JP6032124B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

この発明は、車両の前部を構成する車体前部構造に係り、特に車両の前方からフロントピラー付近に入力するオーバーラップ量の小さなオフセット衝突を考慮した車体前部構造に関する。

車両のステアリング機構は、例えば特許文献１あるいは特許文献２に記載されているように、車体の一部をなすデッキクロスメンバに取付けられたステアリングコラムと、ステアリングシャフトの端部に取付けられたステアリングホイールなどを含んでいる。ステアリングホイールのセンタパッド部には、万一の衝突時に乗員を保護するために展開するエアバッグが設けられている。前記デッキクロスメンバは車体の幅方向（車幅方向）に延びており、デッキクロスメンバの両端が左右一対のフロントピラーにそれぞれ固定されている。車体の前方から衝突荷重が入力した場合、例えば特許文献１あるいは特許文献２に記載されているように、デッキクロスメンバが変形することがある。

特開２０００−３４４１３９号公報 特開２００３−３１２５４２号公報

図６は従来の車両の一例であり、衝突相手物Ｗが車体前方から運転席側のフロントピラーに向かって移動してくるようなオーバーラップ量が小さいオフセット衝突（スモールオーバーラップ衝突と呼ぶ）が生じた場合を模式的に示している。デッキクロスメンバ１００の運転席側には、ステアリングコラム１０１を介してステアリングホイール１０２が取付けられている。ステアリングホイール１０２にはエアバッグモジュール１０３が配置されている。衝突相手物Ｗが車体前方からデッキクロスメンバ１００の運転席側の端部１００ａ付近まで移動してくると、デッキクロスメンバ１００の端部には、車体後側に向かって入力する曲げの荷重と、車幅方向内側に加わる圧縮の荷重が発生する。

このため、図６に２点鎖線で示すようにデッキクロスメンバ１００が長手方向の中央付近で折れ曲がり、ステアリング取付部１００ｂが車体後側に傾斜した状態となる。このため、ステアリングホイール１０２が車幅方向内側に向くことにより、エアバッグ１０３ａが正規の位置よりも車幅方向内側で展開してしまう可能性がある。しかもこのスモールオーバーラップ衝突時には、車体が衝突相手物Ｗと車幅方向の反対側に移動（回転）する動きが生じる。すなわち、運転席側に衝突した場合、車体は助手席側へ移動（回転）するため、乗員（運転者）の頭部１１０が矢印Ａで示すように前方に移動しつつ相対的に車幅方向外側に向かうことにより、展開したエアバッグ１０３ａに対して乗員の頭部１１０が正規の位置から外れたり、頭部１１０がエアバッグ１０３ａとカーテンエアバッグ１１１との間に生じる隙間に向かってしまうことも考えられる。

従ってこの発明は、オーバーラップ率が小さいオフセット衝突であるスモールオーバーラップ衝突時に、ステアリングホイールに設けられているエアバッグを望ましい位置で展開させることができる車体前部構造を提供することにある。

車体前部構造の１つの実施形態は、車両の車体の前部の車幅方向両側部に配置され上下方向に延設された左右一対のフロントピラーと、前記一対のフロントピラー間に配置されて車幅方向に延びかつステアリングコラムを支持するステアリング取付部を有したデッキクロスメンバと、前記デッキクロスメンバの前記ステアリング取付部に取付けられた前記ステアリングコラムを介して支持されるステアリングホイールと、折れモード制御形状部とを具備している。該折れモード制御形状部は、前記デッキクロスメンバの長手方向の途中の少なくとも１箇所に形成され、前記デッキクロスメンバに車幅方向外側から圧縮の荷重が入力した際に、前記ステアリングホイールを車幅方向外側斜め後方に向くよう変位させるべく前記デッキクロスメンバを変形させる。

前記デッキクロスメンバの運転席側の部分に、前記圧縮の荷重によって屈折する脆弱部からなる前記折れモード制御形状部を有してもよい。また前記折れモード制御形状部は、前記ステアリング取付部よりも車幅方向内側の位置にて車体前側の面に形成された第１の凹部と、前記ステアリング取付部よりも車幅方向外側の位置にて車体後側の面に形成された第２の凹部とを含んでいてもよい。さらに前記デッキクロスメンバが鋼管からなり、前記折れモード制御形状部が、前記車体の上方から見て該鋼管の外面から内面に向かってＶ状にへこむ凹部からなるものでもよい。

