JP2020189578A

JP2020189578A - 車両前部構造

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Publication number: JP2020189578A
Application number: JP2019096166A
Authority: JP
Inventors: 中村　真人; Masato Nakamura; 真人中村; 鈴木　啓介; Keisuke Suzuki; 鈴木　　啓介
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2020-11-26
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: JP7243438B2; CN111976841B; US20200369323A1; US11167806B2; CN111976841A

Abstract

【課題】車両が微小ラップ衝突した際のダッシュパネルの後退を抑制する。【解決手段】フロントコンパートメント１１０と車室１２０とを仕切るダッシュパネル１０と、ダッシュパネル１０の車室側の面に取付けられたダッシュメンバ１４と、を含む車両前部構造１００であって、ダッシュパネル１０は、左右の下半部で前輪のホイールハウスの後壁を構成するように車室側にそれぞれ突出する左右のホイールハウス部１２を備え、ダッシュメンバ１４は、ホイールハウス部１２の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるようにホイールハウス部１２の車室側の面に取付けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両前部構造、特に、車両前方のフロントコンパートメントと車室とを仕切るダッシュパネルの構造に関する。

車両が衝突した際にダッシュパネルの後退量を低減することが求められている。このため、ダッシュパネルのホイールハウス部の上下方向中央に車両幅方向に延びるガセット部材を取付けて、衝突の際のダッシュパネルの後退量を低減する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ダッシュパネルのフロントサイドメンバが接続される位置でダッシュパネルのホイールハウス部に沿って車両上下方向に延びるダッシュメンバを取付けて、ダッシュパネルの剛性を高める構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１３−１６９８０６号公報特開２００１−１３０４５０号公報

ところで、車両が微小ラップ衝突した際には、前輪がダッシュパネルのホイールハウス部の前面に接触する場合がある。この際、ホイールハウス部に車両幅方向に延びるガセット部材を取付けた特許文献１に記載された構造や、ホイールハウス部の横に車両上下方向に延びるダッシュメンバを取付けた特許文献２に記載された構造では、前輪からの衝突荷重を十分に受け止められず、ホイールハウス部の後退を十分に抑制できない可能性がある。

そこで、本発明は、車両が微小ラップ衝突した際のダッシュパネルの後退を抑制することを目的とする。

本発明の車両前部構造は、車両前方のフロントコンパートメントと車室とを仕切るダッシュパネルと、前記ダッシュパネルの車室側の面に取付けられた複数の補強部材と、を含む車両前部構造であって、前記ダッシュパネルは、左右の下半部で前輪のホイールハウスの後壁を構成するように車室側にそれぞれ突出する左右のホイールハウス部を備え、各前記補強部材は、各前記ホイールハウス部の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるように各前記ホイールハウス部の車室側の面にそれぞれ取付けられていること、を特徴とする。

車両が微小ラップ衝突した際、前輪は車軸の方向が車両幅方向から車両前後方向となるように回転しながらダッシュパネルのホイールハウス部に向かって後退してくる。車軸が車両前後方向になるように回転した前輪は、半分は車両幅方向外側に突出し、車両幅方向内側のタイヤ部分の上半分がホイールハウス部のフロントコンパートメント側の面に当接する。この際、前輪のタイヤ部分の１／４の円弧部分がホイールハウス部の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けてホイールハウス部のフロントコンパートメント側の面に当接する。

本発明の車両前部構造では、車両後側から見て、微小ラップ衝突の際に前輪のタイヤ部分からホイールハウス部に衝突荷重が入力される領域と重なるように、ホイールハウス部の車室側の面にホイールハウス部の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるように補強部材を取付けているので、前輪のタイヤ部分からホイールハウス部に入力された衝突荷重を補強部材で好適に受け止めることができ、微小ラップ衝突の際のダッシュパネルの後退を抑制することができる。

本発明の車両前部構造において、各前記補強部材は、少なくとも一部が車両上方向かつ車両内側に凸となるような曲線に沿って、各前記ホイールハウス部の上部の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びること、としてもよいし、前記曲線は、前記前輪のタイヤ部分の半径と同様の半径の円弧であること、としてもよい。

