JP4387826B2 - 電気自動車の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車の車体構造のうち、特に車体前部構造に関する。

従来、電気自動車の車体前部構造として、例えば特許文献１，２に記載の技術が開示されている。特許文献１に記載されている電気自動車の車体前部構造は、現行のガソリンエンジン車とほぼ同じであり、強度確保のための構造として、左右のメインフレームが車室のフロントガラスを越えて更に前方向に伸びており、左右メインフレームの前端部及び途中部はそれぞれクロスメンバで連結されている。また、特許文献２に記載されている電気自動車の車体前部構造は、強度確保のための構造として、車室のフロントガラスより前方において、左右センターフレームの前方延長部がそれぞれクロスプレートで連結されている。また、サスペンションアームは、クロスプレートに配設固定された支持ブラケットに回動可能に取り付けられている。
特開平１０−１３８９５６（図２参照） 特開平０８−３３２８５３（図２参照）

しかしながら、一人乗りないし二人乗りのような小型電気自動車の車体前部構造において上述の構造を適用した場合、車体前部が拡大し、結果として車体全体が拡大化する。小型電気自動車は小出力電気モータを用いているが、車体が拡大して車体の重量が増えると、電気モータの出力を大きくする必要がある。このことが更に車体の大きさを拡大させる要因となり、製造コスト増に繋がるという問題がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、小型電気自動車の車体前部構造において、車両の安定性を確保し、且つ車体の強度を確保しつつ軽量でコンパクトな車体前部構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、電気自動車の車体前部構造において、車体の左右下部においてそれぞれ前後に伸びているサイドメンバと、左右サイドメンバの前端部を連結するロアフロントクロスメンバと、左右サイドメンバの前端部から上方向に伸びる左右のフロントピラと、ロアフロントクロスメンバより上方位置において左右のフロントピラを連結する第１アッパフロントクロスメンバと、ロアフロントクロスメンバの中央部から車両前方へ突き出しているロアサポートメンバと、一端側が第１アッパフロントクロスメンバの両端部側、またはフロントピラのロアサポートメンバよりも高い位置の部分に取り付けられ、他端側がロアサポートメンバの前端側に連結され、車体前方に向かうに従って互いの間隔が狭くなるように前方下方に向けて伸びるアッパサポートメンバと、前輪を回転自在に支持し、ロアサポートメンバの両側面側にそれぞれ前後位置に設けたブラケットを介して揺動可能に支持された左右のフロントサスペンションアームと、前輪に少なくとも一部が内蔵されるホイールインモータとから構成することとした。

上記構成により、小型電気自動車の車体前部構造において、車両の安定性を確保し、且つ車体の強度を確保しつつ軽量でコンパクトな車体前部構造を提供することができる。

以下、本発明の電気自動車の車体前部構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

図１は実施例１における電気自動車の車体前部構造を示す斜視図である。
尚、図１は車体前部構造がよく分かるように、フロントサスペンション２０をロアサポートメンバ５から外した状態の車体前部構造を示してあり、図２は、フロントサスペンション２０をロアサポートメンバ５に取り付けた状態の車体前部構造を示している。

車体前部構造は、フロントピラ３等と共に車室等の下部を形成し、前方部分がロアフロントクロスメンバ２で連結されて車体前部構造の一部を構成する左右のサイドメンバ（シル）１と、左右のフロントサスペンションアーム２２を支持するロアサポートメンバ５と、このロアサポートメンバ５の前方でバンパを支持するバンパサポートメンバ１３とを有する。

