JP6861751B2 - 車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体前部構造に関する。

特許文献１には、車両の前突時において、前突荷重によって後退するエンジンをダッシュパネルに取り付けられたダッシュカバーに当接させ、ダッシュカバーを変形させることによって前突荷重（衝突エネルギー）を吸収する構造が記載されている。

実開平５−１６６９号公報

近年、環境保護の観点等から、エンジンをモータ（電動モータ）に置き換えた、電気自動車等の車両が開発されつつある。かかる車両では、モータの後側に補器部品が設けられている。また、かかる車両には、小型化のニーズがあるため、補器部品とダッシュパネルとの距離が小さく設定されている。そのため、車両の前突時には、補器部品がダッシュパネルに衝突し、破損するおそれがある。

本発明は、前記した事項に鑑みて創案されたものであり、車両の前突時において、モータの補器部品を保護するとともに衝突エネルギーを好適に吸収することが可能な車体前部構造を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、本発明の車体前部構造は、前後方向に延びるサブフレームと、前記サブフレームに固定されるマウントと、前記マウントを介して前記サブフレームに支持されるモータと、前記モータの後側に設けられる当該モータの補機部品と、前記サブフレームの後端部が固定される固定部と、前記補機部品と前記固定部との間において、車体の内部空間を前後に区画するダッシュパネルと、を備え、前記サブフレームにおける前記モータの支持部と前記後端部との間には、第一の易変形部が形成されており、前記ダッシュパネルには、第二の易変形部が形成されており、前記補機部品と前記第二の易変形部との間には、前記サブフレーム及び前記モータの少なくとも一方に支持されたプロテクタが配置されており、前記マウントは、前記サブフレームに前突荷重が入力された場合に、前記固定部と当接可能な位置に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、車両の前突時において、補器部品を保護するとともに衝突エネルギーを好適に吸収することができる。

本発明の実施形態に係る車体前部構造を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る車体前部構造を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る車体前部構造を模式的に示す平面図である。 本発明の実施形態に係る車体前部構造による補機部品の保護を説明するための模式的な側面図である。 本発明の実施形態に係る車体前部構造による補機部品の保護を説明するための模式的な側面図である。 本発明の実施形態に係る車体前部構造による補機部品の保護を説明するための模式的な側面図である。 本発明の実施形態に係る車体前部構造による補機部品の保護を説明するための模式的な側面図である。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。上下、前後、左右（車幅方向）といった方向を示す用語は、車両の乗員（運転者）を基準とする。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る車体前部構造１は、モータを駆動源とする電気自動車の構造であって、バンパ２と、左右一対のフロントサイドフレーム３，３と、左右一対のアッパメンバ４，４と、を備える。ここで、図１は、後記する左側の前後辺部２３及びマウント９を通る矢状面（前後方向及び上下方向を含み、左右方向とは直交する平面）を断面として、車体前部構造１を左から見た側面図である。すなわち、図１には、左右一対のフロントサイドフレーム３，３及びアッパメンバ４，４のうち、右側のものが図示されている。

＜バンパ＞
バンパ（バンパビーム）２は、車両（自動車）の前端部において車幅方向に延設される金属製又は樹脂製の構造部材（骨格部材）である。

＜フロントサイドフレーム＞
フロントサイドフレーム３は、バンパ２の車幅方向端部近傍から後方に延設される金属製又は樹脂製の構造部材である。フロントサイドフレーム３（後記するダッシュパネルよりも前となる部位）は、正面視（上下方向及び左右方向を含む平面）で略矩形状の閉断面形状を呈する。かかるフロントサイドフレーム３は、例えば、当該フロントサイドフレーム３の車幅方向内部を構成するインナパネルと、当該フロントサイドフレーム３の車幅方向外部を構成するアウタパネルと、を溶接等で接合することによって形成されている。フロントサイドフレーム３の後記するダッシュパネル１０よりも後となる部位は、上側に開口を有する略Ｕ字形状を呈し、車室の床面を構成するフロアパネルの下面に対して溶接等によって接合されている。

＜アッパメンバ＞
アッパメンバ４は、バンパ２の車幅方向端部（フロントサイドフレーム３よりも車幅方向外方）から後方かつ上方に延設される金属製又は樹脂製の構造部材である。アッパメンバ４は、正面視で略矩形状の閉断面形状を呈する。かかるアッパメンバ４は、例えば、当該アッパメンバ４の車幅方向内部を構成するインナパネルと、当該アッパメンバ４の車幅方向外部を構成するアウタパネルと、を溶接等で接合することによって形成されている。アッパメンバ４の前端部は、連結部材（図示せず）を介してフロントサイドフレーム３に連結されており、アッパメンバ４の後端部は、フロントピラーの高さ方向中間部（ベルトライン近傍）に対して溶接等によって接合されている。

