JP4196821B2 - 車両の前輪支持部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前輪支持部構造に関するものである。

従来より、車両の前面衝突（正面衝突、及びオフセット衝突）時に、車室の乗員の生存空間を確保するための様々な構造が提案されてきた。例えば、車室を形成する骨格部材であるピラーやサイドシルの強度、剛性を高める一方で、車両前方のエンジンルームを構成するフロントサイドフレームや、そのフロントサイドフレームの前方に配設されるクラッシュ管は、衝突により入力される荷重を吸収すべく車両前後方向に所定長さまで潰れやすい構造とするのが効果的であることが知られている。

しかし、前面衝突時による前方からの入力荷重が大きい場合、必ずしもエンジンルームの所定長さの潰れだけで完全に衝撃を吸収できるものではなく、その場合、潰れた際のエンジンルームの最低限の前後方向長さを確保しつつ、且つ吸収できなかった荷重を如何にして車両後方側へ伝達するかが重要とされている。

例えば、下記特許文献１では、前面衝突時における前輪の転舵を規制して前輪からサイドシルへの荷重伝達を図る構造が開示されている。詳細には、図５に示すように、衝突物との前面衝突時にパワーユニットが後退移動すると、係合ピンが略Ｌ字状のフレームの一端側でこの移動荷重を受け、フレームがサイドフレーム上の中間支持点を中心に水平に回動して他端側を前輪側に張り出し、該他端側部で前輪のトーアウト方向の移動を規制して略直進状態を維持させるものである。

しかし、同特許文献１のように、前輪を略直進状態に維持させても、ホイール自体の強度、剛性が小さい場合、ホイールは容易に変形して、前輪からサイドシルへの荷重伝達を行うという目的が十分に果たせない場合がある。

それは例えば、ユーザが自分の好きなデザイン等に応じてホイールを付け替えた場合である。即ち、例えば、ユーザに好まれるホイールの材料としてはアルミ合金やマグネシウム合金等の軽合金や、繊維強化された合成樹脂（所謂、ＦＲＰ）等があり、また、デザインとしては、スポーク本数やその形状が異なったりしており、多種多様な種類のホイールが市販されているのが実情である。

したがって、タイヤホイールの種類によらず、車両の前面衝突時のタイヤホイールの変形を抑制して、車両後方側に衝突荷重を有効に伝達でき、車室の変形を抑制できる車両前部の構造が望まれる。
特開２００２−３５６１７８号公報

以上より本発明は、タイヤホイールの種類によらず、車両の前面衝突時のタイヤホイールの変形を抑制して、車両後方側に衝突荷重を有効に伝達し、車室の変形を抑制することを課題とする。

本発明に関わる車両の前輪支持部構造の第一の構成は、車室の車幅方向両側方において車両前後方向に配設されるサイドシルの前方に配置され、ステアリングナックルに支持されたタイヤホイールを備える車両の前輪支持部構造において、サイドシルの車両前方端部に対向するステアリングナックルの後側に、タイヤホイールの後方側内周面と近接するように延設した受け部材を有し、受け部材の後方端には車両前面衝突時にタイヤホイール後方側内周面と接触してタイヤホイールの変形を抑制する受け部が設けられているものである。

第一の構成によれば、車室の車幅方向両側方において車両前後方向に配設されるサイドシルの車両前方端部に対向するようにタイヤホイールを支持するステアリングナックルが設けられ、そのステアリングナックルの後側に、タイヤホイールの後方側内周面と近接するように延設した受け部材が設けられ、受け部材の後方端には受け部が設けられた構造とされる。つまり、ステアリングナックルの後方端には、タイヤホイールの後方側内周面を挟んでサイドシルの前方端と対向する受け部が設けられている構造とされる。したがって、車両前面衝突（正面衝突、及びオフセット衝突）時に、車両前方部に配設されている部材が後方に後退し、それに伴ってタイヤホイールがサイドシルに衝突し、タイヤホイールの後方側内周面の前方において近接して設けられている受け部がタイヤホイールの種類を問わずその変形を抑制するので、衝突による前方からの入力荷重の一部をサイドシルへ伝達することができ、車室の潰れが抑制でき、結果、乗員の生存空間が確保できる。