サイドメンバ１は車体の左右下部においてそれぞれ前後に伸びている。サイドメンバ１は、これらの前端部間が車体幅方向に伸びるロアフロントクロスメンバ２により、またこれらの後端部間がロアリアクロスメンバ７により連結されている。サイドメンバ１の前端部には、左右サイドメンバ１からそれぞれ上方に伸びる左右のフロントピラ３が取り付けられる。左右のフロントピラ３間は、更にロアフロントクロスメンバ２より上方位置において車体幅方向に伸びる第１アッパフロントクロスメンバ４にて連結される。尚、この第１アッパフロントクロスメンバ４は、その両端部が後方へ湾曲するように形成されてロアフロントクロスメンバ２に固定されており、この結果、それら端部の中間はフロントピラ３より車体前方側に位置するようになる。ロアサポートメンバ５は、この後端部がロアフロントクロスメンバ２の中央部に固着され、車体中央位置で車体前方へ突出するようにしてある。

すなわち、ロアサポートメンバ５は、ロアフロントクロスメンバ２の中央部から車両前方へ突き出しており、Ｔ字状に組み合わされた前方メンバ５ａと後方メンバ５ｂからなる。尚、後方メンバ５ｂはロアフロントクロスメンバ２側にあって車体前後方向に伸び、車体前後端部が開口した四角筒状をなしている。前方メンバ５ａは、車体左右端部が開口した四角筒状をなしており、後方メンバ５ｂの前端部に設けられ、アッパサポートメンバ６の他端側が固定されると共に、開口端にブラケット２１が取り付けられている。尚、ロアサポートメンバ５の両端面には、それぞれ前後方向に設けたブラケット２１を介して揺動可能にフロントサスペンションアーム２２が支持されている。

アッパサポートメンバ６は、一端側が第１アッパフロントクロスメンバ４の両端側に、また、他端側が車体前方下方に向かうに従って互いの間隔が狭くなるように伸びてロアサポートメンバ５の前端側に連結されている。

補助クロスメンバ９は、左右のアッパサポートメンバ６の途中を車体幅方向に連結している。補助連結メンバ１０は、補助クロスメンバ９と第１アッパフロントクロスメンバ４とを上下方向に連結している。

補強プレート１１ａ，１１ｂは、それぞれロアサポートメンバ５のロアフロントクロスメンバ２側の上部とロアフロントクロスメンバ２の中央部との間、ロアサポートメンバ５のロアフロントクロスメンバ側の底部とロアフロントクロスメンバ２の中央部との間を連結している。尚、補強プレート１１ａ，１１ｂは、上下で同材質・同形とし、取付け時の上下方向だけを反対にしている。このため、製造コストを抑えることができる。フロントバンパ支持部１２は、ロアサポートメンバ５の前方端部において車体幅方向に伸びており、前面が平坦になっている。左右のバンパサポートメンバ１３は、ロアサポートメンバ５の前方メンバ５ａからフロントバンパ支持部１２に向かって拡開するように伸び、フロントバンパ支持部１２をロアサポートメンバ５に支持する役割を担っている。

すなわち、上記車体前部構造にあっては、ロアフロントクロスメンバ２、第１アッパフロントクロスメンバ４及び左右のフロントピラ３で車体正面側から見て閉構造をとり、これらのメンバにロアサポートメンバ５及びアッパサポートメンバ６で側面方向から見ても閉構造をとっている。更に左右のアッパサポートメンバ６と第１アッパフロントクロスメンバ４とロアサポートメンバ５でも閉構造をとる構成としている。

以上説明したように、本実施例１の車体前部の構成にあっては、車両前部に複数の閉構造を設ける構成としているため、軽量でコンパクトながらも十分な強度を確保することが可能となる。この結果、フロントサスペンションアーム２２がこれらの取付部が容易に変形してサスペンションジオメトリが変わることで走行中の車両の安定性が損なわれるのを抑止でき、また、衝突時に衝撃を吸収することができる。

