JP2018111463A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ダッシュパネルにステアリング装置の一部が固定される固定部が形成された構成において、車室の変形を抑制することができる車両前部構造を得る。
【解決手段】車両前部構造３０は、ダッシュパネル３２と、フロントサイドメンバ３４と、ブレース３６とを有する。ダッシュパネル３２は、ステアリング装置２０の一部が固定される固定部３８が設けられている。フロントサイドメンバ３４は、ダッシュパネル３４から車両前方側へ延在され、圧縮変形の起点となるビード４６を有し、車両前後方向に衝突荷重が入力された場合にビード４６を起点として、車両前方側が車両後方側に対して車幅方向の外側に向けて変形する。ブレース３６は、固定部３８及び周辺部４１の少なくとも一方と、フロントサイドメンバ３４におけるビード４６よりも車両前方側の部位とを接続する。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

特許文献１には、ダッシュクロスメンバとフロントサイドメンバとを溶接した結合部において、ダッシュクロスメンバの前面の端部をフロントサイドメンバに形成された溝よりも車両の前方側に位置させた車体構造が開示されている。

特開２０１６−１７９７０８号公報

ダッシュパネルには、ステアリング装置の一部が固定される固定部が形成されている。ここで、前面衝突時に内燃機関等の車両搭載部品がステアリング装置に接触して固定部が車室側に移動する場合に、固定部の周辺部がステアリング装置により車両後方側へ引っ張られることで、車室の変形量が大きくなる可能性がある。つまり、ダッシュパネルにステアリング装置の一部が固定される固定部が形成された構成において、車室の変形を抑制するには、改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、ダッシュパネルにステアリング装置の一部が固定される固定部が形成された構成において、車室の変形を抑制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に記載の本発明に係る車両前部構造は、ステアリング装置の一部が固定される固定部が設けられたダッシュパネルと、前記ダッシュパネルから車両前方側へ延在され、圧縮変形の起点となる変形起点部を有し、車両前後方向に衝突荷重が入力された場合に前記変形起点部を起点として、車両前方側が車両後方側に対して車幅方向の外側に向けて変形するフロントサイドメンバと、前記固定部及び前記固定部の周辺部の少なくとも一方と、前記フロントサイドメンバにおける前記変形起点部よりも車両前方側の部位とを接続する接続部材と、を有する。

請求項１に記載の本発明に係る車両前部構造では、車両の前面衝突時において、フロントサイドメンバに車両前後方向の衝突荷重が入力されると、フロントサイドメンバが圧縮変形される。具体的には、変形起点部を起点として、フロントサイドメンバの車両前方側が車両後方側に対して車幅方向の外側に向けて変形する。そして、内燃機関等の車両搭載部品がステアリング装置に接触した場合には、ダッシュパネルの固定部には、車両後方側に向けて衝突荷重が作用することになる。

ここで、車幅方向の外側に向けて変形したフロントサイドメンバによって、接続部材が車幅方向の外側に引っ張られる。さらに、引っ張られた接続部材によって、ダッシュパネルの固定部及び周辺部が車両前方側に引っ張られる。これにより、接続部材が無い構成に比べて、ダッシュパネルの固定部及び周辺部の車室側への侵入が抑制されるので、車室の変形を抑制することができる。

以上説明したように、請求項１に記載の車両前部構造によれば、ダッシュパネルにステアリング装置の一部が固定される固定部が形成された構成において、車室の変形を抑制することができるという効果を有する。

本実施形態に係る車両前部構造の平面図である。 本実施形態に係るステアリング装置の構成図である。 本実施形態に係る車両前部構造の斜視図である。 本実施形態に係るエンジンユニット、ステアリング装置及びダッシュパネルの配置状態を示す説明図である。 （Ａ）本実施形態に係る車両前部構造における前面衝突前の状態を示す説明図であり、（Ｂ）本実施形態に係る車両前部構造における前面衝突字の状態を示す説明図である。 （Ａ）本実施形態に係るブレースを有する車両前部構造とブレースを有さない比較例の車両前部構造とにおける前面衝突時の変形状態を示す説明図であり、（Ｂ）本実施形態に係るブレースを有する車両前部構造とブレースを有さない比較例の車両前部構造とにおける前面衝突時の時間とダッシュガセットに作用する力との関係を示すグラフである。

〔全体構成〕
図１に示す本実施形態の車両前部構造３０について説明する。なお、各図に適宜示す矢印ＦＲは車両前方（進行方向）を示しており、矢印ＵＰは車両上方を示しており、ＩＮは車幅方向内側を示しており、ＯＵＴは車幅方向外側を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の車幅方向の左右を示すものとする。

