車体構造
【課題】部品点数を低減でき、重量の増加を抑制できるとともに、衝突安全性能も向上できる車体構造の提供を課題とする。
【解決手段】車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバサイドレール１６と、一対のサスペンションメンバサイドレール１６を車幅方向で連結するクロスメンバ１８と、クロスメンバ１８と車体前後方向に並設され、一対のサスペンションメンバサイドレール１６を車幅方向で連結するステアリングギアボックス２０と、を備えた車体構造１０とする。
【解決手段】車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバサイドレール１６と、一対のサスペンションメンバサイドレール１６を車幅方向で連結するクロスメンバ１８と、クロスメンバ１８と車体前後方向に並設され、一対のサスペンションメンバサイドレール１６を車幅方向で連結するステアリングギアボックス２０と、を備えた車体構造１０とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体構造では、ステアリングギアボックスをブラケットとボルトによってサスペンションメンバサイドレールやクロスメンバに取り付けていた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ステアリングギアボックスが、ブラケットとボルトでサスペンションメンバサイドレールやクロスメンバに取り付けられる構成であると、ブラケットとボルト分、部品点数が増加し、重量が増加する不具合があった。
【０００３】
また、ステアリングギアボックスは、側面視でクロスメンバと車体上下方向にオフセットされるようにして（上方にずれるようにして）、サスペンションメンバサイドレールやクロスメンバにブラケットとボルトで取り付けられていた。したがって、サスペンションメンバサイドレールの上方において車体前後方向に延在するサイドメンバの車体前方部分（キック部分）は、そのステアリングギアボックスを避けるために車体前上方向に屈曲形成されていた。
【０００４】
しかしながら、サイドメンバの車体前方部分は、衝突安全性能向上の観点から言えば（前面衝突時の衝撃をサイドメンバの軸方向で吸収できるようにするためには）、車体前上方向に屈曲形成されない方が望ましい。つまり、サイドメンバの車体前方部分は、できるだけ直線状に形成されることが望ましい。
【特許文献１】実開平２−８５６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、部品点数を低減でき、重量の増加を抑制できるとともに、衝突安全性能も向上できる車体構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車体構造は、車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバサイドレールと、前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するクロスメンバと、前記クロスメンバと車体前後方向に並設され、前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するステアリングギアボックスと、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ステアリングギアボックスをクロスメンバとして利用することができるので、従来のようなブラケットやボルトが不要となる。したがって、従来よりも部品点数を低減することができ、重量の増加を抑制することができる。また、ステアリングギアボックスがクロスメンバを兼用すると、その位置を従来よりも低位置とすることができるので、サイドメンバの車体前方部分の高さを低くすることができる。したがって、サイドメンバの車体前方部分を略直線状に形成することが可能となり、前面衝突時の衝撃をサイドメンバの軸方向で吸収することが可能となる。よって、衝突安全性能を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の車体構造は、請求項１に記載の車体構造において、エンジンを有し、前記一対のサスペンションメンバサイドレールの間に配置されたユニットと、前記ユニットと前記ステアリングギアボックスとの間に配置されたデファレンシャルギアボックスと、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、エンジンが設けられたユニットとステアリングギアボックスとの間にデファレンシャルギアボックスが配置されているので、前面衝突時には、サスペンションメンバサイドレールの変形に伴い、ステアリングギアボックスがデファレンシャルギアボックスの上方へ回り込むように相対的に移動することになる。したがって、ステアリングギアボックスに伝動連結されているステアリングシャフトを介してステアリングホイールを車体前方側へ引き込む（車体前方側へ移動させる）ことができる。これにより、衝突安全性能をより一層向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の車体構造は、請求項１又は請求項２に記載の車体構造において、前記ステアリングギアボックスが、前記一対のサスペンションメンバサイドレールに溶接によって取り付けられ、該一対のサスペンションメンバサイドレールに、サスペンションを支持するロアアームが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