また、ロアサポートメンバ５の各メンバ（前方メンバ５ａ，後方メンバ５ｂ）は強度に影響しない範囲で壁面をくり抜いており、軽量化が可能である。

また、車体前部はできる限り少ない部品から構成され、部品間のスペースを十分大きくとることができるため、メンテナンス性もよい。

図２は、フロントサスペンション２０を取り付けた状態の車体前部構造を表す図である。
フロントサスペンション２０は、図示しない前輪を回転自在に支持する左右のフロントサスペンションアーム２２と、車体を支持し外力を緩和するコイルスプリング２３と、コイルスプリング２３の振動を減衰するショックアブソーバ２４と、左右のフロントサスペンションアーム２２を連結するスタビライザー２５とを有する。

フロントサスペンションアーム２２は、その車体側支持を、ロアフロントクロスメンバ２に取り付けられ、車体中央部に位置するロアサポートメンバ５により行う。ロアサポートメンバ５の両端面には、それぞれ前後方向ブラケット２１が設けられており、ブラケット２１を介して揺動可能にフロントサスペンションアーム２２が支持されている。

一方、フロントサスペンションアーム２２の外側端にはナックル２８を介してショックアブソーバを内蔵しコイルスプリング２３を有するストラット（図示せず）が取り付けられている。このストラットの上端部（ショックアブソーバのロット上端部）は、車体側に弾性体を介して支持される。

スタビライザー２５は、トーションバーで構成され、両端がそれぞれフロントサスペンションアーム２２に支持され、その中間部が車体側に支持され、車両走行中に左右のホイールが車体に対し互いに上下するとき、トーションバーの捩れを利用し、捩れにより発生するばね力を用いて車両の傾きを少なくする。すなわち、スタビライザー２５はこの中間部がフロントバンパ支持部１２にブッシュ２７を介してボルト固定されている。ここで、フロントバンパ支持部１２は、フロントバンパ（図外）を支持する役割に加え、スタビライザー２５を支持する役割を兼用するように構成されている。

スタビライザー２５の端部は、それぞれ左右のフロントサスペンションアーム２２に固着され、車体前後方向に伸びるスタビライザー支持部２６にブッシュ２７を介してボルト固定されている。ブッシュ２７は、コイルスプリング２３やショックアブソーバ２４では吸収し切れない前後左右上下方向の衝撃を吸収緩和するものである。このスタビライザー支持部２６には、ホイールインモータ８もその後端側が固定支持されている。

ステアリングナックル２８は、ボールジョイント（図外）を介してフロントサスペンションアーム２２に取り付けられており、上下運動と操向の為の回動運動を可能にしている。

以上説明したように、本実施例１のフロントサスペンション２０部の構成にあっては、フロントサスペンションアーム２２の取付けにおいて、ロアサポートメンバ５が車体中央部に位置しているため、コンパクトでありながらもフロントサスペンションアーム２２の取付け空間を十分に確保できる。よって、従来の左右サイドメンバを持つ構成のようにフロントサスペンションアームと車輪、サイドメンバとの干渉の心配がないため、設計の自由度が高まる。

また、ロアサポートメンバ５が車体中央部に位置していると、例えば一人乗りの小型車のように車幅を小さく設計した場合でもサスペンションアーム２２の車体幅方向の長さを長くすることが可能となる。これにより、フロントサスペンションアーム２２の揺動によるサスペンションジオメトリの変化に起因する車両走行性の悪化を抑制することが可能となる。

また、第１アッパフロントクロスメンバ４をフロントピラ３よりも前方に出るように曲げ加工して設置しており、更に第１アッパフロントクロスメンバ４の前方にサスペンション固定部２９を溶接により固定している。曲げ加工により前方からの衝撃吸収能力を高めることが可能となる。また、サスペンション固定部２９が第１アッパフロントクロスメンバ４の前方に固定されていることから、フロントサスペンション２０の上方支持位置を車両の操舵性・安定性にとって最適な位置に設定することができる。

更に、スタビライザー２５はフロントバンパ支持部１２にボルト固定されている。つまり、フロントバンパ支持部１２は、フロントバンパ（図外）を支持する役割と、スタビライザー２５を支持する役割とを兼用することができる。