車両前部構造３０が適用された車両１０は、車室１２よりも車両前方側の車体前部にエンジンコンパートメント１４が形成されている。エンジンコンパートメント１４には、エンジンやモータ等を含んで構成された車載搭載部品の一例としてのパワーユニット１６が収容されている。図１では、パワーユニット１６を簡略化して角型状に示している。また、車両１０には、ステアリング装置２０が設けられている。なお、車両１０は、一例として、左ハンドル車とされている。

図２に示すステアリング装置２０は、車両１０の進行方向を変えるための操舵装置として設けられている。また、ステアリング装置２０は、図示しないステアリングホイール、ステアリングコラム及びステアリングシャフトと、インターミディエイトシャフト２２と、シャフト連結部２４と、ギヤボックス２６とを含んで構成されている。

インターミディエイトシャフト２２は、図示しないステアリングシャフトの車両前後方向前端部に連結されている。また、インターミディエイトシャフト２２は、車両側面視で前端部が後端部よりも車両下方側に位置する斜め方向を軸方向として回転可能に設けられている。インターミディエイトシャフト２２の前端部は、後述するダッシュパネル３２（図１参照）の貫通孔３９を通ってダッシュパネル３２よりも車両前方側に配置されている。また、インターミディエイトシャフト２２の前端部は、シャフト連結部２４を介してギヤボックス２６と連結されている。ギヤボックス２６は、図示しない車輪を転舵させるように構成されている。

インターミディエイトシャフト２２の軸方向の一部には、後述する固定部３８に固定される前端部２８が設けられている。前端部２８は、図示しない軸受を含んで構成されており、インターミディエイトシャフト２２を回転可能に支持している。また、前端部２８は、ボルトにより固定部３８に締結されることでダッシュパネル３２（図１参照）に固定されている。なお、前端部２８は、ステアリング装置２０の一部の一例である。図２では、ダッシュパネル３２のうち固定部３８のみを図示している。

〔要部構成〕
図３に示すように、車両前部構造３０は、ダッシュパネル３２と、フロントサイドメンバ３４と、接続部材の一例としてのブレース３６とを有する。なお、図３では、ステアリング装置２０（図２参照）の図示を省略している。

＜ダッシュパネル＞
図１に示すダッシュパネル３２は、車幅方向及び車両上下方向に延在されており、車室１２とエンジンコンパートメント１４とを仕切っている（区画している）。また、図３に示すように、ダッシュパネル３２は、略車両上下方向に沿う上部３２Ａと、上部３２Ａの下端に連続し上側が下側よりも車両前方側に位置するように傾斜した傾斜部３２Ｂと、傾斜部３２Ｂの一部に形成された固定部３８とを有する。傾斜部３２Ｂの下端部は、図示しないフロアパネルの車両前後方向の前端部に接合されている。また、ダッシュパネル３２の上端部は、図示しないウインドシールドガラスの下縁に沿って車幅方向に配置されるカウルの下面側に接合されている。

固定部３８は、一例として、車両正面視で略逆三角形状に形成された板状の部位である。また、固定部３８は、上側が下側よりも車両前方側に位置するように傾斜している。さらに、固定部３８には、板厚方向に貫通された貫通孔３９が形成されている。既述のように、貫通孔３９には、インターミディエイトシャフト２２（図２参照）が挿通されている。

以後の説明では、車両正面視における固定部３８の外縁部よりも車幅方向外側の部位でかつ後述するフロントサイドメンバ３４の縦壁４２Ａよりも車幅方向内側の部位を、固定部３８の周辺部４１と称する。ここで、固定部３８には、ステアリング装置２０の前端部２８（図２参照）が固定されている。このため、固定部３８及び周辺部４１は、ダッシュパネル３２における固定部３８及び周辺部４１を除く他の部位（一般部）に比べて、車両前後方向に作用する衝突荷重に対する曲げ剛性が高くなっている。なお、周辺部４１には、後述するブレース３６を取付けるための図示しない締結孔が形成されている。

なお、「ダッシュパネル３２に固定部３８が設けられる」ことは、固定部３８がダッシュパネル３２とは別体とされ、ダッシュパネル３２に接合又は締結により設けられたものに限らず、ダッシュパネル３２と一体に形成されたものも含む。

＜フロントサイドメンバ＞
図１に示すフロントサイドメンバ３４は、エンジンコンパートメント１４の下部における車幅方向両側部に左右一対設けられている。なお、フロントサイドメンバ３４は、基本的に車両１０の正面視における中央部に対して左右対称に構成されているため、図１では車両１０の右側（車両正面視で左側）の図示を省略している。車両１０の左側のフロントサイドメンバ３４の一部は、ダッシュパネル３２における固定部３８よりも車幅方向の外側に接合されている。

