JP4259432B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前面衝突時にエンジン及びトランスミッションが設けられたパワーユニットの旋回移動を制限する車両前部構造に関する。

車両前部構造としては、エンジン及びトランスミッションが横向きに配置されたパワーユニットから、前輪駆動用の一対のドライブシャフトが突出されると共に、車体フレームに一対のドライブシャフトよりも車両後方にストッパを設けてドライブシャフトの後方移動を制限したものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この車両前部構造では、車両の前面衝突時にパワーユニットの上部の下部に対する車両後側への相対移動を制限することが考慮されておらず、衝突エネルギーを効率良く吸収できない可能性がある。
特開２００２−３２１６４８公報

本発明は、上記事実を考慮し、車両の前面衝突時に衝突エネルギーを効率良く吸収できる車両前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載の車両前部構造は、車両のエンジン及びトランスミッションが設けられたパワーユニットと、車両の前輪に設けられ、前記前輪と一体に回転可能にされたストラットと、前記ストラットに設けられ、前記ストラットの回転と一体に回動可能にされたアームと、前記パワーユニットよりも車両後側に配置され、前記ストラットの車両後側において前記アームに接続されて操舵操作力を前記アーム及びストラットを介して前記前輪に伝え、車両の前面衝突時には前記パワーユニットの上部と干渉して前記パワーユニットの上部の後方旋回を制限し前記パワーユニットの車両幅方向外側と干渉して前記パワーユニットの車両幅方向外側の後方旋回を制限するタイロッドと、車両前後方向を中心軸にして上下方向へ弾性的に回動可能にされた状態で前記前輪を支持すると共に、車両前後方向への曲げ剛性を前記タイロッドよりも低くされたサスペンションアームと、を備えている。

請求項２に記載の車両前部構造は、請求項１に記載の車両前部構造において、前記タイロッドの車両前後方向における曲げ剛性を前記タイロッドの上下方向における曲げ剛性よりも高くした、ことを特徴としている。

請求項３に記載の車両前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造において、前記タイロッドの軸方向を車両幅方向外側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜させた、ことを特徴としている。

請求項４に記載の車両前部構造は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の車両前部構造において、前記タイロッドの軸方向を水平に配置した、ことを特徴としている。

請求項１に記載の車両前部構造では、操舵操作力をタイロッド、アーム及びストラットを介して前輪に伝える。

ここで、車両の前面衝突時には、タイロッドがパワーユニットの上部及び車両幅方向外側と干渉してパワーユニットの上部の下部に対する車両後側への相対移動（パワーユニットの上部の後方旋回）及びパワーユニットの車両幅方向両側の相対移動（パワーユニットの車両幅方向外側の後方旋回）を制限する。このため、パワーユニットが当該各相対移動を制限された状態で車両後側へ移動されて車体側に当るため、車体側のパワーユニット当り部分に衝突荷重を分散伝達できる。

さらに、タイロッドがストラットの車両後側においてアームに接続されている。これにより、パワーユニットの上記各相対移動を制限するタイロッドにアームが車両後側へ引っ張られる場合でも、前輪が車両後側部を車両前側部に対し極端に車両外側に配置する角度にされることがなく、前輪が車両後側の車体へ当る。このため、車体の前輪当り部分へも衝突荷重を伝達できる。

これにより、衝突エネルギーを効率良く吸収でき、パワーユニットの衝撃による車体側の局部変形を抑制できる。

また、タイロッドが車両前後方向への曲げ剛性をサスペンションアームよりも高くされている。このため、パワーユニットがタイロッドに干渉した直後には、タイロッドが折れない。このため、パワーユニットが上記各相対移動を制限された状態で車両後側へ移動されて車体側に当るため、車体側のパワーユニット当り部分に衝突荷重を分散伝達できる。さらに、特にタイロッドが折れない状態でパワーユニットの上記各相対移動を制限する間には、ステアリングギヤボックス等の車体側のタイロッド接続部分へも衝突荷重を伝達できる。これにより、衝突エネルギーを一層効率良く吸収でき、パワーユニットの衝撃による車体側の局部変形を一層抑制できる。