図３は、上記車体前部構造をフロント車体パネル１６にて覆った状態を表す図である。
フロント車体パネル１６の下方中央部に、フロントガラス１５とは別に小窓１４を設けている。これにより、例えば車庫入れ等、車両の前方下部の状況が見づらい場合に、小窓１４から車両下部を見ながら運転することで、運転しやすく、障害物に衝突するのを防止できる。よって、特に年配者等にとって運転しやすい車を提供することができる。

尚、図３で小窓１４はフロント車体パネル１６の下方中央部に設置しているが、この場所に限るものではなく、フロント車体パネル１６の下方左右それぞれに１つずつ設けることとしてもよい。

以上説明した構成により得られる効果を以下に列挙する。
１）フロントサスペンションアーム２２の車体側支持を、ロアフロントクロスメンバ２に取り付けられたロアサポートメンバ５により行う。ロアサポートメンバ５は車体中央部に位置して車両前後方向に伸びる部材で構成するため、コンパクトな構成でありながらもフロントサスペンションの取付け空間を十分に確保できる。これにより、従来の左右サイドメンバを持つ構成のようにフロントサスペンションアームや車輪とサイドメンバとの干渉の心配がないため、設計の自由度が高まる。よって、例えば車高を低くする等が可能となり、車両走行の安定性を確保することができる。

また、ロアサポートメンバ５が車両中央部に位置しているため、小型車のように車幅を小さく設計した場合でもサスペンションアーム２２の車体幅方向の長さを長くすることが可能となる。これにより、フロントサスペンションアーム２２の揺動によるサスペンションジオメトリの変化に起因した車両走行の安定性・操舵性の悪化を抑制することが可能となる。

フロントサスペンションアーム２２を、車体中央位置で前後に伸ばしたロアサポートメンバ５により支持しているため、少ない材料で強度を確保することが可能となり、コスト削減に繋がる。

また、車両前部に複数の閉構造を設けているため、十分な強度を確保することが可能となり、衝突時における衝撃吸収能力を向上させることができる。

更に、前輪駆動用モータとしてホイールインモータ８を使用している。これにより、スペースを縮小することが可能となり、車体構造の軽量簡素化を図ることができる。よって、コスト削減を達成できる（請求項１に対応）。

２）補助クロスメンバ９により左右のアッパサポートメンバ６の途中部を車体幅方向に連結している。また、補助連結メンバ１０により補助クロスメンバ９と第１アッパフロントクロスメンバ４とを連結している。すなわち、軽量な構造で、左右のアッパサポートメンバ１０と第１アッパフロントクロスメンバ４の間の強度向上を図ることができる。これにより、衝突時のエネルギ吸収能力を向上させることができる（請求項２に対応）。

３）小型の補強プレート１１ａ，１１ｂにより、ロアサポートメンバ５の後方とロアフロントクロスメンバ２の中央部との間を連結することとした。この補強プレート１１ａ，１１ｂは前方側が後方側よりも幅が狭くなるようにしているため、フロントサスペンションアーム２２との干渉防止を図りつつ、ロアサポートメンバ５とロアフロントクロスメンバ２の間の強度を向上させることができる。また、補強プレート１１ａ，１１ｂの壁面をくり抜いているため、軽量化を図ることが可能となる。これらの軽量化に伴い、ホイールインモータ８を低出力モータにすることができるため、ホイールインモータ８の大きさを小さくすることが可能となり、更なるスペース縮小を図ることができる。更に、補強プレート１１ａ，１１ｂは、上下で同材質・同形とし、取付け時の上下方向だけを反対にしている。このため、製造コストを抑えることができる。（請求項３に対応）。