一般にステアリングギアボックスは、サスペンションアライメントへの感度が高いが、そのステアリングギアボックスをブラケットとボルトで取り付ける場合、ステアリングギアボックスの製品ばらつきを吸収するために、ブラケットのボルト挿通孔の一部が、他のボルト挿通孔よりも大きく（長孔状に）形成される。そのため、サスペンションアライメントの精度向上が、その一部のボルト挿通孔のガタつきによって困難になる不具合があった。
【００１２】
しかし、請求項３に記載の発明によれば、ステアリングギアボックスは、ブラケットとボルトを使用せずに、サスペンションメンバサイドレールに溶接によって取り付けられるので、サスペンションメンバサイドレールに設けられてサスペンションを支持するロアアームに対する取付位置精度を向上させることができる。したがって、サスペンションアライメントの精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、部品点数を低減でき、重量の増加を抑制できるとともに、衝突安全性能も向上できる車体構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。まず、第１実施例に係る車体構造１０について説明する。図１は第１実施例に係る車体構造１０の概略側面図であり、図２は第１実施例に係る車体構造１０の概略斜視図である。なお、各図において、車体前方向を矢印ＦＲで示し、車体上方向を矢印ＵＰで示す。
【００１５】
図１で示すように、車両の前部には、車体前後方向に延在する中空角柱状のフロントサイドメンバ１２が、車体右方側と車体左方側に（車幅方向に）所定の間隔を隔てて一対で配設されている（なお、図１では車体右方側のフロントサイドメンバ１２が省略されている）。フロントサイドメンバ１２は、車体前後方向の中途部に傾斜部１２Ａを有しており、その傾斜部１２Ａよりも車体後方側が、車体前方側よりも所定高さ低い位置で、車体前後方向に延在している。
【００１６】
なお、この傾斜部１２Ａは、フロントサイドメンバ１２が略直線状になるように、即ちフロントサイドメンバ１２に角張った屈曲形状が形成されないように、傾斜角度の小さい滑らかな曲線状に形成されており、前面衝突時における衝撃をフロントサイドメンバ１２の軸方向で吸収可能なように構成されている。そして、フロントサイドメンバ１２の車体下方側で、傾斜部１２Ａよりも車体前方側には、サブフレーム１４がフロントサイドメンバ１２に支持された状態で配設されている。
【００１７】
このサブフレーム１４は、図２で示すように、車体前後方向に延在し、車体右方側と車体左方側に（車幅方向に）所定の間隔を隔てて一対で並設されるサスペンションメンバサイドレール１６と、一対のサスペンションメンバサイドレール１６の車体前方側を車幅方向で連結する角柱状のクロスメンバ１８と、そのクロスメンバ１８よりも車体後方側に並設され、一対のサスペンションメンバサイドレール１６を車幅方向で連結する円筒状のラックハウジング２１を備えたステアリングギアボックス２０と、で構成されている。
【００１８】
すなわち、サスペンションメンバサイドレール１６の車体後方側の所定位置には、車体上下方向に円弧状に膨出する膨出部１６Ａが形成されており、その膨出部１６Ａには、車幅方向に連通する円形状の貫通孔１６Ｂが穿設されている。そして、ステアリングギアボックス２０の円筒状に形成されたラックハウジング２１の車幅方向両端部が、サスペンションメンバサイドレール１６の互いに対向する内面に、貫通孔１６Ｂと同軸的に溶接によって固着されている。
【００１９】
これにより、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１が、車体後方側のクロスメンバとして機能する構成であり、平面視略「井」型形状とされた、モジュール化されたサブフレーム１４が得られる構成になっている。なお、一対のサスペンションメンバサイドレール１６の外面には、貫通孔１６Ｂと同軸的にゴム製のブーツ２２が設けられており、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１内から車幅方向外側へ延設されたタイロッド２４が、そのブーツ２２から車幅方向外側へ突出されている。
【００２０】
また、一対のサスペンションメンバサイドレール１６の貫通孔１６Ｂ（ブーツ２２）よりも車体前方側の外面には、それぞれ所定間隔を隔てた一対のブラケット３２が一体に形成されており、その一対のブラケット３２には同軸的に貫通孔３２Ａが形成されている。そして、後述するロアアーム４０の車体前方側の取付部４０Ａにも貫通孔（図示省略）が形成されており、それら貫通孔に取付軸３４が抜け落ち防止に挿設されることにより、ロアアーム４０の取付部４０Ａがサスペンションメンバサイドレール１６に枢支連結されるようになっている。
【００２１】
マクファーソンストラット式サスペンション（図示省略）を支持する一対のロアアーム４０は、平面視略「Λ」字型又は平面視略「Ｌ」字型形状に形成されており、ロアアーム４０の車体後方側の取付部４０Ｂにはボールジョイント３６が設けられている。そして、そのボールジョイント３６は、側面視でステアリングギアボックス２０よりも車体後方側のサスペンションメンバサイドレール１６の下面に、ボルト３７等によって固定されている。また、ロアアーム４０の車幅方向外端部の上面には、ナックル（図示省略）に接続されるロアボールジョイント３８が設けられている。
【００２２】
また、サスペンションメンバサイドレール１６の車体前方側端部と車体後方側端部には、車体上下方向に連通する取付孔１６Ｃが穿設されており、車体前方側端部の取付孔１６Ｃに、支持部材４２の一端部（車体下方側端部）が、ボルト（図示省略）等により取り付けられ、車体後方側端部の取付孔１６Ｃに、支持部材４４の一端部（車体下方側端部）が、ボルト（図示省略）等により取り付けられている。
【００２３】