なお、上記効果を有効に発揮するためには、受け部の形状はタイヤホイールの内周面に沿った形状が好ましく、更に、タイヤホイールの内周面の車幅方向に所定幅を有し、且つ車両側面視で略円弧状を成す形状の受け部であれば、特に、タイヤホイールが前後方向から多少の角度をもった状態であっても受け面積が広いためにタイヤホイールを介してサイドシルに衝突し易く、変形の抑制効果が高まり、効果的である。

但しここで、タイヤホイールの種類を問わずとしているが、当該業界の定める強度、品質に適合しているものが使用されるのが前提であることを付記しておく。

本発明に関わる第二の構成は、受け部は、ステアリングナックルの操舵用ロッドを取付けるナックルアームロッド取付け部に設けられているものである。

第二の構成によれば、ステアリングナックルの操舵用ロッドを取付けるナックルアームロッド取付け部に受け部が設けられているものであるが、ステアリングナックルにはナックルアームが備えられ、ナックルアームの車両後方端には操舵用ロッドを取付けるナックルアームロッド取付け部が設けられる構造が知られている。運転者によってステアリングが操作されると、その操作に応じて操舵用ロッドが車幅方向に動き、操舵用ロッドが取付けられているナックルアームの後方端を押す、或いは引くという動作となり、タイヤホイールは車両進行方向に対して角度を持つようにされている。そのために、ナックルアームは、車軸中心付近から所定の長さをもって略前後方向に延びるようにされているとともに、高強度、高剛性の構造部材とされている。したがって、車両前面衝突時に、車両前方部に配設されている部材が後方に後退し、それに伴ってタイヤホイールがサイドシルに衝突しても、高強度、高剛性のナックルアームに設けられ、タイヤホイールを挟んでサイドシルに対向する受け部がタイヤホイールの種類を問わずその変形を抑制するので、衝突による前方からの入力荷重の一部をサイドシルへ伝達することができ、車室の潰れが抑制でき、結果、乗員の生存空間が確保できる。

本発明に関わる第三の構成は、受け部と対向するタイヤホイールの前方側内周面には、ステアリングナックルに支持されたディスクブレーキ用のキャリパー本体が近接して配置され、キャリパー本体の前方部が車両前面衝突時にタイヤホイールの変形を抑制する第二受け部とされているものである。

第三の構成によれば、上記サイドシルと対向する受け部とは別に、タイヤホイールの前方側内周面に近接するようにディスクブレーキ用のキャリパー本体がステアリングナックルに支持され、キャリパー本体の前方部が車両前面衝突時にタイヤホイールの変形を抑制する第二受け部とされているものであるが、ディスクブレーキ用のキャリパー本体は、通常、その内部に制動用油圧部材が設けられている関係上、高強度、高剛性の塊状部材とされており、そのキャリパー本体の前方部をタイヤホイールの前方側内周面に近接させ、車両前面衝突時にタイヤホイールの変形を抑制する第二受け部の形状とすることで、前面衝突によってタイヤホイールが後退し、まず上記受け部が作用してタイヤホイール後方の変形を抑制すると、次にタイヤホイールにおいて対向する前方部が車両前方部材の荷重によって変形しようとするが、このタイヤホイールの前方部も第二受け部によって変形が抑制されるように受け止められるため、タイヤホイール全体の変形が抑制されることとなり、その結果、サイドシルに車両前方からの入力荷重を有効に伝達することができる。したがって、車室の潰れを抑制され、乗員の生存空間が確保できるという効果をなお一層奏することができる。

以上、本発明によれば、タイヤホイールの種類によらず、車両の前面衝突時のタイヤホイールの変形を抑制して、車両後方側に衝突荷重を有効に伝達し、車室の変形を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る車両のパネル部材を外した状態での側面図、図２は、本発明に係るホイールサポート周辺部の斜視図、図３は、図１における前輪部の車幅方向内部を示す側面図、図４は、図３の平面図である。

