JP2005329821A - 車両の前部構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】 車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、サブフレームが後方に水平移動する点を解決することで、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて移動させることを可能にする。
【解決手段】 車幅方向に延ばした前後のクロスメンバ62,65と、車体前後方向に延ばした左右のサイドメンバ63,64と、からパワープラント21を支持する略矩形のフロントサブフレーム17を構成するとともに、このフロントサブフレーム17を車体前後方向に延ばした車体フレーム11に下方から支持させた車両の前部構造において、車体フレーム11に車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面54を形成し、フロントサブフレーム17の後端上部に傾斜面54に倣わせた突起部61を形成し、車体フレーム11にフロントサブフレーム17を支持させることで、傾斜面54に突起部61を沿わせた。
【選択図】 図3
【解決手段】 車幅方向に延ばした前後のクロスメンバ62,65と、車体前後方向に延ばした左右のサイドメンバ63,64と、からパワープラント21を支持する略矩形のフロントサブフレーム17を構成するとともに、このフロントサブフレーム17を車体前後方向に延ばした車体フレーム11に下方から支持させた車両の前部構造において、車体フレーム11に車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面54を形成し、フロントサブフレーム17の後端上部に傾斜面54に倣わせた突起部61を形成し、車体フレーム11にフロントサブフレーム17を支持させることで、傾斜面54に突起部61を沿わせた。
【選択図】 図3
Description
本発明は、車体前後方向に延ばした車体フレームにエンジンやモータなどのパワープラントを搭載したフロントサブフレーム支持する車両の前部構造に関するものである。
車両の前部構造として、エンジンやモータなどのパワープラントをフロントサブフレームに搭載し、このフロントサブフレームを車体フレームに支持させるものが実用に供されている。
実用の車両の前部構造は、フロントサブフレームにパワープラントを搭載し、車体フレームに下方からフロントサブフレームを固定すれば実用上十分であった。
実用の車両の前部構造は、フロントサブフレームにパワープラントを搭載し、車体フレームに下方からフロントサブフレームを固定すれば実用上十分であった。
このような車両の前部構造として、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、車体フレームからフロントサブフレームが外れるよにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−171046号公報(第4頁、図6)
図9(a),(b)は従来の基本構成を説明する図である。
(a)において、車両の前部構造200は、車体前後方向に延ばした車体フレーム201と、この車体フレーム201に下方から取付けるフロントサブフレーム202と、から構成し、車体フレーム201に、フロントサブフレーム202の前部を前ボルト203で支持する前支持部204と、フロントサブフレーム202の後部を後ボルト205で支持するとともに後方に向けてU字に開放させた後支持部206と、を形成したものである。 なお、フロントサブフレーム202は、エンジンやモータなどのパワープラント(不図示)を搭載するフレームである。
(a)において、車両の前部構造200は、車体前後方向に延ばした車体フレーム201と、この車体フレーム201に下方から取付けるフロントサブフレーム202と、から構成し、車体フレーム201に、フロントサブフレーム202の前部を前ボルト203で支持する前支持部204と、フロントサブフレーム202の後部を後ボルト205で支持するとともに後方に向けてU字に開放させた後支持部206と、を形成したものである。 なお、フロントサブフレーム202は、エンジンやモータなどのパワープラント(不図示)を搭載するフレームである。
すなわち、(b)において、車両の前部構造200は、車体フレーム201の後支持部206が後方に向けてU字に開放させた形状に形成することで、例えば、車体フレーム201に前面から加重がかかり、車体フレーム201が変形したときに、車体フレーム201の後支持部206からフロントサブフレーム202の後部を外すようにしたものである。
しかし、車両の前部構造200では、車体フレーム201の後支持部206からフロントサブフレーム202の後ボルト205が外れるまでは、パワープラントを載せたフロントサブフレーム202は後方に水平移動をするので、例えば、フロントサブフレーム202の後方に位置する車室を圧迫する虞れがあるという問題があった。
