WO2011108079A1

WO2011108079A1 - 車両前部構造

Info

Publication number: WO2011108079A1
Application number: PCT/JP2010/053341
Authority: WO
Inventors: 晃士吉田
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-09
Also published as: DE112010005329T5; JPWO2011108079A1; CN102770330B; CN102770330A; DE112010005329B4; US20120074734A1; JP5288000B2; US8517453B2

Abstract

　車両前方から衝突による荷重（Ｆ１）が伝達されたとき、フロントサイドメンバ（１０）のタイヤえぐれ部（１２）は、車両の前方向からの荷重（Ｆ１）によって変形することにより、車両のエンジン等から構成されるパワーユニット（２０）に当接し、荷重の伝達経路を車両のパワーユニット（２０）の方向に切り替えて荷重（Ｆ２）として、パワーユニット（２０）に伝達する。タイヤえぐれ部（１２）は、２つのエンジンマウント（１１）の間に設けられている。これにより、フロントサイドメンバ（１０）が変形する起点がパワーユニット（２０）の２つの支持部であるエンジンマウント（１１）の間に設定され、フロントサイドメンバ（１０）の安定した屈曲及び変形が制御される。また、新たにパワーユニット（２０）側に向かう荷重の伝達経路が生成される。これにより、硬く質量が大きいパワーユニット（２０）に、衝突等の車両の前方向からの荷重を分散させ、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

Description

車両前部構造

　本発明は、車両前部構造に関し、特に車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備えた車両前部構造に関する。

　衝突時における安全性を考慮した車両前部構造が提案されている。例えば、特許文献１には、サイドメンバのサイドメンバ前方領域を車体前方に向かって車幅方向外方に傾斜させて形成した車両前部構造が開示されている。サイドメンバ前方領域にはサブサイドメンバが設けられ、その前端部がバンパーレインフォースの後面に結合されている。このサブサイドメンバには、衝突入力によりサブサイドメンバを車幅方向内側に向けて曲折変形させてパワーユニットに干渉させる変形モードコントロール機構を設けてある。これにより、特許文献１の車両前部構造は、小オーバーラップ衝突時に横方向への車両剛体移動を誘起・促進して、車体の変形量を低減する。

特開２００４－６６９３２号公報

　ところで、上記の技術では、サブサイドメンバによってパワーユニット側に荷重を伝達できる効果が生じる可能性はある。しかし、上記の技術では、衝撃を吸収するストロークが無く、荷重の吸収が不十分である。また、上記の技術では、荷重がサイドメンバに加わったときの変形が安定せず、パワーユニット側に荷重を安定して伝達できる可能性が低い。

　本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、衝突時等に車両にかかる荷重を低減することが可能な車両前部構造を提供することにある。

　本発明は、車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備え、サイドメンバは、サイドメンバの前部において、車両の前方向からの荷重によって車両の前後方向に潰れることにより荷重を吸収するものであり、サイドメンバの後部に伝達される荷重によって変形することにより、荷重の伝達経路を車両の側方に切り替える荷重伝達経路切替部を有する。

　この構成によれば、車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備える。サイドメンバは、サイドメンバの前部において、車両の前方向からの荷重によって車両の前後方向に潰れることにより荷重を吸収する。これにより衝突時等の衝撃を吸収することができる。さらにサイドメンバは、サイドメンバの後部に伝達される荷重によって変形することにより、荷重の伝達経路を車両の側方に切り替える荷重伝達経路切替部を有する。これにより、衝突等の車両の前方向からの荷重を車両の側方に分散させ、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

　また、本発明は、車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備え、サイドメンバは、車両の前方向からの荷重によって変形することにより、車両のエンジン、モータ、インバータ及びバッテリのいずれから構成されるパワーユニットに当接し、荷重の伝達経路を車両のパワーユニットの方向に切り替える荷重伝達経路切替部をパワーユニットの２つの支持部の間に有する。

　この構成によれば、車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備える。サイドメンバは、車両の前方向からの荷重によって変形することにより、車両のエンジン等から構成されるパワーユニットに当接し、荷重の伝達経路を車両のパワーユニットの方向に切り替える荷重伝達経路切替部をパワーユニットの２つの支持部の間に有する。これにより、サイドメンバが変形する起点をパワーユニットの２つの支持部の間に設定することになり、サイドメンバの安定した屈曲及び変形が制御される。また、新たにパワーユニット側に向かう荷重の伝達経路が生成される。これにより、硬く質量が大きいパワーユニットに、衝突等の車両の前方向からの荷重を分散させ、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

　この場合、荷重の伝達経路は、変形後の荷重伝達経路切替部と、車両のエンジン、モータ、インバータ及びバッテリのいずれから構成されるパワーユニットとが当接することにより生成されるものとできる。

