JP6642299B2 - 車両の前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部で衝突が発生した際にステアリングホイールを車両前方に変位させる車両の前部構造に関する。

特許文献１に記載の車両の前部構造は、車両前部で衝突が発生したときにブレーキブースタを変位させるように構成されている。具体的には、当該衝突に起因する荷重がブレーキブースタに加わると、同ブレーキブースタの上部が車両後方に変位するようになっている。そして、このようなブレーキブースタの変位によってステアリングシャフトを支持するステアリングコラムが車両前方に引き込まれるため、ステアリングホイールが車両前方に変位するようになっている。

特開２０００−１２７９９０号公報

ところで、車両は、車両幅方向に並設されている一対のフロントサイドメンバを有している。そして、車両前部で衝突が発生した場合、当該衝突に起因する荷重は、両フロントサイドメンバの変形によって吸収される。このとき、両フロントサイドメンバの変形によって吸収しきれなかった荷重がエンジンルーム内の他の部品を経由してブレーキブースタに入力される。そのため、車両前部で衝突が発生してからブレーキブースタが変位し始めるまでにタイムラグが発生し、ステアリングホイールの車両前方への変位に遅れが生じるおそれがある。したがって、ブレーキブースタの変位に依存することなく、ステアリングホイールを早期に車両前方へ変位させることが可能な構造が求められる。

上記課題を解決するための車両の前部構造は、車両幅方向に並設されている一対のフロントサイドメンバと、車両幅方向において同各フロントサイドメンバの間に配置されているステアリング装置と、を備える。この車両の前部構造において、各フロントサイドメンバは、車両前後方向に延びる前側延伸部と、同前側延伸部よりも車両後側に配置されているとともに車両前後方向に延びる後側延伸部と、同前側延伸部の後端と同後側延伸部の前端とを繋ぐキック部と、をそれぞれ有し、フロントサイドメンバに対して荷重が車両前方から入力されたときにはキック部が変形して後側延伸部が前側延伸部に対して車両前方に相対変位するようになっている。また、ステアリング装置は、各前側延伸部に支持されているステアリングギアボックスと、同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と、同ステアリングシャフトに連結されているステアリングホイールと、を有している。そして、ステアリングギアボックスよりも車両後方には、各フロントサイドメンバの後側延伸部に支持されている質量体が設けられており、キック部の変形によって後側延伸部が同前側延伸部に対して車両前方に相対変位しているときに質量体がステアリングギアボックス及びステアリングシャフトの少なくとも一方に当接するように構成されている。

上記構成によれば、車両走行中にその前部で衝突が発生すると、一対のフロントサイドメンバが上記のように変形し始め、ステアリングギアボックス及びステアリングシャフトの少なくとも一方に質量体が当接する。すると、質量体の慣性力によってステアリング装置が車両前方に押され、ステアリングギアボックスがフロントサイドメンバによって支持されている状態が解消される。そして、その後であっても質量体によってステアリング装置が車両前方に押されると、ステアリング装置が車両前方に移動し、ステアリングホイールが車両前方に変位するようになる。したがって、ブレーキブースタの変位に依存することなく、ステアリングホイールを早期に車両前方へ変位させることができるようになる。

実施形態の車両の前部構造を模式的に示す斜視図。 同車両の前部構造の側面図。 同車両の前部構造において、質量体がフロアパネルに固定された状態を示す断面図。 （ａ）は車両の前部が障害物に衝突した直後の車両の前部構造を示す作用図、（ｂ）は車両の前部が障害物に衝突してフロントサイドメンバが変形している際における車両の前部構造を示す作用図。

以下、車両の前部構造の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１及び図２に示すように、本実施形態の車両の前部構造は、車両幅方向に並設されている一対のフロントサイドメンバ１０と、車両幅方向に延びるバンパリインフォースメント１１とを備えている。各フロントサイドメンバ１０は、車両前後方向に延びる前側延伸部１０１と、前側延伸部１０１よりも後側であって且つ下側に配置されているとともに車両前後方向に延びる後側延伸部１０２と、前側延伸部１０１の後端と後側延伸部１０２の前端とを繋ぐキック部１０３とをそれぞれ有している。キック部１０３は、前側延伸部１０１との接続部分から後ろ斜め下方に延びている。

また、各前側延伸部１０１の前端には、クラッシュボックス１２がそれぞれ設けられている。そして、各フロントサイドメンバ１０は、クラッシュボックス１２を介してバンパリインフォースメント１１をそれぞれ支持している。