また、車両の前部構造200では、車体フレーム201の後支持部206からフロントサブフレーム202の後ボルト205が外れ、フロントサブフレーム202の後部が下方に移動する手段は自重によるものなので、例えば、フロントサブフレーム202の下方に路肩などの凸部があれば、下方に移動することができないという欠点があった。
すなわち、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて速やかに移動させることができる車両の前部構造が望まれる。
本発明は、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、サブフレームが後方に水平移動する点を解決し、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて移動させることができる車両の前部構造を提供することを課題とする。
請求項1に係る発明は、車幅方向に延ばした前後のクロスメンバと、車体前後方向に延ばした左右のサイドメンバと、から略矩形のフロントサブフレームを構成するとともに、このフロントサブフレームを車体前後方向に延ばした車体フレームに下方から支持させた車両の前部構造において、車体フレームに車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面を形成し、フロントサブフレームの後端上部に傾斜面に倣わせた突起部を形成し、車体フレームにフロントサブフレームを支持させることで、傾斜面に突起部を沿わせたことを特徴とする。
例えば、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて強制的に移動させることができるとすれば、車室の変形を最小限にとどめることができるので好ましいことである。
すなわち、車体フレームに車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面を形成し、フロントサブフレームの後端上部に傾斜面に倣わせた突起部を形成し、車体フレームにフロントサブフレームを支持させ、傾斜面に突起部を沿わせることで、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて強制的に移動させることができる。
請求項1に係る発明では、車体フレームに車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面を形成し、フロントサブフレームの後端上部に傾斜面に倣わせた突起部を形成し、車体フレームにフロントサブフレームを支持させ、傾斜面に突起部を沿わせたので、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて強制的に移動させることができる。この結果、例えば、フロントサブフレームを床下に向けて移動させることができ、車室の変形を最小限にとどめることができるという利点がある。
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は本発明に係る燃料電池搭載車両の斜視図であり、車両10は、車体フレーム11の左右前部にフロントサスペンション13,13(一方の13は不図示)を介して前輪14,14を取付け、車体フレーム11の左右後部にリヤサスペンション15,15(一方の15は不図示)を介して後輪16,16を取付け、車体フレーム11の前部にフロントサブフレーム17を介して電動モータとしての変速機付きモータ18及びステアリングギヤボックス19などのパワープラント21を搭載し、車体フレーム11の中央にシステムボックス(燃料電池ケース)22を介して燃料電池(FCスタック)23を搭載し、車体フレーム11の後部にリヤサブフレーム24を介して水素ボンベ(水素タンク)25,26及びキャパシタ(蓄電池)27を搭載した燃料電池搭載車両である。なお、FCスタックは「fuel cell stacks」の略である。
図1は本発明に係る燃料電池搭載車両の斜視図であり、車両10は、車体フレーム11の左右前部にフロントサスペンション13,13(一方の13は不図示)を介して前輪14,14を取付け、車体フレーム11の左右後部にリヤサスペンション15,15(一方の15は不図示)を介して後輪16,16を取付け、車体フレーム11の前部にフロントサブフレーム17を介して電動モータとしての変速機付きモータ18及びステアリングギヤボックス19などのパワープラント21を搭載し、車体フレーム11の中央にシステムボックス(燃料電池ケース)22を介して燃料電池(FCスタック)23を搭載し、車体フレーム11の後部にリヤサブフレーム24を介して水素ボンベ(水素タンク)25,26及びキャパシタ(蓄電池)27を搭載した燃料電池搭載車両である。なお、FCスタックは「fuel cell stacks」の略である。
50は車両の前部構造であり、車体フレーム11に前面から加重がかかり、車体フレーム11が変形したときに、フロントサブフレーム17の後部を車体後方下部に向けて移動させることができるようにした構造である。