まず、図１に示すように、車両１の前部には、車幅方向に延びるバンパーレインフォースメント３が配設され、バンパーレインフォースメント３の車幅方向両側端部には後方に向かって延びる一対のクラッシュ管５、５が連結され、さらにクラッシュ管５、５の後端部には車両後方に延びるフロントサイドフレーム７、７が連結されている。そして、フロントサイドフレーム７、７で挟まれる車幅方向内方にはエンジン、及びトランスミッション９が配置されている。

フロントサイドフレーム７の車両前後方向途中部分で、且つ車幅方向外方には、ダンパ部材１１が上下方向に延びるように配設され、走行中に路面の凹凸によってタイヤ１３、及びタイヤホイール１５が上下動しても、その振動が車体に対して減衰できるようにされている。

タイヤ１３、及びタイヤホイール１５の車両後方には、車室Ｒの下部において車両前後方向に延びるサイドシル１７が配設されている。

タイヤホイール１５の車幅方向内方には、図２に示すようなホイールサポートＷＳが設けられ、タイヤホイール１５は、ホイールサポートＷＳに支持される構造を有している。

詳細には、ホイールサポートＷＳは、タイヤホイール１５に設けられた複数のボルト挿通孔１５Ｈ（図１参照）に挿通可能なボルト部材２５が車幅方向外方に向かって立設される回転円板部材２３と、ステアリングナックル２１（以下、ナックル２１と称す）とから構成される。ナックル２１の材料は、特に限定されるものではなく、鋳鉄製、アルミ合金製、或いは高強度スチール板製他、ステアリングナックルとして有すべき強度、剛性が確保されれば何でも良い。

ナックル２１は、車両上方に延びてダンパ支持棒部材１１ａの下部を支持するダンパ支持部３３と、下方に延びて車幅方向内方から延びているロアアーム部材２９の外方端部に支持されるロアアーム支持部３１と、操舵用ロッド３７（図４参照）のロッドエンド３７ａから上方に向かうピン部材３７ｂを受入れるように車両後方に延びるナックルアーム３５と、図３で示すディスクブレーキ用キャリパー本体（以下、キャリパー本体と略す）４５ａを支持するキャリバー本体支持部４１（図４参照）とが、放射状、一体的に設けられている。

なお、周知の構造であるため特に詳細な図は示さないが、これらダンパ支持部３３、ロアアーム支持部３１、ナックルアーム３５、及びキャリバー本体支持部４１が集合一体化する根元部は、車幅方向に向かう円筒状の搾孔部が形成され、該搾孔部の内周面に軸受け部材を介して回転円板部材２３の裏面部が嵌挿される。従って、回転円板部材２３の裏面部にドライブシャフト部材が連結され、ドライブシャフト部材が回転に伴って回転円板部材２３も回転し、さらには回転円板部材２３に連結されるタイヤホイール１５が回転する構造となっている。

また、図２に示すように、ナックルアーム３５の後部はピン部材３７ｂと連結されるナックルアームロッド取付け部３５ｂが設けられ、ナックルアームロッド取付け部３５ｂの後方端には受け部材３５ａと共に受け部３９が一体的に設けられている。図２では、受け部３９は仮想線で示しているが、これは、ナックルアーム３５の後方部に組み付けられるピン部材３７ｂやステアリングロッド３７等の配設を説明するためである。また、受け部材３５ａについては省略しているが、以下で説明する。

図３に基づいて受け部３９の構造を説明すると、ナックルアーム３５の後方に設けられているナックルアームロッド取付け部３５ｂの後方端は、後方に向かって拡がるような受け部材３５ａとされて受け部３９を連結支持している。

受け部３９は、車両側面視で車両後方に向かって弓状に反って、上下方向に延びており、その外形はタイヤホイール１５の内周面１５ａよりも少し小さい曲率とされている。

したがって、車両前方からの入力荷重により車両前方部材が潰れてタイヤ１３と共にタイヤホイール１５が後退し、サイドシル１７（図１参照）の前端部１７ａに衝突するような車両前面衝突（正面衝突、及びオフセット衝突）時に、タイヤホイール１５の後方部領域（図３では仮想線で示す領域）Ｂはサイドシル１７の前端部１７ａによって前方に押されて変形しようとするが、後方部領域Ｂの前方にはナックルアーム３５の後端部に設けられた受け部３９が配設され、この受け部３９がその変形を抑制するために大きな変形が生じることは無く、その結果、サイドシル１７に前方からの荷重を有効に伝達し、車室Ｒが潰れるのが防止できる。

