JP5018406B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造に関する。

前輪のホイールより車体前方側の車体前後方向の長さが短い（車体前部側にエンジン等のユニットを配置していない）、いわゆる超ショートオーバハング車両（例えば、特許文献１参照）では、前面衝突時、特にクラッシュストロークを必要とするオフセット前面衝突時の場合には、そのクラッシュストロークを確保することが困難であった。

すなわち、図８（Ａ）で示すように、前輪４２のホイール４３の中心より車体前方側の車体前後方向の長さＬ１が短い超ショートオーバハング車両１０の場合、フロントバンパ１３からフロントピラー３８（ロッカ３６）までの車体前後方向の長さ（クラッシュストローク）Ｌ２も短く、更にその潰れ難いホイール４３の直径Ｒ分もクラッシュストロークが失われる。そのため、図８（Ｂ）で示すように、オフセット前面衝突において、超ショートオーバハング車両１０ではない車両７０に比べて、超ショートオーバハング車両１０に加わる衝突荷重Ｇが相対的に大きくなってしまっていた。
特開２００２−１０４２４７号公報

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、オフセット前面衝突時のクラッシュストロークを確保でき、乗員に対する衝突安全性能を向上できる車体構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車体構造は、車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のフロントサイドメンバと、前記一対のフロントサイドメンバの車体下方側で車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバと、前記一対のサスペンションメンバの車体前方側を車幅方向で連結するクロスメンバと、前記クロスメンバと前記各サスペンションメンバとの間に車体前後方向に対して斜めに架設された一対の連結部材と、前記各連結部材と前記各サスペンションメンバとの連結部の車幅方向外側に車体後方内側の接続部が連結された一対のロアアームと、前記一対のサスペンションメンバ又は前記一対の連結部材上に架設されたステアリングギアボックスと、前記一対のフロントサイドメンバに軸支されたエアコンディショナーユニットと、を備え、前記エアコンディショナーユニットを支持する軸が側面視で前記ステアリングギアボックスから車体後方側へ延設されるステアリングシャフトよりも車体後方側に設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、車両がオフセット前面衝突した際には、クロスメンバ及びサスペンションメンバの変形により連結部材が車体外方側へ押し出される。すると、その連結部材とサスペンションメンバとの連結部の車幅方向外側に車体後方内側の接続部が連結されたロアアームは、それに取り付けられている前輪を車体外方側へ押し出す。これにより、潰れ難いホイールを有する前輪が、ロッカに干渉するのを回避できるので、オフセット前面衝突時のクラッシュストロークを確保することができ、乗員に対する衝突安全性能を向上させることができる。

また、車両がオフセット前面衝突した際には、フロントサイドメンバの圧縮変形によりエアコンディショナーユニットを支持する軸が車体前方側へ移動する。そして、クロスメンバ及びサスペンションメンバの変形によりステアリングギアボックスが車体下方側へ移動する。

したがって、ステアリングギアボックスに連結されているステアリングシャフトは、エアコンディショナーユニットを支持する軸に巻き掛けられるようにして車体前方側へ引っ張られることになり、それに取り付けられているステアリングホイールを車体前方側へ引き込むことができる（車体前方側へ移動させることができる）。これにより、車室内の空間を広げることができ、乗員に対する衝突安全性能を更に向上させることができる。

以上のように、本発明によれば、オフセット前面衝突時のクラッシュストロークを確保でき、乗員に対する衝突安全性能を向上できる車体構造を提供することができる。

以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。図１は車両１０の車体前部側を示す概略斜視図であり、図２は車体構造１２の構成を示す概略斜視図である。また、図３は車両１０がフルラップ前面衝突したときの車体構造１２の状態を示す概略平面図であり、図４は車両１０がオフセット前面衝突したときの車体構造１２の状態を示す概略平面図である。