図中、28は車室、31,32は左右のドア、33,34は左右のドアミラー、35はエアフィルタ、36はエアポンプ、37は燃料電池23を制御するとともにエア噴射装置80を制御する制御部、38は変速機付きモータ18の回転計、39は車速を表示するスピードメータ、41はエアポンプ36の稼働状態などを表示する表示パネル、44は車両10を運転状態にする電源スイッチを示す。
なお、エア噴射装置80は、燃料電池23に空気を供給するエアポンプ36を流用し、エア(空気)を左右のドアミラー33,34に噴射する装置であり、42,42はエアポンプでエアを蓄えるエアタンク、43,43は左右のドアミラー33,34にエアを噴射するノズル手段、87,88はエア噴射ユニットを示す。
図2は本発明に係る燃料電池搭載車両の側面図であり、主な部品の配置を示す。
車両10は、フロントサブフレーム17に、変速機付きモータ18及びステアリングギヤボックス19などのパワープラント21を搭載し、これらの部品を搭載済みのフロントサブフレーム17を車体フレーム11の下方から取付け、システムボックス22に燃料電池23を搭載し、この燃料電池23を搭載済みのシステムボックス22を車体フレーム11の中央に下方から取付け、リヤサブフレーム24に水素ボンベ25,26及びキャパシタ27を搭載し、これらの水素ボンベ25,26及びキャパシタ27を搭載済みのリヤサブフレーム24を車体フレーム11の後部に下方から取付けた燃料電池搭載車両である。
車両10は、フロントサブフレーム17に、変速機付きモータ18及びステアリングギヤボックス19などのパワープラント21を搭載し、これらの部品を搭載済みのフロントサブフレーム17を車体フレーム11の下方から取付け、システムボックス22に燃料電池23を搭載し、この燃料電池23を搭載済みのシステムボックス22を車体フレーム11の中央に下方から取付け、リヤサブフレーム24に水素ボンベ25,26及びキャパシタ27を搭載し、これらの水素ボンベ25,26及びキャパシタ27を搭載済みのリヤサブフレーム24を車体フレーム11の後部に下方から取付けた燃料電池搭載車両である。
燃料電池23は、エアフィルタ35を介してエアポンプ36で空気を供給するとともに水素ボンベ25,26から水素を供給し、空気中の酸素と水素を電気化学反応をさせることで電気を発生させ、変速機付きモータ18に電気を供給するものである。
また、燃料電池23によって発電した電気の一部は一時的にキャパシタ27に蓄えられ、燃料電池23の出力が不足するときなどに、キャパシタ27から変速機付きモータ18に電気が供給される。
また、燃料電池23によって発電した電気の一部は一時的にキャパシタ27に蓄えられ、燃料電池23の出力が不足するときなどに、キャパシタ27から変速機付きモータ18に電気が供給される。
図3は本発明に係る車両の前部構造の側面図であり、車両の前部構造50は、車体フレーム11の構成部材である車体前後方向に延ばした一対の(左右の)フロントサイドフレーム(フロントサイドビーム)51,51(一方の51は不図示)にフロントサブフレーム17を支持する前支持部52,52(一方の52は不図示)及び後支持部53,53(一方の53は不図示)を形成し、フロントサイドフレーム51,51に車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面(キックアップ部)54,54(一方の54は不図示)を形成し、前支持部52,52に取付けるための前取付け部56,56(一方の56は不図示)をフロントサブフレーム17に形成し、後支持部53,53に取付けるための後取付け部59,59(一方の59は不図示)をフロントサブフレーム17に形成し、フロントサブフレーム17の後端上部に傾斜面54,54に倣わせた(後方に向けて下傾斜させた)突起部61,61(一方の61は不図示)を形成し、フロントサブフレーム17の前部に、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35をこの順に段積みするとともに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35の順に上方の部品を車体前方にずらして配置し、フロントサブフレーム17の後部に、ステアリングギヤボックス19(図1参照)を配置し、これらのステアリングギヤボックス19、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35を搭載済みのフロントサブフレーム17をフロントサイドフレーム51,51の下方から取付け、フロントサイドフレーム51,51の傾斜面54,54にフロントサブフレーム17の突起部61,61を沿わせる構造である。
図4は本発明に係る車両の前部構造のフロントサブフレームの斜視図である。
フロントサブフレーム17は、車幅方向に延ばした前のクロスメンバ62と、この前のクロスメンバ62の両端から後方に延ばした左右のサイドメンバ63,64と、これらの左右のサイドメンバ63,64の後端を繋ぐために車幅方向に延ばした後のクロスメンバ65と、から構成する略矩形(若しくは略井桁状)のフレームであって、左右のサイドメンバ63,64の前部に前取付け部56,56を形成し、左右のサイドメンバ63,64の後部に後取付け部59,59を形成し、この後取付け部59,59の後端に突起部61,61を形成したものである。