この構成により、車両後側から見て、微小ラップ衝突の際に前輪のタイヤ部分からホイールハウス部に衝突荷重が入力される領域と補強部材との重なる領域が大きくなり、より好適に補強部材で前輪のタイヤ部分からホイールハウス部に入力された衝突荷重を受け止めることができ、微小ラップ衝突の際のダッシュパネルの後退をより好適に抑制することができる。

本発明の車両前部構造において、車両幅方向両端と車両幅方向中央との間に車両前後方向に延びる左右一対の骨格部材が取付けられて、前記車室の床を構成するフロアパネルを含み、前記ダッシュパネルの下端部は、前記フロアパネルの前端部に接続されており、各前記補強部材の各下端部は、前記ダッシュパネルの下端で車両幅方向位置が各前記骨格部材の各前端位置に対応する位置にそれぞれ取付けられていること、としてもよい。

この構成により、補強部材が受け止めた衝突荷重をスムーズに車両前後方向に延びる骨格部材に伝達することができ、ダッシュパネルの後退をより好適に抑制することができる。

本発明の車両前部構造において、左右の前記前輪の車両幅方向内側で前記フロントコンパートメントから前記車室に向かって車両前後方向に延びる左右一対の側方骨格部材と、前記ダッシュパネルの各前記ホイールハウス部の下側の位置となるように各前記側方骨格部材の車両幅方向外側の面にそれぞれ取付けられて、前端が車両前方に突出する突起を含むストッパ部材と、を備えてもよい。

この構成により、車両が微小ラップ衝突し、前輪が後退してダッシュパネルのフロントコンパートメントの側の面に当接する際に、ストッパ部材の突起が前輪のホイールと係合して前輪の位置を規制するので、車両後側から見て、前輪のタイヤ部分からホイールハウス部に衝突荷重が入力される領域を補強部材の位置により確実に重なるようにできる。このため、より好適に前輪のタイヤ部分からホイールハウス部に入力された衝突荷重を補強部材で受け止めることができ、微小ラップ衝突の際のダッシュパネルの後退をより好適に抑制することができる。

本発明は、車両が微小ラップ衝突した際のダッシュパネルの後退を抑制することができる。

実施形態の車両前部構造を車両後方斜め上から見た斜視図である。図１に示すＡ−Ａを含む垂直面の断面と車両後方から見たダッシュパネルの立面とを示す図である。実施形態の車両前部構造を車両前方斜め下から見た斜視図である。実施形態の車両前部構造を車両下側から見た底面図である。微小ラップ衝突の際の初期状態を示す平面図である。微小ラップ衝突の中前期でサイドフレームが屈曲変形した状態を示す平面図である。微小ラップ衝突の中期でバリアが前輪のホイールに接触した状態を示す平面図である。微小ラップ衝突の中後期で前輪のホイールがストッパ部材に接触した状態を示す平面図である。微小ラップ衝突の終期で、車軸が車両前後方向になるように前輪が回転し、ホイールがストッパ部材に係合した状態を示す平面図である。図９に示すＢ−Ｂの断面図である。他の実施形態の車両前部構造における図９に示すＢ−Ｂ断面図である。

以下、図面を参照しながら実施形態の車両前部構造１００について説明する。以下の説明では、ラダーフレーム３０を用いた車両の車両前部構造１００について説明する。なお、各図に示す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＲＨは、車両の前方向（進行方向）、上方向、右方向をそれぞれ示している。また、各矢印ＦＲ、ＵＰ、ＲＨの反対方向は、車両後方向、下方向、左方向を示す。以下、単に前後、左右、上下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、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。

図１に示すように、車両前部構造１００は、車両前方のフロントコンパートメント１１０と車室１２０とを仕切るダッシュパネル１０と、ダッシュパネル１０の車室１２０の側の面に取付けられた複数の補強部材であるダッシュメンバ１４とを含む。

フロントコンパートメント１１０は、左右のアッパメンバ１５と、前方のクロス部材１７とダッシュパネル１０の車両前方側の面とで囲まれて、内部にエンジンや駆動モータ等の車両駆動機構を搭載する空間である。左右のアッパメンバ１５の車両幅方向内側には、部分円筒形状で前輪５０の上部と前方部分とを覆うホイールハウス１６が取付けられている。