また、各フロントサイドメンバ１０の前側延伸部１０１よりも下方には、サブフレーム１３が設けられている。このサブフレーム１３の前部のうち、車両幅方向一方側の端部は、各フロントサイドメンバ１０のうち車両幅方向一方側に位置するフロントサイドメンバ１０の前側延伸部１０１に対して前側取付部１４を介して連結されている。また、サブフレーム１３の前部のうち、車両幅方向他方側の端部は、各フロントサイドメンバ１０のうち車両幅方向他方側に位置するフロントサイドメンバ１０の前側延伸部１０１に対して前側取付部１４を介して連結されている。反対に、サブフレーム１３の後部のうち、車両幅方向一方側の端部は、各フロントサイドメンバ１０のうち車両幅方向一方側に位置するフロントサイドメンバ１０の後側延伸部１０２にボルトなどによって固定されている。サブフレーム１３の後部のうち、車両幅方向他方側の端部は、各フロントサイドメンバ１０のうち車両幅方向他方側に位置するフロントサイドメンバ１０の後側延伸部１０２にボルトなどによって固定されている。そして、詳しくは後述するが、このようなサブフレーム１３と各後側延伸部１０２との連結は、車両前部で衝突が発生したときに解消される。

なお、サブフレーム１３には、車両幅方向に並設されている一対のアンダメンバ１５が取り付けられている。具体的には、各アンダメンバ１５は、サブフレーム１３の前部から前方にそれぞれ延伸している。そして、各アンダメンバ１５の前端にはクラッシュボックス１６がそれぞれ設けられている。

また、図１及び図２に示すように、車両のステアリング装置２０は、サブフレーム１３上に配置されているステアリングギアボックス２１と、ステアリングギアボックス２１に連結されているステアリングシャフト２２とを備えている。ステアリングシャフト２２は後ろ斜め上方に延びており、ステアリングシャフト２２の後端にステアリングホイール２３が固定されている。ステアリングギアボックス２１のハウジング２１Ａには固定部２１１が設けられており、この固定部２１１がサブフレーム１３に固定されている。すなわち、本実施形態では、ステアリングギアボックス２１は、サブフレーム１３及び前側取付部１４を介して各前側延伸部１０１に支持されている。

また、図１及び図２に示すように、車両には、各フロントサイドメンバ１０の後側延伸部１０２に支持されているフロアパネル３０が設けられている。このフロアパネル３０のうち後側延伸部１０２上に配置されている部分が、溶接などによって後側延伸部１０２に固定されている。また、このようなフロアパネル３０には、ステアリングギアボックス２１よりも後方に位置する質量体３１が取り付けられている。

図１及び図３に示すように、質量体３１は、電池ケース３２と、電池セル３３とを有している。電池ケース３２には、パックロアパネル３２１とパックアッパパネル３２２とが設けられており、パックロアパネル３２１とパックアッパパネル３２２との間に形成されている収容スペースに電池セル３３が設けられている。また、図１及び図２に示すように、電池ケース３２には前方に突出する突出部３１１が設けられており、この突出部３１１の前端はサブフレーム１３上に配置されている。すなわち、質量体３１の突出部３１１は、ステアリングギアボックス２１の直ぐ後に配置されている。なお、本実施形態では、突出部３１１は、車両幅方向においてステアリングシャフト２２と異なる位置、具体的には車両幅方向における中央に配置されている。

次に、図４を参照し、走行中の車両の前部が障害物Ｘと衝突した際の作用を効果とともに説明する。なお、図４においては、作用の説明の便宜上、前側取付部１４などの一部の部材の図示を省略している。

図４（ａ）の白抜きの矢印で示すように走行中の車両の前部が障害物Ｘに衝突すると、当該衝突に起因する荷重のうちクラッシュボックス１２によって吸収できなかった荷重が、各フロントサイドメンバ１０に入力される。すると、各フロントサイドメンバ１０は、キック部１０３の変形によって後側延伸部１０２が前側延伸部１０１に対して前方に相対変位する態様で変形する。

また、本実施形態では、サブフレーム１３には一対のアンダメンバ１５が設けられており、車両前部が障害物Ｘと衝突したときには、当該衝突に起因する荷重のうちクラッシュボックス１６によって吸収できなかった荷重が各アンダメンバ１５を介してサブフレーム１３に入力される。

