特開 2024-132626 車両前部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132626

(43)【公開日】2024-10-01

(54)【発明の名称】車両前部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/08 20060101AFI20240920BHJP

   B62D 1/19 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B62D25/08 C

B62D25/08 B

B62D1/19

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023043471

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(72)【発明者】

【氏名】柴田 直樹

(72)【発明者】

【氏名】阿部 哲也

(72)【発明者】

【氏名】久住 真己

(72)【発明者】

【氏名】水谷 晴樹

(72)【発明者】

【氏名】福田 保和

(72)【発明者】

【氏名】岡部 直樹

(72)【発明者】

【氏名】角田 拓朗

【テーマコード（参考）】

3D030

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D030DE08

3D030DE22

3D203AA03

3D203AA14

3D203AA31

3D203BB17

3D203BB44

3D203CA52

3D203CA57

3D203DA13

(57)【要約】

【課題】車両の前面衝突時にステアリングギアボックスに作用する荷重の低下を抑制できる車両前部構造を提供する。
【解決手段】ステアリングホイールとステアリングギアボックスとの間に配置されたステアリングシャフトと、前記ステアリングギアボックスの前方に配置されたフロント部材と、車両の前面衝突時に前記フロント部材にかかる荷重を前記ステアリングギアボックスに伝達するように配置された付加部材と、を備え、前記ステアリングシャフトは伸縮機構を有する、車両前部構造。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステアリングホイールとステアリングギアボックスとの間に配置されたステアリングシャフトと、
前記ステアリングギアボックスの前方に配置されたフロント部材と、
車両の前面衝突時に前記フロント部材にかかる荷重を前記ステアリングギアボックスに伝達するように配置された付加部材と、を備え、
前記ステアリングシャフトは伸縮機構を有する、
車両前部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両前部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ステアリングホイールとステアリングギアボックスとの間に配置された中間シャフトを有するステアリング装置が開示されている。中間シャフトは、互いにセレーション結合して構成された外筒と内筒とを有する。車両の前面衝突時、後方へ移動したエンジンおよびトランスミッションはステアリングギアボックスに衝突する。このステアリングギアボックスへの衝突荷重により、中間シャフトはセレーション部分で縮退する。以下では、中間シャフトのセレーション部分を伸縮機構と呼ぶ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－１７８９３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

車両の前面衝突時、ステアリングギアボックスに作用する荷重が小さいと、伸縮機構が縮退しないおそれがある。例えば電気自動車（ＢＥＶ車）のように、ステアリングギアボックスよりも前方に配置される部品が少ないまたは部品が小型であると、ステアリングギアボックスに作用する荷重が小さいという現象が生じ得る。例えば小型な部品であると、部品に作用した荷重で部品が変形し、部品からステアリングギアボックスに作用する荷重が小さくなる。

【0005】

図７は、車両の前面衝突時に生じる現象を示している。図７（Ａ）は衝突初期を示し、図７（Ｂ）は衝突後期を示している。図７（Ａ）の黒塗り矢印は荷重の方向を示しており、矢印の大きさが荷重の大きさに対応している。図７（Ｂ）では、分かり易いように、衝突初期の状態を二点鎖線で示している。図７（Ａ）に示すように、衝突初期にステアリングギアボックス４に作用する荷重が小さいと、伸縮機構２６が縮退しない。伸縮機構２６が縮退しないため、伸縮機構２６を構成する外筒２５１と内筒２５２とのオーバーラップ部分の長さＬが衝突前後で変わらない。衝突後期では、図７（Ｂ）に示すように、図示しないＡピラーが上方に変位することにより、左右のＡピラーに架け渡されたクロスメンバ１４０が上方に変位する。図７（Ｂ）の黒塗り矢印はクロスメンバ１４０の変位方向を示している。このクロスメンバ１４０には、ステアリングシャフト２に取り付けられたステアリングコラム５が固定されている。伸縮機構２６が縮退していない、つまり伸縮機構２６に伸び代がないと、クロスメンバ１４０が上方に変位することにより、クロスメンバ１４０を中心としてステアリングホイール３が上方かつ前方に回転する。図７（Ｂ）の白抜き矢印はステアリングホイール３の回転方向を示している。ステアリングホイール３が回転することにより、乗員の頭部３００に対するステアリングホイール３の位置がずれる。その結果、ステアリングホイール３から展開されるエアバッグ２００の位置が衝突前の適正位置からずれて、エアバッグ２００で乗員の頭部３００を正面から受け止めることができないおそれがある。