車室１２０はダッシュパネル１０の車両後方側の面と、床面を構成するフロアパネル２０と、図示しない側面、ルーフで囲まれた乗員が搭乗する空間である。車室１２０は、後で説明するラダーフレーム３０の上に搭載されている。フロアパネル２０の車両幅方向中央には、上に凸の溝形断面で車両前後方向に延びるフロアトンネル２５が配置されている。フロアトンネル２５はフロントコンパートメント１１０の中に搭載されたエンジンの排気管等が通る空間である。また、フロアパネル２０の車両幅方向両端には車両前後方向に延びる強度部材であるロッカ２１が取付けられている。ロッカ２１とフロアトンネル２５との間のフロアパネル２０の上面には車両幅方向に延びるクロス補強部材２２が取付けられている。また、ロッカ２１とフロアトンネル２５との間のフロアパネル２０の下面には、車両前後方向に延びる骨格部材である左右一対のアンダメンバ２４が取付けられている。図２に示すように、アンダメンバ２４は下に凸のハット型断面の長手部材である。

図１に示すように、ダッシュパネル１０は、フロントコンパートメント１１０と車室１２０とを仕切る板状部材で、下端は、フロアパネル２０の前端部に接続されており、接続部は補強板２３でカバーされている。また、ダッシュパネル１０の車両幅方向両端は、フロントピラー１８に接続されている。ダッシュパネル１０の左右の下半部には車室１２０の側に向けて突出するホイールハウス部１２が設けられている。ホイールハウス部１２は、車室１２０の側に凸の湾曲面で、図２に示すように、車両後方から見ると、略１／４円弧状の湾曲面となっている。図３に示すように、ダッシュパネル１０のホイールハウス部１２のフロントコンパートメント１１０の側は、ホイールハウス１６の後端に接続されてホイールハウス１６の後壁を構成する。ホイールハウス部１２は、前輪５０の車両後方部分を覆う。

図２に示すように、左右のホイールハウス部１２の車室１２０の側の面には、ホイールハウス部１２の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるように左右のダッシュメンバ１４が取付けられている。ダッシュメンバ１４は、ハット型断面部材であり、フランジがダッシュパネル１０のホイールハウス部１２の車室１２０側の表面にスポット溶接されている。左右のダッシュメンバ１４の下端部は、ダッシュパネル１０の下端で車両幅方向位置がフロアパネル２０の下側に取付けられたアンダメンバ２４の前端位置に対応する位置に取付けられている。

図３、４に示すように車室１２０が搭載されるラダーフレーム３０は、左右の前輪５０の車両幅方向内側でフロントコンパートメント１１０から車室１２０に向かって車両前後方向に延びる左右一対の側方骨格部材であるサイドフレーム３１と、サイドフレーム３１を車両幅方向に接続するクロス部材３２，３３，３４で構成されている。左右のホイールハウス部１２の下側に位置する左右のサイドフレーム３１の車両幅方向外側の面には、サイドフレーム３１の車両幅方向外側に向かって張り出し、前端が車両前方に突出する突起３７を含むストッパ部材３６が取付けられている。また、ストッパ部材３６には、車室１２０を搭載するマウントが取付けられており、車室１２０は、ストッパ部材３６の上に搭載されている。

図４に示すように、サイドフレーム３１の前端部分は、これより後方の部分に比して強度の低いクラッシュボックス３８として構成される。左右のクラッシュボックス３８の間には、車両幅方向に延びるバンパリーンフォース４０が接続されている。バンパリーンフォース４０のサイドフレーム３１よりも車両幅方向外側に突出した側端部４１には、荷重伝達部材４２が取付けられている。荷重伝達部材４２は、バンパリーンフォース４０の側端部４１から車両後方かつ車両内側に向け斜めに延び、車両が衝突した際にサイドフレーム３１に当接して衝突荷重を伝達する部材である。

