JP2023122930A - 車体前部構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】サイドフレームの前部よりも車幅方向外側にオフセット衝突した場合であっても衝撃荷重をサイドフレームで吸収可能にする。
【解決手段】車体前部構造Aは、バッテリケース10の前部に設けられる前側バッテリフレーム32と、前側バッテリフレーム32から車両前方へ向かって前方へ行くほど車幅方向外側に位置するように延びる左右一対のサイドフレーム11、12と、サイドフレーム11、12の前方に設けられた左右一対の衝撃吸収部材16、17と、左右の衝撃吸収部材16、17に架設されるフロントメンバ18と、サイドフレーム11、12と衝撃吸収部材16、17との間に配置され、サイドフレーム11、12の前部よりも車幅方向外側へ突出する突出部材15A、15Bとを備えている。
【選択図】図8
【解決手段】車体前部構造Aは、バッテリケース10の前部に設けられる前側バッテリフレーム32と、前側バッテリフレーム32から車両前方へ向かって前方へ行くほど車幅方向外側に位置するように延びる左右一対のサイドフレーム11、12と、サイドフレーム11、12の前方に設けられた左右一対の衝撃吸収部材16、17と、左右の衝撃吸収部材16、17に架設されるフロントメンバ18と、サイドフレーム11、12と衝撃吸収部材16、17との間に配置され、サイドフレーム11、12の前部よりも車幅方向外側へ突出する突出部材15A、15Bとを備えている。
【選択図】図8
Description
本開示は、例えば電動車両の車体前部構造に関する。
例えば特許文献1に開示されている自動車の車体前部では、車両前後方向に延びる左右一対のフロントサイドフレームが設けられ、これらフロントサイドフレームの下方でかつエンジンルームの後方にフロントサブフレームが設けられている。フロントサブフレームの左側前端部及び右側前端部には、それぞれ左パイプフレーム及び右パイプフレームが車両前方へ向けて延びるように設けられている。左パイプフレーム及び右パイプフレームは、前側へ行くほど車幅方向外側に位置するように車両の前後方向に延びる中心線に対して傾斜している。
特許文献1では、左パイプフレーム及び右パイプフレームが前側へ行くほど車幅方向外側に位置するように傾斜していることで、車両の斜め前方から衝撃荷重が入力するオフセット衝突の場合に衝撃荷重を良好に吸収することができるとされている。
ところで、特許文献1では、左パイプフレーム及び右パイプフレームを前側へ行くほど車幅方向外側に位置するように傾斜させているが、左右のパイプフレームの前部よりも車幅方向外側に衝撃荷重が入力するようなオフセット衝突を想定した場合、衝撃荷重をパイプフレームで吸収できない懸念があった。
本開示は、かかる点に鑑みたものであり、その目的とするところは、サイドフレームの前部よりも車幅方向外側にオフセット衝突した場合であっても衝撃荷重をサイドフレームで吸収可能にすることにある。
上記目的を達成するために、本開示の第1の態様では、走行用モータを備えるとともに、当該走行用モータに電力を供給するバッテリが収容されたバッテリケースがフロアパネルの下方に配設された電動車両の車体前部構造を前提とすることができる。車体前部構造は、前記バッテリケースの前部に設けられる前側バッテリフレームと、前記前側バッテリフレームから車両前方へ向かって前方へ行くほど車幅方向外側に位置するように延びる左右一対のサイドフレームと、左右の前記サイドフレームの前方にそれぞれ設けられた左右一対の衝撃吸収部材と、左右の前記衝撃吸収部材に架設されるフロントメンバと、前記サイドフレームと前記衝撃吸収部材との間に配置され、前記サイドフレームの前部よりも車幅方向外側へ突出する突出部材とを備えている。
この構成によれば、例えば左のサイドフレームの前部よりも左側に衝撃荷重が入力するようなオフセット衝突を想定した場合、フロントメンバの左端部に衝撃荷重が作用し、左の衝撃吸収部材が圧縮変形することになる。このとき、フロントメンバの右側部分(非衝突側)は右の衝撃吸収部材を介して右のサイドフレームに固定されているので、フロントメンバは右側部分を支点として左側部分が後方に移動するような回動挙動を起こす。フロントメンバの左端部の後方には、車幅方向外側へ突出する突出部材が位置しているので、左の衝撃吸収部材が圧縮変形した後、フロントメンバの左端部が左の突出部材に当たる。これにより、衝撃荷重が左の突出部材を介して左のサイドフレームに伝達され、左のサイドフレームの軸方向に沿う方向に入力するので、左のサイドフレームが軸圧縮して衝撃荷重が吸収される。右のサイドフレームの前部よりも右側に衝撃荷重が入力するようなオフセット衝突でも同様である。
本開示の第2の態様では、左右の前記サイドフレームの後部を前記前側バッテリフレームに連結するフレームブラケットを備えていてもよい。前記フレームブラケットは、左の前記サイドフレームの車幅方向外側に配置され、当該サイドフレームを車幅方向外側から支持する左側支持部と、右の前記サイドフレームの車幅方向外側に配置され、当該サイドフレームを車幅方向外側から支持する右側支持部とを有していてもよい。
この構成によれば、衝撃荷重が入力された際に左右のサイドフレームを左側支持部及び右側支持部によって車幅方向外側から支持できるので、左右のサイドフレームが車幅方向外側へ倒れ込みにくくなる。
本開示の第3の態様に係る前側バッテリフレームは車幅方向に延びていてもよい。前記前側バッテリフレームの車幅方向外端部は、左の前記サイドフレームの後部よりも車幅方向外側へ延びるとともに、右の前記サイドフレームの後部よりも車幅方向外側へ延びていてもよい。
この構成によれば、左または右のサイドフレームに入力した衝撃荷重を前側バッテリフレームで受けて吸収することができる。
本開示の第4の態様に係る突出部材は、前記サイドフレームの前部と前記衝撃吸収部材とに固定されて前記衝撃吸収部材を前記サイドフレームに連結する基部と、該基部から車幅方向外側へ突出する突出部とを有していてもよい。
