JP4363175B2 - 車両の前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両の前部構造において、ブッシュ部材を介してクロスメンバにステアリングユニットを取付ける構成に関し、特に、ブッシュ部材による取付の構成を改良する技術に属す。

従来、例えば下記特許文献１には、車両の前部のエンジンルーム内には、エンジン及び変速機から成るパワーユニットが配置されるとともに、このパワーユニットの車両後方側には、車両の前後方向に延設されたサイドフレーム（特許文献１においては、フロントサイドメンバ２３，２５に相当）によって、その両端が固定された車幅方向に延びるクロスメンバ（特許文献１においては、サブフレーム１７に相当）が設けられている。そして、このクロスメンバには、車両の操舵機構を具備するステアリングユニット（特許文献１においては、ステアリングラック１１に相当）が、防振性能を有するインシュレータを介して取り付けられている。

特開平０５−３２１６９号公報

ところで、車両においては、重量物であるパワートレインをできるだけ車両後方側、つまり車両前後方向における車両の中心側に配置したいといった要求がある。これは、パワートレインを後方側に配置することで、車両が旋回する際に発生するヨー慣性モーメントを低減できるためで、これにより操安性を向上できる。
一方で、ステアリングユニットをクロスメンバに取り付けた場合には、エンジンや車体の振動が車室内のステアリングまで伝達し、乗員の操舵性が悪化するのを防止するために、ステアリングユニットとクロスメンバとの互いに近接する複数の部位同士を、振動の伝達低減用の比較的大型のブッシュ部材を介して連結させている。この場合、ステアリングユニットは、ステアリングユニットよりも車両前方において、クロスメンバの対応する部位と、少なくとも１つのブッシュ部材を配置して連結させる一方、ステアリングユニットから車両後方に、それとは別のブッシュ部材を配置して、これに対応するクロスメンバの対応する部位とを連結させており、これにより、ステアリングユニットの支持を確実に行っている。
しかしながら、このように大型のブッシュ部材を介して連結させると、ステアリングユニットの前方側には、ステアリングユニットとパワートレインとの間に、大きなブッシュ部材が配置されることになるため、上述にようにパワートレインを後方側に位置させようとすると、ブッシュ部材とパワートレインとが干渉し、パワートレインを最大限、後方側に配置させることができず、これによって、ヨー慣性モーメントを可能な限り低減できてはいなかった。

本発明は、以上のような課題に勘案してなされたもので、その目的は、ステアリングユニットを、クロスメンバと複数の部位で、ブッシュ部材を介して取り付ける車両の前部構造において、パワーユニットに近接するブッシュ部材を、クロスメンバに埋め込ませた埋込式ブッシュ部材とすることにより、パワートレインを可能な限り後方側に設置として、操安性を向上することにある。また、埋込式ブッシュ部材以外のブッシュ部材は、クロスメンバに埋め込まれない外付式ブッシュ部材とすることにより、埋込式ブッシュ部材によって、クロスメンバに対するステアリングユニットの位置精度が低下するのを抑制して、高い位置精度の確保を図ることにある。

このような目的を達成するために、本発明の請求項１記載の発明においては、車両前方部において、パワーユニットより後方側に位置するとともに、車幅方向に延設される所定のクロスメンバと、車両の操舵機構を具備するとともに、該クロスメンバと略並行に配置され、該クロスメンバと、複数の位置において、それぞれ振動を低減させるブッシュ部材を介して取り付けられるステアリングユニットとから成る車両の前部構造において、上記複数のブッシュ部材の内、上記ステアリングユニットと上記パワーユニットとの間で、該パワーユニットに近接する該ブッシュ部材は、上記クロスメンバの外形よりも所定量埋め込まれるように予め配置される埋込式ブッシュ部材であり、該埋込式ブッシュ部材以外の該ブッシュ部材は、該ブッシュが該クロスメンバに埋め込まれないように配置される外付式ブッシュ部材であることを特徴とする。
このような構成によれば、ステアリングユニットを、クロスメンバに対して防振可能に取り付けるための複数のブッシュ部材の内、パワーユニットに近接するブッシュ部材を、クロスメンバに埋め込まれる埋込式ブッシュ部材とすることにより、パワートレインを可能な限り後方側に設置できる。これにより、車両が旋回する際に発生するヨー慣性モーメントを低減できて、操安性を向上できる。
また、埋込式ブッシュ部材をクロスメンバに設置する場合、比較的大径の穴を形成して、そこに埋込式ブッシュ部材を設置するため、クロスメンバに対する埋込式ブッシュ部材の位置を必ずしも一定にできず、個々でばらついてしまい、そのばらつき度合も大きくなる。このことは、クロスメンバに対するステアリングユニットの位置精度を大きく悪化させることに繋がる。このように位置精度が悪化すると、多数の部品を狭い空間にコンパクトに搭載させることが要求される車両においては、例えば、走行中の振動によりステアリングユニットとそれに隣接する部品とが干渉し、異音が生じたり部品等の破損を招くなどの問題がある。
そこで、請求項１記載の構成に係る本発明では、更に、複数のブッシュ部材の内、埋込式ブッシュ部材以外は、クロスメンバに埋め込まれない外付式ブッシュ部材とすることで、外付式ブッシュ部材によって高い位置精度を実現し、これによって、クロスメンバに対するステアリングユニットの位置精度を全体的に高精度に維持でき、異音の発生や部品等の破損を防止できる。