　この構成によれば、荷重の伝達経路は、変形後の荷重伝達経路切替部とエンジン等のパワーユニットとが当接することにより生成される。これにより、衝突等の車両の前方向からの荷重を分散させ、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

　また、荷重伝達経路切替部は、操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部とすることができる。

　この構成によれば、荷重伝達経路切替部は、操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部である。このため、車両の前方向からの荷重により、荷重伝達経路切替部をより安定して変形させることが可能となる。また、荷重によって変形する荷重伝達経路切替部を操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部と兼ねることにより、荷重伝達経路切替部を別途設けることなく、効率良く荷重伝達経路切替部を設けることができる。さらに、操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部を荷重伝達経路切替部としてサイドメンバに設けることにより、車両の前輪がより少ない領域内に収容され、エンジンを収容する領域が拡大する等の設計の自由度を向上させることができる。

　また、荷重伝達経路切替部は、操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部であり、パワーユニットの２つの支持部は、サイドメンバに設けられ、凹部の窪みの最深部から２つの支持部同士を結ぶ直線への垂線の足と支持部との距離がそれぞれａ，ｂであり、支持部が荷重によって移動可能な距離がｘであり、支持部とパワーユニットとの距離がｙである場合に、ｙ≦［ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）］^１／２とすることができる。

　この構成によれば、荷重伝達経路切替部は、操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部であり、パワーユニットの２つの支持部は、サイドメンバに設けられている。このため、車両の前方向からの荷重により、荷重伝達経路切替部をより安定して変形させることが可能となる。また、荷重によって変形する荷重伝達経路切替部を操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部と兼ねることにより、荷重伝達経路切替部を別途設けることなく、効率良く荷重伝達経路切替部を設けることができる。

　さらに、操舵時において変動する車両の前輪の軌跡に沿った凹部を荷重伝達経路切替部としてサイドメンバに設けることにより、車両の前輪がより少ない領域内に収容され、エンジンを収容する領域が拡大する等の設計の自由度を向上させることができる。加えて、凹部の窪みの最深部から２つの支持部同士を結ぶ直線への垂線の足と支持部との距離がそれぞれａ，ｂであり、支持部が荷重によって移動可能な距離がｘであり、支持部とパワーユニットとの距離がｙである場合に、ｙ≦［ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）］^１／２である。このため、パワーユニットの支持部が破断することなく、凹部を変形させることができる。

　また、本発明は、車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備え、サイドメンバは、サイドメンバの後部に伝達される荷重によって変形することにより、荷重の伝達経路を車両の側方に切り替える荷重伝達経路切替部を有する車両前部構造である。

　この構成によれば、車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、車両の側端部において車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備える。サイドメンバは、サイドメンバの後部に伝達される荷重によって変形することにより、荷重の伝達経路を車両の側方に切り替える荷重伝達経路切替部を有する。これにより、衝突等の車両の前方向からの荷重を車両の側方に分散させ、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

　本発明の車両前部構造によれば、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

第１実施形態に係る車両前部構造を示す斜視図である。第１実施形態に係る車両前部構造を示す側面図である。第１実施形態に係る車両前部構造を示す平面図である。図３における各部の位置関係を示す図である。図４において各部の位置関係のみを示した図である。図４において衝突時における各部の位置関係を示す図である。第１実施形態の車両前部構造の衝突時における作用を示す平面図である。従来の車両前部構造を示す平面図である。第２実施形態の車両前部構造を示す平面図である。図９において衝突時における各部の位置関係を示す図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に示すように、本発明の第１実施形態の車両前部構造は、一対のフロントサイドメンバ１０を備えている。一対のフロントサイドメンバ１０には、それぞれ２つのエンジンマウント１１が設けられている。合計４つのエンジンマウント１１は、車両のエンジン、モータ、インバータ及びバッテリから構成されるパワーユニット２０を支持する。エンジンマウント１１はゴムブッシュを有する。エンジンマウント１１はゴムブッシュによりフロントサイドメンバ１０に対してパワーユニット２０をある程度の遊びの量だけ移動可能に支持する。図２に示すように、パワーユニット２０は、センタメンバ３０により下側からも支持される。

　図２に示すように、フロントサイドメンバ１０の前端には、ラジエータ４０が位置する。ラジエータ４０の前方には、クラッシュボックス４１，４２が設けられている。クラッシュボックス４１，４２は、車両が前部で衝突したときに、潰れて衝撃を吸収する。図３に示すように、一対のフロントサイドメンバ１０の前端にわたって、前部バンパレインフォース４３が設けられている。また、前部バンパレインフォース４３の後方には、一対のフロントサイドメンバ１０の前端にわたって、サブフレーム４４が設けられている。