この構成によれば、上記オフセット衝突時の衝突荷重は突出部材の突出部に入力することになる。この突出部はサイドフレームに固定される基部から突出している部分なので、突出部に入力した衝撃荷重は基部を介してサイドフレームに確実に伝達されて吸収される。
本開示の第5の態様では、前記フロントメンバの車幅方向外端部が、左の前記サイドフレームの前部よりも車幅方向外側へ延びるとともに、右の前記サイドフレームの前部よりも車幅方向外側へ延びていてもよい。
この構成によれば、上記オフセット衝突時の衝突荷重がフロントメンバの車幅方向外端部に入力しやすくなり、ひいては、突出部材にも入力しやすくなる。
本開示の第6の態様では、車両前後方向から見たとき、前記フロントメンバの車幅方向外端部と、前記突出部材の少なくとも一部とが重複するように配置することができる。
すなわち、上記オフセット衝突時の衝突荷重が入力したフロントメンバの車幅方向外端部は後方に移動することになるが、その後方に突出部材の少なくとも一部が位置していることで、衝突荷重を突出部材で確実に受けることが可能になる。
以上説明したように、サイドフレームと衝撃吸収部材との間に車幅方向外側へ突出する突出部材が配置されているので、サイドフレームの前部よりも車幅方向外側にオフセット衝突した場合であっても衝撃荷重をサイドフレームで吸収できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る車体前部構造Aを備えた電動車両(電気自動車)1の左側面図である。この電動車両1は、図2に示すように、下部構造体2と、上部構造体3とを備えている。図1では、フロントバンパー、リヤバンパー、前後の車輪等を省略し、それらを仮想線で示すとともに、各部を模式的に示している。図2では、図1で省略した部品に加えて、ドア、ボンネットフード、フロントフェンダ、ウインドガラス、前後の灯火装置、内装材等を省略するとともに、各部を模式的に示している。
尚、この実施形態の説明では、車両前側を単に「前」といい、車両後側を単に「後」といい、車両右側を単に「右」といい、車両左側を単に「左」というものとする。車両の左右方向が車幅方向である。
図1に示すように、電動車両1は乗用自動車である。電動車両1は、例えばセダンタイプ、ハッチバックタイプ、ワンボックスタイプ等のいずれであってもよく、その形状は特に限定されない。図2に示すように、電動車両1には、乗員の居住スペースとなる車室R1が形成されている。図1に示すように、車室R1内の前側には前席シートS1が設けられ、車室R1内の前席シートS1の後方には後席シートS2が設けられている。後席シートS2の後方には、必要に応じて荷室R2が設けられている。車室R1及び荷室R2は、上部構造体3に設けられている。尚、車室R1内には、前席シートS1のみが設けられていてもよいし、後席シートS2の後方に3列目シート(図示せず)が設けられていてもよい。
一方、電動車両1の前部である車室R1よりも前方の空間は、例えば動力室R3とすることができる。すなわち、車体前部構造Aは、前側走行用モータM1及び後側走行用モータM2と、当該走行用モータM1、M2に電力を供給するバッテリBと、バッテリBが収容されたバッテリケース10とを備えた電動車両1に設けられている。バッテリケース10は、後述するフロアパネル70の下方に配設されている。
前側走行用モータM1は、左右の前輪FTを駆動する駆動力を発生するものであり、この前側走行用モータM1のみ、または前側走行用モータM1と減速機や変速機等とによって前側パワートレインPT1が構成されている。また、後側走行用モータM2は、左右の後輪RTを駆動する駆動力を発生するものであり、この後側走行用モータM2のみ、または後側走行用モータM2と減速機や変速機等とによって後側パワートレインPT2が構成されている。
この実施形態では、後側走行用モータM2が前側走行用モータM1に比べてより高い最高出力(最大トルク)を発生するように構成されており、後側走行用モータM2は前側走行用モータM1よりも大型化されている。これに伴い、後側パワートレインPT2は前側パワートレインPT1よりも大きくなる。尚、後側走行用モータM2が前側走行用モータM1に比べて低い最高出力を発生するものであってもよいし、後側走行用モータM2と前側走行用モータM1とが同等の最高出力を発生するものであってもよい。また、前側パワートレインPT1のみが設けられていてもよいし、後側パワートレインPT2のみが設けられていてもよい。
図2に示すように、下部構造体2は、バッテリケース10と、バッテリケース10の前方において前方へ向かって延びる左右一対の前部サイドフレーム11、12と、バッテリケース10の後方において後方へ向けて延びる左右一対の後部フレーム13、14とを備えている。符号11は左の前部サイドフレームを示し、符号12は右の前部サイドフレームを示している。また、符号13は左の後部フレームを示し、符号14は右の後部フレームを示している。
一般的な電気自動車の場合、バッテリケースを車体とは別体としてフロア下に着脱可能にしている場合が多いが、本実施形態では、バッテリケース10だけではなく、そのバッテリケース10に左右の前部サイドフレーム11、12及び左右の後部フレーム13、14を一体化しておき、前部サイドフレーム11、12及び後部フレーム13、14もバッテリケース10と共に、上部構造体3に対して着脱可能になっている。
具体的には、本実施形態の電動車両1は、バッテリケース10を有する下部構造体2と、車室R1や荷室R2を形成する上部構造体3とに上下分割可能に構成されている。上下分割可能とは、溶接や接着等を用いることなく、下部構造体2を上部構造体3に対してボルト及びナットやネジ等の締結部材を利用して一体化することである。これにより、電動車両1がユーザの手に渡ってから整備や修理を行う際に、必要に応じて下部構造体2を上部構造体3から分離することができるので、メンテナンス性が良好になる。尚、以下の説明で使用する締結部材も、ボルト及びナットやネジ等を含んでいる。