なお、本実施例に係る車両１０は、図１で示すように、前輪４２のホイール４３の中心より車体前方側の車体前後方向の長さＬ１（図８（Ａ）参照）が短い（車体前部側にエンジン等のユニットを配置していない）、いわゆる超ショートオーバハング車両である。また、各図において、車体前方向を矢印ＦＲで示し、車体上方向を矢印ＵＰで示す。

図２で示すように、本実施例に係る車体構造１２は、それぞれ車体前後方向が長手方向とされる（車体前後方向に延在する）とともに、車体右方側と車体左方側に（車幅方向に）所定の間隔を隔てて並設された一対のフロントサイドメンバ１４を備えている。フロントサイドメンバ１４は、一例としてアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料の押し出し成形品で構成されており、単独で閉断面（矩形枠状断面）を構成している。

そして、一対のフロントサイドメンバ１４の前端部間には、車幅方向に延在されたフロントバンパリインフォースメント１６が配設されている。フロントバンパリインフォースメント１６は、例えば車幅方向中央部が両端部よりも車体前後方向前側に位置するように湾曲した長尺状の角パイプで構成されており、左右一対のフロントサイドメンバ１４が、このフロントバンパリインフォースメント１６によって連結されている。

また、フロントサイドメンバ１４は、車体前後方向の中途部に傾斜部（キックアップ部）１４Ａを有しており、その傾斜部１４Ａよりも車体後方側が、車体前方側よりも所定高さ低い位置で、車体前後方向に延在している。そして、フロントサイドメンバ１４の車体下方側で、傾斜部１４Ａよりも車体前方側には、サブフレーム（変形井型サブフレーム）１８がフロントサイドメンバ１４に支持された状態で配設されている。

このサブフレーム１８は、車体前後方向に延在し、車体右方側と車体左方側に（車幅方向に）所定の間隔を隔てて一対で並設されるサスペンションメンバ２０と、一対のサスペンションメンバ２０の車体前方側端部を車幅方向で一体に連結するクロスメンバ２２と、クロスメンバ２２と各サスペンションメンバ２０の間を車体前後方向及び車幅方向に対して斜めに（平面視略「ハ」字状に）連結する一対の連結部材２４と、で構成されている。

なお、図示のクロスメンバ２２は、車幅方向中央部が車体後方側へ向かって凹状に屈曲形成され、その屈曲形成された車幅方向中央部に連結部材２４の車体前方側端部が連結されているが、クロスメンバ２２の形状は、図示のものに限定されるものではなく、例えばフロントバンパリインフォースメント１６と同様に、車幅方向中央部が両端部よりも車体前後方向前側に位置するように湾曲した形状に形成されてもよい。

また、各連結部材２４と各サスペンションメンバ２０との結合部（連結部）付近におけるサスペンションメンバ２０の外面には、それぞれ所定間隔を隔てて一対のブラケット２６が一体に形成されており、その一対のブラケット２６には同軸的に貫通孔２６Ａが形成されている。そして、後述するロアアーム３０の車体後方内側の接続部３０Ａにも貫通孔（図示省略）が形成されており、それら貫通孔にブッシュ３２が圧入され、ボルト・ナット（図示省略）でブラケット２６に締結されることにより、ロアアーム３０の接続部３０Ａがサスペンションメンバ２０に枢支連結されるようになっている。

マクファーソンストラット式サスペンション（図示省略）を支持する一対のロアアーム３０は、平面視略「Λ」字型形状に形成されたＶ型アームとされており、ロアアーム３０の車体前方側の接続部３０Ｂも、ブラケット２６より車体前方側のサスペンションメンバ２０の外面に、所定間隔を隔てて一体に形成された一対のブラケット２８に、上記と同様に枢支連結されている。

すなわち、一対のブラケット２８に同軸的に形成された貫通孔２８Ａと、接続部３０Ｂに形成された貫通孔（図示省略）にブッシュ３２が圧入され、ボルト・ナット（図示省略）でブラケット２８に締結されている。なお、ロアアーム３０の車幅方向外端部の上面には、ナックル（図示省略）に接続されるロアボールジョイント（図示省略）が設けられている。