以上のように構成された車両前部構造１００を有する車両が微小ラップ衝突した場合の各部の変形について、図５〜図１０を参照して説明する。微小ラップ衝突は、車幅の外側、４分の１に対象物が衝突する衝突態様であり、衝突試験においては、バリア８０に車両を衝突させる。以下の説明では、図５に示すように、前輪５０は、アルミあるいはスチール等の金属製のホイール５１と、ホイール５１の外周にはめ込まれたゴム製のタイヤ部分５２と、ホイール５１の内部に配置されたブレーキ装置５４と、を含み、サイドフレーム３１のクロス部材３２，３３に取付けられた懸架構造６０により懸架されており、車軸５３は接続部材５５を介して車体側の操舵装置５６に接続されていることとして説明する。

図５に示すように、バリア８０は、サイドフレーム３１よりも車両外側に衝突する。図５に示すように、微小ラップ衝突の初期には、バリア８０は、側端部４１に設けられた荷重伝達部材４２の前端部に衝突する。図６に示すように衝突中前期では、衝突荷重はサイドフレーム３１のクラッシュボックス３８に伝わりこれをつぶす。また、並行して、バンパリーンフォース４０の側端部４１は後退しつつ、屈曲し、荷重伝達部材４２の後端は、より車両内側に向き、かつ車両内側に移動する。そして、荷重伝達部材４２の後端がサイドフレーム３１の側面に当接し、衝突荷重をサイドフレーム３１に伝える。これにより、サイドフレーム３１は車両内側に屈曲する。

図７に示すように、衝突中期になると、バリア８０は、バンパリーンフォース４０の側端部４１の外側をすり抜けて前輪５０のホイール５１に接触する。これにより、前輪５０は前方が車両外側、後方が車両内側となるように回転する。そして、図８に示すように、衝突中後期になると、バリア８０は、更に後退して懸架構造６０を後退させ、前輪５０を回転させながら前輪５０を後退させていく。これにより、前輪５０のホイール５１あるいはブレーキ装置５４がストッパ部材３６の突起３７に接触する。ストッパ部材３６の突起３７は、前輪５０のホイール５１あるいはブレーキ装置５４と係合して、前輪５０のストッパ部材３６への当接位置を規定する。

図９に示すように、衝突終期になると、前輪５０は、車軸５３が車両前後方向となるように回転した状態でホイール５１がストッパ部材３６の前端に当接する。図１０に示すように、車両幅方向外側に回転した半分は車両幅方向外側に突出する。そして、車両内側に回転した部分の上側のタイヤ部分５２は、ダッシュパネル１０のホイールハウス部１２のフロントコンパートメント１１０の側に接触する。この際、図１０にハッチングで示すように、前輪５０のタイヤ部分５２の１／４の円弧部分がホイールハウス部１２のフロントコンパートメント１１０側の面に当接する。そして、タイヤ部分５２から衝突荷重がダッシュパネル１０のホイールハウス部１２に入力される。

図１０に示すように、ダッシュメンバ１４は、ホイールハウス部１２の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて取付けられており、図１０にハッチングで示す前輪５０のタイヤ部分５２からホイールハウス部１２に衝突荷重が入力される領域とダッシュメンバ１４の位置とが車両後方から見て重なるように配置されている。このため、ダッシュメンバ１４は、前輪５０のタイヤ部分５２からホイールハウス部１２に入力された衝突荷重を好適に受け止めることができる。

また、ダッシュメンバ１４の下端部は、ダッシュパネル１０の下端で車両幅方向位置がフロアパネル２０の下側に取付けられたアンダメンバ２４の前端位置に対応する位置に取付けられている。このため、ダッシュメンバ１４で受け止められた衝突荷重は、ダッシュメンバ１４の下端からアンダメンバ２４にスムーズに伝達され、アンダメンバ２４で受け止められる。また、ダッシュパネル１０の車両幅方向両端はフロントピラー１８に接続されており、衝突荷重はダッシュメンバ１４の上端部からフロントピラー１８に伝達され、フロントピラー１８でも受け止められる。これにより、微小ラップ衝突の際にダッシュパネル１０の後退量を低減することができる。

