能である。

また、他の変形例として、連結部４０に相当する連結部（ブラケット又はマウント）がステアリングギヤボックス（３４）及びスタビライザ（３６）のそれぞれに対して車両前方側に近接して配置された部位を含んで構成されると共に、前記連結部には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共にサブフレーム（サスペンションメンバ（２２））に対して前記連結部が車両後方側へ相対移動した場合にステアリングギヤボックス（３４）及びスタビライザ（３６）にそれぞれ当接する傾斜面が設定されている、という構成を採ることも可能である。

さらに、他の変形例として、連結部４０のリヤマウント２８に相当するマウントがステアリングギヤボックス（３４）に対して車両前方側に近接して配置された部位を含んで構成されると共に、前記マウントには、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共にサブフレーム（サスペンションメンバ（２２））に対して前記マウントを含む連結部（連結部４０に相当する要素）が車両後方側へ相対移動した場合にステアリングギヤボックス（３４）に当接する傾斜面が設定されている、という構成を採ることも可能である。

また、上記実施形態では、サブフレームが枠状のサスペンションメンバ２２とされているが、サブフレームは、例えば、フロントサイドメンバ（１６）間に直線状に架け渡されて車両幅方向に延在する（枠状でない）サスペンションメンバ等のようなクロスメンバであってもよい。

また、上記実施形態の変形例として、前側フランジ部２８Ｄ及び後側フランジ部２８Ｅに相当するフランジ部には、スリット部５０、５２に代えて、車両上下方向に貫通して車両前方側に開口した非スリット状の移動許容部としての切欠部が形成されてもよい。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０車両前部
１２パワーユニット
１４パワーユニット室
２２サスペンションメンバ（サブフレーム）
２８リヤマウント（マウント）
２８Ｘ、２８Ｙリヤマウントの取付部（マウントの取付部）
３４ステアリングギヤボックス
３６スタビライザ
３８ブラケット
３８Ｙ傾斜面
４０連結部
５０、５２スリット部（移動許容部）

Claims

車両前部に設けられたパワーユニット室内に配置され、車両が走行するための駆動力を発生するパワーユニットと、
前記パワーユニットの車両下方側に位置するサブフレームと、
前記パワーユニットの車両後方側に配置されて前記パワーユニットと前記サブフレームとを連結し、前記サブフレームに取り付けられたステアリングギヤボックス及びスタビライザの少なくとも一方に対して車両前方側に近接して配置された部位を含んで構成され、前記パワーユニットの車両前後方向の後端部に固定されたブラケットと、前記サブフレームに取り付けられて前記ブラケットを介して前記パワーユニットを支持するマウントと、を備える連結部と、
を有し、
前記サブフレームに対する前記マウントの取付部には、前記連結部に車両前方側から所定値以上の荷重が入力された場合に前記サブフレームに対する前記連結部の車両後方側への相対移動を許容する移動許容部が設定され、
前記連結部には、車両上方側へ向けて車両前方側に傾斜して車両側面視で直線状とされると共に前記サブフレームに対して前記連結部が車両後方側へ相対移動した場合に前記少なくとも一方に当接する傾斜面が設定されている、車両前部構造。