また、ブラケット２８が形成された付近のサスペンションメンバ２０の上面には、支持部材３４の一端部（車体下方側端部）が取り付けられ、支持部材３４の他端部（車体上方側端部）が、フロントサイドメンバ１４の車体前方側に取り付けられている。そして、サスペンションメンバ２０の車体後方側端部は、傾斜部１４Ａよりも車体後方側のフロントサイドメンバ１４に取り付けられている。これにより、サブフレーム１８が、フロントサイドメンバ１４に支持される構成である。

また、高さの低い車体後方側のフロントサイドメンバ１４の車幅方向外側には、キャビンの両サイドに車体前後方向に沿って延在するロッカ３６が配設され、そのロッカ３６の車体前方側端部には、フロントピラー３８が車体上方向に一体に延設されている。また、フロントサイドメンバ１４の傾斜部１４Ａの車体上方側には、略平板状のダッシュパネル４０が設けられており、ダッシュパネル４０は、車幅方向両外端部において、それぞれロッカ３６やフロントピラー３８等の車体骨格部材に固定されている。

以上のような構成の車体構造１２において、次に車両１０の前面衝突時における作用について、図３、図４を基に説明する。まず最初に、図３で示すフルラップ前面衝突について説明する。障壁（バリア）Ｗ等に車両１０がフルラップ前面衝突すると、フロントバンパリインフォースメント１６を介して、一対のフロントサイドメンバ１４へ、その衝撃（衝突荷重）が伝達される。すると、各フロントサイドメンバ１４が、その軸方向に圧縮変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する（図６（Ｂ）参照）。

また、サブフレーム１８のクロスメンバ２２及び一対のサスペンションメンバ２０の車体前方側端部も、車両１０のフルラップ前面衝突によって変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する。また、この場合、図３（Ｂ）で示すように、前輪４２がロッカ３６に干渉することがあるが、前輪４２は潰れ難いホイール４３（図１参照）を有しているので、その衝撃（衝突荷重）を、ホイール４３を介して車体骨格部材であるロッカ３６に伝達することができる。

つまり、超ショートオーバハング車両１０がフルラップ前面衝突した場合には、左右一対のフロントサイドメンバ１４、サスペンションメンバ２０、連結部材２４がそれぞれ圧縮変形すること、並びにホイール４３をロッカ３６に当接させることにより衝突荷重を逃がす作用が得られることから、超ショートオーバハング車両１０であっても、必要なクラッシュストロークを確保することができる。したがって、車体前部側の変形が少なくて済み、乗員に対する衝突安全性能を確保することができる。

次に、図４で示すオフセット前面衝突について説明する。障壁（バリア）Ｗ等に車両１０がオフセット前面衝突すると、フロントバンパリインフォースメント１６を介して、一方（図示のものは左方）のフロントサイドメンバ１４へ、その衝撃（衝突荷重）が伝達される。すると、左方のフロントサイドメンバ１４が、その軸方向に圧縮変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する（図６（Ｂ）参照）。

また、サブフレーム１８のクロスメンバ２２及び一方（図示のものは左方）のサスペンションメンバ２０の車体前方側端部も、車両１０のオフセット前面衝突によって変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する。そして、このとき、図４（Ｂ）で示すように、一方（図示のものは左方）の連結部材２４も変形し、左方のサスペンションメンバ２０を車幅方向外側へ押し出す。

すると、その連結部材２４とサスペンションメンバ２０との結合部（連結部）付近におけるサスペンションメンバ２０の外面には、ブラケット２６を介してロアアーム３０の車体後方内側の接続部３０Ａが枢支連結されているので、ロアアーム３０の車体後方内側の接続部３０Ａも、その連結部材２４に押されて車幅方向外側へ押し出される。これにより、潰れ難いホイール４３を有する前輪４２の車体後方側が、ロッカ３６の車体前方より車幅方向外側へ押し出され、そのロッカ３６との干渉が回避される。