４）ロアサポートメンバ５の前方メンバ５ａの前方端部に車体幅方向に沿って伸びるフロントバンパ支持部１２を設けており、フロントバンパ支持部１２は、前面が平坦な構造となっている。したがって、フロントバンパ支持部１２は簡単な構造で衝撃を吸収することができる。しかも前面が平坦な構造となっているため、バンパ等の取付けを容易に行うことができる。（請求項４に対応）。

５）フロントバンパ支持部１２は、ロアサポートメンバ５の前端部から車体に向かうに従い拡開する左右のバンパサポートメンバ１３により、ロアサポートメンバ５に取り付けられている。したがって、簡単で軽量な構成でフロントバンパ支持部１２を支持することが可能となり、しかも衝突時の衝突エネルギ吸収能力を増大させることができる（請求項５に対応）。

６）ロアサポートメンバ５は、四角筒状で車両の左右方向に開口した前方メンバ５ａと、同じく四角筒状で車両の前後方向に開口した後方メンバ５ｂとから構成される。ロアサポートメンバ５の各メンバ（前方メンバ５ａ，後方メンバ５ｂ）共に四角筒状であるため、軽量化を図りつつロアサポートメンバ５の強度を向上させて、サスペンションジオメトリ変化による車両走行の安定性・操舵性の悪化を抑制することができる。また、前方メンバ５ａと後方メンバ５ｂにより、十分な強度を確保することが可能となり、衝突時の衝撃吸収性を向上させることができる。更に、前方メンバ５ｂは、前方部が平坦であるため、フロントバンパ支持部１２の取付けを容易に行うことができる（請求項６に対応）。

７）第１アッパフロントクロスメンバ４をフロントピラ３よりも前方に出るように曲げ加工して設置し、第１アッパフロントクロスメンバ４の前方にサスペンション固定部２９を溶接により固定した。第１アッパフロントクロスメンバ４を曲げているため、前方からの衝撃吸収能力を向上させることができる。また、第１アッパフロントクロスメンバ４の前方にサスペンション固定部２９があるため、フロントサスペンション２０の上方支持位置を、車両の操舵性・安定性にとって最適な位置に設定することができる（請求項７に対応）。

８）スタビライザー２５はフロントバンパ支持部１２にボルト固定されている。つまり、フロントバンパ支持部１２は、フロントバンパ（図外）を支持する役割と、スタビライザー２５を支持する役割とを兼用している。すなわち、１つの部材でフロントバンパ（図外）の支持とスタビライザー２５の支持の両方を行うことが可能となり、少ない部材で支持を行うことができる。よって、強度を確保しつつコンパクトで軽量な構成を達成することが可能となり、コスト削減を図ることができる（請求項８に対応）。

９）スタビライザー支持部２６は、スタビライザー２５の支持部とホイールインモータ８の支持部とを兼用している。この結果、１つの部材でスタビライザー２５とホイールインモータ８のフロントサスペンションアーム２２への支持を同時に行うことが可能となる。よって、少ない部材で強度を確保しつつコンパクトで軽量な構成を達成することが可能となり、コスト削減を図ることができる（請求項９に対応）

１０）フロント車体パネル１６に小窓１４を設けている。この結果、車庫入れ時等に車両前方下部及び車両側部の視界が確保されるため、特に年配者等にとっても運転しやすい車を提供することができる（請求項１０に対応）。

実施例１における電気自動車の車体前部構造を示す斜視図である。 実施例１におけるフロントサスペンションを取り付けた状態の車体前部構造を表す図である。 実施例１におけるフロント車体パネル下部に小窓を設けた場合を表す図である。