そして、支持部材４２の他端部（車体上方側端部）が、フロントサイドメンバ１２の車体前方側に取り付けられ、支持部材４４の他端部（車体上方側端部）が、フロントサイドメンバ１２の車体後方側（傾斜部１２Ａの車体後端部）に取り付けられている（図１参照）。これにより、サブフレーム１４が、フロントサイドメンバ１２に支持される構成である。
【００２４】
また、高さの低い車体後方側のフロントサイドメンバ１２の上面には、略平板状のフロントフロア４６が設けられている。そして、フロントフロア４６よりも車体前方側のフロントサイドメンバ１２（傾斜部１２Ａ）の車体上方側には、略平板状のダッシュパネル４８が設けられており、ダッシュパネル４８は、フロントフロア４６に連結されるとともに、傾斜部１２Ａから車体上方側へ延伸されている。
【００２５】
また、ダッシュパネル４８の車体前方側には、車幅方向に延在するダッシュクロスメンバ５０が配設されており、ダッシュパネル４８の車体前方側に向いている裏面が、そのダッシュクロスメンバ５０に取り付けられている。これにより、ダッシュクロスメンバ５０がダッシュパネル４８を補強する構成である。
【００２６】
更に、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１の所定位置には、ピニオンギア（図示省略）を収容する略円柱状のピニオンハウジング３０が一体に連設されており、ピニオンギアは、ラックハウジング２１内で車幅方向に移動可能に支持されているラックバー（図示省略）に噛合されるようになっている。なお、このラックバーにはタイロッド２４が接続されている。
【００２７】
また、ステアリングシャフト２６は、ピニオンシャフト３１からダッシュパネル４８を貫通して配置された中間シャフト３３により連結されており、その中途部には、ユニバーサルジョイント２７、２９が設けられている。そして、ステアリングシャフト２６の上端部には、ステアリングホイール２８が取り付けられている。
【００２８】
以上のような構成の第１実施例の車体構造１０において、次に、その作用について説明する。図２で示すように、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）は、一対のサスペンションメンバサイドレール１６間を連結するクロスメンバを兼用する構成とされて、サブフレーム１４としてモジュール化されている。
【００２９】
したがって、従来のようなステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）取付用のブラケットやボルトが不要となり、従来よりも部品点数を低減することができるとともに、重量の増加を抑制することができる。また、これにより、スペース効率を向上させることができるので、車両への搭載性も向上させることができる。
【００３０】
また更に、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）がクロスメンバを兼用する構成とされていると、その位置を従来よりも低位置とすることができ、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ａを含む車体前方部分の高さを低くすることができる。したがって、フロントサイドメンバ１２の車体前方部分を略直線状（傾斜角度の小さい滑らかな曲線状）に形成することができ、前面衝突時の衝撃をフロントサイドメンバ１２の軸方向で吸収することができる。つまり、これにより、衝突安全性能を向上させることができる。
【００３１】
また、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）は、サスペンションアライメントへの感度が高いが、そのステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）をブラケットとボルトで取り付ける場合、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）の製品ばらつきを吸収するために、ブラケットのボルト挿通孔の一部が、他のボルト挿通孔よりも大きく（長孔状に）形成される。そのため、サスペンションアライメントの精度向上が、その一部のボルト挿通孔のガタつきによって困難になる不具合があった。
【００３２】
しかし、第１実施例に係る車体構造１０を構成するステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）は、ブラケットとボルトを使用せずに、そのラックハウジング２１がサスペンションメンバサイドレール１６に溶接によって結合される（取り付けられる）ので、サスペンションメンバサイドレール１６に設けられてサスペンションを支持するロアアーム４０に対する取付位置精度を向上させることができる。よって、サスペンションアライメントの精度を向上させることができる。
【００３３】
次に、第２実施例に係る車体構造１０について説明する。なお、上記第１実施例の車体構造１０と同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図３は第２実施例に係る車体構造１０の概略側面図である。そして、図４は第２実施例に係る前面衝突時の車体構造１０の概略側面図であり、図５は第２実施例に係る前面衝突後の車体構造１０の概略側面図である。
【００３４】
図３で示すように、この第２実施例の車体構造１０では、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１及びピニオンハウジング３０）が、第１実施例の車体構造１０よりも車体前方側に配設されている。また、一対のフロントサイドメンバ１２間には設置スペース（エンジンコンパートメント）が設けられており、その設置スペースには、エンジン（図示省略）とトランスミッション（図示省略）が設けられたユニット５２が配置されている。