【0006】

本発明の目的の一つは、車両の前面衝突時にステアリングギアボックスに作用する荷重の低下を抑制できる車両前部構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る車両前部構造は、ステアリングホイールとステアリングギアボックスとの間に配置されたステアリングシャフトと、前記ステアリングギアボックスの前方に配置されたフロント部材と、車両の前面衝突時に前記フロント部材にかかる荷重を前記ステアリングギアボックスに伝達するように配置された付加部材と、を備える。前記ステアリングシャフトは伸縮機構を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の車両前部構造では、車両の前面衝突時にフロント部材にかかる荷重をステアリングギアボックスに伝達することができ、ステアリングギアボックスに作用する荷重の低下を抑制することができる。車両の前面衝突時にステアリングギアボックスに適切に荷重が作用することで、伸縮機構が縮退する。縮退した伸縮機構は伸び代を有する。そのため、衝突後期にクロスメンバの上方への変位に伴いステアリングコラムが上方に変位すると、伸縮機構が伸びるため、クロスメンバを中心としてステアリングホイールが回転することなく上方に平行移動する。その結果、ステアリングホイールから展開されるエアバッグの位置を衝突前の適正位置に維持することができ、乗員の頭部を正面から受け止めることができる。

【0009】

本発明の車両前部構造によれば、付加部材を配置するだけで、ステアリングギアボックスに作用する荷重の低下を効果的に抑制することができるので、コスト、重量、および生産性の点でも有益である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態の車両前部構造を示す側面模式図である。

【図2】図２は、実施形態の車両前部構造を示す正面模式図である。

【図3】図３は、実施形態の車両前部構造に備わる付加部材を示す概略斜視図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図５は、図２のＶ－Ｖ断面図である。

【図6】図６は、実施形態の車両前部構造の挙動を示す説明図である。

【図7】図７は、従来技術の車両前部構造の挙動を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の車両前部構造を、図面を参照して説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示す場合がある。図面における各部の寸法比も実際と異なる場合がある。以下の説明において、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」とは、車両の正面を「前」とし、これを基準とする方向を意味する。図中、「ＦＲ」は車両の前後方向の前側、「ＲＲ」は車両の前後方向の後側、「ＲＨ」は車両の左右方向の右側、「ＬＨ」は車両の左右方向の左側、「ＵＰ」は車両の上下方向の上側、「ＬＷＲ」は、車両の上下方向の下側を示す。車両の前後方向が車長方向である。車両の左右方向が車幅方向である。車両の上下方向が車高方向である。

【0012】

＜概要＞
実施形態の車両前部構造１は、図１に示すように、ステアリングシャフト２とフロント部材６とを備える。ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール３とステアリングギアボックス４との間に配置されている。ステアリングシャフト２は伸縮機構２６を有する。フロント部材６は、ステアリングギアボックス４の前方に配置された部材である。フロント部材６は、例えばフロントバンパ７およびラジエータサポート８である。実施形態の車両前部構造１の特徴の一つは、図２に示すように、車両１００の前面衝突時にフロント部材６にかかる荷重をステアリングギアボックス４に伝達するように配置された付加部材９を備える点にある。

【0013】

図１および図２に示す車両１００は、ＢＥＶ車（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）である。ＢＥＶ車は、バッテリーに蓄えた電気でモーターを駆動させる電気自動車である。車両１００は、フロントフードが小さく、フロントノーズ１１０（図１）が短い。図１では、車両１００の外観を二点鎖線で示している。

【0014】

＜ステアリングシャフト＞
ステアリングシャフト２は、図１に示すように、第一シャフト２１と第二シャフト２２とインターミディエイトシャフト２５とを備える。

【0015】

第一シャフト２１の上端には、ステアリングホイール３が連結されている。第一シャフト２１には、ステアリングコラム５が取り付けられている。ステアリングコラム５は、左右のＡピラー１３０に架け渡されたクロスメンバ１４０に固定されている。

【0016】

第二シャフト２２の下端には、図２にも示すように、ジョイント２８を介してステアリングギアボックス４が連結されている。図２では、第一シャフト２１、第二シャフト２２、およびインターミディエイトシャフト２５の図示を省略している。ステアリングギアボックス４には、ステアリングホイール３の回転を図示しない一対のタイロッドの左右の動きに変換するギア機構が組み込まれている。上記ギア機構は、例えばラックアンドピニオン式で構成されている。上記ギア機構は、ボールアンドナット式で構成されていてもよい。本例のギア機構は、ラックアンドピニオン式で構成されている。