すなわち、各フロントサイドメンバ１０の変形によって各後側延伸部１０２が前方に相対変位し始めたとき、各アンダメンバ１５からの荷重の入力によってサブフレーム１３の前方への変位が規制されている。そのため、各後側延伸部１０２とサブフレーム１３との連結部分にかかる負荷がそれぞれ増大し、同連結部分がそれぞれ破断される。すなわち、サブフレーム１３と各後側延伸部１０２との連結が解消される。これにより、各後側延伸部１０２の各前側延伸部１０１に対する前方への相対変位によって、各後側延伸部１０２とともに前方に相対変位する質量体３１の突出部３１１が、サブフレーム１３に支持されているステアリングギアボックス２１に当接する。

また、その後も質量体３１の慣性力によってステアリングギアボックス２１が前方に押され、アンダメンバ１５から入力される荷重によってサブフレーム１３の前方への変位が規制される状態が継続される。そのため、ステアリングギアボックス２１とサブフレーム１３との連結部分に加わる負荷が大きくなり、当該連結部分が破断される。すると、図４（ｂ）に示すように、質量体３１の慣性力によってステアリングギアボックス２１が前方に変位するようになる。その結果、ステアリング装置２０が前方に移動し、ステアリングホイール２３が前方に変位する。すなわち、本実施形態では、各フロントサイドメンバ１０の変形を利用してステアリングホイール２３を前方に変位させることができる。したがって、ブレーキブースタの変位に依存することなく、ステアリングホイール２３を早期に前方へ変位させることができる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・質量体３１は、各フロントサイドメンバ１０が変形しているときにステアリング装置２０を前方に押すことができるのであれば、任意の形状であってもよい。例えば、質量体３１は、車両幅方向において突出部３１１がステアリングシャフト２２と同一位置に位置するような形状であってもよい。この場合、各フロントサイドメンバ１０の変形によって質量体３１が前方に変位するときに、ステアリングギアボックス２１及びステアリングシャフト２２の双方に突出部３１１を当接させることができる。また、質量体３１の形状によっては、突出部３１１をステアリングシャフト２２のみに当接させることも可能である。

・質量体は、車両前部での衝突によってフロントサイドメンバ１０が変形するときに慣性力によってステアリング装置２０を前方に押すことができる程度の重さを有するものであれば、電池セル３３以外の他の部品を備えるものであってもよい。

・フロントサイドメンバ１０の前側延伸部１０１の延伸方向が車両前後方向と概ね一致しておればよく、同延伸方向は車両前後方向と完全一致していなくてもよい。
・フロントサイドメンバ１０の後側延伸部１０２の延伸方向が車両前後方向と概ね一致しておればよく、同延伸方向は車両前後方向と完全一致していなくてもよい。

１０…フロントサイドメンバ、１０１…前側延伸部、１０２…後側延伸部、１０３…キック部、２０…ステアリング装置、２１…ステアリングギアボックス、２２…ステアリングシャフト、２３…ステアリングホイール、３１…質量体。

Claims (2)

1. 車両幅方向に並設されている一対のフロントサイドメンバと、車両幅方向において同各フロントサイドメンバの間に配置されているステアリング装置と、を備え、
   前記各フロントサイドメンバは、車両前後方向に延びる前側延伸部と、同前側延伸部よりも車両後側であって且つ下側に配置されているとともに車両前後方向に延びる後側延伸部と、同前側延伸部との接続部分から後ろ斜め下方に延びて前記前側延伸部の後端と同後側延伸部の前端とを繋ぐキック部と、をそれぞれ有し、前記フロントサイドメンバに対して荷重が車両前方から入力されたときには前記キック部が変形して前記後側延伸部が前記前側延伸部に対して車両前方に相対変位するようになっており、
   前記ステアリング装置は、前記各前側延伸部に支持されているステアリングギアボックスと、同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と、同ステアリングシャフトに連結されているステアリングホイールと、を有しており、
   前記ステアリングギアボックスよりも車両後方には、前記各フロントサイドメンバの前記後側延伸部に支持されている質量体が設けられており、前記キック部の変形によって前記後側延伸部が同前側延伸部に対して車両前方に相対変位しているときに前記質量体が前記ステアリングギアボックス及び前記ステアリングシャフトの少なくとも一方に当接するように構成されている
   車両の前部構造。
2. 前記質量体は、電池ケースと、同電池ケースの収容スペースに設けられた電池セルとを有する
   請求項１に記載の車両の前部構造。