CN117842198A - 车体前部构造 - Google Patents

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CN117842198A CN202311231665.9A CN202311231665A CN117842198A CN 117842198 A CN117842198 A CN 117842198A CN 202311231665 A CN202311231665 A CN 202311231665A CN 117842198 A CN117842198 A CN 117842198A
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Abstract

本发明提供车体前部构造，在多种前面碰撞形式中都能够利用车体前部构造吸收碰撞能量来防止驾驶室及电池组的变形。车体前部构造(S)包括前侧框架(100)和副框架(200)，其中，所述车体前部构造(S)具备与副框架(200)连结部的下臂(300)和从副框架(200)的侧面朝向上面沿车辆前后方向延伸的作用构件(310)，作用构件(310)在固定部(FX)和连结部(CN2)处固定于副框架(200)，作用构件(310)在连结部(CN2)处与下臂(300)紧固而固定于副框架(200)。

Description

车体前部构造
技术领域
本发明涉及车体前部构造。
背景技术
通常，在车辆的前面碰撞中，作为降低乘员的伤害的装置，有效的是防止作为乘员乘坐空间的驾驶室变形，为此设置有各种装置。
作为这些装置之一，近年来，利用比驾驶室靠前方的构造体来吸收碰撞能量的构造得以普及。
另一方面，在车辆为混合动力车辆或电动汽车等的情况下，有时作为车辆的动力源的电池组搭载于驾驶室下部的地面。
在电池组中储蓄有驱动车辆的电力，在由于车辆的前面碰撞等而电池组发生变形或断线的情况下，可能发生急剧的异常反应。
因此，在混合动力车辆或电动汽车等的情况下，为了不损伤电池组，对于防止驾驶室变形的构造的重要性正在高升。
伴随着上述要求，公开了如下的技术，即，在混合动力车辆或电动汽车等搭载有电池的车辆中，在前面碰撞的冲击施加于车辆的情况下，例如，通过控制由冲击引起的前侧构件的变形，吸收碰撞能量的同时保护设置于车辆前部的驱动用马达(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2020-083144号公报
发明内容
但是，在车辆的前面碰撞中，需要考虑多种碰撞形式，例如，车辆的整个正面与碰撞体碰撞的全重叠碰撞、车辆的正面一侧与碰撞体碰撞的偏移碰撞或者偏移率为25％左右的小重叠碰撞等。
因此，寻求一种在各种碰撞形式中，通过利用比驾驶室或者电池组靠前方的构造体来吸收碰撞能量，由此防止驾驶室及电池组变形的构造。
在专利文献1记载的技术中提出了如下的技术，即，车辆侧面的前侧构件借助设置于横梁的脆弱部向车宽方向内侧弯折，由此较可靠地吸收在多种碰撞形式中产生的碰撞能量。
但是，在专利文献1记载的技术中，未考虑与设置于比横梁靠后方的驾驶室或者电池组的保护有关的冲击吸收构造，因此具有在碰撞能量被传递至设置于车辆的两侧面的前侧构件的脆弱部的后方情况下，可能使驾驶室或者电池组变形的技术问题。
因此，本发明是鉴于上述技术问题而提出的，提供一种即使在多种前面碰撞形式中，都能够防止驾驶室及电池组的变形的车体前部构造。
方式1：本发明的一个或一个以上的实施方式提出一种车体前部构造，包括：一对前侧框架，设置于车辆的前部，并沿车辆前后方向延伸；以及一对副框架，设置于所述前侧框架的车辆下方侧，并沿所述车辆前后方向延伸，其特征在于，所述车体前部构造具备：下臂，构成将前轮车桥的悬架，并与所述副框架连结；以及作用构件，在车辆后方侧端设置有与所述副框架嵌合的嵌合部，所述作用构件从所述嵌合部朝向车辆前部内侧延伸，在所述副框架设置有：第一连结部及第二连结部，将所述下臂以能够旋转的方式固定；作用构件固定部，夹在所述第一连结部和所述第二连结部之间，并将所述作用构件以能够旋转的方式固定于所述副框架的车辆上方侧；以及凹部，与所述作用构件嵌合，所述副框架的所述凹部与所述嵌合部嵌合，所述作用构件在所述作用构件固定部和所述第二连结部处固定于所述副框架，所述作用构件在所述第二连结部处与所述下臂紧固而固定于所述副框架。