請求項２記載の発明は、請求項１において、上記埋込式ブッシュ部材における上記ステアリングユニットと上記クロスメンバとの間の変位度合いは、上記外付式ブッシュ部材における上記ステアリングユニットと上記クロスメンバとの間の変位度合いより、大きくなるよう構成されることを特徴とする。
このような構成によれば、埋込式ブッシュ部材におけるステアリングユニットとクロスメンバとの間の変位度合を大きくすることで、ステアリングユニットをクロスメンバに組付ける場合における組付け性を向上できる。
つまり、クロスメンバに対する埋込式ブッシュ部材の位置精度は比較的良いとはいえないが、このように精度面でやや劣る埋込式ブッシュ部材の変位度合を大きくすることにより、位置精度が劣っていたとしても、大きな変位度合を利用して、容易に組付けることが可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１において、上記埋込式ブッシュ部材は、車幅方向から見て、該埋込式ブッシュ部材上部から鉛直方向の上方側に上記パワートレインが位置するように配置されるとともに、該埋込式ブッシュ部材上部に対して、下部が斜め下方側を指向するように、傾斜して配置されることを特徴とする。
このような構成によって、埋込式ブッシュ部材と、パワートレインとの干渉を可能な限り避けることができ、パワーユニットをより後方に位置させることが可能となり、操安性の向上が図れる。

以上のように、本発明に係る発明においては、クロスメンバに対してステアリングユニットを防振可能に取り付けるための複数のブッシュ部材の内、パワーユニットに近接するブッシュ部材を、クロスメンバに埋め込まれる埋込式ブッシュ部材とすることにより、パワートレインを可能な限り後方側に設置できる。これにより、車両が旋回する際に発生するヨー慣性モーメントを低減できて、操安性を向上できる。
また、本発明では、埋込式ブッシュ部材以外は、クロスメンバに埋め込まれない外付式ブッシュ部材とすることで、外付式ブッシュ部材によって高い位置精度を実現できる。これによって、クロスメンバに対するステアリングユニットの位置精度を全体的に高精度に維持でき、よってステアリングユニットとこれと近接する部品との干渉により発生する異音や、当該干渉による部品等の破損などを防止できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第1の実施形態）
第１の実施形態にかかる車両は、フロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）形の車両であり、その車体前部の車幅方向の左右側において、それぞれ車両前後方向に延設されるフロントフレーム（図示せず）が設けられており、このフロントフレームより下方側には、図1に示すサブフレーム１が配置される。このサブフレーム１は、複数のサスペンションアーム（図示せず）が連結されており、このサスペンションアームには、前輪を回転可能に支持するサポート部材（図示せず）が連結されており、これにより前輪（図示せず）の懸架を可能としている。また、サブフレーム１は、フロントフレームに対してマウント２，２，３，３等を介して支持されている。
サブフレーム１は、車幅方向の左右側において、それぞれ車両前後方向に延設されるサイドフレーム４，４と、車幅方向に延設され、このサイドフレーム４，４を連結固定するクロスメンバ５とから構成されている。
また、クロスメンバ５より車両前方で、且つ斜め上方には、エンジン６と変速機７とからなり、例えばフロントフレーム等により連結支持されるパワートレインユニット８が位置している。尚、エンジン６は、そのクランクシャフト（図示せず）が車幅方向に向くように配置される、所謂、横置タイプであり、これに伴って、車幅方向において、エンジン６に隣接して変速機７が位置している。特に、本実施形態においては、図１の紙面上左側を、車両を前方から見て左側であると規定すると、左側にエンジン６が、右側に変速機７がレイアウトされることになる。