本発明の車体前部構造によれば、衝突相手物が車体前方からサイドメンバの車幅方向外側の面に沿ってフロントピラーに向かって移動してくるオーバーラップ率が小さいオフセット衝突において、デッキクロスメンバが折れモード制御形状部を起点として変形し、ステアリングホイールの向きを車体外側に変位させることにより、乗員を保護する上で望ましい位置にエアバッグを展開させることができる。

第１の実施形態に係る車体前部構造を備えた車体の前部の斜視図。 図１に示された車体の前部を上方から見た平面図。 図１に示された車体のフロントピラーの一部とステアリングコラム等を示す斜視図。 図２に示された車体の前部がオフセット衝突によって変形した状態の平面図。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれ第２の実施形態に係るデッキクロスメンバの変形前と変形後の形状を模式的に示す平面図。 は従来のデッキクロスメンバとステアリングコラム等を模式的に示す平面図。

以下に本発明の第１の実施形態に係る車体前部構造を備えた車両について、図１から図４を参照して説明する。図１は、車両の車体１０の前部を示す斜視図、図２は車体１０の前部を上方から見た平面図である。図１と図２において矢印Ｘ１で示す方向が車両の前方（車体前方）、矢印Ｘ２が車両の後方（車体後方）、矢印Ｙが車両の幅方向（車幅方向）である。

車体１０は、車両の前方から見て左右一対のサイドメンバ１１，１２を有している。サイドメンバ１１，１２は車体１０の骨格をなすフレーム部材の一例であり、それぞれ車体１０の前後方向に延びている。サイドメンバ１１，１２に沿ってサイドシル１３，１４が設けられている。サイドシル１３，１４はサイドメンバ１１，１２よりも車幅方向外側に配置されている。サイドシル１３，１４の前端から上方に向かってフロントピラー１５，１６が延びている。

サイドシル１３，１４間の床部に配置されるクロスメンバ２０（図１に示す）およびフロア部材の上方に、乗員が乗るキャビン（車室）２１が形成されている。図２に示すようにキャビン２１には、運転席側のシート２２と助手席側のシート２３が配置されている。キャビン２１の前方にエンジンルーム２４が形成されている。サイドメンバ１１，１２の前部１１ａ，１２ａはエンジンルーム２４に向かって延びている。

サイドメンバ１１，１２の前部１１ａ，１２ａの両側に前輪２５，２６が配置されている。サイドメンバ１１，１２の後部１１ｂ，１２ｂは、キャビン２１に向かって延びている。フロントピラー１５，１６間には、車幅方向に延びるカウルトップ部材２７なども配置されている。

サイドメンバ１１，１２の前端は、互いにフロントエンドクロスメンバ３０によって結合されている。フロントエンドクロスメンバ３０は車幅方向に延びている。図２に示すようにフロントエンドクロスメンバ３０の前側にフロントバンパ３１が配置されている。サイドメンバ１１，１２の前部１１ａ，１２ａの上方にアッパフレーム３５，３６が設けられている。アッパフレーム３５，３６の前端は、互いにフロンドエンドアッパーバー３７によって結合されている。

左右一対のフロントピラー１５，１６間にデッキクロスメンバ４０が設けられている。図３は、フロントピラー１５，１６の一部であるインナ部材１５ａ，１６ａと、デッキクロスメンバ４０等を示す斜視図である。フロントピラー１５，１６はフレーム部材の一例である。図３に示すようにデッキクロスメンバ４０は、長手方向に延びる軸線Ｚを有している。デッキクロスメンバ４０は、車体１０の中心線Ｃ（図２に示す）を境に、運転席側の部分４０ａと、助手席側の部分４０ｂとを有している。

デッキクロスメンバ４０はフロントピラー１５，１６間に架け渡され、車幅方向（図１と図２に矢印Ｙで示す方向）に延びている。デッキクロスメンバ４０の両端部に、ブラケット４１，４２が設けられている。デッキクロスメンバ４０の一方の端部（運転席側の端部）は、ブラケット４１を介して一方のフロントピラー１５のインナ部材１５ａに溶接等の固定手段によって固定されている。デッキクロスメンバ４０の他方の端部（助手側の端部）は、ブラケット４２を介して他方のフロントピラー１６のインナ部材１６ａに溶接等の固定手段によって固定されている。

デッキクロスメンバ４０は、例えば鋼管４４からなる。デッキクロスメンバ４０の運転席側の部分４０ａに、ステアリング取付部４５として機能するステアリング取付用ブラケット４６が設けられている。ステアリング取付用ブラケット４６にステアリングコラム５０が取付けられている。図１から図４に示す車両はいわゆる左ハンドル車であるため、デッキクロスメンバ４０の左半部にステアリング取付部４５が配置されているが、右ハンドル車の場合には、デッキクロスメンバ４０の右半部にステアリング取付部４５が配置される。