また、フロントサイドメンバ３４は、ダッシュパネル３２から車両前方側へ延在されている。なお、ダッシュパネル３２に対するフロントサイドメンバ３４側とは反対側（車室１２側）には、ダッシュガセット３５が設けられている。フロントサイドメンバ３４の前端部には、図示しないクラッシュボックスの後端部が固定されている。クラッシュボックスの前端部には、図示しないバンパリインフォースメントが固定されている。

フロントサイドメンバ３４は、車両前後方向から見た場合に、車幅方向内側に配置されたインナパネル４２と車幅方向外側に配置されたアウタパネル４４とで、略矩形状の閉断面を形成している。また、インナパネル４２には、変形起点部の一例としてのビード４６が形成されている。

図３に示すインナパネル４２は、一例として、車両前後方向から見た場合に車幅方向の外側に開口された断面ハット状に形成されている。具体的には、インナパネル４２は、車両上下方向に沿った縦壁４２Ａと、縦壁４２Ａの車両上下方向の上端から車幅方向の外側に延びる上壁４２Ｂと、縦壁４２Ａの車両上下方向の下端から車幅方向の外側に延びる下壁４２Ｃとを有する。縦壁４２Ａには、後述するブレース３６を締結するための図示しない締結孔が２箇所形成されている。上壁４２Ｂの車幅方向の外側端部には、上側に延びる上フランジ４２Ｄが形成されている。下壁４２Ｃの車幅方向の外側端部には、下側に延びる図示しない下フランジが形成されている。

（ビード）
ビード４６は、一例として、上壁４２Ｂにおけるダッシュパネル３２との接合部よりも車両前方側の部位に形成されている。また、ビード４６は、上壁４２Ｂの車幅方向外側端部から車幅方向の内側に向けて、上壁４２Ｂの車幅方向の中央部まで延びている。さらに、ビード４６は、上壁４２Ｂの上面から車両上下方向の下側に向けて凸状に形成されている。言い換えると、ビード４６は、車両上下方向の上側に向けて開口された溝部で構成されている。

図１に示すように、ビード４６は、車両１０の前面衝突時にフロントサイドメンバ３４の変形（折れ曲がり）を誘発させるために、フロントサイドメンバ３４の他の部位に比べて車両前後方向の荷重に対する強度が低下された脆弱部として設けられている。即ち、ビード４６は、車両前方側からの荷重入力時にフロントサイドメンバ３４の車幅方向外側への圧縮変形の起点となる。具体的には、ビード４６は、フロントサイドメンバ３４に対して車両前後方向の後側に向けて衝突荷重が入力された場合に、車両前方側が車両後方側に対して車幅方向の外側に向かうようにフロントサイドメンバ３４を変形させる起点となる。このように、ビード４６は、フロントサイドメンバ３４の折れモードを制御する機能を有する。

アウタパネル４４は、一例として、車両前後方向及び車両上下方向に沿った平板状に形成されている。また、アウタパネル４４の上部及び下部は、車幅方向の外側からインナパネル４２に重ねられ、上フランジ４２Ｄ及び図示しない下フランジに接合されている。

＜ブレース＞
図３に示すように、ブレース３６は、板状の鋼材の一部を屈曲させた形状とされており、ダッシュパネル３２の周辺部４１と、フロントサイドメンバ３４におけるビード４６よりも車両前方側の部位とを繋いでいる。図１に示すように、車両前部構造３０を車両平面視して、ダッシュパネル３２とフロントサイドメンバ３４と、ブレース３６とで、三角形状のトラス構造が形成されている。図３に示すように、ブレース３６は、第１取付部３６Ａ、接続部３６Ｂ、第２取付部３６Ｃ、上フランジ３６Ｄ及び下フランジ３６Ｅとで構成されている。

第１取付部３６Ａは、略車両前後方向に沿って延在されており、車両前後方向に間隔をあけて２箇所の図示しない貫通孔が形成されている。また、第１取付部３６Ａは、インナパネル４２の縦壁４２Ａに車幅方向の内側から重ねられ、該貫通孔と既述の図示しない締結孔とを合せた状態で、２本のボルト５２により縦壁４２Ａに締結されている。さらに、第１取付部３６Ａは、車幅方向から見た場合にビード４６と重なるように、ビード４６の車両前後方向の前側から後側まで延在されている。