方式2：本发明的一个或一个以上的实施方式提供一种车体前部构造，在所述作用构件中，所述作用构件固定部配设于从所述作用构件固定部到所述第二连结部的距离比从所述作用构件的车辆前方侧端到所述作用构件固定部的距离短的位置。
根据本发明的一个或一个以上的实施方式，在多种前面碰撞形式中，都能够防止驾驶室及电池组的变形。
附图说明
图1是从上方观察本发明的实施方式的车辆的结构图。
图2是从上方观察图1所示的车体前部构造的结构图。
图3是从右侧观察图1所示的车体前部构造的侧视图。
图4是从右侧方观察本发明的实施方式的车体前部构造中的前面碰撞时的车体前部构造的变形的侧视图。
图5是在拆下了前侧框架及动力单元部的状态下从上方观察本发明的实施方式的车体前部构造中的前面碰撞时的车体前部构造的变形的平面图，(a)示出前面碰撞前的状态，(b)及(c)按照时间序列示出前面碰撞时的变形。
(附图标记说明)
10：前轮
20：动力单元部
30：电池组
40：托板
50：扭矩箱
60：侧梁
100：前侧框架
110：横梁
200：副框架
210：副横梁
300：下臂
310：作用构件
CA：驾驶室(乘员室)
FA：车辆前部室
FP1：脆弱部
FP2：脆弱部
FP3：弯曲部
PA：保护区域
CN1：连结部
CN2：连结部
FX：固定部
S：车体前部构造
V：车辆
VS：车体
具体实施方式
以下，使用图1至图5来说明适用了本实施方式的车体前部构造S的车辆V。此外，在附图中适宜地示出的箭头FR表示图1所示的车辆V的前方(正面)，箭头UP表示从正面观察时的上方，箭头LH表示从正面观察时的左方。另外，在以下的说明中，在使用上下、前后、左右的方向进行说明时，只要没有特别说明，就表示从正面观察时的上下方向、从正面观察时的前后方向、从正面观察时的左右方向。
＜实施方式＞
使用图1～图3来说明设置于车辆V的本实施方式的车体前部构造S的结构。
＜车辆V的结构＞
车辆V例如是以动力单元部20作为驱动源的电动汽车。此外，车辆V例如也可以是具有发动机和动力单元部20的多个驱动源的混合动力电动汽车。
如图1所示，车辆V构成为在车体VS的内部包括前轮10、动力单元部20、电池组30、托板40、扭矩箱50、侧梁60以及车体前部构造S(图1的用点划线包围的斜线部)。
动力单元部20是由驱动前轮10的未图示的马达、变速器、离合器、驱动轴等构成的驱动装置。动力单元部20设置于被后述的前侧框架100及横梁110包围而成的空间，并且以载置于前侧框架100的上面侧的状态固定。
电池组30例如形成为扁平的箱状。在电池组30的内部，多个电池单元串联连接，并能够输出向动力单元部20供应的高电压，并储蓄车辆V的行驶所需的电力。电池组30设置于被后述的扭矩箱50及侧梁60等牢固的框架包围的空间。电池组30可用于例如电动汽车(EV：Electric Vehicle)、混合动力电动汽车(HEV：Hybrid Electric Vehicle)等车辆中。
托板40是在驾驶室CA的车辆前方侧的上下方向上竖立且将车辆V的前轮驱动装置与驾驶室CA隔开的隔壁。托板40通过焊接等结合于后述的前侧框架100的后部上侧。
扭矩箱50是介于后述的前侧框架100与侧梁60之间，并将前侧框架100和侧梁60连结的部件。扭矩箱50是在车辆V的底面沿车宽方向延伸的骨架，对于扭矩箱50来说，通过焊接等与车宽方向两侧的前侧框架100的一端部结合。扭矩箱50由具有高刚性的金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。扭矩箱50位于电池组30的前方，对于扭矩箱50而言，扭矩箱50的端部通过焊接等与车宽方向两侧的侧梁60的一端部结合。