また、クロスメンバ５の上方側には、車両の操舵動作を行う操舵機構を備えたステアリングユニット９が設置されており、ステアリングユニット９は、その左右両端側において、クロスメンバ５に向かって車両前後方向に延設されるブラケット１０ａ・・・１０ｄを介してクロスメンバ５に固定されている。
ステアリングユニット９の左端部には、ステアリングギア機構部１１が設けられており、ステアリングギア機構部１１から車両後方側で且つ斜め上方側を指向してステアリングシャフト１２が延設されており、このステアリングシャフトの後端は車室内の運転席近傍まで延びてステアリング（図示せず）が取り付けられている。
尚、図示しないが、ステアリングユニット９内部にはその長手方向に沿ってステアリングナックが延設されており、このステアリングナックのステアリングギア機構部１１近傍には、ステアリングナックの長手方向にそってギアが形成され、このギアは、ステアリングギア機構部１１内においてステアリングシャフト１２と連結されるピニオンギアと噛合っており、これにより、一般的なラック・アンド・ピニオンによる操舵機構が構成されている。

ステアリングナックの車幅方向の両端には、それぞれタイロッド１３が設けられ、このタイロッド１３の車両外方側端部は、ナックルアーム（図示せず）を介して車輪をサポートするサポート部材が連結される一般的な構成が形成されている。
このような、ステアリングユニット９とその周辺構成により、車両の乗員がステアリングを操舵させると、ステアリングナックが車幅方向の左右に変位し、これに伴って、車輪が転舵されて、車両が旋回走行することになる。

図２は、図１のＡ−Ａ断面を示した概略図であり、ステアリングユニット９より車両前方側には変速機７が配置されている。また、ステアリングユニット９には、ブラケット１０ａが固定されているが、ブラケット１０ａのクロスメンバ５側は、車両前方側で斜め下方に延設されており、その先端部１４はプレート状に形成されるとともに、この先端部１４には上下方向に延びるボルト孔１５が形成されている。
一方、クロスメンバ５においては、クロスメンバ５の上面パネル５ａのこの先端部１４に対応する部位に、穴１６が形成され、この穴１６には、円筒形状の埋込式ブッシュ部材１７が、クロスメンバ５内に略全体的に埋め込まれるように設置されている。
埋込式ブッシュ部材１７は、円筒形状の中心軸に沿ってボルト孔１７ａが形成されたゴムブッシュ１７ｂと、ゴムブッシュ１７ｂの円筒表面を覆うとともに、ゴムブッシュ１７ｂと嵌合状態に固定されるスリーブ状の支持部１７ｃとから構成されている。この支持部１７ｃの上方部分には、円筒形状の外周側に亘って外径方向に延設されるフランジ１７ｄが形成されており、このフランジ１７ｄが穴１６の外周部に固定されことで、埋込式ブッシュ部材１７のクロスメンバ５への固定が行われている。

ブラケット１０ａのボルト孔１５とゴムブッシュ１７ｂのボルト孔１７ａとに、ボルト１８ａを貫通させて、このボルト１８ａの先端を、埋込式ブッシュ部材１７の下方側においてナット１８ｂに締結させることで、ステアリングユニット９をクロスメンバ５に支持させている。この時、先端部１４とボルト１８ａのヘッド部との間や、埋込式ブッシュ部材１７とナット１８ｂとの間には、それぞれ円盤状のスペーサ１８ｃ，１８ｃが設けられている。また、フランジ部１７ｄと先端部１４との間、及びナット１８ｂ側のスペーサ１８ｃと支持部１７ｃとの間には、ゴムブッシュ１７ｂが介在するよう構成されている。
これにより、クロスメンバ５の振動の全ては、ゴムブッシュ１７ｂを介してステアリングユニット９に伝達されることになり、延いてはステアリングへの振動が低減される。

また、ボルト１８ａより車両前方側には、変速機７の下部が位置することになるが、変速機７の内部には複数の円盤状のギア（図示せず）がその円盤の直交軸が車幅方向と略並行となるように並んで配置されているため、一般的に、変速機７を車幅方向から見ると、後方側且つ下方側の外径は、円盤状のギアの外周に沿って、前方側程、斜め下方側に落ち込むように形成されている。従って、ブッシュ部材１７を埋め込み式とすることで、ボルト１８ａ及び埋込式ブッシュ部材１７などの取付部品を下方側に下げて位置させて、変速機７との干渉を避けることができ、よって変速機７を含めパワーユニット８全体を車両後方側に位置させることが可能となる。