図３に示すようにステアリングコラム５０は、アウタチューブ５１と、アウタチューブ５１に回転自在に挿入されたステアリングシャフト５２とを有している。ステアリングシャフト５２の端部にステアリングホイール５３が取付けられている。ステアリングホイール５３の中央に形成されたセンタパッド部に、エアバッグモジュール５５が設けられている。エアバッグモジュール５５は、万一の衝突時にガスを発生させるインフレータ５６と、ガスによって展開するエアバッグ５７とを含んでいる。エアバッグ５７は常時は折畳まれた状態でステアリングホイール５３のセンタパッド部内に収容されている。車体の側部の室内側にはカーテンエアバッグ５８（図２と図４に展開した状態を２点鎖線で示す）が配置されている。

デッキクロスメンバ４０の長手方向（軸線Ｚ方向）の途中の少なくとも１箇所に、折れモード制御形状部６０が形成されている。本実施形態の折れモード制御形状部６０は、ステアリング取付部４５よりも車幅方向内側の位置に形成された第１の凹部６１と、ステアリング取付部４５よりも車幅方向外側の位置に形成された第２の凹部６２とを含んでいる。これら凹部６１，６２からなる折れモード制御形状部６０は、デッキクロスメンバ４０の運転席側の部分４０ａに形成されている。

本実施形態の凹部６１，６２からなる折れモード制御形状部６０は、車体１０に運転席側でのスモールオーバーラップ衝突が起こった場合、つまり、デッキクロスメンバ４０に車体外側から圧縮の荷重が入力したときに、ステアリングホイール５３の向きが車幅方向外側を向くようにステアリング取付部４５付近を変形させる形状としている。言い換えると、ステアリングホイール５３の向きが車幅方向内側に向かないようにデッキクロスメンバ４０の変形をコントロールできる構成としている。

例えば第１の凹部６１は、図２に示すように車体１０の上方から見て車体前側の面に形成され、かつ、鋼管４４の外面４４ａから内面４４ｂに向かってＶ状にへこむ形状となっている。第２の凹部６２は、車体１０の上方から見て車体後側の面に形成され、かつ、鋼管４４の外面４４ａから内面４４ｂに向かってＶ状にへこむ形状となっている。このように折れモード制御形状部６０の一例は、デッキクロスメンバ４０の長手方向（軸線Ｚ方向）に加わる圧縮の荷重によって座屈する脆弱部（凹部６１，６２）によって構成されている。

以下に、折れモード制御形状部６０を備えた車体前部構造の衝突時の作用について説明する。図４はスモールオーバーラップ衝突を想定した場合であり、衝突相手物（インパクタ）Ｗが運転席側のフロントピラー１５付近に前方から衝突した状態を示している。この明細書で言うスモールオーバーラップ衝突とは、衝突相手物Ｗが車体１０の前方からサイドメンバ１１（または１２）の車幅方向外側の面１１ｃ（または１２ｃ）に沿ってフロントピラー１５（または１６）付近に向かって進入してくる衝突のことで、衝突相手物Ｗとのオーバーラップ量が比較的小さいオフセット前面衝突である。

車体１０の前方から移動してくる衝突相手物Ｗは、最初にフロントバンパ３１の端部を変形させ、さらにフロントピラー１５に向かって車体後方に移動してくる。この衝突相手物Ｗがフロントピラー１５の端部付近まで移動してくると、デッキクロスメンバ４０の運転席側の端部には、衝突相手物Ｗとの接触によって引き起こされる車体後方に向かって入力する曲げの荷重以外に、デッキクロスメンバ４０を車幅方向内側に押す圧縮の荷重（図４に矢印Ｂで示す）も発生する。

この圧縮の荷重によって、デッキクロスメンバ４０の折れモード制御形状部６０の凹部６１，６２を起点としてデッキクロスメンバ４０がいわばＺ形に変形する。例えば図４に示すように、デッキクロスメンバ４０の運転席側の部分４０ａの両側が凹部６１，６２を起点として互いに反対方向に座屈する。具体的には、デッキクロスメンバ４０は、凹部６１を起点に車体後方側に向かって山形となるよう屈曲されるとともに凹部６２を起点に車体前方側に向かって山形となるよう屈曲されたＺ形となる。その結果、凹部６１と凹部６２の間にあるステアリング取付部４５が車幅方向内側から車幅方向外側に向かって車体前側に傾斜された状態となる。このため、ステアリングホイール５３の向きが衝突前の向きよりも車幅方向外側斜め後方に向いた状態に変位される。すなわち、ステアリングホイール５３が車幅方向外側寄りに傾斜した状態となる。