ここで、自動車の車体構造として、ラダーフレームタイプの車体構造が知られている。ラダーフレームタイプの車体構造の場合、ラダーフレームとキャビンとに上下分割可能になっているが、ラダーフレームは前後方向に連続して延びているものであることから、前面衝突時及び後面衝突時に主に衝突荷重を受ける。側面衝突時には、ラダーフレームは補助的に衝突荷重を受けるだけであり、主に衝突荷重を受けるのはキャビンである。このように、ラダーフレームタイプの車体構造では、前面衝突時及び後面衝突時と、側面衝突時とで衝突荷重を受ける部材が分かれているのが通常である。
これに対し、本実施形態の電動車両1の場合、前部サイドフレーム11、12及び後部フレーム13、14を有する下部構造体2と、上部構造体3とが分割可能になっているが、前面衝突時及び後面衝突時と、側面衝突時の両方の場合で、衝突荷重を下部構造体2及び上部構造体3で受けることにより、当該衝突荷重を両構造体2、3に分散して吸収可能している点で、従来のラダーフレームタイプの車体構造とはその技術的思想が大きく相違している。以下、下部構造体2及び上部構造体3の構造について詳細に説明する。
(上部構造体)
まず、上部構造体3について説明する。図2に示すように、上部構造体3は、フロアパネル70と、ダッシュパネル71と、左右一対のフロントメインフレーム72、73と、左右一対のサイドシル74、75とを備えている。符号72は左のフロントメインフレームを示し、符号73は右のフロントメインフレームを示している。符号74は左のサイドシルを示し、符号75は右のサイドシルを示している。
まず、上部構造体3について説明する。図2に示すように、上部構造体3は、フロアパネル70と、ダッシュパネル71と、左右一対のフロントメインフレーム72、73と、左右一対のサイドシル74、75とを備えている。符号72は左のフロントメインフレームを示し、符号73は右のフロントメインフレームを示している。符号74は左のサイドシルを示し、符号75は右のサイドシルを示している。
フロアパネル70は、車室R1の床面を構成するものであり、前後方向に延びるとともに左右方向にも延びる鋼板等からなる。フロアパネル70の上方空間が車室R1となる。車室R1の上部にはルーフ80が設けられている。また、上部構造体3の左右両側部には、それぞれ前部開口部3a及び後部開口部3bが形成されている。図1に示すように、前部開口部3a及び後部開口部3bはそれぞれフロントドア81及びリヤドア82によって開閉自在となっている。尚、図示しないが、上部構造体3の右側にもフロントドアと、リヤドアとが開閉自在に配設されている。
ダッシュパネル71は、車室R1と動力室R3とを前後方向に仕切るための部材である。このダッシュパネル71は、例えば鋼板等で構成されており、左右方向に延びるとともに上下方向にも延びている。上部構造体3の前部の左右両側には、それぞれ、左右の前輪FTを収容するための左右のフロントホイールハウス部85、86が設けられている。ダッシュパネル71の左端部は左のフロントホイールハウス部85に接続され、また、ダッシュパネル71の右端部は右のフロントホイールハウス部86に接続されている。
左右のフロントメインフレーム72、73は、車体前部に配設されており、前後方向に延びる高強度な部材である。すなわち、左右のフロントメインフレーム72、73は、フロアパネル70よりも前方に位置付けられるとともに、フロアパネル70よりも上方に位置付けられており、具体的にはダッシュパネル71の下部における左右両側からそれぞれ前方に向けて延びるように配設されている。
左右のフロントメインフレーム72、73は左右対称構造であり、例えば複数のプレス成形材を接合することによって構成することや、押出材で構成することができる。各フロントメインフレーム72、73の前後方向に直交する方向の断面は、下部構造体2の前部サイドフレーム11、12の同方向の断面よりも大きく設定されている。これにより、各フロントメインフレーム72、73が前部サイドフレーム11、12に比べて太く高強度な部材となる。
左右のフロントメインフレーム72の前端部は、それぞれ、前面衝突時に圧縮変形して衝突エネルギを吸収するクラッシュカン72a、73aを有している。クラッシュカン72a、73aは、前後方向に延びる筒状の部材である。クラッシュカン72a、73aは、前方からの衝撃荷重により、フロントメインフレーム72、73が変形する前の段階で圧縮変形し、衝撃荷重を吸収する。左右のクラッシュカン72a、73aの前端部には、左右方向に延びるフロントバンパーレインフォースメント87が固定されている。
左右のサイドシル74、75は、それぞれフロアパネル70の左右両端部において前後方向に延びるように配設される。左のサイドシル74の上下方向中間部にフロアパネル70の左端部が接続されており、また、右のサイドシル75の上下方向中間部にフロアパネル70の右端部が接続されている。サイドシル74、75の上側部分はフロアパネル70の接続部位から上方へ突出し、またサイドシル74、75の下側部分はフロアパネル70の接続部位から下方へ突出している。フロアパネル70の下方にはバッテリケース10が配置されるので、車両側面視では、サイドシル74、75の下側部分と、バッテリケース10とが重複するように配置される。バッテリケース10は、サイドシル74、75に固定される。
(下部構造体)
次に、下部構造体2について説明する。下部構造体2は、バッテリケース10、前部サイドフレーム11、12及び後部フレーム13、14の他にも、前後のパワートレインPT1、PT2、前輪FT、後輪RT、フロントサスペンション装置20及びリヤサスペンション装置21等も備えている。フロントサスペンション装置20及びリヤサスペンション装置21の形式は特に問わない。