図３は、図１のＢ−Ｂ断面を示した概略図であり、ステアリングユニット９の車両右側部分から車両方向側に向けてブラケット１０ｂが延設されており、ブラケット１０ｂの後方側先端には外付式ブッシュ部材２０が形成されている。この外付式ブッシュ部材２０は、ブラケット１０ｂの先端に形成された上下方向に延びる穴２０ａの内周に、円筒状のゴムブッシュ２０ｂがその中心軸が上下方向となるように嵌合されたものであり、ゴムブッシュ２０ｂの中心軸に沿って、ボルト孔２０ｃが形成されている。
尚、このゴムブッシュ２０ｂの円筒形状の半径方向における厚さＤ１は、図２で示した変速機７の直ぐ後方側に位置し、ステアリングユニット９よりも車両前方側に設置される埋込式ブッシュ部材１７のゴムブッシュ１７ｂの同様な厚さＤ２よりも小さく設定されている。
また、クロスメンバ５の後方部には、ボルト孔２１が形成されており、これにより、ボルト２２を、ゴムブッシュ２０ｂのボルト孔２０ｃに貫通させ、その先端をボルト孔２１内周の図示しない螺子溝に沿って締結させることで、ステアリングユニット９を、ゴムブッシュ２１を介して、クロスメンバ５に支持している。また、ブラケット１０ｂとボルト２２の間、及びブラケット１０ｂとクロスメンバ５の表面とには、ゴムブッシュ２０bが介在しておいる。
これにより、埋込式ブッシュ部材１７と同様にステアリングユニット９の防振が可能となる。

尚、ステアリングユニット９の車両左側部分から車両後方に向かって延設されるブラケット１０ｃ、及びステアリングユニット９の車両左側部分から車両前方に向かって延設されるブラケット１０ｄによるクロスメンバ５への取付構造は、図３で示した外付式ブッシュ部材２０を用いた取付構造と同じであり、説明は省略する。

以上のように、本実施形態においては、クロスメンバ５へのステアリングユニット９の取り付けにおいて、パワーユニット８、特に変速機７とステアリングユニット９との間で、変速機７に近接する部分での取り付けを、埋込式ブッシュ部材１７を介して行うことにより、パワートレイン８を可能な限り後方側に設置して、ヨー慣性モーメントの低減による操安性の向上が図れる。

また、クロスメンバ５に埋込式ブッシュ部材１７を設置すると、クロスメンバ５に形成された大きな穴１６に埋込式ブッシュ部材１７を設置しなければ成らず、外付式ブッシュ部材２０のように、クロスメンバ５に形成された小径のボルト孔２１に外付式ブッシュ部材２０を取り付ける場合と比べ、高い位置精度を確保し難い。従って、クロスメンバ５に対する埋込式ブッシュ部材１７の設置位置を、必ずしも一定にできず、個々でばらついてしまい、そのばらつき度合も大きくなってしまう。
また、外付式ブッシュ部材２０において、穴２０ａへのゴムブッシュ２０ｂの嵌合組付けは、ステアリングユニット９をクロスメンバ５に設置する前に行うことができ、この場合、ボルト孔２０ｃの位置精度を向上できる。一方、埋込式ブッシュ部材１７においては、支持部１７ｃをクロスメンバ５に固定させた後に、ゴムブッシュ１７ｂを組付ける際、大型の車体構造物の一部である支持部１７ｃに硬質なゴムブッシュ１７ｂを嵌合組付けしなければならず、ボルト孔１７ａの位置精度は悪化しやすくなり、この場合でも、個々のばらつきは大きくなる。
このような埋込着ブッシュ部材１７の設置位置、あるいはボルト孔１７ａの設置位置の悪化により、クロスメンバ５に対するステアリングユニット９の位置精度も大きく悪化させることになる。このように位置精度が悪化すると、多数の部品を狭い空間にコンパクトに搭載させることが要求される車両においては、例えば、走行中の振動によりステアリングユニット９とそれに隣接する部品とが干渉し、異音が生じたりステアリングユニット９や部品等の破損を招くなどの問題がある。
しかしながら、ブッシュ部材の内、埋込式ブッシュ部材１７以外は、外付式ブッシュ部材２０としたので、このような外付式ブッシュ部材２０により、ステアリングユニット９をクロスメンバ５に対して高い精度で位置させることができ、異音の発生や部品等の破損を防止できる。

