JP3711274B2 - 乗用車の前部車体構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提部分の特徴を有する、車両、特に乗用車両の前部車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１は、車両の長手方向に対して本質的に平行に走っている２つのサイドメンバと、一体型部材と、この一体型部材に取り付けられている乗用車両用の駆動ユニットとを有する乗用車両を開示している。一体型部材は、車両の両側に、車両の長手方向に対して本質的に平行に走り、各場合でフロント・サポーティング・ピラーによっておよびリア・サポーティング・ピラーによって、サイドメンバの下部の一部に結合されたベース部材を有する。公知の前部車体構造の場合では、セントラル・サポーティング・ピラーも設けられ、それによって、ベース部材がフロント・サポーティング・ピラーとリア・サポーティング・ピラーの間で、サイドメンバにさらに結合されている。サイドメンバは、少なくともフロント・サポーティング・ピラーとリア・サポーティング・ピラーの間で、車両の長手方向に変形可能な設計である。すなわち、衝突の場合、サイドメンバは、この目的のために設けられた領域内へ変形し、それによって衝突エネルギーを吸収する。このタイプの手段を用いて、衝突の場合、車両乗員への荷重を低減することができ、彼らの生存の可能性が増加する。
【０００３】
【特許文献１】
独国特許発明第１９５４７４９１号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、更なる改良により、乗員の安全性を確実なものとする乗用車の前部車体構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１の特徴を有する前部車体構造によって、本発明に従って解決される。
即ち、車両の長手方向に本質的に平行に走っている２つのサイドメンバと、自動車の駆動ユニットが取り付けられ、車両の両側に、車両の長手方向に本質的に平行に走り、各々フロント・サポーティング・ピラーおよびリア・サポーティング・ピラーによって前記サイドメンバの一つの下部に結合されたベース部材を有する一体型部材とを有し、各サイドメンバが、少なくとも前記サポーティング・ピラーの間で車両の長手方向に変形可能な設計となっている、自動車の前部車体構造において、各ベース部材が、該ベース部材が結合されたサイドメンバの下部で、前記フロント・サポーティング・ピラーおよび前記リア・サポーティング・ピラーと専ら結合され、車両の長手方向において、前記各サイドメンバよりも大きい剛性を有するように設計されており、２つのベース部材は、クロス・メンバを介して互いに接続され、自動車の駆動ユニットが取り付けられるサポーティング・フレームを形成し、サポーティング・ピラーが、サイドメンバおよび／またはベース部材に接続され、該ベース部材とサイドメンバとの間の車両の長手方向における相対的な変位の間、車両の長手方向に関して本質的に横方向に走っている枢動軸の回りを枢動するように設計されており、前記リア・サポーティング・ピラーはリア・サポーティング・ピラーの下端が上端を通り越して後方へ移動するように枢動し、衝突後に、リア・サポーティング・ピラーはベース部材に関して前方に向けられた傾斜を有するように設計されている。
【０００６】
本発明は、衝突の際、一体型部材がサイドメンバに対して車両の長手方向に変位可能なるように一体型部材をサイドメンバに結合するという一般的な概念に基づいている。この手段は、一体型部材が、サイドメンバの変形可能な領域を強化しないように構成されていることを意味しており、したがって、そのエネルギー吸収効果は本質的に妨げられずに使用されることができる。一体型部材の可動性（変位可能性）はまた、たとえば駆動ユニットなどに接続された車両の構成要素の可動性をもたらし、その結果、変形するために設けられた領域、いわゆる「クランプル・ゾーン（衝撃吸収域）」を車両の長手方向においてより大きい寸法にすることができる。
【０００７】
本発明の場合、ベース部材を車両の長手方向に関して特に寸法的に安定した設計とし、さらに該ベース部材がそれぞれ結合されるサイドメンバよりも大きな剛性を有するように構成されることにより、一体型部材の枢動性（枢動可能性）および可動性を達成することを目的としている。また、各ベース部材はそれぞれ、そのフロント・サポーティング・ピラーおよびそのリア・サポーティング・ピラーを介してのみ、サイドメンバと接続されている。このため、衝突の際、車両前部の正面荷重が、サイドメンバを車両の長手方向に変形させ、ベース部材をそれに接続されたアセンブリおよび構成部品とともに後方へ変位させるという作用を生じさせ、サポーティング・ピラーは、不能になるか、または車両の長手方向に関して本質的に横方向に走っている枢動軸に関する枢動運動が、サポーティング・ピラーに生じるようにして変形される。このサポーティング・ピラーの枢動調節によって、事実上、ベース部材の後方への平行な調節または変位が可能になる。２つのベース部材は、通常、クロス・メンバを介して互いに接続され、したがって、エンジン区画の上記に述べたアセンブリまたは構成部品が上に固定されるサポーティング・フレームを形成している。したがって、一体型部材は、それに接続されたアセンブリおよび構成部品とともに、衝突の際、その全体においてほぼ後方へ移動することができるユニットを形成する。