つまり、超ショートオーバハング車両１０がオフセット前面衝突した場合には、片側のフロントサイドメンバ１４、サスペンションメンバ２０、連結部材２４のみが圧縮変形するので、潰れ難いホイール４３を、その連結部材２４により、ロッカ３６の延長線上から車幅方向外側へ外すことができ、本構造が適用されていない場合にはクラッシュストロークが不足する傾向にあるが、そのクラッシュストロークを増加させることができる。したがって、超ショートオーバハング車両１０であっても、オフセット前面衝突時のクラッシュストロークを確保することが可能となり、乗員に対する衝突安全性能を従来よりも向上させることができる。

次に、フロントサイドメンバ１４間にエアコンディショナーユニット４４が配置されている変形例について説明する。なお、上記実施例の車体構造１２と同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図５は車体構造１２の構成を示す概略斜視図であり、図５ではロアアーム３０が省略されている。また、図６は車両１０がフルラップ前面衝突したときの車体構造１２の状態を示す概略側面図であり、図７は車両１０がオフセット前面衝突したときの車体構造１２の状態を示す概略平面図である。

図５〜図７で示すように、サブフレーム１８の連結部材２４（サスペンションメンバ２０）の上面には、車幅方向が長手方向とされた円筒状のラックハウジング４７を備えたステアリングギアボックス４６が、ブラケット４５及びボルト（図示省略）により取り付けられている。

そして、ステアリングギアボックス４６（ラックハウジング４７）の車幅方向両端部にはゴム製のブーツ４８が設けられており、ステアリングギアボックス４６（ラックハウジング４７）内から車幅方向外側へ延設されたタイロッド５０が、そのブーツ４８から車幅方向外側へ突出されている。なお、タイロッド５０の車幅方向外端部に設けられたタイロッドエンド５２には前輪４２が連結される。

また、ステアリングギアボックス４６のラックハウジング４７の所定位置には、ステアリングシャフト５４の下端部に設けられたウォームギア（ピニオンギア）（図示省略）を収容する略円柱状のウォームハウジング（ピニオンハウジング）５６が一体に連設されており、ウォームギアは、ラックハウジング４７内で車幅方向に移動可能に支持されているラックバー（図示省略）に噛合されるようになっている。なお、このラックバーにはタイロッド５０が接続されている。

また、ステアリングシャフト５４は、ウォームハウジング５６からダッシュパネル４０を貫通して車体後方側へ所定傾斜角度で延設されたインターミディエイトシャフト５４Ａと、インターミディエイトシャフト５４Ａの上端部にユニバーサルジョイント５８を介して連結されたステアリングメインシャフト５４Ｂとを備えており、ステアリングメインシャフト５４Ｂの上端部には、ステアリングホイール６０が取り付けられている。

また、フロントサイドメンバ１４間には、エアコンディショナーユニット４４の駆動軸４４Ａが軸支されており、ステアリングシャフト５４は、エアコンディショナーユニット４４の駆動軸４４Ａの車体前方側を迂回して車体後方側へ延設されている。つまり、エアコンディショナーユニット４４の駆動軸４４Ａは、ステアリングシャフト５４よりも車体後方側に配設されている。

以上のような構成の車体構造１２において、次に車両１０の前面衝突時における作用について、図６、図７を基に説明する。まず最初に、図６で示すフルラップ前面衝突について説明する。障壁（バリア）Ｗ等に車両１０がフルラップ前面衝突すると、フロントバンパリインフォースメント１６を介して、一対のフロントサイドメンバ１４へ、その衝撃（衝突荷重）が伝達される。すると、各フロントサイドメンバ１４が、その軸方向に圧縮変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する。