また、微小ラップ衝突の際にストッパ部材３６の突起３７が前輪５０のホイール５１またはブレーキ装置５４と係合して前輪５０の位置を規制するので、前輪５０のタイヤ部分５２からホイールハウス部１２に衝突荷重が入力される領域をダッシュメンバ１４の位置により重なるようにできる。このため、より好適に前輪５０のタイヤ部分５２からホイールハウス部１２に入力された衝突荷重をダッシュメンバ１４で受け止めることができ、微小ラップ衝突の際のダッシュパネル１０の後退をより好適に抑制することができる。

また、ダッシュメンバ１４を斜め配置するのではなく、図１１に示すように車両上方向かつ車両内側に凸となるような曲線に沿ってホイールハウス部１２の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるように構成してもよい。この場合、前輪５０のタイヤ部分５２の半径と同様の円弧に沿ってホイールハウス部１２の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるように構成してもよい。

このような構成にすることにより、図１０にハッチングで示す微小ラップ衝突の際に前輪５０のタイヤ部分５２からホイールハウス部１２に衝突荷重が入力される領域とダッシュメンバ１４との重なる領域が大きくなり、より好適にダッシュメンバ１４で衝突荷重を受け止めることができ、微小ラップ衝突の際のダッシュパネル１０の後退をより好適に抑制することができる。

以上、説明した実施形態では、ラダーフレーム３０を用いた車両の車両前部構造１００について説明したが、これに限らず、モノコックフレームの車両についても本開示を適用することができる。モノコックフレームの場合、フロントサイドメンバが側方骨格部材となる。

１０ダッシュパネル、１２ホイールハウス部、１４ダッシュメンバ（補強部材）、１５アッパメンバ、１６ホイールハウス、１７クロス部材、１８フロントピラー、２０フロアパネル、２１ロッカ、２２クロス補強部材、２３補強板、２４アンダメンバ（骨格部材）、２５フロアトンネル、３０ラダーフレーム、３１サイドフレーム（側方骨格部材）、３２〜３４クロス部材、３６ストッパ部材、３７突起、３８クラッシュボックス、４０バンパリーンフォース、４１側端部、４２荷重伝達部材、５０前輪、５１ホイール、５２タイヤ部分、５３車軸、５４ブレーキ装置、５５接続部材、５６操舵装置、６０懸架構造、８０バリア、１００車両前部構造、１１０フロントコンパートメント、１２０車室。

Claims

車両前方のフロントコンパートメントと車室とを仕切るダッシュパネルと、
前記ダッシュパネルの車室側の面に取付けられた複数の補強部材と、を含む車両前部構造であって、
前記ダッシュパネルは、左右の下半部で前輪のホイールハウスの後壁を構成するように車室側にそれぞれ突出する左右のホイールハウス部を備え、
各前記補強部材は、各前記ホイールハウス部の上側の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びるように各前記ホイールハウス部の車室側の面にそれぞれ取付けられていること、
を特徴とする車両前部構造。
請求項１に記載の車両前部構造であって、
各前記補強部材は、少なくとも一部が車両上方向かつ車両内側に凸となるような曲線に沿って、各前記ホイールハウス部の上部の車両幅方向端から下側かつ車両幅方向内側に向けて斜めに延びること、
を特徴とする車両前部構造。
請求項２に記載の車両前部構造であって、
前記曲線は、前記前輪のタイヤ部分の半径と同様の半径の円弧であること、
を特徴とする車両前部構造。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両前部構造であって、
車両幅方向両端と車両幅方向中央との間で車両前後方向に延びる左右一対の骨格部材が取付けられて、前記車室の床を構成するフロアパネルを含み、
前記ダッシュパネルの下端部は、前記フロアパネルの前端部に接続されており、
各前記補強部材の各下端部は、前記ダッシュパネルの下端で車両幅方向位置が各前記骨格部材の各前端位置に対応する位置にそれぞれ取付けられていること、
を特徴とする車両前部構造。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両前部構造であって、
左右の前記前輪の車両幅方向内側で前記フロントコンパートメントから前記車室に向かって車両前後方向に延びる左右一対の側方骨格部材と、
前記ダッシュパネルの各前記ホイールハウス部の下側の位置となるように各前記側方骨格部材の車両幅方向外側の面にそれぞれ取付けられて、前端が車両前方に突出する突起を含むストッパ部材と、を備えること、
を特徴とする車両前部構造。