【００３５】
そして、ユニット５２とステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）との間には、車幅方向が長手方向とされた円筒状のフロントデファレンシャルギアボックス５４が、ユニット５２と一体的に配設されている。フロントデファレンシャルギアボックス５４の車幅方向両端部には、車幅方向に延在するドライブシャフト（図示省略）が設けられており、そのドライブシャフトには、車両の前輪（図示省略）が連結されている。なお、タイロッド２４の車幅方向外端部に設けられたタイロッドエンド２５にも、車両の前輪が連結される（図２参照）。
【００３６】
また、ステアリングギアボックス２０のピニオンハウジング３０は傾倒配置されており、ピニオンハウジング３０から車体後方側へ延設されるピニオンシャフト３１は、側面視でサスペンションメンバサイドレール１６とほぼ平行になるように配置されている。したがって、この第２実施例においては、側面視でフロントデファレンシャルギアボックス５４の車体後方側で、かつ支持部材４４の車体前方側に、ユニバーサルジョイント２９が設けられている。
【００３７】
以上のような構成の第２実施例の車体構造１０において、次に前面衝突時における作用について、図４、図５を基に説明する。障壁Ｗ等に車両が前面衝突すると、フロントバンパリインフォースメント（図示省略）を介して、一対のフロントサイドメンバ１２へ、その衝撃（衝突荷重）が伝達される。
【００３８】
ここで、フロントサイドメンバ１２は、略直線状になるように、即ちフロントサイドメンバ１２に角張った屈曲形状が形成されない、傾斜角度の小さい滑らかな曲線状に形成されているので、軸方向（車体前後方向）に圧縮変形され、その衝撃を効率よく吸収することができる。
【００３９】
また、サブフレーム１４、即ちサスペンションメンバサイドレール１６の車体前方側端部も、車両の前面衝突によって変形し、衝撃（衝突荷重）を吸収するが、このとき、ステアリングギアボックス２０は、フロントデファレンシャルギアボックス５４の外周面（円弧面）に沿って車体上方側へ回り込むように相対的に移動する（図４、図５参照）。
【００４０】
すると、ピニオンハウジング３０から車体後方側へ延設されたピニオンシャフト３１と中間シャフト３３とを連結するユニバーサルジョイント２９が、車体前下方向側へ引っ張られ、中間シャフト３３を介してステアリングシャフト２６が、車体前下方側へ引っ張られて、ステアリングホイール２８が車体前方側へ引き込まれる（車体前方側へ移動する）。したがって、車室内の空間を広く確保することができ、乗員に対する衝突安全性能をより一層向上させることができる。
【００４１】
以上、説明したように、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）を、サブフレーム１４のクロスメンバとして兼用し、モジュール化する構成としたので、部品点数の削減ができ、重量の軽減が可能となる。また、これにより、スペース効率を向上させることができ、フロントサイドメンバ１２の車体前方部分を、従来よりも低位置に配置することができる。よって、前面衝突時の衝撃をフロントサイドメンバ１２の軸方向で効率よく吸収することが可能となり、乗員に対する衝突安全性能を向上させることができる。
【００４２】
なお、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１の形状は、図示の形状に限定されるものではなく、例えば角筒状等に形成されてもよい。また、そのラックハウジング２１の外径の大きさによっては、サスペンションメンバサイドレール１６に膨出部１６Ａを形成しなくてもよい。何れにしても、本発明に係る車体構造１０は、図示の形状に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施例に係る車体構造の概略側面図
【図２】第１実施例に係る車体構造の概略斜視図
【図３】第２実施例に係る車体構造の概略側面図
【図４】第２実施例に係る前面衝突時の車体構造の概略側面図
【図５】第２実施例に係る前面衝突後の車体構造の概略側面図
【符号の説明】
【００４４】
１０ 車体構造
１２ フロントサイドメンバ
１４ サブフレーム
１６ サスペンションメンバサイドレール
１８ クロスメンバ
２０ ステアリングギアボックス
２１ ラックハウジング
２４ タイロッド
２６ ステアリングシャフト
２８ ステアリングホイール
３０ ピニオンハウジング
４０ ロアアーム
４２ 支持部材
４４ 支持部材
５０ ダッシュクロスメンバ
５２ ユニット
５４ フロントデファレンシャルギアボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体構造では、ステアリングギアボックスをブラケットとボルトによってサスペンションメンバサイドレールやクロスメンバに取り付けていた（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、ステアリングギアボックスが、ブラケットとボルトでサスペンションメンバサイドレールやクロスメンバに取り付けられる構成であると、ブラケットとボルト分、部品点数が増加し、重量が増加する不具合があった。
【０００３】
また、ステアリングギアボックスは、側面視でクロスメンバと車体上下方向にオフセットされるようにして（上方にずれるようにして）、サスペンションメンバサイドレールやクロスメンバにブラケットとボルトで取り付けられていた。したがって、サスペンションメンバサイドレールの上方において車体前後方向に延在するサイドメンバの車体前方部分（キック部分）は、そのステアリングギアボックスを避けるために車体前上方向に屈曲形成されていた。