次に、下部構造体2について説明する。下部構造体2は、バッテリケース10、前部サイドフレーム11、12及び後部フレーム13、14の他にも、前後のパワートレインPT1、PT2、前輪FT、後輪RT、フロントサスペンション装置20及びリヤサスペンション装置21等も備えている。フロントサスペンション装置20及びリヤサスペンション装置21の形式は特に問わない。
バッテリケース10は、上部構造体3のフロアパネル70の下方において、フロアパネル70の左端部近傍から右端部近傍に渡るとともに、フロアパネル70の前端部近傍から後端部近傍に渡るように形成された大型のケースである。このように、バッテリケース10をフロアパネル70の下方領域の広範囲に設けることで、大容量のバッテリBを電動車両1に搭載することが可能になる。バッテリBは、例えばリチウムイオン電池や全固体電池等であってもよいし、他の二次電池であってもよい。また、バッテリBは、いわゆるバッテリセルであってもよいし、複数のバッテリセルを収容したバッテリパックであってもよい。本実施形態では、バッテリパックによってバッテリBが構成されており、複数のバッテリパックが前後方向及び左右方向に並んだ状態で搭載されている。
バッテリケース10は、左側バッテリフレーム30と、右側バッテリフレーム31と、前側バッテリフレーム32と、後側バッテリフレーム33と、底板34と、蓋体35(図3に示す)とを備えている。図2では、蓋体35を取り外した状態を示している。
左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33は、例えばアルミニウム合金製の押出材等で構成されているが、その他にもアルミニウム合金製板材や鋼板のプレス成形材で構成されていてもよい。底板34も押出材で構成することができる。以下の説明で「押出材」という場合はアルミニウム合金製の押出材であり、また、「プレス成形材」という場合はアルミニウム合金製板材や鋼板のプレス成形材である。また、各部材は、例えば鋳物で構成されていてもよい。
左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33の各々の長手方向に直交する方向の断面形状は、全て矩形状とされている。また、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33は、全て同じ高さに配置されていて、略水平に延びている。
左側バッテリフレーム30は、バッテリケース10の左側部に設けられ、前後方向に延びている。右側バッテリフレーム31は、バッテリケース10の右側部に設けられ、前後方向に延びている。また、前側バッテリフレーム32は、バッテリケース10の前部に設けられ、左右方向に延びている。後側バッテリフレーム33は、バッテリケース10の後部に設けられ、左右方向に延びている。
前側バッテリフレーム32の左端部と、左側バッテリフレーム30の前端部とが接続され、前側バッテリフレーム32の右端部と、右側バッテリフレーム31の前端部とが接続されている。後側バッテリフレーム33の左端部と、左側バッテリフレーム30の後端部とが接続され、後側バッテリフレーム33の右端部と、右側バッテリフレーム31の後端部とが接続されている。従って、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33は平面視で全てのバッテリBを囲む枠型をなす。
底板34は、略水平に延びており、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33の下面に固定されている。また、蓋体35は、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33の下面に固定されている。したがって、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32、後側バッテリフレーム33、底板34及び蓋体35により、バッテリBを収容するバッテリ収容空間S(図2に示す)が区画形成される。
搭載するバッテリBの容量に応じてバッテリ収容空間Sの大きさを変えることができる。バッテリ収容空間Sの大きさは、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33の長さ及び底板34の形状を変えることで容易に変更可能となっている。例えば、小型車でホイールベースが短く、トレッドが狭い場合には、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33を短くし、それに合わせて底板34や蓋体35の形状を小さくすることでバッテリ収容空間Sが小型車に応じて小さくなる。一方、大型車の場合には、左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33を長くし、それに合わせて底板34及び蓋体35の形状を大きくすることでバッテリ収容空間Sが大型車に応じて大きくなる。左側バッテリフレーム30、右側バッテリフレーム31、前側バッテリフレーム32及び後側バッテリフレーム33が押出材で構成されている場合には、長さの変更が容易に行える。また、底板34も押出材で構成することができ、これにより形状の変更が容易に行える。
バッテリ収容空間Sの上部は、上記蓋体35で閉塞してもよいし、上部構造体3のフロアパネル70で閉塞してもよい。バッテリ収容空間Sには、バッテリB以外にも、バッテリBを冷却する冷却装置やバッテリBを加温する加温装置等(温調装置)を設けることもできる。また、バッテリBの電力は、図示しない制御装置を介して走行用モータM1、M2に供給されるようになっている。さらに、図示しない充電ソケットや非接触充電器等を介してバッテリBの充電が可能になっている。
