(57)【要約】【課題】車両前部構造において、フロントサイドメンバとエンジン部との隙間が狭い場合に、フロントサイドメンバの衝撃エネルギ吸収の屈曲モードをそのままにして、屈曲部分の剛性を高めることである。【解決手段】車両前部構造１２は、エンジン部１６、及びエンジン部１６の車両幅方向に配置されたトランスミッション部１８が配置されている。車両前部構造１２は、車両の幅方向の左右のそれぞれに車両前後方向に沿って延伸して配置され、車両の前方衝突の衝撃を受けた場合には所定の屈曲モードで屈曲する所定の部材形状を有する一対のフロントサイドメンバ２４，２６を備える。さらに、一対のフロントサイドメンバ２４，２６の内で、エンジン部１６に向かい合う側の右フロントサイドメンバ２４の車両内側パネルに所定の屈曲モードを阻害しない所定の配置位置に設けられた補強部材４０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン部、及び前記エンジン部の車両幅方向に配置されたトランスミッション部が配置された車両前部構造であって、
車両の幅方向の左右のそれぞれに車両前後方向に沿って延伸して配置され、前記車両の前方衝突の衝撃を受けた場合には所定の屈曲モードで屈曲する所定の部材形状を有する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内で、前記エンジン部に向かい合う側のフロントサイドメンバのインナパネルに設けられた補強部材と、
を備える、車両前部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両前部構造に係り、特に、エンジン部とトランスミッション部とが搭載される車両前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジン部とトランスミッション部は、車両前部の骨格構造に囲まれたエンジン室内に配置される。エンジン室内の搭載効率を上げると、車両前部の骨格構造にエンジン部やトランスミッション部が干渉するおそれが生じ得る。
【０００３】
ハイブリッド車両の車両前部構造に関するものであるが、特許文献１には、パワートレインの内でトランスアクスル装置が配置される側のフロントサイドメンバに車両外側方向に凹入した凹入部を設けて、干渉を避けることが開示されている。さらに、凹入部の前後方向に補強部材を配置することで、車両前部におけるパワートレインの設置スペースを十分に確保しつつ、車両の前方衝突の場合の衝突エネルギを効果的に吸収できると述べられている。
【０００４】
本開示の関連技術として、特許文献２，３には、車両前部の骨格部材であるフロントサイドメンバの補強技術が開示されている。
【０００５】
特許文献２では、車両前部構造において、左右のフロントサイドメンバと前後のクロスメンバとで構成される略四角枠状のサブフレームが設けられ、左右のフロントサイドメンバがそれぞれ車体の左右のメインフレームにボルト結合される構成が述べられている。ここでは、車両の前方衝突の際に、左右の結合ボルトが時間差をもって破断するように、左右のフロントサイドメンバのいずれか一方のアッパ部材に鋼板プレス製の補強部材を設けて、剛性差をつけることが開示されている。
【０００６】
また、特許文献３では、車両前部構造において、フランジ付フロントサイドメンバを用いると車両の前方衝突等においてフランジ部の接合部分が剥離して強度が低下することを指摘する。一方、複数部材の端部同士を突き合せあるいは重ね合わせて形成されるフランジレス閉断面体のフロントサイドメンバを用いると、フランジがないためにサスペンションタワーの下辺部等を取付固定することが難しい。ここでは、フランジレス閉断面体のフロントサイドフレームの傾斜部から水平部の後方に至る部位の下方部に、サスペンション部材を支持するサブフレームを取り付ける取付ブラケットを設けている。この取付ブラケットは、フロントサイドメンバの屈曲部と水平部とからなる屈曲部を効果的に補強する働きをする、と述べている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０１４２８９号公報