【0017】

インターミディエイトシャフト２５は、第一シャフト２１の下端と第二シャフト２２の上端との間に配置されている。インターミディエイトシャフト２５は、外筒２５１と内筒２５２とを備える。外筒２５１の内部に内筒２５２の一部が挿入されている。外筒２５１と内筒２５２とは互いにセレーション結合されている。このセレーション結合された部分でステアリングシャフト２に伸縮機構２６が構成されている。インターミディエイトシャフト２５は、通常、第二シャフト２２に対して屈曲した状態で配置されている。本例では、外筒２５１がジョイント２９を介して第一シャフト２１に連結されており、内筒２５２がジョイント２９を介して第二シャフト２２に連結されている。

【0018】

＜フロント部材＞
フロント部材６は、ステアリングギアボックス４の前方に配置されたいかなる部材であってもよい。本例のフロント部材６は、図１に示すラジエータサポート８であり、このラジエータサポート８のラジエータサポートロア８１（図２から図５）に後述する付加部材９が配置されている。

【0019】

ＢＥＶ車には、モーターおよびＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を冷却するラジエータ１５０（図２）が配置されている。ＢＥＶ車には、図示しないものの、空調用のコンデンサも配置されている。ラジエータサポート８は、図２に示すように、ラジエータ１５０を支持する上下の部材であり、ラジエータサポートロア８１およびラジエータサポートアッパで構成されている。ラジエータサポートロア８１はラジエータ１５０の下部を支持している。ラジエータサポートロア８１は、例えば図３および図５に示すように、下方に開口するハット状の断面形状を有する。

【0020】

＜付加部材＞
付加部材９は、車両１００の前面衝突時にステアリングシャフト２の伸縮機構２６を動作させられる程度の荷重をステアリングギアボックス４に伝達可能な剛性を有する。付加部材９は、車両１００の前面衝突時の圧縮荷重に対してフロント部材６よりも高い剛性を有するとよい。

【0021】

本例の付加部材９は、図３および図４に示すように、ラジエータサポートロア８１に配置された補強部材である。本例のように車両１００がＢＥＶ車である場合、ＩＣＥ車（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅ）に比べてラジエータサポート８が小型である。ラジエータサポート８が小型である、つまりラジエータサポートロア８１が小型であると、車両１００の前面衝突時にラジエータサポートロア８１に作用した荷重でラジエータサポートロア８１が変形し易い。ラジエータサポートロア８１が変形すると、ラジエータサポートロア８１からステアリングギアボックス４に作用する荷重が小さくなる。ラジエータサポートロア８１に配置された付加部材９は、ラジエータサポートロア８１を補強し、車両１００の前面衝突時にラジエータサポートロア８１に作用した荷重によるラジエータサポートロア８１の変形を抑制する機能を有する。

【0022】

付加部材９は、ラジエータサポートロア８１の構成面との間に空間を形成するハット状の形状を有する。付加部材９は、ハット状に折り曲げられた板状部材である。付加部材９は、底部９１と側部９２，９３とフランジ部９４，９５とを備える。フランジ部９４，９５が上記構成面に固定されている。本例のフランジ部９４，９５は、ラジエータサポートロア８１の下面８１０に固定されている。本例では、底部９１と側部９２，９３と下面８１０とで上記空間が形成されている。この空間を車両１００の前方から見た形状は矩形状である。側部９２，９３の下端同士は底部９１でつらなっているが、前端同士および後端同士はつらなっておらず、上記空間は前後に開放されている。

【0023】

ハット状の形状を構成する稜線部が車両１００の前後方向に沿っているとよい。上記稜線部は、底部９１と側部９２とで構成される稜線部９６、底部９１と側部９３とで構成される稜線部９７、側部９２とフランジ部９４とで構成される稜線部９８、および側部９３とフランジ部９５とで構成される稜線部９９である。稜線部９６，９７，９８，９９が車両１００の前後方向に沿っていると、車両１００の前面衝突時にラジエータサポートロア８１に作用した荷重によるラジエータサポートロア８１の断面崩れが生じ難い。ラジエータサポートロア８１の断面崩れが生じ難いと、ラジエータサポートロア８１からステアリングギアボックス４に作用する荷重の低下を抑制できる。

【0024】

付加部材９が車両１００の左右方向に略沿って配置されているとよい。つまり、付加部材９は、側部９２，９３およびフランジ部９４，９５が車両１００の左右方向に並ぶように配置されているとよい。ラジエータサポートロア８１は車両１００の左右方向に略沿って配置されている。よって、付加部材９は、ラジエータサポートロア８１の長手方向に沿って配置されているとよい。