【０００８】
特別な一実施形態によると、車両の車両フレームが、各リア・サポーティング・ピラーが車両の長手方向後方に車両フレームに至るまでの間に隙間を有するように、一体型部材の領域内に設計されている。この構成によって、フレーム側部のベース部材の可動性もまた確実となる。
【０００９】
特有の実施形態では、前輪のトランスバース・リンク用のフロント・ベアリングおよびリア・ベアリングは、各ベース部材上に形成される。このタイプのトランスバース・リンクは、特に寸法的に安定であり、その結果、それぞれのベース部材の安定性は、それに取り付けられたトランスバース・リンクによってかなり向上する。したがって、この構成によれば、衝突の際、事実上未変形であるようにして一体型部材をベース部材の領域で後方に変位調節可能であり、本発明が目的とする作用に対して有利である。
【００１０】
また、ここで有利なことには、フロント・ベアリングがフロント・サポーティング・ピラーの下部に配置され、リア・ベアリングがリア・サポーティング・ピラーの下部に配置され、その結果、衝突の際、ベース部材が、サポーティング・ピラーとの接続によって最大の剛性範囲内でガイドされるようにして枢動することができる。
【００１１】
さらに有利な実施形態によると、車両が駆動可能な前輪を有する場合、サポーティング・ピラー間およびベース部材とサイドメンバの間を貫通させて駆動ユニットから各車輪に向けて、ドライブ・シャフトを設けることができる。ドライブ・シャフトは、駆動ユニットのギア機構から前輪へ至るリンクシャフトである。ドライブ・シャフトの選択された配置によって、特にドライブ・シャフトがリア・サポーティング・ピラーの近傍に位置決めされている場合、衝突の際、ドライブ・シャフトとサポーティング・ピラーとの不利な衝突を避けることができる。
【００１２】
自動車の特別な実施形態の場合において、ステアリング・ロッドが、リア・サポーティング・ピラーの後方に配置されている場合、さらに有利な実施形態として、前記ステアリング・ロッドは、車両の長手方向後方に、車両フレームに至るまでの間に隙間を有することができ、その結果、衝突の際、ステアリング・ロッドは、変位する一体型部材に沿って移動することができる。
【００１３】
本発明のさらに重要な特徴および利点は、従属請求項から、図面、および図面を参照にして添付された図面の説明から明確となる。
【００１４】
言うまでもなく、上述の、および以下で説明する特徴は、記載された組み合わせだけでなく、他の組み合わせまたはそれ自体でも、本発明の範囲を逸脱することなく使用することができる。
【００１５】
本発明の好ましい例示的な実施形態を図面に示し、以下の説明でより詳細に説明する。
図面は、各場合で概略的に示されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３によると、自動車（別段の記載のない場合図示せず）、特に乗用車の前部１は、車両の両側に、矢印によって表された車両の長手方向３に本質的に平行に延びているサイドメンバ２と車両フレーム１２とを有する。車両フレーム１２は、サイドメンバ２の一部を構成するものであっても、サイドメンバ２とは別部材のものであっても、どちらでもよい。サイドメンバ２の下部には、車両の幅の本質的に全長にわたって延びている一体型部材４が配置されている。一体型部材４は、車両の両側に、それが結合されるサイドメンバ２からある鉛直方向距離のところに車両の長手方向３とほぼ平行に延びているベース部材５を有する。これら２つのベース部材５は、通常クロス・メンバ（図示せず）を介して互いに固定接続され、そして、車両の様々なアセンブリおよび構成部品がその上に取り付けられるサポーティング・フレームを形成している。たとえば、自動車の駆動ユニットが、それに対応したエンジン・ベアリングを介してこのサポーティング・フレーム上に取り付けられる。
【００１７】
各ベース部材５は、フロント・サポーティング・ピラー６およびリア・サポーティング・ピラー７を介して、サイドメンバ２に固定接続されており、対応する接続ポイントがそれぞれ、符号８および９で表されている。これら接続は、溶接、ネジ止め、接着などにより行われるのが好ましい。図１による未変形（変形前）の状態では、フロント・サポーティング・ピラー６は、前方に向いた傾斜を有するが、リア・サポーティング・ピラー７は、ベース部材５から後方へ傾斜している。サポーティング・ピラー６と７の間、およびサイドメンバ２とベース部材５の間には開口１０が形成されており、駆動される前輪（図示せず）に駆動ユニットを接続するため、ドライブ・シャフト１１がその開口内で内側から外側へガイドされる。ドライブ・シャフト１１は、リア・サポーティング・ピラー７の近傍の開口１０内に位置決めされている。