【特許文献２】特開平１１−１７１０４５号公報
【特許文献３】特開２０１０−８３１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エンジン室内にエンジン部とトランスミッション部とを配置する場合に、左右のフロントサイドメンバから均等な余裕スペースが取れない場合がある。フロントサイドメンバとエンジン部との隙間が狭い車両では、車両の前方衝突の場合に衝突エネルギを吸収するためにフロントサイドメンバが屈曲するスペースが十分とれず、車両の動力源であるエンジン部に与える衝撃を効果的に吸収できない恐れがある。屈曲するスペースを広げるために、フロントサイドメンバに凹部を設けることも考えられるが、衝撃エネルギ吸収の屈曲モードが変化し、剛性が低下する恐れがあり、また、凹部加工等でコストが増加する。そこで、フロントサイドメンバとエンジン部との隙間が狭い場合に、エンジン部に向かい合う側のフロントサイドメンバの剛性を高める車両前部構造が要望される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示に係る車両前部構造は、エンジン部、及びエンジン部の車両幅方向に配置されたトランスミッション部が配置された車両前部構造であって、車両の幅方向の左右のそれぞれに車両前後方向に沿って延伸して配置され、車両の前方衝突の衝撃を受けた場合には所定の屈曲モードで屈曲する所定の部材形状を有する一対のフロントサイドメンバと、一対のフロントサイドメンバの内で、エンジン部に向かい合う側のフロントサイドメンバのインナパネルに設けられた補強部材と、を備える。
【００１０】
上記構成によれば、エンジン部に向かい合う側のフロントサイドメンバのインナパネルに補強部材が設けられ、これにより、エンジン部に向かい合う側でない方のフロントサイドメンバよりも剛性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の車両前部構造によれば、フロントサイドメンバとエンジン部との隙間が狭い場合に、エンジン部側のフロントサイドメンバの剛性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態の車両前部構造の配置図である。
【図２】図１における右側のフロントサイドメンバの拡大図である。
【図３】図１における右側のフロントサイドメンバの側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図５】図３の補強部材の拡大図である。
【図６】補強部材が設けられない場合の右側フロントサイドメンバの屈曲モードを示すモデル図である。
【図７】補強部材を設けた右側フロントサイドメンバの屈曲モードのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を用いて本開示に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、車両前部構造において、一対のフロントサイドメンバの内でエンジン部に向かい合う方を右側フロントサイドメンバとするが、これは説明のための例示である。左側フロントサイドメンバがエンジン部に向かい合う場合でも、本開示が同様に適用される。
【００１４】
以下に述べる形状、材質等は、説明のための例示であって、車両前部構造の仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、車両１０の車両前部構造１２における配置図である。以下では、特に断らない限り、車両前部構造１２を前部構造１２と呼ぶ。前部構造１２は、利用客が乗っている車室１４よりも車両前方側における構造で、エンジン部１６及びトランスミッション部１８とが配置されるエンジン室２０を含む。
【００１６】