請求項２に記載の車両前部構造では、一般に、上記パワーユニットの上部の下部に対する車両後側への相対移動力よりも、上記パワーユニットの車両右側部と車両左側部との相対移動力の方が大きい。このことから、タイロッドの車両前後方向における曲げ剛性（パワーユニットの車両右側部と車両左側部との相対移動力を受ける剛性）がタイロッドの上下方向における曲げ剛性（パワーユニットの上部の下部に対する車両後側への相対移動力を主に受ける剛性）よりも高くされている。このため、パワーユニットの衝撃力を吸収するためのタイロッドの断面積を不要に大きくする必要がなく、タイロッドのコスト及び質量を低減することができる。

請求項３に記載の車両前部構造では、タイロッドの軸方向が車両幅方向外側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜されている。このため、タイロッドの軸方向が車両幅方向に平行に配置された場合に比し、タイロッドがパワーユニットの上記各相対移動をより車両前側から制限でき、車体側のパワーユニット当り部分に衝突荷重を分散伝達できる。

請求項４に記載の車両前部構造では、タイロッドの軸方向が水平に配置されている。このため、パワーユニットがタイロッドへ干渉する際におけるパワーユニットの後方旋回方向及び後方旋回径方向に垂直な直線に対しタイロッドが非平行に配置されている。これにより、タイロッドがパワーユニットの上記各相対移動を確実に制限でき、車体側のパワーユニット当り部分に衝突荷重を分散伝達できる。

［第１の実施の形態］
図１には、本発明の第１の実施の形態に係る車両前部構造１０が平面図にて示されており、図２には、車両前部構造１０が車両左側から見た側面図にて示されている。なお、図面では、車両前方を矢印ＦＲで示し、上方を矢印ＵＰで示す。

本実施の形態に係る車両前部構造１０は、強度部材を構成するフロントサイドメンバ１２を一対備えており、一対のフロントサイドメンバ１２は、車両の前部の車幅方向両端近傍において車両前後方向に沿って配置されている。各フロントサイドメンバ１２の車両前側端部は、クラッシュボックス１２Ａとされて、車両前後方向の圧壊剛性が他の部位よりも低くされている。

各フロントサイドメンバ１２の車両後側端には、強度部材を構成するロッカ１６が接続されており、一対のロッカ１６は、車両の前後方向中央部下端の車幅方向両端において車両前後方向に沿って配置されている。各ロッカ１６の車両前側端部には、強度部材を構成するフロントピラー１８が接続されており、各フロントピラー１８は、各ロッカ１６の車両前側端部から上側へ立設されている。

各フロントピラー１８の上下方向略中央部には、強度部材を構成するエプロンアッパメンバ（図示省略）が接続されている。この一対のエプロンアッパメンバは、一対のフロントサイドメンバ１２よりも上側かつ車両の前部の車幅方向両端において車両前後方向に沿って配置されている。

一対のフロントサイドメンバ１２の車両前側部間及び車両後側部間には、強度部材を構成するクロスメンバ（図示省略）が架け渡されており、一対のクロスメンバは、一対のフロントサイドメンバ１２よりも下側において車幅方向に沿って配置されている。一対のクロスメンバの車両右側部間及び車両左側部間には、強度部材を構成するロアアーム（図示省略）が架け渡されており、一対のロアアームは、一対のフロントサイドメンバ１２よりも下側において車両前後方向に沿って配置されている。

車両右側のエプロンアッパメンバとフロントサイドメンバ１２との間及び車両左側のエプロンアッパメンバとフロントサイドメンバ１２との間には、強度部材を構成するサスペンションタワー（図示省略）が架け渡されており、一対のサスペンションタワーは、略上下方向に沿って配置されている。