另外，对于后述的扭矩箱50而言，车宽方向两侧的前侧框架100的一端部通过焊接等与扭矩箱50的车辆前面侧及上面侧结合。
此外，比扭矩箱50靠车辆后方侧是保护区域PA，其是防止位于保护区域PA的车辆上方侧的驾驶室CA及位于车辆下方侧的电池组30变形的区域。
侧梁60设置于车辆车宽方向两侧的侧方底面。侧梁60是沿车辆前后方向延伸的骨架，并由具有高刚性的金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。侧梁60构成保护区域PA的两侧的底边。
车体前部构造S构成在扭矩箱50的车辆前方侧的车辆前部室FA的内部。此外，车体前部构造S的结构将后述。
＜车体前部构造S的结构＞
使用图2及图3来说明本实施方式的车体前部构造S。
车体前部构造S构成为在车宽方向上左右对称。
如图2所示，车体前部构造S构成为包括前侧框架100(前侧框架100A、100B)、横梁110、副框架200(副框架200A、200B)、副横梁210(副横梁210A、210B)、下臂300(下臂300A、300B)和作用构件310(作用构件310A、310B)。
(关于前侧框架100)
前侧框架100在车辆前部的车宽方向两侧成对设置，并位于驱动车辆V的前轮10的动力单元部20的车辆上方侧，并沿车辆前后方向延伸。如图3所示，前侧框架100具有从与托板40的结合部即弯曲部FP3(弯曲部FP3A、FP3B)向车辆后部下侧弯曲的倾斜。另外，前侧框架100的车辆后方侧的端部通过焊接等与扭矩箱50结合。前侧框架100构成车辆V的骨架，并由具有高刚性的金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。
另外，在前侧框架100的车辆前方端部设置有脆弱部FP1(脆弱部FP1A、FP1B)。脆弱部FP1例如由比前侧框架100脆弱的部件形成，并呈大致矩形闭合截面形状。
另外，前侧框架100设置于即使在从车辆前面发生了小重叠碰撞的情况下前侧框架100的车辆前方侧端也能够承受住碰撞的位置。具体地说，例如，前侧框架100的车辆前方侧端的中心位于从车辆V的车宽端向车宽方朝向内侧的25％以内的距离的位置。
(关于横梁110)
如图2所示，横梁110在前侧框架100的车辆前方侧沿车宽方向延伸，横梁110的两端部通过焊接等与车宽方向两侧的前侧框架100结合。横梁110由金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。
(关于副框架200)
如图3所示，副框架200沿前侧框架100的车辆下方侧的车辆前后方向延伸，并在车宽方向两侧成对设置于动力单元部20的底面。副框架200由具有高刚性的金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。副框架200的底面位于比扭矩箱50的底面靠车辆上方侧的位置，副框架200通过焊接等结合于扭矩箱50。另外，在副框架200的车辆前方侧上面，在比后述的副横梁210A靠车辆前方侧设置有凹状的脆弱部FP2(脆弱部FP2A、FP2B)。
另外，在副框架200形成有：作为第一连结部的连结部CN1(连结部CN1A、CN1B)，将后述的下臂300以能够旋转的方式固定；以及作为第二连结部的连结部CN2(连结部CN2A、CN2B)，位于连结部CN1的车辆后方侧。并且，在副框架200的上面侧，在连结部CN1与连结部CN2之间形成有固定后述的作用构件310的作为作用构件固定部的固定部FX(固定部FXA、FXB)。
在副框架200形成有：作为第一连结部的连结部CN1(连结部CN1A、CN1B)，将后述的下臂300以能够以车辆前后方向为轴进行旋转的方式固定，并设置于副框架200的车辆前方侧；以及作为第二连结部的连结部CN2(连结部CN2A、CN2B)，位于连结部CN1的车辆后方侧。并且，在副框架200的上面侧，在连结部CN1与连结部CN2之间形成有固定后述的作用构件310的作为作用构件固定部的固定部FX(固定部FXA、FXB)。