【００１８】
また、車両フレーム１２は、車両の長手方向３でリア・サポーティング・ピラー７と車両フレーム１２の間に隙間１３が形成されるように設計されている。この隙間１３の中には、ステアリング・システム（別段の記載のない場合図示せず）の一部を構成しているステアリング・ロッド（コントロール・アーム、センターリンク、クロスロッド、リレーロッドとも呼ばれる）１４が、リア・サポーティング・ピラー７の近傍に配置されている。
【００１９】
ここに示された実施形態の場合、好ましくは、各ベース部材５はそれぞれ、フロント・サポーティング・ピラー６の下のフロント・ベアリング１５と、リア・サポーティング・ピラー７の下のリア・ベアリング１６とを有する。２つのベアリング１５および１６は、前輪のトランスバース・リンク（図示せず）の取付け部の働きをする。このタイプのトランスバース・リンクは、通常、従来の衝突の場合の情況では事実上変形不可能である高剛性の構成部品として設計されている。
【００２０】
各サイドメンバ２には、少なくともサポーティング・ピラー６と７の間に延び、衝突の際に車両の長手方向３にその領域内で変形するセクション（変形領域）１７が形成されている。さらに、これら各サイドメンバ２の前端にはまた、車両の長手方向３にその領域内で変形するセクション（変形領域）１８が形成されている。
【００２１】
本発明によると、各ベース部材５は、車両の長手方向３において、該各ベース部材５が結合されるサイドメンバ２よりも高い剛性を有するように構成されている。また、さらに、サイドメンバ２は、リア・サポーティング・ピラー７との結合部よりも後方の領域において、前方の領域よりも高い剛性を有するようにしておくのが好ましい。
【００２２】
車両対障害物の正面衝突の場合、力の正面への作用が生じ、この力により、図２によると、サイドメンバ２の変形領域１７および変形領域１８の車両の長手方向３での変形を生じさせる。この過程で、車両の長手方向３で測定すると、サイドメンバ２の長さが短くなっている。衝突の際に変形領域１７および１８内に生じる、それに対応するしわ１９が、図２に符号により示されている。サポーティング・ピラー６と７の間に配置された変形可能な変形領域１７を用いて、サポーティング・ピラー６および７がサイドメンバ２に固定取り付けされている接合ポイント８と９の間の距離が変形に応じて短縮される。また、有効な力が、一体型部材４およびそのサポーティング・フレームをベース部材５とともに、それ自体に平行に後方に変形させ、そこに枢着された剛性を有するクロス・メンバによって適切に支持されている場合、ベース部材５の高い剛性が、ベース部材５およびサポーティング・フレームの変形を本質的に防ぐことが確実となる。特にサポーティング・フレーム上および一体型部材４上に枢着されたアセンブリおよび構成部品は、同時に後方へ変位調節可能となる。
【００２３】
この結合で特に重要なのは、サイドメンバ２との結合領域内で、およびそれぞれのベース部材５との結合範囲内で、衝突中、サポーティング・ピラー６および７が、車両の長手方向３に対して横方向に伸び、サポーティング・ピラー６および７のそれぞれの接続ポイント８および９を通って延材する枢動軸回りの枢動運動を行うごとく変形可能な構造となっているサポーティング・ピラー６および７の構成である。それぞれの枢動軸は、図２に符号２０，２１，２２および２３で示されている。
【００２４】
図２によると、衝突後、フロント・サポーティング・ピラー６は、ベース部材５に関して後方に向けられた傾斜を有する。すなわち、衝突によって、フロント・サポーティング・ピラー６の上端はフロント・サポーティング・ピラー６の下端を通り越して後方へ移動する。それに対応するようにして、高い剛性を有するベース部材５によって、衝突中、リア・サポーティング・ピラー７の下端はリア・サポーティング・ピラー７の上端を通り越して後方へ移動し、それによって衝突後、リア・サポーティング・ピラー７は、ベース部材５に関して前方に向けられた傾斜を有する。衝突によって、ベース部材５の下端は、隙間１３内へ突き抜け、この場合、変位する一体型部材４が、適切な場合、同時にステアリング・ロッド１４を移動させる。
【００２５】
これと反対に、ドライブ・シャフト１１は、その接続のため、衝突の場合サイドメンバ２に関して定位置に相対的に固定されたままであることができる。このドライブ・シャフト１１を開口１０内のリア・サポーティング・ピラー７の近傍に配置することによって、一体型部材４は、一体型部材４とドライブ・シャフト１１の間の衝突が生じることなく、ドライブ・シャフト１１に対して後方へ変位することができる。したがって、衝突の際に車両に作用する減加速度のグラフは、乗客にとって好ましい特性曲線を有する。
【００２６】
図２は、衝突後でさえも一体型部材４が、そのベース部材５の領域で本質的に変形せず、したがって、衝突の際にかなり高い確実性で、一体型部材４と接続された構成部品およびアセンブリを同時に後方へ変位調節することが可能となり、それによって、エネルギーを吸収するためにサイドメンバ２の比較的大きな変形を確実に許容することができることを明確に示している。