図2に示すように、バッテリケース10の内部には、左右方向に延びる強度部材として、第1~第3ケース内メンバ25A、25B、25Cが設けられている。第1~第3ケース内メンバ25A、25B、25Cの高さは全て同じであり、左側バッテリフレーム30等の高さと略同じである。ケース内メンバ25A、25B、25Cは、押出材で構成されていてもよいし、プレス成形材で構成されていてもよい。この実施形態では、3本のケース内メンバ25A、25B、25Cが設けられているが、バッテリケース10の前後方向の寸法に応じてケース内メンバ25A、25B、25Cの数を増減することができる。
第1~第3ケース内メンバ25A、25B、25Cは、前後方向に互いに間隔をあけて配置されており、第1ケース内メンバ25Aが最も前に、第3ケース内メンバ25Cが最も後に位置付けられている。各ケース内メンバ25A、25B、25Cの下部は、底板34の上面に固定されている。また、各ケース内メンバ25A、25B、25Cの左端部は、左側バッテリフレーム30の内面(右側面)に固定され、各ケース内メンバ25A、25B、25Cの右端部は、右側バッテリフレーム31の内面(左側面)に固定されている。つまり、ケース内メンバ25A、25B、25Cは、左側バッテリフレーム30と右側バッテリフレーム31とを繋ぐ部材である。
バッテリケース10の内部には、前後方向に延びる強度部材として、前部中央メンバ26と、第1~第3後部中央メンバ(後部補強メンバ)27~29とが設けられている。前部中央メンバ26及び第1~第3後部中央メンバ27~29は、略同じ高さに配置され、バッテリケース10の左右方向中央に設けられている。前部中央メンバ26及び第1~第3後部中央メンバ27~29の下端部が底板34の上面に取り付けられている。
前部中央メンバ26は、前側バッテリフレーム32と第1ケース内メンバ25Aとの間に配置されており、前部中央メンバ26の前端部が前側バッテリフレーム32の左右方向中央部に固定され、前部中央メンバ26の後端部が第1ケース内メンバ25Aの左右方向中央部に固定されている。したがって、前側バッテリフレーム32は、左側バッテリフレーム30及び右側バッテリフレーム31の前端部と前部中央メンバ26の前端部とを繋ぐように延びる部材である。
第1後部中央メンバ27は、第1ケース内メンバ25Aと第2ケース内メンバ25Bとの間に配置されており、第1後部中央メンバ27の前端部が第1ケース内メンバ25Aの左右方向中央部に固定され、第1後部中央メンバ27の後端部が第2ケース内メンバ25Bの左右方向中央部に固定されている。また、第2後部中央メンバ28は、第2ケース内メンバ25Bと第3ケース内メンバ25Cとの間に配置されており、第2後部中央メンバ28の前端部が第2ケース内メンバ25Bの左右方向中央部に固定され、第2後部中央メンバ28の後端部が第3ケース内メンバ25Cの左右方向中央部に固定されている。また、第3後部中央メンバ29は、第3ケース内メンバ25Cと後側バッテリフレーム33との間に配置されており、第3後部中央メンバ29の前端部が第3ケース内メンバ25Cの左右方向中央部に固定され、第3後部中央メンバ29の後端部が後側バッテリフレーム33の左右方向中央部に固定されている。したがって、第1~第3ケース内メンバ25A、25B、25Cと、前部中央メンバ26及び第1~第3後部中央メンバ27~29とが、バッテリケース10の内部において格子状に配設されて互いに連結されることになるので、バッテリケース10の補強効果がより一層高まる。
平面視で前後方向に延びる仮想直線を想定したとき、前部中央メンバ26及び第1~第3後部中央メンバ27~29は、その仮想直線上に配置されるように各々の左右方向の位置が設定されている。つまり、前部中央メンバ26の後方への仮想延長線上に、第1~第3後部中央メンバ27~29は位置するように設けられている。尚、前部中央メンバ26及び第1~第3後部中央メンバ27~29は、前後方向に連続した1つの部材で構成されていてもよい。
図4~6等に示すように、車体前部構造Aは、左右一対の前部サイドフレーム11、12、フレームブラケット40、左右一対の突出部材15A、15B、左右一対の衝撃吸収部材16、17及びクロスメンバ19を備えている。本実施形態では、上記各部材に加えて、フロントメンバ18、補強部材19A、19B等も備えている。車体前部構造Aを構成する部材は、上述した部材に限られるものではなく、他の部材や機器、装置等を含んでいてもよい。また、上述した部材のうち、本発明に必須な構成要素とならない部材については省略されていてもよい。
前部サイドフレーム11、12は、上部構造体3が有する左右のフロントメインフレーム72、73の下方において略水平に直線状に延びている。前部サイドフレーム11、12は、例えば押出材やプレス成形材等で構成することができる。この実施形態では、前部サイドフレーム11、12を押出材で構成しているので、前後方向に直交する方向の断面形状は前端部から後端部まで略等しくなっている。
左右の前部サイドフレーム11、12は、バッテリケース10の前部を構成する前側バッテリフレーム32に対し、フレームブラケット40を介して取り付けられている。つまり、左右の前部サイドフレーム11、12の後部はフレームブラケット40によって前側バッテリフレーム32に連結される。前側バッテリフレーム32の車幅方向外端部は、左の前部サイドフレーム11の後部よりも車幅方向外側へ延びるとともに、右の前部サイドフレーム12の後部よりも車幅方向外側へ延びている。
フレームブラケット40は、金属の一体成形品であり、前側バッテリフレーム32の前面に沿って左右方向に延びている。フレームブラケット40に、左右の前部サイドフレーム11、12の後部が固定される。フレームブラケット40を構成する金属は特に限定されるものではないが、例えばアルミニウム等を挙げることができ、この場合、フレームブラケット40をアルミダイキャスト製とすることができる。
左右の前部サイドフレーム11、12はフレームブラケット40を介して前側バッテリフレーム32に取り付けられているが、前部サイドフレーム11、12の後部は前側バッテリフレーム32の前面に突き当てられている。従って、前部サイドフレーム11、12は前側バッテリフレーム32から前方へ向かって延びている。尚、前部サイドフレーム11、12の後部が前側バッテリフレーム32の前面から前方へ多少離れていてもよく、この場合も全体として見ると、前部サイドフレーム11、12が前側バッテリフレーム32から前方へ向かって延びていると言える。