フロントサブフレーム17は、車幅方向に延ばした前のクロスメンバ62と、この前のクロスメンバ62の両端から後方に延ばした左右のサイドメンバ63,64と、これらの左右のサイドメンバ63,64の後端を繋ぐために車幅方向に延ばした後のクロスメンバ65と、から構成する略矩形(若しくは略井桁状)のフレームであって、左右のサイドメンバ63,64の前部に前取付け部56,56を形成し、左右のサイドメンバ63,64の後部に後取付け部59,59を形成し、この後取付け部59,59の後端に突起部61,61を形成したものである。
図5は本発明に係る車両の前部構造のフロントサブフレームの平面図であり、フロントサブフレーム17は、前取付け部56,56を車幅方向に関して左右のサイドメンバ63,64から突出させて形成したことを示し、後取付け部59,59を車幅方向に関して左右のサイドメンバ63,64から突出させて形成したことを示し、突起部61,61を車幅方向に関して左右のサイドメンバ63,64の外側、且つ後取付け部59,59の後部に設けたことを示す。
図6は本発明に係る車両の前部構造のフロントサブフレームの側面図であり、前取付け部56は、高さ方向に関して左右のサイドメンバ63,64(64は不図示)よりも厚みがあることを示し、後取付け部59は、高さ方向に関して左右サイドメンバ63,64よりも厚みがあることを示し、突起部61,61は、左右のサイドメンバ63,64の高さ方向に関して左右のサイドメンバ63,64の中心より上方に形成した部分であるとともに、フロントサイドフレーム51,51(一方の51は不図示)の傾斜面54,54に倣わせた当て面(スライド面)68,68(一方の68は不図示)を形成したことを示す。
図7は本発明に係る車両の前部構造の平面図であり、車両の前部構造50は、車幅方向に延ばした前後のクロスメンバ62,65と、車体前後方向に延ばした左右のサイドメンバ63,64と、からパワープラント21を支持する略矩形のフロントサブフレーム17を構成するとともに、このフロントサブフレーム17を車体前後方向に延ばした車体フレーム11に下方から支持させた車両の前部構造において、車体フレーム11に車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面54,54を形成し、フロントサブフレーム17の後端上部に傾斜面54,54に倣わせた突起部61,61を形成し、車体フレーム11にフロントサブフレーム17を支持させることで、傾斜面54,54に突起部61,61を沿わせたものと言える。
例えば、車体フレームに前面から加重がかかり、車体フレームが変形したときに、フロントサブフレームの後部を車体後方下部に向けて強制的に移動させることができるとすれば、車室の変形を最小限にとどめることができるので好ましいことである。
すなわち、車体フレーム11に車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面54,54を形成し、フロントサブフレーム17の後端上部に傾斜面54,54に倣わせた突起部61,61を形成し、車体フレーム11にフロントサブフレーム17を支持させ、傾斜面54,54に突起部61,61を沿わせることで、車体フレーム11に前面から加重がかかり、車体フレーム11が変形したときに、フロントサブフレーム17の後部を車体後方下部に向けて強制的に移動させることができる。
この結果、例えば、フロントサブフレーム17を車両10(図1参照)の床下に向けて移動させることができ、車室28の変形を最小限にとどめることができる。
この結果、例えば、フロントサブフレーム17を車両10(図1参照)の床下に向けて移動させることができ、車室28の変形を最小限にとどめることができる。
以上に述べた車両の前部構造50の作用を説明する。
図8(a),(b)は本発明に係る車両の前部構造の作用説明図である。
(a)において、車両の前部構造50は、フロントサブフレーム17の前部に、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35をこの順に段積みするとともに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35の順に上方の部品を車体前方にずらせて配置し、これらの変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35を搭載済みのフロントサブフレーム17を車体フレーム11の下方から取付け、車体フレーム11の傾斜面54にフロントサブフレーム17の突起部61を沿わたことを示す。
図8(a),(b)は本発明に係る車両の前部構造の作用説明図である。
(a)において、車両の前部構造50は、フロントサブフレーム17の前部に、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35をこの順に段積みするとともに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35の順に上方の部品を車体前方にずらせて配置し、これらの変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35を搭載済みのフロントサブフレーム17を車体フレーム11の下方から取付け、車体フレーム11の傾斜面54にフロントサブフレーム17の突起部61を沿わたことを示す。