接続部３６Ｂは、第１取付部３６Ａの車両前後方向の後端部から車両後方側へ延びている。図１に示すように、接続部３６Ｂは、車両平面視で、第１取付部３６Ａの後端部から、車両前後方向の前端部が後端部に対して車幅方向の外側に配置される斜め方向に延在されている。図３に示すように、接続部３６Ｂの一部には、パワーユニット１６（図１参照）側に向けて突出された凸部３７が形成されている。

第２取付部３６Ｃは、接続部３６Ｂの車両前後方向の後端部から車幅方向の内側へ延びており、図示しない貫通孔が形成されている。また、第２取付部３６Ｃは、周辺部４１に車両前後方向の前側から重ねられ、該貫通孔と既述の図示しない締結孔とを合せた状態で、１本のボルト５３により周辺部４１に締結されている。

上フランジ３６Ｄは、第１取付部３６Ａ、接続部３６Ｂ及び第２取付部３６Ｃの上端からパワーユニット１６（図１参照）側に向けて張出されている。下フランジ３６Ｅは、第１取付部３６Ａ、接続部３６Ｂ及び第２取付部３６Ｃの下端からパワーユニット１６側に向けて張出されている。

図４に示すように、車両１０において、ギヤボックス２６は、車両前後方向においてパワーユニット１６とダッシュパネル３２との間に配置されている。つまり、パワーユニット１６の一部と前端部２８とは、車両側面視で（車幅方向から見た場合に）車両前後方向に並んでいる。また、パワーユニット１６の一部と前端部２８とは、車両正面視で（車両前後方向から見た場合に）重なっている。

〔作用及び効果〕
次に、本実施形態の車両前部構造３０の作用及び効果について説明する。

図５（Ａ）に示すように、車両１０の前面衝突前では、ダッシュパネル３２とフロントサイドメンバ３４とをブレース３６が繋いでおり、車両平面視でトラス構造が形成されている。なお、図５（Ａ）では、ダッシュパネル３２、フロントサイドメンバ３４及びブレース３６を簡略化して示している。

図５（Ｂ）に示すように、車両１０の前面衝突時において、フロントサイドメンバ３４に車両前後方向の衝突荷重Ｆが入力されると、フロントサイドメンバ３４が圧縮変形される。具体的には、フロントサイドメンバ３４のビード４６に対する車両前方側が、ビード４６を起点として、ビード４６に対する車両後方側よりも車幅方向の外側に向けて変形する。このフロントサイドメンバ３４の変形によって、衝突エネルギーが吸収される。なお、図４に示すように、パワーユニット１６と前端部２８とが車両側面視で車両前後方向に並んでいるため、前面衝突時にパワーユニット１６とステアリング装置２０とが接触し易い。パワーユニット１６がステアリング装置２０に接触した場合には、固定部３８には、車両後方側に向けて衝突荷重が作用することになる。

ここで、図５（Ｂ）に示す車両前部構造３０では、ブレース３６の第１取付部３６Ａがビード４６に対して車両前方側に取付けられている。言い換えると、第１取付部３６Ａは、フロントサイドメンバ３４が外側へ開く位置に取付けられて（結合されて）いる。このため、ブレース３６が、車幅方向の外側に向けて変形したフロントサイドメンバ３４によって車幅方向の外側に引っ張られる。そして、引っ張られたブレース３６によって、ダッシュパネル３２の固定部３８及び周辺部４１が車両前方側に引っ張られる。これにより、ブレース３６が無い構成に比べて、ダッシュパネル３２の固定部３８及び周辺部４１の車室１２側への侵入が抑制されるので、車室１２の変形を抑制することができる。

また、車両前部構造３０では、前面衝突時にフロントサイドメンバ３４が車幅方向の外側へ変形するときに、フロントサイドメンバ３４自体の変形に必要な荷重に、ブレース３６がダッシュパネル３２を車両前方側へ引っ張るための荷重が加わる。言い換えると、車両前部構造３０では、フロントサイドメンバ３４が車幅方向の外側へ変形するための荷重が増えるので、ブレース３６が無い構成に比べて、前面衝突時における衝突エネルギーの吸収量を増やすことができる。

さらに、車両前部構造３０では、ブレース３６に対して、フロントサイドメンバ３４の変形によって引張力が作用するため圧縮力が作用しにくい。このため、ブレース３６の耐力を上げる（自軸方向から見た場合に閉断面形状とする）必要がなくなるので、ブレース３６を簡単な構成として軽量化することができる。