　図１～３に示すように、一対のフロントサイドメンバ１０の外側の面には、それぞれ２つのタイヤえぐれ部１２が設けられている。図３に示すように、タイヤえぐれ部１２は、操舵時においてその方向が変動する前輪のタイヤ５０と、フロントサイドメンバ１０とが接触しない深さにえぐれている。すなわち、タイヤえぐれ部１２は、操舵時において変動する前輪のタイヤ５０の軌跡に沿った形状とされている。また、前方のタイヤえぐれ部１２は、２つのエンジンマウント１１の間に設けられている。車両上方から見たタイヤえぐれ部１２のえぐれの形状は、フロントサイドメンバ１０の前後において対称となっている。

　図４及び図５に示すように、エンジンマウント１１における支持の中心点Ｐ_Ａ及びＰ_Ｂ間の距離は、ｌとされている。エンジンマウント１１が荷重によって移動可能な距離がそれぞれｘとされている。また、エンジンマウント１１とパワーユニット２０との距離は、ｙとされている。

　図６に示すように、ｌ，ｘ及びｙの値は、長さ（ｌ／２－ｘ）の辺及び長さｙの辺を直角の隣辺とし、長さｌ／２の辺を斜辺とする直角三角形が成立するようにされている。これにより、荷重がかかったときにエンジンマウント１１が、その遊びの長さｘの範囲内で移動して、フロントサイドメンバ１０が屈曲し、パワーユニット２０に接触するものとできる。

　ここで、ｙ^２＋（ｌ／２－ｘ）^２＝（ｌ／２）^２より、ｙ＝｛ｘ（ｌ－ｘ）｝^１／２である。あるいは、ｙ＜｛ｘ（ｌ－ｘ）｝^１／２と、エンジンマウント１１とパワーユニット２０との距離ｙをより短めに設定することができる。

　以下、本実施形態の車両前部構造の作用について説明する。図７に示すように、車両前方から衝突による荷重Ｆ_１が伝達されたとき、フロントサイドメンバ１０のタイヤえぐれ部１２は、車両の前方向からの荷重Ｆ_１によって変形することにより、車両のエンジン等から構成されるパワーユニット２０に当接し、荷重の伝達経路を車両のパワーユニット２０の方向に切り替えて荷重Ｆ_２として、パワーユニット２０に伝達する。上述のように、タイヤえぐれ部１２は、２つのエンジンマウント１１の間に設けられている。これにより、フロントサイドメンバ１０が変形する起点をパワーユニット２０の２つの支持部であるエンジンマウント１１の間に設定することになり、フロントサイドメンバ１０の安定した屈曲及び変形が制御される。また、新たにパワーユニット２０側に向かう荷重の伝達経路が生成される。これにより、硬く質量が大きいパワーユニット２０に、衝突等の車両の前方向からの荷重を分散させ、衝突時の衝撃を吸収する効率を高めることができる。

　また、本実施形態では、フロントサイドメンバ１０は、フロントサイドメンバ１０の前部において、車両の前方向からの荷重によって車両の前後方向に潰れることにより荷重を吸収する。これにより衝突時等の衝撃を吸収することができる。

　また、荷重によって変形するフロントサイドメンバ１０の部位を操舵時において変動する車両の前輪のタイヤ５０の軌跡に沿ったタイヤえぐれ部１２とすることにより、変形する部位を別途設けることなく、効率良く荷重の伝達経路を切替る部位を設けることができる。

　ここで、図８に示すように、タイヤえぐれ部１２を設けない場合、操舵時において変動する前輪のタイヤ５０にフロントサイドメンバ１０が接触しないように、左右両側のフロントサイドメンバ１０を車両の中央側に位置させる必要がある。この場合、パワーユニット２０を収容する領域は減少する。

　一方、本実施形態のように、操舵時において変動する車両の前輪のタイヤ５０の軌跡に沿ったタイヤえぐれ部１２をフロントサイドメンバ１０に設けることにより、車両の前輪のタイヤ５０がより少ない領域内に収容され、パワーユニット２０を収容する領域が拡大する等の設計の自由度を向上させることができる。

　さらに、本実施形態では各部の寸法を、ｙ≦｛ｘ（ｌ－ｘ）｝^１／２とすることにより、パワーユニット２０を支持するエンジンマウント１１が破断することなく、タイヤえぐれ部１２を変形させることができる。なお、本実施形態では、エンジンマウント１１を破断させても衝撃を吸収させたい場合は、各部の寸法を、ｙ＞｛ｘ（ｌ－ｘ）｝^１／２とすることができる。