【００２７】
別のサポーティング・ピラーまたは類似のものがフロント・サポーティング・ピラー６とリア・サポーティング・ピラー７の間に配置されていないため、開口１０は、比較的大きな開口面を有し、その結果、開口１０を通って突き出している、たとえばドライブ・シャフト１１などの構成部品は、かなり大きな変位調節経路を有することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、乗員の安全性を更に確実なものとする乗用車の前部車体構造を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】未変形状態（変形前）の本発明による車体前部の側部概略図である。
【図２】変形状態（変形後）の本発明による車体前部の側部概略図である。
【図３】本発明による車体前部の斜視図である。
【符号の説明】
１ 前部
２ サイドメンバ
３ 長手方向
４ 一体型部材
５ ベース部材
６ フロント・サポーティング・ピラー
７ リア・サポーティング・ピラー
８、９ 接続ポイント
１０ 開口
１１ ドライブ・シャフト
１２ 車両フレーム
１３ 隙間
１４ ステアリング・ロッド
１５ フロント・ベアリング
１６ リア・ベアリング
１７、１８ 変形領域
１９ しわ
２０、２１、２２、２３ 枢動軸

Claims (7)

1. 車両の長手方向（３）に本質的に平行に走っている２つのサイドメンバ（２）と、自動車の駆動ユニットが取り付けられ、車両の両側に、車両の長手方向（３）に本質的に平行に走り、各々フロント・サポーティング・ピラー（６）およびリア・サポーティング・ピラー（７）によって前記サイドメンバ（２）の一つの下部に結合されたベース部材（５）を有する一体型部材（４）とを有し、各サイドメンバ（２）が、少なくとも前記サポーティング・ピラー（６、７）の間で車両の長手方向（３）に変形可能な設計となっている、自動車の前部車体構造であって、
   前記各ベース部材（５）が、該ベース部材（５）が結合される前記サイドメンバ（２）の下部で、前記フロント・サポーティング・ピラー（６）および前記リア・サポーティング・ピラー（７）と専ら結合され、車両の長手方向（３）において、前記各サイドメンバ（２）よりも大きい剛性を有するように設計されており、
   ２つのベース部材（５）は、クロス・メンバを介して互いに接続され、自動車の駆動ユニットが取り付けられるサポーティング・フレームを形成し、
   前記サポーティング・ピラー（６、７）が、前記サイドメンバ（２）および／または前記ベース部材（５）に接続され、該ベース部材（５）とサイドメンバ（２）との間の車両の長手方向（３）における相対的な変位の間、車両の長手方向に関して本質的に横方向に走っている枢動軸（２０、２１、２２、２３）の回りを枢動するように設計されており、
   前記リア・サポーティング・ピラー（７）はリア・サポーティング・ピラー（７）の下端が上端を通り越して後方へ移動するように枢動し、衝突後に、リア・サポーティング・ピラー（７）はベース部材（５）に関して前方に向けられた傾斜を有するように設計されていることを特徴とする前部車体構造。
2. 前記各リア・サポーティング・ピラー（７）が、車両の長手方向（３）後方に、車両フレーム（１２）に至るまでの間に隙間（１３）を有することを特徴とする請求項１に記載の前部車体構造。
3. 車両前輪のトランスバース・リンク用のフロント・ベアリング（１５）およびリア・ベアリング（１６）が、前記各ベース部材（５）上に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の前部車体構造。
4. 前記フロント・ベアリング（１５）が前記フロント・サポーティング・ピラー（６）の下部に配置され、前記リア・ベアリング（１６）が前記リア・サポーティング・ピラー（７）の下部に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の前部車体構造。
5. 車両が駆動可能な前輪を有する場合、前記サポーティング・ピラー（６、７）間、および前記ベース部材（５）と前記サイドメンバ（２）を貫通させて駆動ユニットから各前輪に向けて、ドライブ・シャフト（１１）を設けることを特徴とする請求項１から４の一項に記載の前部車体構造。
6. 前記ドライブ・シャフト（１１）が、前記リア・サポーティング・ピラー（７）の近傍に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の前部車体構造。
7. 前記リア・サポーティング・ピラー（７）の後部に配置されたステアリング・ロッド（１４）が、車両の長手方向（３）後方に、車両フレーム（１２）に至るまでの間に隙間（１３）を有することを特徴とする請求項１から６の一項に記載の前部車体構造。

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