なお、上記一対のフロントサイドメンバ１２、一対のロッカ１６、一対のフロントピラー１８、一対のエプロンアッパメンバ、一対のクロスメンバ、一対のロアアーム及び一対のサスペンションタワーは、各々が筒状にされて、車両の構造部材となっている。

各サスペンションタワー内には、ストラットサスペンションの主要部を構成するダンパ２０の上側軸部が支持されており、ダンパ２０の上側軸部と相対移動してショックアブソーバを構成する下側筒部は各サスペンションタワーから下側に突出している。各ダンパ２０の下側筒部（上下方向略中央部）にはアームとしての長尺板状のナックルアーム２２が固定されており、各ナックルアーム２２は各ダンパ２０から車両後方へ延出している。各ダンパ２０の下部には前輪２４のホイール（図示省略）が回転自在に支持されており、各前輪２４は各ロッカ１６及び各フロントピラー１８の車両前側に配置されている。

各ダンパ２０の下部には、平面視Ｖ字状のサスペンションアーム２５の先端が回動可能に支持されており、各サスペンションアーム２５は、基端が各ロアアームに弾性的に支持されて、基端を中心（車両前後方向を中心軸）として上下方向へ弾性的に回動可能にされている。

一対のフロントピラー１８間には、上下方向略中間部よりも下側において、仕切部材としてのダッシュパネル２６が固定されており、ダッシュパネル２６の車両前側にはエンジンルーム２８が形成されると共に、ダッシュパネル２６の車両後側には、一対のロッカ１６間に架け渡されるフロアパネル１４上に車室３０が形成されている。

ダッシュパネル２６の車両前側面には長尺軸状のステアリングギヤボックス３２が固定されており、ステアリングギヤボックス３２は、一対のフロントサイドメンバ１２よりも上側において車幅方向に沿って配置されると共に、ステアリングホイール（図示省略）に接続されている。ステアリングギヤボックス３２の長尺方向各端部は、各フロントサイドメンバ１２及び各フロントピラー１８の少なくとも一方に各ブラケット３３及び各ブラケット３５の少なくとも一方を介して固定されている。

ステアリングギヤボックス３２にはスライダ３４が取り付けられており、スライダ３４は車両の幅方向中央に配置されてステアリングホイールの操舵操作で車幅方向（図１の上下方向）へ移動される。

スライダ３４の車両右側及び車両左側には、円軸状のタイロッド３６の基端３６Ａが固定されており、車両右側のタイロッド３６の軸方向は車両右側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜された状態で略水平に配置されると共に、車両左側のタイロッド３６の軸方向は車両左側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜された状態で略水平に配置されている。各タイロッド３６の車両前後方向への曲げ剛性（折れ曲がり剛性）は、各フロントサイドメンバ１２のクラッシュボックス１２Ａにおける車両前後方向への圧壊剛性及び各サスペンションアーム２５の車両前後方向への曲げ剛性よりも、高くされている。各タイロッド３６の先端３６Ｂは各ダンパ２０の車両後方に配置され、各タイロッド３６の先端３６Ｂには各ナックルアーム２２の車両後側端が回動可能に接続されている。

ここで、ステアリングホイールが回転操作されることで、ステアリングギヤボックス３２に対してスライダ３４が車両右方又は車両左方へスライド（移動）されて、各タイロッド３６が車両右方又は車両左方へ移動される。これにより、各ナックルアーム２２が回動されて各ダンパ２０が軸周りに回転されることで、各前輪２４が各ダンパ２０の軸周りに回転され操舵動作がなされる。