另外，在副框架200的车辆后方侧上面设置有与作用构件310嵌合的凹部CO(凹部COA、COB)。凹部CO在固定部FX的车辆前方侧设置有从副框架200的车辆上方面朝向车辆下方侧变低的台阶。并且，凹部CO形成为在连结部CN2的车辆后方侧从该台阶面朝向车辆上方侧返回至与副框架200的车辆前方端相同的高度的凹状。
另外，副框架200设置于即使在从车辆前面发生了小重叠碰撞的情况下副框架200的车辆前方侧端也能够承受住碰撞的位置。具体地说，例如，副框架200的车辆前方侧端的中心位于从车辆V的车宽端向车宽方向内侧的25％以内的距离的位置。
(关于副横梁210A、210B)
副横梁210A、210B在车宽方向两侧的副框架200之间延伸。副横梁210A设置于副框架200的车辆前方侧，副横梁210B设置于副框架200的车辆后方侧。副横梁210A、210B由金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。副横梁210A、210B的端部通过焊接等与车宽方向两侧的副框架200结合。
另外，在车体前部构造S中，通过副框架200A及副框架200B、副横梁210A及210B、扭矩箱50、侧梁60结合，形成具有井字形状的牢固的骨架。
(关于下臂300)
如图2所示，下臂300构成将前轮10车桥连接的悬架，并在沿车辆前后方向所在的连结部CN1及连结部CN2处与副框架200连结。下臂300由牢固的金属等形成。下臂300形成为俯视下为大致V字形状，在前轮10侧具有顶点，下臂300由以该顶点为起点向车宽内侧凸出的大致矩形平板和向车辆后部内侧凸出的大致矩形平板一体化而形成。下臂300的车辆前方侧臂的端部和作用构件310在连结部CN1处利用螺栓等以能够旋转的方式固定于副框架200。另外，下臂300的车辆后方侧臂的端部在连结部CN2处与后述的作用构件310利用螺栓等以能够旋转的方式固定于副框架200。下臂300也可以借由未图示的安装用支架固定于副框架200。
(关于作用构件310)
在作用构件310设置有在车辆后方侧端与副框架200嵌合的用图2的阴影线所示的嵌合部FT(嵌合部FTA、FTB)，作用构件310从嵌合部FT朝向车辆前部内侧延伸。作用构件310由金属等形成，并呈大致矩形闭合截面形状。作用构件310的车辆前方侧端面与副横梁210A的车辆后方侧面接触配设。嵌合部FT与副框架200的凹部CO嵌合。嵌合部FT在从固定部FX的车辆前方侧到车辆后方侧端设置有从作用构件310的车辆下方面朝向车辆上方侧的凹状的台阶。
另外，如图3所示，作用构件310在固定部FX和连结部CN2处利用螺栓等以与副框架200嵌合的状态固定。在连结部CN2处，作用构件310配设在副框架200的上面侧，在作用构件310的车辆上方侧载置有下臂300，并与副框架200紧固。另外，就作用构件310的固定部FX及连结部CN2的周边部而言，例如通过板厚度形成得厚等而形成得牢固。另外，作用构件310的固定部FX配设在从固定部FX到连结部CN2的距离比从作用构件310的车辆前方侧端到固定部FX的距离短的位置。
＜作用·效果＞
就如上述那样构成的本实施方式的车体前部构造S而言，在全重叠碰撞的情况下，碰撞物碰撞车辆前面两侧，在偏移碰撞及小重叠碰撞的情况下，碰撞物与车辆车宽方向的任一侧碰撞。以下，使用图4及图5的(a)～(c)来说明从车辆V的前面发生了碰撞的情况的作用。
在碰撞物FB与车辆V前面碰撞的情况下，如图4及图5所示，从箭头A所示的方向产生碰撞能量。如图5的(a)所示，在发生碰撞前，横梁110与副横梁210A之间保持空间。