【0025】

ラジエータサポートロア８１における付加部材９が配置された箇所は、図２および図５に示すように、車両１００の前方から見て、ステアリングギアボックス４と重複する部分を有するとよい。図２では、分かり易いように、ステアリングギアボックス４にクロスハッチングを付している。

【0026】

ラックアンドピニオン式のギア機構は、例えば図５に示すように、ピニオンギア４１とラック４２とラックガイド４４とハウジング４５とキャップ部４６とを備える。ピニオンギア４１は第二シャフト２２の先端に設けられている。ラック４２はピニオンギア４１に噛み合っている。ラック４２はラックバー４３に設けられている。ラックバー４３は一対のタイロッドの間に配置されている。ラックガイド４４は、ラックバー４３をラックバー４３の軸方向に移動自在に支持している。ハウジング４５は、ピニオンギア４１、ラック４２、ラックバー４３、およびラックガイド４４を内部に収容している。ハウジング４５のうち、ラックガイド４４を収容している部分は車両前方に突出している。キャップ部４６は、ハウジング４５の上記突出した部分の先端に設けられている。ラックガイド４４とキャップ部４６との間には図示しない弾性部材が圧縮状態で配置されている。弾性部材の圧縮に伴う反力により、ラックガイド４４がラック４２を押圧し、ラック４２がピニオンギア４１に押し付けられている。

【0027】

上記箇所は、車両１００の前方から見て、第二シャフト２２に設けられたギアと重複する部分を有するとよい。ラックアンドピニオン式のステアリングギアボックス４であれば、第二シャフト２２に設けられたギアはピニオンギア４１である。上記箇所は、ハウジング４５におけるラックガイド４４を収容している車両前方に突出した部分と重複するとよい。上記箇所のうち、付加部材９のフランジ部９４，９５が上記重複する部分を有していてもよいし、付加部材９で構成された矩形状の空間が上記重複する部分を有していてもよい。特に、付加部材９で構成された矩形状の空間が上記重複する部分を有していることが好ましい。上記箇所が上記重複する部分を有すると、車両１００の前面衝突時にラジエータサポートロア８１に作用した荷重をステアリングギアボックス４に効果的に伝達することができる。特に、上記箇所がハウジング４５におけるラックガイド４４を収容している車両前方に突出した部分と重複すると、ステアリングギアボックス４に作用した荷重で伸縮機構２６が縮退し易い。

【0028】

付加部材９は、例えば自動車用加工性熱間圧延高張力鋼板（ＳＰＦＨ５９０）である。

【0029】

＜作用＞
図６を参照して、実施形態の車両前部構造１の挙動を説明する。図６（Ａ）は衝突初期を示し、図６（Ｂ）は衝突中期を示し、図６（Ｃ）は衝突後期を示している。図６（Ｂ）では、分かり易いように、衝突初期の状態を二点鎖線で示している。図６（Ｃ）では、分かり易いように、衝突中期の状態を二点鎖線で示している。

【0030】

付加部材９が配置されたラジエータサポートロア８１は、車両１００の前面衝突時にラジエータサポートロア８１に作用した荷重でも変形し難い。上記荷重でも変形し難いのは、付加部材９によってラジエータサポートロア８１が補強されているからである。そのため、図６（Ａ）に示すように、衝突初期において、ラジエータサポートロア８１からステアリングギアボックス４に作用する荷重の低下が抑制される。つまり、衝突初期において、ラジエータサポートロア８１からステアリングギアボックス４にある程度大きな荷重が作用する。図６（Ａ）の黒塗り矢印は荷重の方向を示しており、矢印の大きさが荷重の大きさに対応している。

【0031】

ラジエータサポートロア８１からステアリングギアボックス４にある程度大きな荷重が作用することで、図６（Ｂ）に示すように、衝突中期において、伸縮機構２６が縮退する。具体的には、図６（Ａ）に示す衝突初期から図６（Ｂ）の衝突中期にいたる過程で、第二シャフト２２とインターミディエイトシャフト２５とが屈曲状態から直線状態に近づくことで伸縮機構２６が縮退する。伸縮機構２６が縮退すると、伸縮機構２６を構成する外筒２５１と内筒２５２とのオーバーラップ部分の長さＬが衝突前よりも大きくなる。