エンジンルーム２８内には、一対のタイロッド３６よりも車両前側において、パワーユニットとしての略直方体状のエンジンユニット３８が設けられており、エンジンユニット３８にはエンジン及びトランスミッションが設けられている。エンジンユニット３８は複数箇所で車体へ支持されており、例えば、エンジンユニット３８は、各フロントサイドメンバ１２に弾性マウント部材４０によって支持されると共に、車幅方向中央部下端の車両後側端において車両後側のクロスメンバに弾性マウント部材４２によって支持されている。エンジンユニット３８は、重心３８Ａが一対のタイロッド３６よりも下側の下部に配置されると共に、車両前側面３８Ｂが一対の前輪２４よりも車両前側に突出されている。

なお、本実施の形態では、エンジンユニット３８は横置きとされ、トランスミッションからの出力が一対のドライブシャフトを介して一対の前輪２４へ伝えられるフロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ車）となっている。但し、本発明は、フロントエンジンフロントドライブ（ＦＦ車）のみに適用されるものではなく、フロントエンジンリヤドライブ（ＦＲ車）又は四輪ドライブ（４ＷＤ車）に適用してもよい。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

以上の構成の車両前部構造１０では、バリア４４（例えば他の車両）に対する車両の右側部又は左側部（図１及び図２では右側部）の前面オフセット衝突時に、バリア４４によって車両右側又は車両左側のエプロンアッパメンバ、フロントサイドメンバ１２（特にクラッシュボックス１２Ａ）及びロアアーム等が変形されて、バリア４４がエンジンユニット３８に当る。これにより、弾性マウント部材４２を略中心としてエンジンユニット３８の上部がエンジンユニット３８の下部に対して車両後側へ相対移動（図２では矢印Ｂの方向へ後方旋回）されると共にエンジンユニット３８の車両右側部又は車両左側部（車幅方向外側）がエンジンユニット３８の車両左側部又は車両右側部に対して車両後側へ相対移動（図１では矢印Ａの方向へ後方旋回）されつつ、エンジンユニット３８が車両後側へ移動される。

ここで、一対のタイロッド３６がエンジンユニット３８の重心３８Ａよりも上側に配置されている。これにより、上記各相対移動をされつつ車両後側へ移動されるエンジンユニット３８が車両右側又は車両左側のタイロッド３６に干渉する（図１及び図２の２点鎖線参照）ことで、エンジンユニット３８の上記各相対移動が制限（阻止を含む）される。このため、エンジンユニット３８が上記各相対移動を制限された略並進状態で車両後側へ移動されてダッシュパネル２６等に当るため、衝突荷重をダッシュパネル２６等に分散伝達できる。

さらに、各タイロッド３６が各ダンパ２０の車両後方において各ナックルアーム２２に接続されている。これにより、車両右側又は車両左側においてエンジンユニット３８の上記各相対移動を制限するタイロッド３６にナックルアーム２２が車両後方へ引っ張られても、前輪２４が車両後側部を車両前側部に対し極端に車両外側に配置する角度にされることがなく、前輪２４が車両後側のロッカ１６及びフロントピラー１８へ当る。このため、衝突荷重を当該ロッカ１６、フロントピラー１８及び前輪２４のホイールにも伝達できる。

これにより、衝突エネルギーを効率良く吸収でき、エンジンユニット３８の衝撃によるダッシュパネル２６等の車室３０側への局部変形を抑制できる。

しかも、少なくともエンジンユニット３８が当該タイロッド３６に干渉してから当該前輪２４が当該ロッカ１６及びフロントピラー１８へ当るまでは、当該タイロッド３６が折れない。このため、エンジンユニット３８が上記各相対移動を制限された状態で車両後側へ移動されてダッシュパネル２６等に当るため、衝突荷重をダッシュパネル２６等に分散伝達できる。

さらに、特に当該タイロッド３６が折れない状態でエンジンユニット３８の上記各相対移動を制限する間には、衝突荷重を当該タイロッド３６を介して車両右側又は車両左側におけるステアリングギヤボックス３２、ナックルアーム２２、ダンパ２０、サスペンションタワー、エプロンアッパメンバ、フロントサイドメンバ１２、サスペンションアーム２５及びロアアーム等に上下方向においてバランス良く伝達できる。