　以下、本発明の第２実施形態について説明する。図９に示すように、本実施形態では、タイヤえぐれ部１２のえぐれの形状は、車両上方から見てフロントサイドメンバ１０の前後において非対称となっている。タイヤえぐれ部１２の窪みの最深部からパワーユニット２０の２つのエンジンマウント１１同士を結ぶ直線への垂線の足と、エンジンマウント１１からの距離がそれぞれａ，ｂであり、エンジンマウント１１が荷重によって移動可能な距離がｘであり、エンジンマウント１１とパワーユニット２０との距離がｙである。

　図１０に示すように、フロントサイドメンバ１０の屈曲時には、長さｙの辺と長さ（ａ－ｘ）の辺とを隣辺とし長さａの辺を斜辺とする直角三角形と、長さｙの辺と長さ（ｂ－ｘ）の辺とを隣辺とし長さｂの辺を斜辺とする直角三角形とが形成されると想定できる。これより、ｙ^２＋（ａ－ｘ）^２＝ａ^２、ｙ^２＋（ｂ－ｘ）^２＝ｂ^２が成り立つ。これらの式の両辺を足し合わせると、２ｙ^２＋（ａ－ｘ）^２＋（ｂ－ｘ）^２＝ａ^２＋ｂ^２である。移項すると、２ｙ^２＝ａ^２＋ｂ^２－（ａ－ｘ）^２－（ｂ－ｘ）^２となる。これより、ｙ＝｛ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）｝^１／２とできる。あるいは、ｙ＜｛ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）｝^１／２と、エンジンマウント１１とパワーユニット２０との距離ｙをより短めに設定することができる。

　以上のような第２実施形態における前後で非対称なタイヤえぐれ部１２を有するフロントサイドメンバ１０も上記第１実施形態と同様の作用を発揮する。本実施形態では、タイヤえぐれ部１２の窪みの最深部から２つのエンジンマウント１１同士を結ぶ直線への垂線の足と支持部との距離がそれぞれａ，ｂであり、エンジンマウント１１が荷重によって移動可能な距離がｘであり、エンジンマウント１１とパワーユニット２０との距離がｙである場合に、ｙ≦［ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）］^１／２とする。このため、パワーユニット２０を支持するエンジンマウント１１が破断することなく、タイヤえぐれ部１２を変形させることができる。なお、本実施形態では、エンジンマウント１１を破断させても衝撃を吸収させたい場合は、各部の寸法を、ｙ＞｛ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）｝^１／２とすることができる。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。

１０　フロントサイドメンバ
１１　エンジンマウント
１２　タイヤえぐれ部
２０　エンジン
３０　センタメンバ
４０　ラジエータ
４１　クラッシュボックス
４２　クラッシュボックス
４３　前部バンパレインフォース
４４　サブフレーム
５０　前輪タイヤ

Claims

　車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、
　車両の側端部において前記車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備え、
　前記サイドメンバは、
前記サイドメンバの前部において、前記車両の前方向からの荷重によって前記車両の前後方向に潰れることにより前記荷重を吸収するものであり、
前記サイドメンバの後部に伝達される前記荷重によって変形することにより、前記荷重の伝達経路を前記車両の側方に切り替える荷重伝達経路切替部を有する、車両前部構造。
　車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、
　車両の側端部において前記車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備え、
　前記サイドメンバは、前記車両の前方向からの荷重によって変形することにより、前記車両のエンジン、モータ、インバータ及びバッテリのいずれから構成されるパワーユニットに当接し、前記荷重の伝達経路を前記車両の前記パワーユニットの方向に切り替える荷重伝達経路切替部を前記パワーユニットの２つの支持部の間に有する、車両前部構造。
　前記荷重の伝達経路は、変形後の前記荷重伝達経路切替部と、前記車両のエンジン、モータ、インバータ及びバッテリのいずれから構成されるパワーユニットとが当接することにより生成される、請求項１又は２に記載の車両前部構造。
　前記荷重伝達経路切替部は、操舵時において変動する前記車両の前輪の軌跡に沿った凹部である、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両前部構造。
　前記荷重伝達経路切替部は、操舵時において変動する前記車両の前輪の軌跡に沿った凹部であり、
　前記パワーユニットの２つの前記支持部は、前記サイドメンバに設けられ、
　前記凹部の窪みの最深部から２つの前記支持部同士を結ぶ直線への垂線の足と前記支持部との距離がそれぞれａ，ｂであり、前記支持部が前記荷重によって移動可能な距離がｘであり、前記支持部と前記パワーユニットとの距離がｙである場合に、ｙ≦［ｘ（ａ＋ｂ－ｘ）］^１／２である、請求項２に記載の車両前部構造。
　車両前部の骨格を形成する車両前部構造であって、
　車両の側端部において前記車両の前後方向に伸びるサイドメンバを備え、
　前記サイドメンバは、
前記サイドメンバの後部に伝達される前記荷重によって変形することにより、前記荷重の伝達経路を前記車両の側方に切り替える荷重伝達経路切替部を有する、車両前部構造。