左の前部サイドフレーム11の後部は、前側バッテリフレーム32の左右方向中央よりも左寄りの部位に対応するように配置されている。また、右の前部サイドフレーム12の後部は、前側バッテリフレーム32の左右方向中央よりも右寄りの部位に対応するように配置されている。これにより、左右の前部サイドフレーム11、12の間隔は、所定の間隔となる。前部サイドフレーム11、12の後部の間隔は、バッテリケース10の左側バッテリフレーム30と右側バッテリフレーム31との間隔よりも狭く設定されている。
左右の前部サイドフレーム11、12の高さは略同じである。また、左右の前部サイドフレーム11、12と、バッテリケース10の前部中央メンバ26、左側バッテリフレーム30及び右側バッテリフレーム31とは、略同じ高さに配設されている。
左右の前部サイドフレーム11、12は、前方へ行くほど車幅方向外側に位置するように延びている。すなわち、左の前部サイドフレーム11は、前方へ行くほど左側に位置するように、平面視で車両の前後方向に延びる仮想直線に対して傾斜している。また、右の前部サイドフレーム12は、前方へ行くほど右側に位置するように、平面視で車両の前後方向に延びる仮想直線に対して傾斜している。これにより、左右の前部サイドフレーム11、12の間隔(車幅方向の離間距離)は、前方へ行くほど広くなり、左右の前部サイドフレーム11、12の間には、各種部品や機器、装置等の全部または一部を配置可能な空間Cが形成される。そして、その空間Cは、前方へ行くほど車幅方向に拡大するような形状になる。
左の前部サイドフレーム11の上記仮想直線に対する傾斜角度と、右の前部サイドフレーム11の上記仮想直線に対する傾斜角度とは等しくなっている。左の前部サイドフレーム11の前部は、バッテリケース10の左側バッテリフレーム30よりも車幅方向内側に配置されている。また、右の前部サイドフレーム12の前部は、バッテリケース10の右側バッテリフレーム31よりも車幅方向内側に配置されている。
また、図1に示すように、左右の前部サイドフレーム11、12の前部と、上部構造体3の左右のフロントメインフレーム72の前部とは、前後方向の位置が略同じに設定されている。
図7に示すように、フレームブラケット40は、前側バッテリフレーム32の前面に沿って車幅方向及び上下方向に延びる縦板部40aと、縦板部40aの下縁部から前側バッテリフレーム32の下面に沿って後方へ延びるとともに車幅方向にも延びる下板部40bとを備えている。縦板部40a及び下板部40bが前側バッテリフレーム32に対して締結材等によって固定されている。このように、フレームブラケット40の縦板部40a及び下板部40bをそれぞれ前側バッテリフレーム32の前面及び下面に固定することで、フレームブラケット40の前側バッテリフレーム32に対する取付剛性を高めることができる。
フレームブラケット40の縦板部40aには、左の前部サイドフレーム11の後部が差し込まれる左側差込孔40cと、右の前部サイドフレーム12の後部が差し込まれる右側差込孔40dとが車幅方向に間隔をあけて形成されている。左の前部サイドフレーム11の後部は、左側差込孔40cに差し込まれた状態で例えば接着剤や締結部材等によってフレームブラケット40に固定される。
図5に示すように、フレームブラケット40は、左の前部サイドフレーム11の上面を覆うように前後方向に延びる左側上板部40eと、右の前部サイドフレーム12の上面を覆うように前後方向に延びる右側上板部40fとを備えている。左側上板部40eと左の前部サイドフレーム11の上面とが例えば接着剤等で接着され、また、右側上板部40fと右の前部サイドフレーム12の上面とが同様に接着される。これにより、左右の前部サイドフレーム11、12をフレームブラケット40に対して強固に固定できる。
フレームブラケット40は、左側支持部41及び右側支持部42を有しており、左側支持部41及び右側支持部42は、縦板部40a及び下板部40bと一体成形されている。左側支持部41は、左の前部サイドフレーム11の車幅方向外側(左側)に配置され、当該前部サイドフレーム11を車幅方向外側から支持する部分である。具体的には、左側支持部41は、縦板部40aにおける左側差込孔40cの左側部分から前方へ向かって突出しており、左の前部サイドフレーム11の左側面に沿って延びている。左側支持部41の前部は、左の前部サイドフレーム11の前後方向中央部近傍に達しており、したがって、左側支持部41の広い範囲を左側支持部41で支持することが可能になっている。左側支持部41に対して左の前部サイドフレーム11を接着することも可能である。
また、右側支持部42は、右の前部サイドフレーム12の車幅方向外側(右側)に配置され、当該前部サイドフレーム12を車幅方向外側から支持する部分である。具体的には、右側支持部42は、縦板部40aにおける右側差込孔40dの右側部分から前方へ向かって突出しており、右の前部サイドフレーム12の右側面に沿って延びている。右側支持部42の前部は、右の前部サイドフレーム12の前後方向中央部近傍に達しており、したがって、右側支持部42の広い範囲を右側支持部42で支持することが可能になっている。右側支持部42に対して右の前部サイドフレーム12を接着することも可能である。
フレームブラケット40の車幅方向外側には、フロントサスペンション装置20を構成する左右のサスペンションアーム20Aが上下方向に揺動自在に支持される。すなわち、フレームブラケット40における左側支持部41よりも左側部分には、左側アーム取付部43が左側へ突出するように設けられている。この左側アーム取付部43には、左のサスペンションアーム20Aの基端部が前後方向に延びる軸周りに回動可能に取り付けられている。また、フレームブラケット40における右側支持部42よりも右側部分には、右側アーム取付部44が右側へ突出するように設けられている。この右側アーム取付部44には、右のサスペンションアーム20Aの基端部が前後方向に延びる軸周りに回動可能に取り付けられている。