これにより、衝突エネルギーを一層効率良く吸収でき、エンジンユニット３８の衝撃によるダッシュパネル２６等の車室３０側への局部変形を一層抑制できる。

また、各タイロッド３６の軸方向が車幅方向外側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜されている。このため、当該タイロッド３６の軸方向が車幅方向に平行に配置された場合に比し、当該タイロッド３６がエンジンユニット３８の上記各相対移動をより車両前側から制限でき、衝突荷重をダッシュパネル２６等に一層分散伝達できる。

さらに、各タイロッド３６の軸方向が略水平に配置されている。このため、エンジンユニット３８が当該タイロッド３６へ干渉する際におけるエンジンユニット３８の後方旋回方向及び後方旋回径方向に垂直な直線に対し当該タイロッド３６が非平行に配置されている。これにより、当該タイロッド３６がエンジンユニット３８の上記各相対移動を確実に制限でき、衝突荷重をダッシュパネル２６等に一層分散伝達できる。

［第２の実施の形態］
図３には、本発明の第２の実施の形態に係る車両前部構造５０が平面図にて示されており、図４には、車両前部構造５０が車両左側から見た側面図にて示されている。

本実施の形態に係る車両前部構造５０は、上記第１の実施の形態とほぼ同様の構成であるが、以下の点で異なる。

車両前部構造５０では、エンジンユニット３８が、第１の実施の形態よりも小さくされたり、第１の実施の形態よりも車両後側に配置されることで、一対の前輪２４がエンジンユニット３８の車両前側面３８Ｂよりも車両前側に突出されている。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

以上の構成の車両前部構造５０では、バリア４４（例えば他の車両）に対する車両の右側部又は左側部（図３及び図４では右側部）の前面オフセット衝突時に、車両右側又は車両左側において、バリア４４によってエプロンアッパメンバ、フロントサイドメンバ１２（特にクラッシュボックス１２Ａ）及びロアアーム等が変形されて、バリア４４が前輪２４に当ることで、当該前輪２４とダンパ２０、ナックルアーム２２、サスペンションアーム２５及びタイロッド３６とが車両後側へ移動されて、当該前輪２４がロッカ１６及びフロントピラー１８に当る（図３の２点鎖線参照）。さらに、バリア４４がエンジンユニット３８に当ることで、弾性マウント部材４２を略中心としてエンジンユニット３８の上部がエンジンユニット３８の下部に対して車両後側へ相対移動（図４では矢印Ｂの方向へ後方旋回）されると共にエンジンユニット３８の車両右側部又は車両左側部（車幅方向外側）がエンジンユニット３８の車両左側部又は車両右側部に対して車両後側へ相対移動（図３では矢印Ａの方向へ後方旋回）されつつ、エンジンユニット３８が車両後側へ移動される。

ここで、当該前輪２４が当該ロッカ１６及びフロントピラー１８に当った際又は当該前輪２４が当該ロッカ１６及びフロントピラー１８に当った後には、上記第１の実施の形態と同様に、上記各相対移動をされつつ車両後側へ移動されるエンジンユニット３８が当該タイロッド３６に干渉する（図３及び図４の２点鎖線参照）ことで、エンジンユニット３８の上記各相対移動が制限（阻止を含む）される。このため、エンジンユニット３８が上記各相対移動を制限された略並進状態で車両後側へ移動されてダッシュパネル２６等に当るため、衝突荷重をダッシュパネル２６等に分散伝達できる。

さらに、上述の如くバリア４４によって当該前輪２４が当該ロッカ１６及びフロントピラー１８に当ることで、衝突荷重を当該ロッカ１６、フロントピラー１８及び前輪２４のホイールにも伝達できる。