なお、上記のように車両前方からの入力荷重により車両前方部材が潰れてタイヤ１３と共にタイヤホイール１５が後退し、サイドシル１７の前端部１７ａに衝突すると、タイヤ１３の空気圧により一瞬、前方からの入力荷重を支えるが、タイヤホイール１５の変形が生じると、その変形部から空気が漏れ、タイヤ１３自身による荷重伝達効果が低下する。

一方、タイヤホイール１５の前方部領域（仮想線で示す領域）Ｆの後方には、ディスクブレーキ装置４５が設けられている。このディスクブレーキ装置４５は、タイヤホイール１５と共に車軸（不図示）を中心に回転するディスクブレーキロータ４３の摩擦面４３ａを車幅方向両側から挟むようにして摺接するパッド部４７と、パッド部４７を摩擦面４３ａに摺接させるべく油圧をかけるシリンダ部を内蔵するキャリパー４５とを備え、キャリパー本体４５ａの車両前方部にはタイヤホイール１５の内周面１５ａに近接するように延びてその外形がタイヤホイール１５の内周面１５ａよりも少し小さい曲率とされている第二受け部４５ｂが一体的に設けられている。

したがって、上で説明したタイヤホイール１５の後方部領域Ｂがサイドシル１７の前端部１７ａに衝突した際、受け部３９が後方部領域Ｂの変形を抑制するが、その一方で、タイヤホイール１５の前方部領域Ｆに車両前方からの入力荷重に伴って前方部材が衝突して来ても第二受け部４５ｂが前方部領域Ｆの変形を抑制することができ、その結果、サイドシル１７に前方からの荷重を有効に伝達し、車室Ｒの潰れ抑制の効果がより一層向上できる。

次に、図４に基づいて、受け部３９、及び第二受け部４５ｂのより詳細な構造を説明する。図４によれば、車両後方に向かって延びるナックルアーム３５に設けられるナックルアームロッド取付け部３５ｂの後方端は、後方に向かうに従って車幅方向に幅広形状とされる受け部材３５ａが設けられ、受け部材３５ａの後端には受け部３９が車幅方向に延びるように、且つ図３に示したようにタイヤホイール１５の内周面１５ａに近接して沿う弓状に設けられている。

なお、図４ではタイヤホイール１５の内周面１５ａは簡略しており、タイヤホイールの種類によっては、車両内方に向かって内径が拡がる段付き形状等、若干、形状が異なるが、受け部３９の形状はタイヤホイールの用語として知られているリム部の内周面に概ね沿う形状であれば、衝突時における変形は抑制できるので特に限定するものではない。しかしながら、車幅方向、及び上下方向に所定の幅を有していることが好ましく、この点からすれば、図３、図４に示すような形状が基本形として最も好ましい。

一方、車両前方側には、ディスクブレーキロータ４３の摩擦面４３ａを車幅方向両側から挟むようにして摺接するパッド部４７と、キャリパー本体４５ａとを備えるキャリパー４５がナックル２１のキャリパー本体支持部４１に締結され、キャリパー本体４５ａの車両前方部には、タイヤホイール１５の内周面１５ａに近接して沿う弓状の第二受け部４５ｂが一体的に設けられている。

この第二受け部４５ｂの形状も後方の受け部３９と同様に特に限定するものではないが、車幅方向、及び上下方向に所定の幅を有していることが好ましく、この点からすれば、図３、図４に示すような形状が基本形として最も好ましい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、これによれば、サイドシル１７の車両前方端部１７ａに対向するステアリングナックル２１の後側に、タイヤホイール１５の内周面１５ａと近接するように延設した受け部材３５ａを有し、受け部材３５ａの後方端には車両前面衝突時にタイヤホイール１５の内周面１５ａと接触してタイヤホイール１５の変形を抑制する受け部３９が設けられているので、サイドシル１７に車両前方からの入力荷重の一部を有効に伝達でき、その結果、車室Ｒの潰れを抑制し、乗員の生存空間が確保できる。