以下の各図において、車両前後方向、車両上下方向、車両幅方向を示す。車両前後方向については、ＦＲと示す方向が車両前方側の方向で、ＲＲと示す方向が車両後方側の方向である。車両上下方向については、ＵＰと示す方向が路面に対して上側の車両上方側の方向であり、反対方向が路面に向かう車両下方側の方向である。車両幅方向については、ＲＨと示す方向が車両の右側の方向で、ＬＨと示す方向が車両の左側の方向である。車両の右側、左側は、車両前方側を向いて右側が車両の右側、左側が車両の左側である。なお、車両に設けられる各部材は、車両の前後方向に沿った中心線ＣＬに対し左右対称に配置されることが多いので、車両幅方向については、車両の右側、左側に関わらず、車室内側の方向をＩＮと示し、車両外側の方向をＯＵＴと示す。
【００１７】
以下の各図において、車両前後方向、車両上下方向、車両幅方向における位置を示す座標線を適宜示す。隣接する座標線の間隔は、各図において同じである。
【００１８】
エンジン部１６は、車両１０の動力源である内燃機関である。トランスミッション部１８は、エンジン部１６の動力をトルクや回転数、回転方向を変えて車軸へ伝達する動力伝動装置であり、歯車や軸などから構成される組立部品である。エンジン部１６の出力軸はトランスミッション部１８の入力軸に一体的に接続される。図１では、エンジン室２０内において、エンジン部１６とトランスミッション部１８は、長手方向が車幅方向にほぼ平行に配置される。
【００１９】
ダッシュパネル２２は、車室１４の車両前方側壁の下側部分を構成し、エンジン室２０と車室１４の間に設けられる隔壁部材である。
【００２０】
一対のフロントサイドメンバ２４，２６は、車両１０の右側及び左側において、それぞれ車両前後方向に延伸し、車両前部構造１２の骨格を構成する部材の１つである。以下では特に断らない限り、フロントサイドメンバ２４，２６をサイドメンバ２４，２６と呼び、この２つを区別する場合には、車両右側に配置される方を右サイドメンバ２４と呼び、車両左側に配置される側を左サイドメンバ２６と呼ぶ。
【００２１】
サイドメンバ２４，２６は、側面図において、車両前方側に水平部２８を有し、後方側に傾斜部３０を有する（図３参照）。右サイドメンバ２４は、ダッシュパネル２２の車両前方側の右側面に傾斜部３０が固定される。同様に、左サイドメンバ２６の傾斜部は、ダッシュパネル２２の車両前方側の左側面に固定される。サイドメンバ２４，２６の車両前方側端部には、前方衝突の衝撃を吸収するためのクラッシュボックスを介して図示しないバンパリインフォースメントが固定される。
【００２２】
エンジン室２０の外側に配置される一対のサスペンション装置３２，３４は、それぞれ、図示しない左右前輪に接続される車軸を回転可能に支持しつつ左右前輪の操舵を可能にして、前輪が路面等から受ける振動等を吸収する装置である。サスペンション装置３２，３４の構成は周知であるので、詳細な説明を省略する。
【００２３】
車両１０が前方衝突等の衝撃を受ける場合は、左右のサイドメンバ２４，２６の車両前方側の先端部に衝撃が入力される。入力された衝撃に対しては、バンパリインフォースメントやクラッシュボックスの変形、左右のサイドメンバ２４，２６の屈曲変形等で衝撃を吸収し、車室１４側に伝達される衝撃を緩和する構造をとる。
【００２４】
エンジン部１６とトランスミッション部１８は、前部構造１２に搭載される他の要素との配置関係で、車両幅方向について、左右のサイドメンバ２４，２６から等距離には必ずしも配置されない。図１の例では、エンジン部１６のＯＵＴ側端部と、右サイドメンバ２４のＩＮ側端部との隙間は、トランスミッション部１８のＯＵＴ側端部と、左サイドメンバ２６のＩＮ側端部との隙間よりも狭い。したがって、エンジン部１６のＯＵＴ側端部と、右サイドメンバ２４のＩＮ側端部との隙間においては、右サイドメンバ２４の衝撃吸収のために屈曲変形するスペースが少なく、衝突エネルギの吸収が効率的に行われない恐れがある。
【００２５】
補強部材４０は、右サイドメンバ２４の屈曲変形に対する剛性を向上させるために、エンジン部１６のＯＵＴ側端部と右サイドメンバ２４のＩＮ側端部との狭い隙間に対応する箇所に配置される板材である。右サイドメンバ２４における補強部材４０の詳細については後述する。
【００２６】