前記衝突によって、エアバッグ５７とカーテンエアバッグ５８とが図４に２点鎖線で示すように展開されるが、この衝突の際には、前記したようにステアリングホイール５３が車幅方向外側を向くように傾斜されているため、ステアリングホイール５３に設けられたエアバッグ５７が車幅方向外側寄り、すなわち、カーテンエアバッグ５８に近付いた位置にて展開される。このため、エアバッグ５７とカーテンエアバッグ５８との間に隙間が生じにくく、乗員の頭部等がエアバッグ５７とカーテンエアバッグ５８との間に進入してしまうことを抑制できる。エアバッグ５７を備えかつカーテンエアバッグ５８を備えていない車両であっても、乗員の頭部がフロントピラー１５やインストルメントパネルの端部等の硬い構造物に向かうことをエアバッグ５７によって抑制することができるため、乗員を保護する上で有効である。

図５の（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、第２の実施形態に係るデッキクロスメンバ４０´の変形前と変形後の状態を上方から見た平面図である。このデッキクロスメンバ４０´は、前記スモールオーバーラップ衝突時に生じる圧縮の荷重によってデッキクロスメンバ４０´の運転席側の部分４０ａを「＞」形に変形させる変形モードの起点となる凹部６１からなる折れモード制御形状部６０を有している。すなわちこのデッキクロスメンバ４０´も、車体内側に向かう圧縮の荷重によって、デッキクロスメンバ４０´の長手方向の一部を凹部６１を起点として座屈させることにより、ステアリング取付部４５を変形させてステアリングホイール５３を車体外側に移動させるようにしている。それ以外の構成と作用についてこの第２の実施形態の車体前部構造は前記第１の実施形態の車体前部構造（図１〜図４）と共通であるため、両者に共通の部位に同一の符号を付して説明を省略する。

なお本発明を実施するに当たり、フロントピラー等のフレーム部材やデッキクロスメンバの形状や配置をはじめとして、折れモード制御形状部の具体的な形状や、折れモード制御形状部の位置および数など、車体前部構造を構成する具体的な要素を種々に変更して実施できることは言うまでもない。またフロントピラー以外のフレーム部材にデッキクロスメンバが取付けられていてもよい。

１０…車体、１１，１２…サイドメンバ、１５，１６…フロントピラー（フレーム部材）、４０，４０´…デッキクロスメンバ、４０ａ…運転席側の部分、４０ｂ…助手席側の部分、４４…鋼管、４５…ステアリング取付部、５０…ステアリングコラム、５２…ステアリングシャフト、５３…ステアリングホイール、５７…エアバッグ、６０…折れモード制御形状部、６１…第１の凹部、６２…第２の凹部、Ｗ…衝突相手物。

Claims (4)

1. 車両の車体の前部の車幅方向両側部に配置され、上下方向に延設された左右一対のフロントピラーと、
   前記一対のフロントピラー間に配置されて車幅方向に延びかつステアリングコラムを支持するステアリング取付部を有したデッキクロスメンバと、
   前記デッキクロスメンバの前記ステアリング取付部に取付けられた前記ステアリングコラムを介して支持されるステアリングホイールと、
   前記デッキクロスメンバの長手方向の途中の少なくとも１箇所に形成され、前記デッキクロスメンバに車幅方向外側から圧縮の荷重が入力した際に、前記ステアリングホイールを車幅方向外側斜め後方に向くよう変位させるべく前記デッキクロスメンバを変形させる折れモード制御形状部と、
   を具備したことを特徴とする車両の車体前部構造。
2. 前記デッキクロスメンバの運転席側の部分に、前記圧縮の荷重によって屈折する脆弱部からなる前記折れモード制御形状部を有したことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記折れモード制御形状部は、前記ステアリング取付部よりも車幅方向内側の位置にて車体前側の面に形成された第１の凹部と、前記ステアリング取付部よりも車幅方向外側の位置にて車体後側の面に形成された第２の凹部とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の車体前部構造。
4. 前記デッキクロスメンバが鋼管からなり、前記折れモード制御形状部が、前記車体の上方から見て該鋼管の外面から内面に向かってＶ状にへこむ凹部からなることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車体前部構造。

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