(b)において、車両10(図1参照)が矢印a1の如く障害物79に当たり、車体フレーム11(フロントサイドフレーム51)の前端部が矢印a2の如く変形する。車体フレーム11が変形することで、フロントサブフレーム17の突起部61は、車体フレーム11の傾斜面54に沿って矢印a3の如く車体後方且つ斜め下方に移動する。フロントサブフレーム17の突起部61が車体後方且つ斜め下方に移動することで、フロントサブフレーム17は前支持部52近傍を中心に矢印a4の如く回転し、段積み状態の変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35も同様の回転を受ける。
(c)において、さらに、車体フレーム11の前端部が矢印a5の如く変形することで、フロントサブフレーム17の突起部61が矢印a6の如く車体後方且つ斜め下方に移動し、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35も前支持部52近傍を中心に矢印a7の如く回転する。
すなわち、フロントサブフレーム17の突起部61が車体後方且つ斜め下方に移動することで、車室28(図1参照)の変形を最小限にとどめることができる。
また、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35をこの順に段積みするとともに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35の順に上方の部品を車体前方に配置したので、フロントサブフレーム17の突起部61が車体後方且つ斜め下方に移動するときに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35などの部品が車室28に到達するまでの距離を稼ぐことができる。
また、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35をこの順に段積みするとともに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35の順に上方の部品を車体前方に配置したので、フロントサブフレーム17の突起部61が車体後方且つ斜め下方に移動するときに、変速機付きモータ18、エアポンプ36、制御部37、エアフィルタ35などの部品が車室28に到達するまでの距離を稼ぐことができる。
尚、車両の前部構造50は、図1に示すように、車両10が燃料電池搭載車両であったが、これに限るものではなく、車両はガソリン車、ディーゼル車若しくはハイブリッド車等でもよい。
本発明に係る車両の前部構造は、エンジンやモータなどのパワープラントを車両の前部に搭載した車両に採用するのに好適である。
10…車両(燃料電池搭載車両)、11…車体フレーム、17…フロントサブフレーム、50…車両の前部構造、54…傾斜面、61…突起部、62…前のクロスメンバ、63,64…左右のサイドメンバ、65…後のクロスメンバ。
Claims (1)
- 車幅方向に延ばした前後のクロスメンバと、車体前後方向に延ばした左右のサイドメンバと、から略矩形のフロントサブフレームを構成するとともに、このフロントサブフレームを車体前後方向に延ばした車体フレームに下方から支持させた車両の前部構造において、
前記車体フレームに車体後部に向けて下方に傾斜させた傾斜面を形成し、前記フロントサブフレームの後端上部に前記傾斜面に倣わせた突起部を形成し、前記車体フレームに前記フロントサブフレームを支持させることで、前記傾斜面に前記突起部を沿わせたことを特徴とする車両の前部構造。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007269306A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-10-18 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の前部構造 |
CN102232032A (zh) * | 2009-12-25 | 2011-11-02 | 丰田自动车株式会社 | 车辆前部结构 |
US9650074B2 (en) | 2013-04-09 | 2017-05-16 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle front portion structure |
JP2021046010A (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタックの車両搭載構造及び車両搭載方法 |
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2004
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