図２は、図１から右サイドメンバ２４を抜き出して示す上面図である。図３は、図２に対応する図で、右サイドメンバ２４の側面図である。側面図に示されるように、右サイドメンバ２４の車両前方側は、車両上下方向に対し水平に延びる水平部２８であり、車両後方側のダッシュパネル２２側は、水平部２８から車両下方側に傾斜する傾斜部３０である。補強部材４０は、車両前後方向について、水平部２８の後方側で傾斜部３０の手前の位置に配置される。
【００２７】
図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図で、右サイドメンバ２４の断面構造が示される。右サイドメンバ２４は、エンジン部１６に向かい合う側のインナパネル３６と、インナパネル３６よりもＯＵＴ側に配置されるアウタパネル３８とを含む。インナパネル３６とアウタパネル３８は、車両下方側で互いに結合され、車両上方側に開口する有底溝の断面形状を有する。有底溝の断面形状は、説明のための例示であって、前部構造１２の仕様に応じ、他の断面形状を有してもよい。例えば、閉断面構造としてもよい。
【００２８】
補強部材４０は、右サイドメンバ２４の有底溝のインナパネル３６側の内壁面に固定される。図４に示すように、右サイドメンバ２４の車両上下方向の中心よりもインナパネル３６の上端部側に補強部材４０が配置される。
【００２９】
図５は、補強部材４０の拡大図である。補強部材４０は、右サイドメンバ２４のインナパネル３６の内壁面に複数の接合点４２で固定される。接合手段としては溶接が用いられ、その場合の接合点４２は溶接打点である。複数の接合点４２は、インナパネル３６の上下方向に二行に分けて設けられ、二行の接合点４２は、上下方向に整列せずに、インナパネル３６の長手方向に沿って千鳥配置である。図５の例では、上方側の行に５つの接合点４２、下方側の行に４つの接合点４２が互いに千鳥配置で設けられる。千鳥配置される９つの接合点４２から離れた接合点４３は、補強部材４０の折曲部に設けられた固定箇所である。接合点４２の千鳥配置における行数、各行における接合点４２の数は、説明のための例示であって、前部構造１２の仕様等によって適宜変更される。千鳥配置の構成によって、右サイドメンバ２４が衝撃を受けた場合に、補強部材４０において各溶接打点が受ける衝撃エネルギが偏らないので、効率的に右サイドメンバ２４の衝撃に対する剛性を向上させることができる。
【００３０】
図６は、補強部材４０が設けられない場合の右サイドメンバ２４が車両前後方向の衝撃力Ｆを受けた場合の屈曲モードを示すモデル図である。ここでは、衝撃力Ｆを受ける前の右サイドメンバ２４の車両前後方向に沿った中心線５０が、衝撃力Ｆを受けて屈曲線５２に変化することで、屈曲モードを示す。
【００３１】
補強部材４０が設けられない場合における右サイドメンバ２４及び左サイドメンバ２６は、衝突等による衝撃力Ｆを受けた場合に、屈曲することで衝突エネルギを吸収するように、設計上で屈曲しやすい箇所が設けられる。図２、図３の構成の右サイドメンバ２４の場合は、図６に二点鎖線で示す３箇所が設計上で屈曲しやすい箇所である。車両前方側のｂの箇所と、車両後方側のｄの箇所は、ＩＮ側に折れ曲がりやすく、ｂとｄの間のｃの箇所は、ＯＵＴ側に折れ曲がりやすくなっている。したがって、補強部材４０が設けられない場合の右サイドメンバ２４は衝撃力Ｆを受けると、車室１４側である車両後方側の後端箇所ｅに衝撃力Ｆが及ばないように、前方側の先端箇所ａは車両後方側に押されてＡの位置となり、ｂ，ｃ，ｄの３箇所で屈曲する。すなわち、ｂの箇所は、ＩＮ側に折れてＢの位置となり、ｃの箇所は、ＯＵＴ側に折れてＣの位置となり、ｄの箇所は、ＩＮ側に折れてＤの位置になる。
【００３２】
左サイドメンバ２６は、図１に示されるように、トランスミッション部１８との隙間が比較的広いので、３箇所の屈曲ができるスペースがある。これに対し、右サイドメンバ２４は、エンジン部１６との隙間が狭く、３箇所の屈曲ができるスペースが確保できず、効率的に衝突エネルギを吸収できない恐れがある。そこで、補強部材４０を右サイドメンバ２４に設け、設計上の屈曲モードをそのままにして、右サイドメンバ２４の剛性を上げ、車両１０が前方衝突した場合の衝突バリアの侵入量を下げて、屈折量を少なくする。これによって、右サイドメンバ２４においても左サイドメンバ２６と同程度に衝突エネルギを吸収することができる。