また、サブフレーム１８のクロスメンバ２２及び一対のサスペンションメンバ２０の車体前方側端部も、車両１０のフルラップ前面衝突によって変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する。また、この場合、前輪４２がロッカ３６に干渉することがあるが、前輪４２は潰れ難いホイール４３（図１参照）を有しているので、その衝撃（衝突荷重）を、ホイール４３を介して車体骨格部材であるロッカ３６に伝達することができる。

つまり、超ショートオーバハング車両１０がフルラップ前面衝突した場合には、左右一対のフロントサイドメンバ１４、サスペンションメンバ２０、連結部材２４がそれぞれ圧縮変形すること、並びにホイール４３をロッカ３６に当接させることにより衝突荷重を逃がす作用が得られることから、超ショートオーバハング車両１０であっても、必要なクラッシュストロークを確保することができる。したがって、車体前部側の変形が少なくて済み、乗員に対する衝突安全性能を確保することができる。

また、障壁（バリア）Ｗ等に車両１０がフルラップ前面衝突した際、図６（Ｂ）で示すように、サスペンションメンバ２０及び連結部材２４は、車体下方側へ変形し、これによって、ステアリングギアボックス４６が車体下方側へ移動する。すると、ステアリングシャフト５４は、駆動軸４４Ａの車体前方側の周面に接触し、その駆動軸４４Ａに巻き掛けられるようにして（駆動軸４４Ａを支点として）車体下方側へ引っ張られるため、ステアリングホイール６０が車体前方側へ引き込まれる（車体前方側へ移動する）。これにより、車室内の空間を広く確保することが可能となり、乗員に対する衝突安全性能を向上させることができる。

次に、図７で示すオフセット前面衝突について説明する。障壁（バリア）Ｗ等に車両１０がオフセット前面衝突すると、フロントバンパリインフォースメント１６を介して、一方（図示のものは右方）のフロントサイドメンバ１４へ、その衝撃（衝突荷重）が伝達される。すると、右方のフロントサイドメンバ１４が、その軸方向に圧縮変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する（図６（Ｂ）参照）。

また、サブフレーム１８のクロスメンバ２２及び一方（図示のものは右方）のサスペンションメンバ２０の車体前方側端部も、車両１０のオフセット前面衝突によって変形し、その衝撃（衝突荷重）を吸収する。そして、このとき、図７（Ｂ）で示すように、一方（図示のものは右方）の連結部材２４も変形し、右方のサスペンションメンバ２０を車幅方向外側へ押し出す。

すると、その連結部材２４とサスペンションメンバ２０との結合部（連結部）付近におけるサスペンションメンバ２０の外面には、ブラケット２６を介してロアアーム３０の車体後方内側の接続部３０Ａが枢支連結されているので、ロアアーム３０の車体後方内側の接続部３０Ａも車幅方向外側へ押し出される。これにより、潰れ難いホイール４３を有する前輪４２の車体後方側が、ロッカ３６の車体前方より車幅方向外側へ押し出され、そのロッカ３６との干渉が回避される。

つまり、超ショートオーバハング車両１０がオフセット前面衝突した場合には、片側のフロントサイドメンバ１４、サスペンションメンバ２０、連結部材２４のみが圧縮変形するので、潰れ難いホイール４３を、その連結部材２４により、ロッカ３６の延長線上から車幅方向外側へ外すことができ、本構造が適用されていない場合にはクラッシュストロークが不足する傾向にあるが、そのクラッシュストロークを増加させることができる。

したがって、超ショートオーバハング車両１０であっても、オフセット前面衝突時のクラッシュストロークを確保することが可能となり、乗員に対する衝突安全性能を従来よりも向上させることができる。そして、この場合にも、上記と同様にして、ステアリングホイール６０が車体前方側へ引き込まれる（車体前方側へ移動する）ので、車室内の空間を広く確保することが可能となり、より一層乗員に対する衝突安全性能を向上させることができる。