【0032】

衝突後期では、図６（Ｃ）に示すように、Ａピラー１３０（図１）が上方に変位することにより、Ａピラー１３０に架け渡されたクロスメンバ１４０が上方に変位する。図６（Ｃ）の上側の黒塗り矢印はクロスメンバ１４０の変位方向を示している。このクロスメンバ１４０には、ステアリングシャフト２に取り付けられたステアリングコラム５が固定されている。縮退した伸縮機構２６は伸び代を有する。この伸び代は、外筒２５１と内筒２５２とのオーバーラップ部分の長さＬに略相当する。そのため、クロスメンバ１４０が上方に変位することにより、ステアリングコラム５も上方に変位し、この変位に伴って伸縮機構２６が伸びる。伸縮機構２６が伸びると、伸縮機構２６を構成する外筒２５１と内筒２５２とのオーバーラップ部分の長さＬが衝突中期よりも小さくなる。伸縮機構２６が伸びることで、クロスメンバ１４０を中心としてステアリングホイール３が回転することなく上方に平行移動する。その結果、ステアリングホイール３から展開されたエアバッグ２００の位置を衝突前の適正位置に維持することができ、エアバッグ２００で乗員の頭部３００を正面から受け止めることができる。

【0033】

＜効果＞
実施形態の車両前部構造１では、車両１００の前面衝突時にラジエータサポートロア８１にかかる荷重をステアリングギアボックス４に伝達することができ、ステアリングギアボックス４に作用する荷重の低下を抑制することができる。特に、付加部材９がハット状の形状を有し、かつハット形状を構成する稜線部９６，９７，９８，９９が車両１００の前後方向に沿っていることで、ラジエータサポートロア８１に作用した荷重によるラジエータサポートロア８１の断面崩れが生じ難い。そして、ラジエータサポートロア８１における付加部材９が配置された箇所が車両１００の前方から見てステアリングギアボックス４と重複する部分を有することで、ラジエータサポートロア８１に作用した荷重をステアリングギアボックス４に効果的に伝達することができる。

【0034】

ステアリングギアボックス４にある程度大きな荷重が作用することで、伸縮機構２６が縮退する。縮退した伸縮機構２６は、衝突後期にクロスメンバ１４０と共にステアリングコラム５が上方に変位することに伴い伸びることができる。この伸縮機構２６の適切な伸縮によって、ステアリングホイール３から展開されたエアバッグ２００の位置を衝突前の適正位置に維持することができ、乗員の頭部３００を正面から受け止めることができる。

【0035】

実施形態の車両前部構造１は、フロントノーズ１１０が短い車両１００に備えられると、上記効果を効果的に発揮する。

【0036】

本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。例えば、以下の変更が可能である。

【0037】

（１）付加部材は、ラジエータサポートロアに配置された上述した補強部材に加えて、フロントバンパとラジエータサポートロアとをつなぐ橋渡し部材を備えていてもよい。補強部材に加えて橋渡し部材が配置されていると、車両の前面衝突時にフロントバンパにかかる荷重をラジエータサポートロアにダイレクトに伝達することができ、ひいては上記荷重をステアリングギアボックスに効果的に伝達することができる。

【0038】

（２）付加部材は、フロントバンパとステアリングギアボックスとをつなぐ橋渡し部材であってもよい。フロントバンパとステアリングギアボックスとをつなぐように付加部材が配置されていると、車両の前面衝突時にフロントバンパにかかる荷重をステアリングギアボックスにダイレクトに伝達することができる。上記荷重をステアリングギアボックスにダイレクトに伝達することができれば、ステアリングギアボックスに作用する荷重の低下を抑制することができる。

【0039】

（３）ステアリングホイールにエアバッグが配置されていなくてもよい。ステアリングホイールにエアバッグが配置されていなくても、ステアリングホイール自体が衝撃エネルギー吸収材で構成されていると、実施形態の車両前部構造と同様の効果は発揮される。車両の前面衝突時の荷重でステアリングコラムがクロスメンバから脱落する構造であっても、実施形態の車両前部構造と同様の効果は発揮される。

【符号の説明】

【0040】

１ 車両前部構造
２ ステアリングシャフト
２１ 第一シャフト
２２ 第二シャフト
２５ インターミディエイトシャフト
２５１ 外筒
２５２ 内筒
２６ 伸縮機構
２８，２９ ジョイント
３ ステアリングホイール
４ ステアリングギアボックス
４１ ピニオンギア
４２ ラック
４３ ラックバー
４４ ラックガイド
４５ ハウジング
４６ キャップ部
５ ステアリングコラム
６ フロント部材
７ フロントバンパ
８ ラジエータサポート
８１ ラジエータサポートロア
８１０ 下面
９ 付加部材
９１ 底部
９２，９３ 側部
９４，９５ フランジ部
９６，９７，９８，９９ 稜線部
１００ 車両
１１０ フロントノーズ
１３０ Ａピラー
１４０ クロスメンバ
１５０ ラジエータ
２００ エアバッグ
３００ 乗員の頭部
Ｌ 長さ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】