【００３３】
補強部材４０は、右サイドメンバ２４の設計上の屈曲モードを阻害しない所定の配置位置に設けることが好ましい。所定の配置位置は、シミュレーション結果や実験結果に基づいて定めることができる。
【００３４】
図２、３の右サイドメンバ２４について、好ましい所定の配置位置の一例を挙げる。補強部材４０の車両前後方向に沿った中心線である図３のＩＶ−ＩＶの位置は、図６のｃの箇所に設定される。これは、エンジン部１６と右サイドメンバ２４との隙間が最も狭い位置に近い屈曲箇所が図６のｃの箇所であるので、その箇所の剛性を上げるためである。また、図４で述べたように、図６のｃの箇所での折れ曲がりのＩＮ側である右サイドメンバ２４のインナパネル３６に固定される。これは、ｃの箇所では、ＩＮ側から折れ曲がり始めるので、アウタパネル３８に設けるよりも効率よく衝突エネルギを吸収できるためである。さらに、補強部材４０が配置される範囲は、図６のｃの箇所を中心に、必要な剛性を得られる固定荷重が確保できる広さに設定される。
【００３５】
図５の例では、図６のｃの箇所に相当するＩＶ−ＩＶ線を中心として、９つの接合点４２が千鳥配置される広さに設定される。９つの接合点４２を互いに千鳥配置とすることで、各接合点４２における固定荷重が均一化し、補強部材４０の有無によって屈曲モードを変えずに、固定荷重を増加させて、右サイドメンバ２４の剛性を上げることができる。
【００３６】
図７は、補強部材４０が固定された右サイドメンバ２４について、衝撃力Ｆを与えた場合のシミュレーション結果の一例である。ここでは、衝撃力Ｆを受けて屈曲した右サイドメンバ２５を斜視図で示す。屈曲した右サイドメンバ２５は、図６で述べたＢの位置でＩＮ側に折れ曲がり、Ｃの位置でＯＵＴ側に折れ曲がり、Ｄの位置でＩＮ側に折れ曲がって、補強部材４０を設けない場合の屈曲モードが維持されていることが分かる。補強部材４０は、Ｃの折れ曲がり位置を中心とした配置範囲においてインナパネル３６の上端部側に固定され、Ｃの位置を中心として右サイドメンバ２５の剛性が高められていることが分かる。
【００３７】
上記のように、車両１０において、エンジン室２０内にエンジン部１６とトランスミッション部１８とを配置する場合に、左右のフロントサイドメンバ２４，２６から均等な余裕スペースが取れないことが生じ得る。その場合でも、上記構成の車両前部構造１２によれば、狭い隙間の方のフロントサイドメンバ２４について、前方衝突等による衝撃で屈曲する屈曲モードを維持しながら、フロントサイドメンバ２４の剛性を上げることができる。これによって、車両１０が前方衝突した場合の衝突バリアのフロントサイドメンバ２４への侵入量を低減し、フロントサイドメンバ２４の屈曲量を減少できる。したがって、前方衝突等の衝撃に対し、左右のフロントサイドメンバ２４，２６において、同等の衝突エネルギの吸収が可能になる。例えば、小型車に大きな出力のエンジン部１６を搭載する場合等において、エンジン部１６とフロントサイドメンバ２４の隙間が小さくなっても、小型車のフロントサイドメンバ２４をそのまま利用して補強部材４０を追加するだけで所定の耐衝撃性を確保できる。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両、１２  （車両）前部構造、１４  車室、１６  エンジン部、１８  トランスミッション部、２０  エンジン室、２２  ダッシュパネル、２４  右(フロント)サイドメンバ、２５  （屈曲した）右サイドメンバ、２６  左（フロント）サイドメンバ、２８  水平部、３０  傾斜部、３２，３４  サスペンション装置、３６  インナパネル、３８  アウタパネル、４０  補強部材、４２，４３  接合点、５０  （補強部材の）中心線、５２  屈曲線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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