【０００４】
しかしながら、サイドメンバの車体前方部分は、衝突安全性能向上の観点から言えば（前面衝突時の衝撃をサイドメンバの軸方向で吸収できるようにするためには）、車体前上方向に屈曲形成されない方が望ましい。つまり、サイドメンバの車体前方部分は、できるだけ直線状に形成されることが望ましい。
【特許文献１】実開平２−８５６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、部品点数を低減でき、重量の増加を抑制できるとともに、衝突安全性能も向上できる車体構造を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車体構造は、車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバサイドレールと、前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するクロスメンバと、前記クロスメンバと車体前後方向に並設され、前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するステアリングギアボックスと、を備えたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ステアリングギアボックスをクロスメンバとして利用することができるので、従来のようなブラケットやボルトが不要となる。したがって、従来よりも部品点数を低減することができ、重量の増加を抑制することができる。また、ステアリングギアボックスがクロスメンバを兼用すると、その位置を従来よりも低位置とすることができるので、サイドメンバの車体前方部分の高さを低くすることができる。したがって、サイドメンバの車体前方部分を略直線状に形成することが可能となり、前面衝突時の衝撃をサイドメンバの軸方向で吸収することが可能となる。よって、衝突安全性能を向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の車体構造は、請求項１に記載の車体構造において、エンジンを有し、前記一対のサスペンションメンバサイドレールの間に配置されたユニットと、前記ユニットと前記ステアリングギアボックスとの間に配置されたデファレンシャルギアボックスと、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、エンジンが設けられたユニットとステアリングギアボックスとの間にデファレンシャルギアボックスが配置されているので、前面衝突時には、サスペンションメンバサイドレールの変形に伴い、ステアリングギアボックスがデファレンシャルギアボックスの上方へ回り込むように相対的に移動することになる。したがって、ステアリングギアボックスに伝動連結されているステアリングシャフトを介してステアリングホイールを車体前方側へ引き込む（車体前方側へ移動させる）ことができる。これにより、衝突安全性能をより一層向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の車体構造は、請求項１又は請求項２に記載の車体構造において、前記ステアリングギアボックスが、前記一対のサスペンションメンバサイドレールに溶接によって取り付けられ、該一対のサスペンションメンバサイドレールに、サスペンションを支持するロアアームが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
一般にステアリングギアボックスは、サスペンションアライメントへの感度が高いが、そのステアリングギアボックスをブラケットとボルトで取り付ける場合、ステアリングギアボックスの製品ばらつきを吸収するために、ブラケットのボルト挿通孔の一部が、他のボルト挿通孔よりも大きく（長孔状に）形成される。そのため、サスペンションアライメントの精度向上が、その一部のボルト挿通孔のガタつきによって困難になる不具合があった。
【００１２】
しかし、請求項３に記載の発明によれば、ステアリングギアボックスは、ブラケットとボルトを使用せずに、サスペンションメンバサイドレールに溶接によって取り付けられるので、サスペンションメンバサイドレールに設けられてサスペンションを支持するロアアームに対する取付位置精度を向上させることができる。したがって、サスペンションアライメントの精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、部品点数を低減でき、重量の増加を抑制できるとともに、衝突安全性能も向上できる車体構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良な実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。まず、第１実施例に係る車体構造１０について説明する。図１は第１実施例に係る車体構造１０の概略側面図であり、図２は第１実施例に係る車体構造１０の概略斜視図である。なお、各図において、車体前方向を矢印ＦＲで示し、車体上方向を矢印ＵＰで示す。
【００１５】
図１で示すように、車両の前部には、車体前後方向に延在する中空角柱状のフロントサイドメンバ１２が、車体右方側と車体左方側に（車幅方向に）所定の間隔を隔てて一対で配設されている（なお、図１では車体右方側のフロントサイドメンバ１２が省略されている）。フロントサイドメンバ１２は、車体前後方向の中途部に傾斜部１２Ａを有しており、その傾斜部１２Ａよりも車体後方側が、車体前方側よりも所定高さ低い位置で、車体前後方向に延在している。