また、受け部３９は、ステアリングナックル２１の操舵用ロッド３７を取付けるナックルアーム３５に設けられている。通常、ナックルアーム３５は、その機能を果たすために車軸から略前後方向に延びる部材であり、前後方向の剛性が高いため変形し難い。したがって、ナックルアーム３５の後側に受け部材３５ａを有し、受け部材３５ａの後方端に受け部３９を設けると、タイヤホイール１５の内周面１５ａが衝突時にサイドシル１７の前端部１７ａに衝突しても、受け部３９がタイヤホイールの変形を抑制するように受け止めるため、サイドシル１７に車両前方からの入力荷重の一部を有効に伝達でき、その結果、車室Ｒの潰れを抑制し、乗員の生存空間が確保できるという効果を一層助長することができる。

さらに、受け部３９と対向するタイヤホイール１５の前方側内周面１５ａには、ステアリングナックル２１に支持されたディスクブレーキ用のキャリパー本体４５ａが近接して配置され、キャリパー本体４５ａの前方部が車両前面衝突時にタイヤホイール１５の変形を抑制する第二受け部４５ｂとされているため、上記受け部３９が作用してタイヤホイール１５の変形を抑制すると、タイヤホイール１５において対向する前方部が車両前方部材の荷重によって変形しようとするが、このタイヤホイールの前方部も第二受け部４５ｂによって変形が抑制されるように受け止められるため、タイヤホイール１５全体の変形が抑制されることとなり、その結果、サイドシル１７に車両前方からの入力荷重を有効に伝達することができる。したがって、車室Ｒの潰れを抑制され、乗員の生存空間が確保できるという効果をなお一層奏することができる。

なお、本発明の主旨からすると、ナックルアームロッド取付け部３５ｂはタイヤホイールの後方側内周面と近接するように延設した部分で、さらに後方には受け部３９を設けているところから、受け部材３５ａと解釈することが可能であり、本実施の形態に限定されるものではない。

本発明に係る車両のパネル部材を外した状態での側面図 本発明に係るホイールサポート周辺部の斜視図 図１における前輪部の車幅方向内部を示す側面図 図３の平面図 従来技術を示す図

符号の説明

１５・・・タイヤホイール
１５ａ・・・タイヤホイール内周面
１７・・・サイドシル
１７ａ・・・サイドシル前端部
２１・・・ナックル（ステアリングナックル）
３５・・・ナックルアーム
３５ａ・・・受け部材
３５ｂ・・・ナックルアームロッド取付け部
３７・・・操舵用ロッド
３９・・・受け部
４３・・・ディスクブレーキロータ
４５ａ・・・キャリパー本体
４５ｂ・・・第二受け部

Claims (3)

1. 車室の車幅方向両側方において車両前後方向に配設されるサイドシルの前方に配置され、ステアリングナックルに支持されたタイヤホイールを備える車両の前輪支持部構造において、
   上記サイドシルの車両前方端部に対向する上記ステアリングナックルの後側に、上記タイヤホイールの後方側内周面と近接するように延設した受け部材を有し、該受け部材の後方端には車両前面衝突時に上記タイヤホイール後方側内周面と接触して上記タイヤホイールの変形を抑制する受け部が設けられていることを特徴とする車両の前輪支持部構造。
2. 請求項１において、上記受け部は、上記ステアリングナックルの操舵用ロッドを取付けるナックルアームロッド取付け部に設けられていることを特徴とする車両の前輪支持部構造。
3. 請求項１又は請求項２において、上記受け部と対向する上記タイヤホイールの前方側内周面には、上記ステアリングナックルに支持されたディスクブレーキ用のキャリパー本体が近接して配置され、該キャリパー本体の前方部が車両前面衝突時に上記タイヤホイールの変形を抑制する第二受け部とされていることを特徴とする車両の前輪支持部構造。

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