如图4所示，箭头UB所示的碰撞能量从车辆前方侧朝向车辆后方侧传递至前侧框架100A。因该碰撞能量，位于前侧框架100A的车辆前方端部的脆弱部FP1A被压坏，并进行前侧框架100A的变形。另外，前侧框架100A的弯曲部FP3A被推向车辆后方，因此一边以与扭矩箱50的结合部作为支点弯曲，一边向车辆后方侧变形。并且，碰撞能量通过前侧框架100A的变形被吸收。另外，碰撞能量传递至与前侧框架100A的车辆后方侧端结合的扭矩箱50。并且，碰撞能量经由扭矩箱50分散到侧梁60。
箭头SB所示的碰撞能量从车辆前方侧朝向车辆后方侧传递至副框架200A。由于副框架200A的车辆前方端部的脆弱部FP2A在副框架200A的上面侧设置为凹状，因此副框架200A的车辆前方端部以脆弱部FP2A为支点朝向车辆上方侧变形。另外，作用构件310A固定于副框架200A并支承副框架200A与副横梁210A之间，因此副框架200A进行向比副横梁210A靠车辆前方侧的压坏及变形。并且，碰撞能量通过副框架200A的变形被吸收。
若碰撞能量进一步变大，则如图5的(b)所示，碰撞能量向箭头SB所示的方向传递，进行副框架200A的压坏及变形。并且，与副框架200A结合的副横梁210A的与副框架200A的结合端被推向车辆后方侧，由此进行变形，作用构件310A开始以固定部FX作为支点向箭头C所示的方向旋转。此时，固定部FX配设在从固定部FX到连结部CN2A的距离比从作用构件310A的车辆前方侧端到固定部FX的距离短的位置，由此在作用构件310A上作用有杠杆原理。在此，作用构件310A的车辆前方侧端成为杠杆原理的力点，固定部FX成为杠杆原理的支点，连结部CN2A成为杠杆原理的力的作用点。并且，在连结部CN2A处，作用构件310A向箭头D所示的方向旋转，并且杠杆力进行作用，紧固作用构件310A及下臂300A的螺栓容易被剪断。并且，下臂300A及作用构件310A的车辆后方侧的连结部从副框架200A脱离。
进一步，若碰撞能量变大，则如图5的(c)所示，副框架200A的车辆前方侧进一步向箭头B所示的方向被推压，因此进行副框架200A的压坏及副横梁210A的变形。支承副框架200A及副横梁210A之间的作用构件310A向箭头C所示的方向旋转，由此失去支承的副框架200A进一步被压坏。另外，下臂300A的车辆后方侧的连结部脱离而向箭头E所示的方向旋转，由此扩大副框架200A朝向车辆后方侧的压坏及变形的范围。并且，进一步进行副框架200A的压坏及副横梁210A的变形。另外，传递至副框架200A的碰撞能量分散到副横梁210B、扭矩箱50及侧梁60。
如上所述，通过由车宽方向两侧的前侧框架100、横梁110以及扭矩箱50结合而形成的骨架和由副框架200、副横梁210、扭矩箱50以及侧梁60结合而形成的具有井字形状的牢固的骨架，碰撞能量被分散到井字形状的骨架的同时，通过井字形状的骨架的变形被吸收。
若碰撞能量的输入结束，则通过车体前部构造S的变形进行的碰撞能量的吸收结束。
以上，本实施方式的车体前部构造S包括：一对前侧框架100，设置于车辆V的前部，并沿车辆前后方向延伸；以及一对副框架200，设置于前侧框架100的下部侧，并沿车辆前后方向延伸，其中，所述车体前部构造S具备：下臂300，构成将前轮10车桥连接的悬架，并在存在于车辆前后方向的连结部CN1及CN2处与副框架200连结；以及作用构件310，在车辆后方侧设置有与副框架200嵌合的嵌合部FT，作用构件310从该嵌合部FT朝向车辆前部内侧延伸，副框架200具有将下臂300以能够旋转的方式固定的作为第一连结部的连结部CN1和作为第二连结部的连结部CN2，并设置有夹在连结部CN1和连结部CN2之间且将作用构件310以能够旋转的的方式固定的作为作用构件固定部的固定部FX和与作用构件310嵌合的凹部CO，副框架200的凹部CO与作用构件310的嵌合部FT嵌合，作用构件310在固定部FX和连结部CN2处借助螺栓等固定于副框架200，作用构件310在连结部CN2处借助螺栓等与下臂300紧固而固定于副框架200。