【００１６】
なお、この傾斜部１２Ａは、フロントサイドメンバ１２が略直線状になるように、即ちフロントサイドメンバ１２に角張った屈曲形状が形成されないように、傾斜角度の小さい滑らかな曲線状に形成されており、前面衝突時における衝撃をフロントサイドメンバ１２の軸方向で吸収可能なように構成されている。そして、フロントサイドメンバ１２の車体下方側で、傾斜部１２Ａよりも車体前方側には、サブフレーム１４がフロントサイドメンバ１２に支持された状態で配設されている。
【００１７】
このサブフレーム１４は、図２で示すように、車体前後方向に延在し、車体右方側と車体左方側に（車幅方向に）所定の間隔を隔てて一対で並設されるサスペンションメンバサイドレール１６と、一対のサスペンションメンバサイドレール１６の車体前方側を車幅方向で連結する角柱状のクロスメンバ１８と、そのクロスメンバ１８よりも車体後方側に並設され、一対のサスペンションメンバサイドレール１６を車幅方向で連結する円筒状のラックハウジング２１を備えたステアリングギアボックス２０と、で構成されている。
【００１８】
すなわち、サスペンションメンバサイドレール１６の車体後方側の所定位置には、車体上下方向に円弧状に膨出する膨出部１６Ａが形成されており、その膨出部１６Ａには、車幅方向に連通する円形状の貫通孔１６Ｂが穿設されている。そして、ステアリングギアボックス２０の円筒状に形成されたラックハウジング２１の車幅方向両端部が、サスペンションメンバサイドレール１６の互いに対向する内面に、貫通孔１６Ｂと同軸的に溶接によって固着されている。
【００１９】
これにより、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１が、車体後方側のクロスメンバとして機能する構成であり、平面視略「井」型形状とされた、モジュール化されたサブフレーム１４が得られる構成になっている。なお、一対のサスペンションメンバサイドレール１６の外面には、貫通孔１６Ｂと同軸的にゴム製のブーツ２２が設けられており、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１内から車幅方向外側へ延設されたタイロッド２４が、そのブーツ２２から車幅方向外側へ突出されている。
【００２０】
また、一対のサスペンションメンバサイドレール１６の貫通孔１６Ｂ（ブーツ２２）よりも車体前方側の外面には、それぞれ所定間隔を隔てた一対のブラケット３２が一体に形成されており、その一対のブラケット３２には同軸的に貫通孔３２Ａが形成されている。そして、後述するロアアーム４０の車体前方側の取付部４０Ａにも貫通孔（図示省略）が形成されており、それら貫通孔に取付軸３４が抜け落ち防止に挿設されることにより、ロアアーム４０の取付部４０Ａがサスペンションメンバサイドレール１６に枢支連結されるようになっている。
【００２１】
マクファーソンストラット式サスペンション（図示省略）を支持する一対のロアアーム４０は、平面視略「Λ」字型又は平面視略「Ｌ」字型形状に形成されており、ロアアーム４０の車体後方側の取付部４０Ｂにはボールジョイント３６が設けられている。そして、そのボールジョイント３６は、側面視でステアリングギアボックス２０よりも車体後方側のサスペンションメンバサイドレール１６の下面に、ボルト３７等によって固定されている。また、ロアアーム４０の車幅方向外端部の上面には、ナックル（図示省略）に接続されるロアボールジョイント３８が設けられている。
【００２２】
また、サスペンションメンバサイドレール１６の車体前方側端部と車体後方側端部には、車体上下方向に連通する取付孔１６Ｃが穿設されており、車体前方側端部の取付孔１６Ｃに、支持部材４２の一端部（車体下方側端部）が、ボルト（図示省略）等により取り付けられ、車体後方側端部の取付孔１６Ｃに、支持部材４４の一端部（車体下方側端部）が、ボルト（図示省略）等により取り付けられている。
【００２３】
そして、支持部材４２の他端部（車体上方側端部）が、フロントサイドメンバ１２の車体前方側に取り付けられ、支持部材４４の他端部（車体上方側端部）が、フロントサイドメンバ１２の車体後方側（傾斜部１２Ａの車体後端部）に取り付けられている（図１参照）。これにより、サブフレーム１４が、フロントサイドメンバ１２に支持される構成である。
【００２４】
また、高さの低い車体後方側のフロントサイドメンバ１２の上面には、略平板状のフロントフロア４６が設けられている。そして、フロントフロア４６よりも車体前方側のフロントサイドメンバ１２（傾斜部１２Ａ）の車体上方側には、略平板状のダッシュパネル４８が設けられており、ダッシュパネル４８は、フロントフロア４６に連結されるとともに、傾斜部１２Ａから車体上方側へ延伸されている。
【００２５】
また、ダッシュパネル４８の車体前方側には、車幅方向に延在するダッシュクロスメンバ５０が配設されており、ダッシュパネル４８の車体前方側に向いている裏面が、そのダッシュクロスメンバ５０に取り付けられている。これにより、ダッシュクロスメンバ５０がダッシュパネル４８を補強する構成である。
【００２６】
更に、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１の所定位置には、ピニオンギア（図示省略）を収容する略円柱状のピニオンハウジング３０が一体に連設されており、ピニオンギアは、ラックハウジング２１内で車幅方向に移動可能に支持されているラックバー（図示省略）に噛合されるようになっている。なお、このラックバーにはタイロッド２４が接続されている。
【００２７】
また、ステアリングシャフト２６は、ピニオンシャフト３１からダッシュパネル４８を貫通して配置された中間シャフト３３により連結されており、その中途部には、ユニバーサルジョイント２７、２９が設けられている。そして、ステアリングシャフト２６の上端部には、ステアリングホイール２８が取り付けられている。