また、図１及び図２に示すように、車体前部構造１は、サブフレーム５と、モータ６と、補機部品７と、マウント８と、マウント９，９と、ダッシュパネル１０と、左右一対のフロントクロスメンバ１１，１１と、ダッシュクロスメンバ１２と、を備える。図２は、後記する左側の前後辺部２３及びマウント９を通る矢状面を断面として、車体前部構造１を左上から見た斜視図である。なお、図２において、バンパ２、左右一対のフロントサイドフレーム３、左右一対のアッパメンバ４、ダッシュパネル１０、左右一対のフロントクロスメンバ１１及びダッシュクロスメンバ１２は、省略されている。

＜サブフレーム＞
サブフレーム５は、モータ６を支持するための金属製又は樹脂製の構造部材である。サブフレーム５は、フロントサイドフレームから下方に延設される左右一対の上下辺部２１と、上下辺部２１，２１の下端部間に架設される横辺部２２と、上下辺部２１から後方に延設される左右一対の前後辺部２３，２３と、を備える。

前後辺部２３は、正面視で略矩形状の閉断面形状を呈する。かかる前後辺部２３は、例えば、当該前後辺部２３の下部を構成するロアパネルと、当該前後辺部２３の上部を構成するアッパパネルと、を溶接等で接合することによって形成されている。前後辺部２３の後端部は、固定部としてのフロントクロスメンバ１１に対してボルト締結等によって固定されている。

＜モータ＞
モータ（電動モータ）６は、車両の動力源であり、マウント８及びマウント９，９を介してサブフレーム５に支持・搭載されている。モータ６は、図示しない蓄電池からの電力で駆動し、車両の駆動輪を回転させる。

＜補機部品＞
補機部品７は、蓄電池からの電力で駆動するモータ６の補機（いわゆる高電圧部品）であり、モータ６の後側に配置されている。補機部品７は、モータ６及び／又はマウント９にボルト締結等によって固定されている。補機部品７としては、家庭用コンセント等のＡＣ電源からの電力によって、モータ６に電力を供給するための蓄電池（バッテリ、図示せず）を充電するための充電器（ＣＨＧ）、非接触型の整流器、蓄電池からの電力によって駆動し、モータ６を冷却するための冷媒を圧縮する圧縮機（Ｅ−ＣＯＭＰ）、蓄電池からの電力によって駆動し、モータ６を加熱するヒータ（Ｅ−ＨＴＲ）等が挙げられる。また、補器部品７としては、その他、蓄電池からの電流を交流（三相交流）に変換したり蓄電池への電流を直流に変換したりするインバータや、蓄電池から（又は蓄電器へ）の電流の電圧を調整（低減又は増大）するコンバータ等を有するＰＣＵ（Power Control Unit）、モータ６や補器部品等を含む車両の電装部品を制御するＥＣＵ（Electrical Control Unit）等も挙げられる。

＜マウント＞
マウント８は、モータ６の前端部かつ車幅方向中間部をサブフレーム５の横辺部２２に対して支持する部材である。マウント９は、モータ６の後端部かつ車幅方向端部をサブフレーム５の前後辺部２３に対して支持する部材である。マウント９は、補機部品７も支持する。

マウント９は、前後辺部２３の上壁部にボルト締結等によって固定されるサブフレーム側部材９ａと、サブフレーム側部材９ａから後方に突出する軸部９ｂと、を備える。また、マウント９は、モータ６及び補機部品７にボルト締結等によって固定されるモータ側部材９ｃと、モータ側部材９ｃによって保持されるブッシュ９ｄと、を備える。マウント９は、ブッシュ９ｄに軸部９ｂが挿通されることによって、モータ６とサブフレーム５とを連結する。モータ６の振動は、サブフレーム５（前後辺部２３）に伝達される際に、マウント９のブッシュ９ｄによって減衰される。モータ側部材９ｃの下部は、サブフレーム５に前突荷重が入力されて第一の易変形部Ａが圧潰又は屈曲変形した場合に、フロントクロスメンバ１１と当接する。モータ側部材９ｃの上部には、プロテクタ１３が取り付けられている。