クロスメンバ19は、左の前部サイドフレーム11と、右の前部サイドフレーム12とに架設される部材であり、車幅方向に直線状に延びている。クロスメンバ19も押出材やプレス材等で構成することができる。
図7にも示すように、クロスメンバ19の左端部は、左の前部サイドフレーム11の右側面に対して接着や溶接、締結部材等によって固定されている。クロスメンバ19の右端部は、右の前部サイドフレーム12の左側面に対して同様に固定されている。これにより、左右の前部サイドフレーム11、12の前後方向中間部同士が連結されることになる。
また、クロスメンバ19と、前側バッテリフレーム32とは略平行である。これにより、平面視で、クロスメンバ19、左右の前部サイドフレーム11、12及び前側バッテリフレーム32によって矩形状(本例では台形状)が形成され、水平断面を見ると閉じられた断面が構成される。
図5に示すように、左の補強部材19Aは、クロスメンバ19における車幅方向中央部よりも左寄りの部分から前側バッテリフレーム32へ向けて後方へ延びている。左の補強部材19Aの後部は、左の前部サイドフレーム11の右側面に固定されている。また、右の補強部材19Bは、クロスメンバ19における車幅方向中央部よりも右寄りの部分から前側バッテリフレーム32へ向けて後方へ延びている。右の補強部材19Bの後部は、右の前部サイドフレーム12の左側面に固定されている。
左の衝撃吸収部材16は、左の前部サイドフレーム11の前方に設けられており、前方へ延びる筒状の部材で構成されている。また、右の衝撃吸収部材17は、右の前部サイドフレーム12の前方に設けられており、前方へ延びる筒状の部材で構成されている。衝撃吸収部材16、17は、上部構造体3のクラッシュカン72a、73aと同様に、前方からの衝撃荷重により、前部サイドフレーム11、12が変形する前の段階で圧縮変形し、衝撃荷重を吸収する。図1に示すように、左右の衝撃吸収部材16、17の後部と、上部構造体3のクラッシュカン72a、73aの後部とは、前後方向の位置が略同じに設定されている。
左の突出部材15Aは、左の前部サイドフレーム11と左の衝撃吸収部材16との間に配置され、前部サイドフレーム11の前部よりも車幅方向外側(左側)へ突出している。左の突出部材15Aは、左の前部サイドフレーム11の前部と左の衝撃吸収部材16とに固定されて衝撃吸収部材16を前部サイドフレーム11に連結する基部15aと、該基部15aから車幅方向外側へ突出する突出部15bとを有しており、車幅方向に延びる筒状部材で構成されている。突出部15bの前部は、左の衝撃吸収部材16の前部よりも車幅方向外側に位置している。また、左の突出部材15Aは、例えば押出材やプレス材等で構成されている。
右の突出部材15Bは、左の突出部材15Aと左右対称に構成されており、右の前部サイドフレーム12と右の衝撃吸収部材17との間に配置され、前部サイドフレーム12の前部よりも車幅方向外側(右側)へ突出している。右の突出部材15Bは、右の前部サイドフレーム12の前部と右の衝撃吸収部材17とに固定されて衝撃吸収部材17を前部サイドフレーム12に連結する基部15cと、該基部15cから車幅方向外側へ突出する突出部15dとを有している。
左の衝撃吸収部材16の延びる方向は、左の前部サイドフレーム11の長手方向に沿っており、前部サイドフレーム11の前方への延長線上に、衝撃吸収部材16の軸線が位置するようになっている。また、右の衝撃吸収部材17の延びる方向は、右の前部サイドフレーム12の長手方向に沿っており、前部サイドフレーム12の前方への延長線上に、衝撃吸収部材17の軸線が位置するようになっている。
図3及び図4等に示すように、フロントメンバ18は、左右の衝撃吸収部材16、17に架設される部材である。フロントメンバ18の車幅方向中央部よりも左側の部分が左の衝撃吸収部材16の前部に固定され、フロントメンバ18の車幅方向中央部よりも右側の部分が右の衝撃吸収部材17の前部に固定されている。これにより、左右の衝撃吸収部材16、17がフロントメンバ18によって連結されることになる。図1に示すように、フロントメンバ18と、上部構造体3のフロントバンパーレインフォースメント87とは、前後方向の位置が略同じに設定されており、フロントバンパーレインフォースメント87の真下にフロントメンバ18が位置付けられている。
フロントメンバ18の車幅方向外端部は、左の前部サイドフレーム11の前部よりも車幅方向外側へ延びるとともに、右の前部サイドフレーム12の前部よりも車幅方向外側へ延びている。すなわち、フロントメンバ18の左端部は、左の前部サイドフレーム11の前部よりも左側まで延びており、また、フロントメンバ18の右端部は、右の前部サイドフレーム12の前部よりも右側まで延びている。
また、前後方向から見たとき、フロントメンバ18の車幅方向外端部と、突出部材15A、15Bの少なくとも突出部15b、15dとが重複するように配置されている。つまり、フロントメンバ18の車幅方向外端部と、突出部15b、15dとが略同じ高さに位置付けられている。
(実施形態の作用効果)