符号の説明

１ サイドメンバ（シル）
２ ロアフロントクロスメンバ
３ フロントピラ
４ 第１アッパフロントクロスメンバ
５ ロアサポートメンバ
５ａ 前方メンバ
５ｂ 後方メンバ
６ アッパサポートメンバ
７ ロアリアクロスメンバ
８ ホイールインモータ
９ 補助クロスメンバ
１０ 補助連結メンバ
１１ａ，１１ｂ 補強プレート
１２ フロントバンパ支持部
１３ バンパサポートメンバ
１４ 小窓
１５ フロントガラス
１６ フロント車体パネル
２０ フロントサスペンション
２１ ブラケット
２２ フロントサスペンションアーム
２３ コイルスプリング
２４ ショックアブソーバ
２５ スタビライザー
２６ スタビライザー支持部
２７ ブッシュ
２８ ステアリングナックル
２９ フロントサスペンション固定部

Claims (10)

1. 車体の左右下部においてそれぞれ前後に伸びているサイドメンバと、
   前記左右サイドメンバの前端部を連結するロアフロントクロスメンバと、
   前記左右サイドメンバの前端部から上方向に伸びる左右のフロントピラと、
   前記ロアフロントクロスメンバより上方位置において前記左右のフロントピラを連結する第１アッパフロントクロスメンバと、
   前記ロアフロントクロスメンバの中央部から車両前方へ突き出しているロアサポートメンバと、
   一端側が前記第１アッパフロントクロスメンバの両端部側、または前記フロントピラの前記ロアサポートメンバよりも高い位置の部分に取り付けられ、他端側が前記ロアサポートメンバの前端側に連結され、車体前方に向かうに従って互いの間隔が狭くなるように前方下方に向けて伸びるアッパサポートメンバと、
   前輪を回転自在に支持し、前記ロアサポートメンバの両側面側にそれぞれ前後位置に設けたブラケットを介して揺動可能に支持された左右のフロントサスペンションアームと、
   前記前輪に少なくとも一部が内蔵される前輪駆動用モータとしてのホイールインモータと、
   から構成されることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
2. 請求項１記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記左右のアッパサポートメンバの途中を車体幅方向に伸びて互いに連結する補助クロスメンバと、
   上下方向に伸びて前記補助クロスメンバと前記第１アッパフロントクロスメンバとを連結する補助連結メンバとを備えることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
3. 請求項１または２いずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記ロアサポートメンバと前記ロアフロントクロスメンバの中央部との間を連結する補強プレートを備えることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
4. 請求項１ないし３いずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記ロアサポートメンバの前方端部に車体幅方向に沿って伸びるフロントバンパ支持部を支持することを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
5. 請求項４記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記フロントバンパ支持部は、前記ロアサポートメンバの前端部から車体前方に向かうに従って拡開する左右のバンパサポートメンバにより前記ロアサポートメンバの前端部に取り付けられることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
6. 請求項１ないし５いずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記ロアサポートメンバは、前記ロアクロスメンバ側にあって車体前後方向に伸びる四角筒状をなし、前記ロアクロスメンバに固定されると共に前記後位置のブラケットが左右の側面部に取り付けられる後方メンバと、車体左右方向に伸びる四角筒状をなし、該後方メンバの前端部に取り付けられ、前記アッパサポートメンバの他端部が固定されると共に、左右の開口端に前記前位置のブラケットがそれぞれ取り付けられる前方メンバとから構成されることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
7. 請求項１ないし６いずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記フロントサスペンションアームにはショックアブソーバを内蔵するストラットが取り付けられ、該ストラット上端側が前記第１アッパフロントクロスメンバに取り付けられたフロントサスペンション固定部に支持されることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
8. 請求項１ないし７いずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記フロントバンパ支持部は、フロントバンパと、前記フロントサスペンションアームに取り付けられたスタビライザーの中間部とを支持することを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
9. 請求項１ないし８いずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記フロントサスペンションアームは、車体前後方向に伸びてスタビライザーを支持するスタビライザー支持部を有し、該スタビライザー支持部により前記ホイールインモータを支持することを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
    前記ロアサポートメンバ及び前記アッパサポートメンバを覆うフロント車体パネルを有し、該フロント車体パネルの下部に運転席から車外を可視するための小窓を設けたことを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
    

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