以上、説明したように、フルラップ前面衝突だけではなく、オフセット前面衝突のように、クラッシュストロークが必要な衝突形態の場合であっても、サブフレーム１８に上記のような連結部材２４を設けたことにより、そのオフセット前面衝突時に、潰れ難いホイール４３を有する前輪４２の位置をコントロールすることができる（車幅方向外側へ押し出すことができる）ので、そのクラッシュストロークを充分に確保することができる。したがって、超ショートオーバハング車両１０であっても、乗員に対する保護性能を向上させることができる。

また、フルラップ前面衝突及びオフセット前面衝突時に、フロントサイドメンバ１４が変形し、更にサブフレーム１８の変形によりステアリングギアボックス４６が車体下方側へ移動することにより、ステアリングシャフト５４が、エアコンディショナーユニット４４の駆動軸４４Ａに巻き掛けられるようにして車体前方側へ引っ張られるため、ステアリングホイール６０を車体前方側へ移動させることができる。このため、超ショートオーバハング車両１０であっても、車室内の空間を広げることができ、乗員に対する保護性能をより一層向上させることができる。

なお、連結部材２４の形状は、図示の形状に限定されるものではなく、オフセット前面衝突時に、サブフレーム１８（クロスメンバ２２及びサスペンションメンバ２０）の変形により、前輪４２を車幅方向外側（ロッカ３６の延長線上よりも車幅方向外側）へ押し出すことができるような形状に形成されていればよい。このように、本発明に係る車体構造１２は、図示の形状に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。

車両の車体前部側を示す概略斜視図 車体構造の構成を示す概略斜視図 車両がフルラップ前面衝突したときの車体構造の状態を示す概略平面図 車両がオフセット前面衝突したときの車体構造の状態を示す概略平面図 変形例の車体構造の構成を示す概略斜視図 車両がフルラップ前面衝突したときの変形例の車体構造の状態を示す概略側面図 車両がオフセット前面衝突したときの変形例の車体構造の状態を示す概略平面図 （Ａ）超ショートオーバハング車両の車体前部側を示す概略側面図、（Ｂ）超ショートオーバハング車両に加わる衝突荷重とクラッシュストロークの関係を示すグラフ

符号の説明

１０ 車両
１２ 車体構造
１４ フロントサイドメンバ
１６ フロントバンパリインフォースメント
１８ サブフレーム
２０ サスペンションメンバ
２２ クロスメンバ
２４ 連結部材
３０ ロアアーム
３４ 支持部材
３６ ロッカ
３８ フロントピラー
４０ ダッシュパネル
４２ 前輪
４３ ホイール
４４ エアコンディショナーユニット
４６ ステアリングギアボックス
４７ ラックハウジング
５０ タイロッド
５４ ステアリングシャフト
５６ ウォームハウジング
５８ ユニバーサルジョイント
６０ ステアリングホイール

Claims (1)

1. 車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のフロントサイドメンバと、
   前記一対のフロントサイドメンバの車体下方側で車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバと、
   前記一対のサスペンションメンバの車体前方側を車幅方向で連結するクロスメンバと、
   前記クロスメンバと前記各サスペンションメンバとの間に車体前後方向に対して斜めに架設された一対の連結部材と、
   前記各連結部材と前記各サスペンションメンバとの連結部の車幅方向外側に車体後方内側の接続部が連結された一対のロアアームと、
   前記一対のサスペンションメンバ又は前記一対の連結部材上に架設されたステアリングギアボックスと、
   前記一対のフロントサイドメンバに軸支されたエアコンディショナーユニットと、
   を備え、
   前記エアコンディショナーユニットを支持する軸が側面視で前記ステアリングギアボックスから車体後方側へ延設されるステアリングシャフトよりも車体後方側に設けられていることを特徴とする車体構造。

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