これにより、衝突エネルギーを効率良く吸収でき、エンジンユニット３８の衝撃によるダッシュパネル２６等の車室３０側への局部変形を抑制できる。

しかも、上述の如くバリア４４によって当該前輪２４が車両後側へ移動される間には、衝突荷重を車両右側又は車両左側におけるダンパ２０、サスペンションタワー、エプロンアッパメンバ、フロントサイドメンバ１２、サスペンションアーム２５及びロアアーム等に上下方向においてバランス良く伝達できる。これにより、衝突エネルギーを一層効率良く吸収でき、エンジンユニット３８の衝撃によるダッシュパネル２６等の車室３０側への局部変形を一層抑制できる。

また、各タイロッド３６の軸方向が、車幅方向外側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜されると共に、略水平に配置されている。このため、上記第１の実施の形態と同様に、衝突荷重をダッシュパネル２６等に一層分散伝達できる。

なお、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、タイロッド３６を円軸状にした構成としたが、図５に示す如く、タイロッド３６の断面を楕円状にした構成としてもよい。この場合、図５（Ａ）に示す如く、車両前後方向に沿ってタイロッド３６断面の楕円の長軸を配置する構成、又は、図５（Ｂ）に示す如く、エンジンユニット３８がタイロッド３６に干渉する際におけるエンジンユニット３８の上部の下部に対する相対移動方向（矢印Ｃの方向）に垂直にタイロッド３６断面の楕円の短軸を配置する構成にされる。これにより、タイロッド３６の車両前後方向における曲げ剛性（エンジンユニット３８の車両右側部と車両左側部との相対移動力を受ける剛性）がタイロッド３６の上下方向における曲げ剛性（エンジンユニット３８の上部の下部に対する車両後側へ相対移動力を主に受ける剛性）よりも高くされている。ここで、一般に、エンジンユニット３８の上部の下部に対する車両後側への相対移動力よりも、エンジンユニット３８の車両右側部と車両左側部との相対移動力の方が大きい。このため、エンジンユニット３８の衝撃力を吸収するためのタイロッド３６の断面積を不要に大きくする必要がなく、タイロッド３６のコスト及び質量を低減することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両前部構造を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両前部構造を示す車両左側から見た側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両前部構造を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両前部構造を示す車両左側から見た側面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態又は第２の実施の形態に係る車両前部構造の変形例の主要部を示す車両左側から見た側面図である。

符号の説明

１０ 車両前部構造
２０ ダンパ（ストラット）
２２ ナックルアーム（アーム）
２４ 前輪
２５ サスペンションアーム
３６ タイロッド
３８ エンジンユニット（パワーユニット）
５０ 車両前部構造

Claims (4)

1. 車両のエンジン及びトランスミッションが設けられたパワーユニットと、
   車両の前輪に設けられ、前記前輪と一体に回転可能にされたストラットと、
   前記ストラットに設けられ、前記ストラットの回転と一体に回動可能にされたアームと、
   前記パワーユニットよりも車両後側に配置され、前記ストラットの車両後側において前記アームに接続されて操舵操作力を前記アーム及びストラットを介して前記前輪に伝え、車両の前面衝突時には前記パワーユニットの上部と干渉して前記パワーユニットの上部の後方旋回を制限し前記パワーユニットの車両幅方向外側と干渉して前記パワーユニットの車両幅方向外側の後方旋回を制限するタイロッドと、
   車両前後方向を中心軸にして上下方向へ弾性的に回動可能にされた状態で前記前輪を支持すると共に、車両前後方向への曲げ剛性を前記タイロッドよりも低くされたサスペンションアームと、
   を備えた車両前部構造。
2. 前記タイロッドの車両前後方向における曲げ剛性を前記タイロッドの上下方向における曲げ剛性よりも高くした、ことを特徴とする請求項１記載の車両前部構造。
3. 前記タイロッドの軸方向を車両幅方向外側へ向かうに従い車両前側へ向かう方向へ傾斜させた、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両前部構造。
4. 前記タイロッドの軸方向を水平に配置した、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の車両前部構造。

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