次に、上記のように構成された電動車両1の衝突時について説明する。例えば図8に示すように、左の前部サイドフレーム11の前部よりも左側に衝撃荷重(矢印Dで示す方向の衝撃荷重)が入力するようなオフセット衝突を想定する。まず、図2等に示す上部構造体3について説明すると、矢印D方向の衝撃荷重は、その一部がフロントバンパーレインフォースメント87を介して左のクラッシュカン72a及び左のフロントメインフレーム72に入力して吸収される。次に、下部構造体2について説明すると、図8に示す矢印D方向の衝撃荷重がフロントメンバ18における衝撃吸収部材16よりも左側に入力し、衝撃吸収部材16が圧縮変形する。衝撃吸収部材16が圧縮変形すると、矢印D方向の衝撃荷重は左の突出部材15Aの左端部に作用することになる。このとき、フロントメンバ18の右側部分(非衝突側)は右の衝撃吸収部材17を介して右の前部サイドフレーム12に固定されているので、フロントメンバ18は、仮想線及び矢印Eで示すように右側部分を支点として左側部分が後方に移動するような回動挙動を起こす。フロントメンバ18の左端部の後方には、左の突出部材15Aが位置しているので、衝撃荷重がフロントメンバ18から左の突出部材15Aに伝達された後、左の前部サイドフレーム11に伝達される。この衝撃荷重は左の前部サイドフレーム11の軸方向に沿う方向に入力するので、左の前部サイドフレーム11が軸圧縮して衝撃荷重が吸収される。右の前部サイドフレーム12の前部よりも右側に衝撃荷重が入力するようなオフセット衝突でも同様である。
次に、上記のように構成された電動車両1の衝突時について説明する。例えば図8に示すように、左の前部サイドフレーム11の前部よりも左側に衝撃荷重(矢印Dで示す方向の衝撃荷重)が入力するようなオフセット衝突を想定する。まず、図2等に示す上部構造体3について説明すると、矢印D方向の衝撃荷重は、その一部がフロントバンパーレインフォースメント87を介して左のクラッシュカン72a及び左のフロントメインフレーム72に入力して吸収される。次に、下部構造体2について説明すると、図8に示す矢印D方向の衝撃荷重がフロントメンバ18における衝撃吸収部材16よりも左側に入力し、衝撃吸収部材16が圧縮変形する。衝撃吸収部材16が圧縮変形すると、矢印D方向の衝撃荷重は左の突出部材15Aの左端部に作用することになる。このとき、フロントメンバ18の右側部分(非衝突側)は右の衝撃吸収部材17を介して右の前部サイドフレーム12に固定されているので、フロントメンバ18は、仮想線及び矢印Eで示すように右側部分を支点として左側部分が後方に移動するような回動挙動を起こす。フロントメンバ18の左端部の後方には、左の突出部材15Aが位置しているので、衝撃荷重がフロントメンバ18から左の突出部材15Aに伝達された後、左の前部サイドフレーム11に伝達される。この衝撃荷重は左の前部サイドフレーム11の軸方向に沿う方向に入力するので、左の前部サイドフレーム11が軸圧縮して衝撃荷重が吸収される。右の前部サイドフレーム12の前部よりも右側に衝撃荷重が入力するようなオフセット衝突でも同様である。
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
以上説明したように、本開示に係る車体前部構造は、例えば電動車両に設けることができる。
1 電動車両
10 バッテリケース
11、12 前部サイドフレーム
15A、15B 突出部材
15a 基部
15b 突出部
16、17 衝撃吸収部材
18 フロントメンバ
19 クロスメンバ
32 前側バッテリフレーム
40 フレームブラケット
70 フロアパネル
A 車体前部構造
B バッテリ
M1 走行用モータ
10 バッテリケース
11、12 前部サイドフレーム
15A、15B 突出部材
15a 基部
15b 突出部
16、17 衝撃吸収部材
18 フロントメンバ
19 クロスメンバ
32 前側バッテリフレーム
40 フレームブラケット
70 フロアパネル
A 車体前部構造
B バッテリ
M1 走行用モータ
Claims (6)
- 走行用モータを備えるとともに、当該走行用モータに電力を供給するバッテリが収容されたバッテリケースがフロアパネルの下方に配設された電動車両の車体前部構造において、
前記バッテリケースの前部に設けられる前側バッテリフレームと、
前記前側バッテリフレームから車両前方へ向かって前方へ行くほど車幅方向外側に位置するように延びる左右一対のサイドフレームと、
左右の前記サイドフレームの前方にそれぞれ設けられた左右一対の衝撃吸収部材と、
左右の前記衝撃吸収部材に架設されるフロントメンバと、
前記サイドフレームと前記衝撃吸収部材との間に配置され、前記サイドフレームの前部よりも車幅方向外側へ突出する突出部材とを備えている車体前部構造。 - 請求項1に記載の車体前部構造において、
左右の前記サイドフレームの後部を前記前側バッテリフレームに連結するフレームブラケットを備え、
前記フレームブラケットは、左の前記サイドフレームの車幅方向外側に配置され、当該サイドフレームを車幅方向外側から支持する左側支持部と、右の前記サイドフレームの車幅方向外側に配置され、当該サイドフレームを車幅方向外側から支持する右側支持部とを有している車体前部構造。 - 請求項1または2に記載の車体前部構造において、
前記前側バッテリフレームは車幅方向に延びており、
前記前側バッテリフレームの車幅方向外端部は、左の前記サイドフレームの後部よりも車幅方向外側へ延びるとともに、右の前記サイドフレームの後部よりも車幅方向外側へ延びている車体前部構造。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の車体前部構造において、
前記突出部材は、前記サイドフレームの前部と前記衝撃吸収部材とに固定されて前記衝撃吸収部材を前記サイドフレームに連結する基部と、該基部から車幅方向外側へ突出する突出部とを有している車体前部構造。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載の車体前部構造において、
前記フロントメンバの車幅方向外端部は、左の前記サイドフレームの前部よりも車幅方向外側へ延びるとともに、右の前記サイドフレームの前部よりも車幅方向外側へ延びている車体前部構造。 - 請求項5に記載の車体前部構造において、
車両前後方向から見たとき、前記フロントメンバの車幅方向外端部と、前記突出部材の少なくとも一部とが重複するように配置されている車体前部構造。
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