図６（Ａ）には、車両前部構造３０の前面衝突時の変形状態が実線で示されており、比較例の車両前部構造２００の前面衝突時の変形状態が破線で示されている。なお、比較例の車両前部構造２００は、車両前部構造３０からブレース３６を取り除いた構成とされている。ダッシュパネル３２とフロントサイドメンバ３４との接合部付近を見ると、車両前部構造３０におけるダッシュパネル３２の方が、比較例の車両前部構造２００におけるダッシュパネル３２に比べて、距離Ｌ１だけ車両前方側に位置することが確認された。

図６（Ｂ）には、前面衝突時にフロントサイドメンバ３４からダッシュガセット３５（図２参照）に入力される衝突荷重の時間変化がグラフＧ１、Ｇ２で示されている。グラフＧ１は、本実施形態の車両前部構造３０における衝突荷重の時間変化を表している。グラフＧ２は、比較例の車両前部構造２００における衝突荷重の時間変化を表している。時点ｔ１以降において、グラフＧ１の方がグラフＧ２に比べて、ダッシュガセット３５（図１参照）に入力される衝突荷重が最大でΔＦ１低下している。つまり、図６（Ａ）に示す車両前部構造３０では、比較例の車両前部構造２００に比べて、ダッシュガセット３５に入力される衝突荷重が低減されるので、ダッシュガセット３５を小型化して車両１０を軽量化することができる。

さらに、図３に示す車両前部構造３０では、ブレース３６の構成が、フロントサイドメンバ３４の変形に伴い固定部３８及び周辺部４１を引っ張る構成となっているため、ブレース３６自体の耐力を大きく設定しなくて済む。言い換えると、ブレース３６を複数の部材で構成して軸方向に見て閉断面形状としなくて済むので、ブレース３６を簡単な構成として、車両前部構造３０を軽量化することができる。

（変形例）
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

車両１０の左側にブレース３６を設けるだけでなく、右側（助手席側）のフロントサイドメンバ３４にもビード４６を形成し、右側のフロントサイドメンバ３４のビード４６よりも車両前方側と右側のダッシュパネル３２とをブレース３６で接続してもよい。つまり、変形起点部及び接続部材は、車両１０の運転席側に設けるだけでなく、運転席側及び助手席側に設けてもよい。このように構成することで、運転席側及び助手席側でブレース３６によってダッシュパネル３２が引っ張られ、前面衝突時の車室１２の変形をさらに抑制することができる。なお、車両前部構造３０は、右ハンドル車に設けてもよい。

接続部材は、ブレース３６のように板状に限らず、上面及び底面を有する略三角柱状の部材やブラケットで構成されていてもよい。また、ブレース３６の第２取付部３６Ｃは、周辺部４１に締結されるものに限らず、固定部３８に締結されたり、あるいは、固定部３８及び周辺部４１に跨って締結されていてもよい。さらに、ブレース３６は、フロントサイドメンバ３４と、固定部３８及び周辺部４１の少なくとも一方とに対して、締結ではなく溶接（接合）されていてもよい。

変形起点部は、フロントサイドメンバ３４が車幅方向外側に向けて座屈するように形成されていればよい。ビード４６は、フロントサイドメンバ３４の上壁４２Ｂに形成されるものに限らず、下壁４２Ｃあるいはアウタパネル４４に形成されたものであってもよい。さらに、ビード４６は、上壁４２Ｂと上フランジ４２Ｄ、下壁４２Ｃと下フランジにそれぞれ跨って形成されていてもよく、上壁４２Ｂからアウタパネル４４を経由して下壁４２Ｃまで形成されていてもよい。また、変形起点部の他の例として、ビード４６に換えて、フロントサイドメンバ３４に切欠部又は孔部を形成してもよい。

以上、本発明の実施形態及び変形例に係る車両前部構造について説明したが、これらの実施形態及び変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 車両
２０ ステアリング装置
３０ 車両前部構造
３２ ダッシュパネル
３４ フロントサイドメンバ
３６ ブレース（接続部材の一例）
３８ 固定部
４１ 周辺部
４６ ビード（変形起点部の一例）

Claims (1)

1. ステアリング装置の一部が固定される固定部が設けられたダッシュパネルと、
   前記ダッシュパネルから車両前方側へ延在され、圧縮変形の起点となる変形起点部を有し、車両前後方向に衝突荷重が入力された場合に前記変形起点部を起点として、車両前方側が車両後方側に対して車幅方向の外側に向けて変形するフロントサイドメンバと、
   前記固定部及び前記固定部の周辺部の少なくとも一方と、前記フロントサイドメンバにおける前記変形起点部よりも車両前方側の部位とを接続する接続部材と、
   を有する車両前部構造。