【００２８】
以上のような構成の第１実施例の車体構造１０において、次に、その作用について説明する。図２で示すように、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）は、一対のサスペンションメンバサイドレール１６間を連結するクロスメンバを兼用する構成とされて、サブフレーム１４としてモジュール化されている。
【００２９】
したがって、従来のようなステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）取付用のブラケットやボルトが不要となり、従来よりも部品点数を低減することができるとともに、重量の増加を抑制することができる。また、これにより、スペース効率を向上させることができるので、車両への搭載性も向上させることができる。
【００３０】
また更に、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）がクロスメンバを兼用する構成とされていると、その位置を従来よりも低位置とすることができ、フロントサイドメンバ１２の傾斜部１２Ａを含む車体前方部分の高さを低くすることができる。したがって、フロントサイドメンバ１２の車体前方部分を略直線状（傾斜角度の小さい滑らかな曲線状）に形成することができ、前面衝突時の衝撃をフロントサイドメンバ１２の軸方向で吸収することができる。つまり、これにより、衝突安全性能を向上させることができる。
【００３１】
また、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）は、サスペンションアライメントへの感度が高いが、そのステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）をブラケットとボルトで取り付ける場合、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）の製品ばらつきを吸収するために、ブラケットのボルト挿通孔の一部が、他のボルト挿通孔よりも大きく（長孔状に）形成される。そのため、サスペンションアライメントの精度向上が、その一部のボルト挿通孔のガタつきによって困難になる不具合があった。
【００３２】
しかし、第１実施例に係る車体構造１０を構成するステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）は、ブラケットとボルトを使用せずに、そのラックハウジング２１がサスペンションメンバサイドレール１６に溶接によって結合される（取り付けられる）ので、サスペンションメンバサイドレール１６に設けられてサスペンションを支持するロアアーム４０に対する取付位置精度を向上させることができる。よって、サスペンションアライメントの精度を向上させることができる。
【００３３】
次に、第２実施例に係る車体構造１０について説明する。なお、上記第１実施例の車体構造１０と同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図３は第２実施例に係る車体構造１０の概略側面図である。そして、図４は第２実施例に係る前面衝突時の車体構造１０の概略側面図であり、図５は第２実施例に係る前面衝突後の車体構造１０の概略側面図である。
【００３４】
図３で示すように、この第２実施例の車体構造１０では、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１及びピニオンハウジング３０）が、第１実施例の車体構造１０よりも車体前方側に配設されている。また、一対のフロントサイドメンバ１２間には設置スペース（エンジンコンパートメント）が設けられており、その設置スペースには、エンジン（図示省略）とトランスミッション（図示省略）が設けられたユニット５２が配置されている。
【００３５】
そして、ユニット５２とステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）との間には、車幅方向が長手方向とされた円筒状のフロントデファレンシャルギアボックス５４が、ユニット５２と一体的に配設されている。フロントデファレンシャルギアボックス５４の車幅方向両端部には、車幅方向に延在するドライブシャフト（図示省略）が設けられており、そのドライブシャフトには、車両の前輪（図示省略）が連結されている。なお、タイロッド２４の車幅方向外端部に設けられたタイロッドエンド２５にも、車両の前輪が連結される（図２参照）。
【００３６】
また、ステアリングギアボックス２０のピニオンハウジング３０は傾倒配置されており、ピニオンハウジング３０から車体後方側へ延設されるピニオンシャフト３１は、側面視でサスペンションメンバサイドレール１６とほぼ平行になるように配置されている。したがって、この第２実施例においては、側面視でフロントデファレンシャルギアボックス５４の車体後方側で、かつ支持部材４４の車体前方側に、ユニバーサルジョイント２９が設けられている。
【００３７】
以上のような構成の第２実施例の車体構造１０において、次に前面衝突時における作用について、図４、図５を基に説明する。障壁Ｗ等に車両が前面衝突すると、フロントバンパリインフォースメント（図示省略）を介して、一対のフロントサイドメンバ１２へ、その衝撃（衝突荷重）が伝達される。
【００３８】
ここで、フロントサイドメンバ１２は、略直線状になるように、即ちフロントサイドメンバ１２に角張った屈曲形状が形成されない、傾斜角度の小さい滑らかな曲線状に形成されているので、軸方向（車体前後方向）に圧縮変形され、その衝撃を効率よく吸収することができる。