また、埋込式ブッシュ部材１７は、ステアリングユニット９の右側部分であって、変速機７とステアリングユニット９との間で変速機７に近接する部位におけるクロスメンバ５への取り付けに採用し、その他の取り付け、特にステアリングギア機構１１やステアリングシャフト１２に近接するステアリングユニット９左側のクロスメンバ５への取り付けには、外付式ブッシュ部材２０を採用している。また、この場合、それぞれのゴムブッシュの厚さに関しては、外付式ブッシュ部材２０のゴムブッシュ２０ｂの厚さを、埋込式ブッシュ部材１７のゴムブッシュ１７dの厚さよりも薄く設定している。
これにより、ステアリングシャフト１２等の部品が設けられることで、クロスメンバ５とのより高い位置精度が要求されるステアリングユニット９の左側の取り付けは、厚さの薄いゴムブッシュ２０ｂによって行われるため、クロスメンバ５に対するステアリングユニット９左側の位置精度を向上できる。

（第２の実施形態）
次に、図４を参照して、第２の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、第１の実施形態に対して、埋込式ブッシュ部材１７の配置のみを変更させたものであり、図４に示すように、クロスメンバ上面パネル５ａの前端部に、前方側程、下方側に沈み込むように傾斜された傾斜面５ｂを形成させ、埋込式ブッシュ部材１７を、そのボルト孔１７ａが、この傾斜面に略直交する直交軸と平行となるように傾斜して設置させている。これにより、ボルト１８ａ及び埋込式ブッシュ部材１７などの取付部品を、更に下方側に下げて位置させることができ、変速機７を更に後方側に変位させることができ、ヨー慣性モーメントの低減による操安性の向上が図れる。

（他の実施形態）
尚、上述実施形態においては、埋込式ブッシュ部材１７は、１箇所のみ採用したが、パワーユニット８とステアリングユニット９との間であれば、例えば、ブラケット１０ｄによる取り付けに対して埋込式ブッシュ部材１７を適用してもよい。
また、以上の実施形態においては、ステアリングユニット９を、サブフレーム１のクロスメンバ５に取り付ける場合について、説明したが、これに代えて、ステアリングユニット９を、フロントフレームに対してその両端が固定されるとともに車幅方向に延設されるクロスメンバに取り付けられる場合において、本発明に係るブッシュ部材を適応しても良い。

本発明の第１の実施形態に係るサブフレーム１の概略平面図。 図１のＡ−Ａ概略断面図。 図１のＢ−Ｂ概略断面図。 本発明の第２の実施形態に係る、図２に相当する概略断面図。

符号の説明

１：サブフレーム
５：クロスメンバ
７：変速機
８：パワーユニット
９：ステアリングユニット
１０ａ，・・・１０ｄ：ブラケット
１７：埋込式ブッシュ部材
２０：外付式ブッシュ部材

Claims (3)

1. 車両前方部において、パワーユニットより後方側に位置するとともに、車幅方向に延設される所定のクロスメンバと、
   車両の操舵機構を具備するとともに、該クロスメンバと略並行に配置され、該クロスメンバと、複数の位置において、それぞれ振動を低減させるブッシュ部材を介して取り付けられるステアリングユニットとから成る車両の前部構造において、
   上記複数のブッシュ部材の内、上記ステアリングユニットと上記パワーユニットとの間で、該パワーユニットに近接する該ブッシュ部材は、上記クロスメンバの外形よりも所定量埋め込まれるように予め配置される埋込式ブッシュ部材であり、該埋込式ブッシュ部材以外の該ブッシュ部材は、該ブッシュが該クロスメンバに埋め込まれないように配置される外付式ブッシュ部材であることを特徴する車両の前部構造。
2. 上記埋込式ブッシュ部材における上記ステアリングユニットと上記クロスメンバとの間の変位度合いは、上記外付式ブッシュ部材における上記ステアリングユニットと上記クロスメンバとの間の変位度合いより、大きくなるよう構成されることを特徴とする請求項１記載の車両の前部構造。
3. 上記埋込式ブッシュ部材は、車幅方向から見て、該埋込式ブッシュ部材上部から鉛直方向の上方側に上記パワートレインが位置するように配置されるとともに、該埋込式ブッシュ部材上部に対して、下部が斜め下方側を指向するように、傾斜して配置されることを特徴とする請求項１記載の車両の前部構造。
   

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