在车辆V发生了前面碰撞的情况下，进行副框架200的压坏。作用构件310固定于副框架200，并支承副框架200与副横梁210A之间，因此碰撞能量使比副横梁210A靠车辆前方侧的副框架200压坏及变形。另外，在进一步进行副框架200的压坏及变形的情况下，副横梁210A被向车辆后方侧推压，作用构件310开始以固定部FX作为支点向箭头C所示的方向旋转。并且，剪断在连结部CN2处紧固作用构件310及下臂300的螺栓。下臂300及作用构件310的车辆后方侧的连结部CN2开始脱离旋转，由此扩大副框架200朝向车辆后方侧的压坏及变形的范围。
也就是说，车体前部构造S在车辆V发生了前面碰撞的情况下，作用构件310的车辆前方侧被推压，并朝向车宽方向内侧旋转，由此下臂300及作用构件310的车辆后方侧的连结部CN2脱离，能够扩大副框架200的压坏及变形的范围。并且，能够使碰撞能量分散到由副框架200、副横梁210A及210B、扭矩箱50以及侧梁60结合而形成的具有井字形状的牢固的骨架的同时，通过井字形状的骨架的变形来吸收碰撞能量。因而，能够使车体前部构造S在车辆前部室FA的内部吸收碰撞能量。
因此，能够防止存在于保护区域PA的驾驶室CA及电池组30的变形。
另外，就本实施方式的车体前部构造S而言，在作用构件310中，作为作用构件固定部的固定部FX配设于从固定部FX到作为第二连结部的连结部CN2的距离比从作用构件310的车辆前方侧端到固定部FX的距离短的位置。
在车辆V发生了前面碰撞的情况下，进行副框架200的压坏。并且，副横梁210A向车辆后方侧被推压，由此作用构件310开始以固定部FX作为支点向箭头C所示的方向旋转。并且，将作用构件310的车辆前方侧端作为杠杆原理的力点，将固定部FX作为杠杆原理的支点，在作为杠杆原理的力的作用点的连结部CN2处，作用构件310容易剪断将作用构件310及下臂300紧固的螺栓。
也就是说，在车辆V发生了前面碰撞的情况下，作用构件310能够利用杠杆原理容易剪断连结部CN2的螺栓，并使下臂300及作用构件310脱离。并且，扩大副框架200的压坏及变形的范围，由此使碰撞能量分散到具有井字形状的牢固的骨架的同时，通过井字形状的骨架的变形来吸收碰撞能量。因而，能够使车体前部构造S在车辆前部室FA的内部吸收碰撞能量。
因此，能够防止存在于保护区域PA的驾驶室CA及电池组30的变形。
此外，作为本发明的实施方式，例示了作用构件310的车辆前方端以不固定的方式与副横梁210A紧密接触的状态，但是可以通过焊接等将作用构件310的车辆前方端与副横梁210A弱的结合，使得在从前面发生了碰撞的情况下能够脱离。
以上，参照附图详细叙述了本发明的实施方式，但是具体的结构不限于该实施方式，还包括不脱离本发明的主旨的范围的设计等。

Claims (2)

1.一种车体前部构造，包括：一对前侧框架，设置于车辆的前部，并沿车辆前后方向延伸；以及一对副框架，设置于所述前侧框架的车辆下方侧，并沿所述车辆前后方向延伸，其特征在于，
所述车体前部构造具备：
下臂，构成将前轮车桥连接的悬架，并与所述副框架连结；以及
作用构件，在车辆后方侧端设置有与所述副框架嵌合的嵌合部，所述作用构件从所述嵌合部朝向车辆前部内侧延伸，
在所述副框架设置有：第一连结部及第二连结部，将所述下臂以能够旋转的方式固定；作用构件固定部，夹在所述第一连结部和所述第二连结部之间，并将所述作用构件以能够旋转的方式固定于所述副框架的车辆上方侧；以及凹部，与所述作用构件嵌合，
所述副框架的所述凹部与所述嵌合部嵌合，所述作用构件在所述作用构件固定部和所述第二连结部处固定于所述副框架，所述作用构件在所述第二连结部处与所述下臂紧固而固定于所述副框架。
2.根据权利要求1所述的车体前部构造，其特征在于，
在所述作用构件中，所述作用构件固定部配设于从所述作用构件固定部到所述第二连结部的距离比从所述作用构件的车辆前方侧端到所述作用构件固定部的距离短的位置。
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