【００３９】
また、サブフレーム１４、即ちサスペンションメンバサイドレール１６の車体前方側端部も、車両の前面衝突によって変形し、衝撃（衝突荷重）を吸収するが、このとき、ステアリングギアボックス２０は、フロントデファレンシャルギアボックス５４の外周面（円弧面）に沿って車体上方側へ回り込むように相対的に移動する（図４、図５参照）。
【００４０】
すると、ピニオンハウジング３０から車体後方側へ延設されたピニオンシャフト３１と中間シャフト３３とを連結するユニバーサルジョイント２９が、車体前下方向側へ引っ張られ、中間シャフト３３を介してステアリングシャフト２６が、車体前下方側へ引っ張られて、ステアリングホイール２８が車体前方側へ引き込まれる（車体前方側へ移動する）。したがって、車室内の空間を広く確保することができ、乗員に対する衝突安全性能をより一層向上させることができる。
【００４１】
以上、説明したように、ステアリングギアボックス２０（ラックハウジング２１）を、サブフレーム１４のクロスメンバとして兼用し、モジュール化する構成としたので、部品点数の削減ができ、重量の軽減が可能となる。また、これにより、スペース効率を向上させることができ、フロントサイドメンバ１２の車体前方部分を、従来よりも低位置に配置することができる。よって、前面衝突時の衝撃をフロントサイドメンバ１２の軸方向で効率よく吸収することが可能となり、乗員に対する衝突安全性能を向上させることができる。
【００４２】
なお、ステアリングギアボックス２０のラックハウジング２１の形状は、図示の形状に限定されるものではなく、例えば角筒状等に形成されてもよい。また、そのラックハウジング２１の外径の大きさによっては、サスペンションメンバサイドレール１６に膨出部１６Ａを形成しなくてもよい。何れにしても、本発明に係る車体構造１０は、図示の形状に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施例に係る車体構造の概略側面図
【図２】第１実施例に係る車体構造の概略斜視図
【図３】第２実施例に係る車体構造の概略側面図
【図４】第２実施例に係る前面衝突時の車体構造の概略側面図
【図５】第２実施例に係る前面衝突後の車体構造の概略側面図
【符号の説明】
【００４４】
１０ 車体構造
１２ フロントサイドメンバ
１４ サブフレーム
１６ サスペンションメンバサイドレール
１８ クロスメンバ
２０ ステアリングギアボックス
２１ ラックハウジング
２４ タイロッド
２６ ステアリングシャフト
２８ ステアリングホイール
３０ ピニオンハウジング
４０ ロアアーム
４２ 支持部材
４４ 支持部材
５０ ダッシュクロスメンバ
５２ ユニット
５４ フロントデファレンシャルギアボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバサイドレールと、
前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するクロスメンバと、
前記クロスメンバと車体前後方向に並設され、前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するステアリングギアボックスと、
を備えたことを特徴とする車体構造。
【請求項２】
エンジンを有し、前記一対のサスペンションメンバサイドレールの間に配置されたユニットと、
前記ユニットと前記ステアリングギアボックスとの間に配置されたデファレンシャルギアボックスと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
【請求項３】
前記ステアリングギアボックスは、前記一対のサスペンションメンバサイドレールに溶接によって取り付けられ、該一対のサスペンションメンバサイドレールに、サスペンションを支持するロアアームが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体構造。
【請求項１】
車体前後方向に延在し、車幅方向に並設された一対のサスペンションメンバサイドレールと、
前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するクロスメンバと、
前記クロスメンバと車体前後方向に並設され、前記一対のサスペンションメンバサイドレールを車幅方向で連結するステアリングギアボックスと、
を備えたことを特徴とする車体構造。
【請求項２】
エンジンを有し、前記一対のサスペンションメンバサイドレールの間に配置されたユニットと、
前記ユニットと前記ステアリングギアボックスとの間に配置されたデファレンシャルギアボックスと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
【請求項３】
前記ステアリングギアボックスは、前記一対のサスペンションメンバサイドレールに溶接によって取り付けられ、該一対のサスペンションメンバサイドレールに、サスペンションを支持するロアアームが設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１０７４４１（Ｐ２００９−１０７４４１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８０６６７（Ｐ２００７−２８０６６７）
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２９日（２００７．１０．２９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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