＜ダッシュパネル＞
図１に示すように、ダッシュパネル１０は、車体の内部区間を前後に区画する金属製の板状部材である。ダッシュパネル１０は、車幅方向及び上下方向に延在する本体壁部１０ａと、本体壁部１０ａの下端部から下斜め後方に延設される傾斜壁部１０ｂと、傾斜壁部１０ｂの下端部から後方に延設される下壁部１０ｃと、を一体に備える。車体の内部空間のうち、本体壁部１０ａ及び傾斜壁部１０ｂの前方は、モータ６等が収容される動力室を構成し、本体壁部１０ａの及び傾斜壁部１０ｂ後方は、乗員が乗り込む車室を構成する。下壁部１０ｃの後端部は、左右一対のサイドシル間に架設されたフロアパネルの前端部に対して、溶接等によって接合されている。なお、サイドシルは、車室の車幅方向端部かつ下端部において前後方向に延設される金属製の構造部材である。また、フロアパネルは、車室の床面を構成する金属製の部材である。

＜フロントクロスメンバ＞
フロントクロスメンバ１１は、フロントサイドフレーム３及びサイドシル間に架設されており、車幅方向に延びて上側に開口を有する略Ｕ字形状を呈する金属製の構造部材である。フロントクロスメンバ１１は、ダッシュパネル１０における傾斜壁部１０ｂの下端部の前面及び下壁部１０ｃの下面に取り付けられており、傾斜壁部１０ｂ及び下壁部１０ｃと協働して側面視で略矩形状の閉断面を構成する。フロントクロスメンバ１１は、下壁部１１ａと、下壁部１１ａの前端部から上方に延設される前壁部１１ｂと、下壁部１１ａの後端部から上方に延設される後壁部１１ｃと、を一体に備える。また、フロントクロスメンバ１１は、前壁部１１ｂの上端部から上方に延設されるフランジ部１１ｄと、後壁部１１ｃの上端部から後方に延設されるフランジ部１１ｅと、を一体に備える。フランジ部１１ｄは、傾斜壁部１０ｂの前面に対して溶接等によって接合されており、フランジ部１１ｅは、下壁部１０ｃの下面に対して溶接等によって接合されている。

＜ダッシュクロスメンバ＞
ダッシュクロスメンバ１２は、左右一対のサイドシル間に架設されており、車幅方向に延びて前側に開口を有する略Ｕ字形状を呈する金属製の構造部材である。ダッシュクロスメンバ１２は、ダッシュパネル１０の本体壁部１０ａ及び傾斜壁部１０ｂの後面に取り付けられており、本体壁部１０ａと協働して側面視で略矩形状の閉断面を構成する。ダッシュクロスメンバ１２は、後壁部１２ａと、後壁部１２ａの下端部から前方に延設される下壁部１２ｂと、後壁部１２ａの上端部から前方に延設される上壁部１２ｃと、を一体に備える。また、ダッシュクロスメンバ１２は、下壁部１２ｂの前端部から下方に延設されるフランジ部１２ｄと、上壁部１２ｃの前端部から上方に延設されるフランジ部１２ｅと、を一体に備える。フランジ部１２ｄ，１２ｅは、本体壁部１０ａの後面に対して溶接等によって接合されている。

＜プロテクタ＞
車体前部構造１は、プロテクタ１３を備える。プロテクタ１３は、左右一対のマウント９，９を介してサブフレーム５（左右一対の前後辺部２３）に支持されており、補機部品７の上部と後記するダッシュパネル１０の第二の易変形部Ｂとの間に設けられている。プロテクタ１３は、補機部品７を保護するための金属製部材である。プロテクタ１３は、左右一対のマウント９，９の上部間に架設されており、上下方向及び車幅方向に延在する本体壁部１３ａと、本体壁部１３ａの下端部から前方に延設されるフランジ部１３ｂと、本体壁部１３ａの上端部から前方に延設されるフランジ部１３ｃと、を一体に備える。本体壁部１３ａは、正面視でマウント９，９の上部の間に配置されており、側面視でマウント９，９の下部（フロントクロスメンバ１１と当接する部位）よりも高く、かつ、本体壁部１３ａの上部が後記する第二の易変形部Ｂと略同じ高さとなるように配置されている。フランジ部１３ｂ，１３ｃの車幅方向両端部は、それぞれ、マウント９のモータ側部材９ｃの後面に対してボルト締結によって固定されている。
すなわち、プロテクタ１３は、ボルト及びマウント９のモータ側部材９ｃと協働して側面視で略矩形状の閉断面を構成する。プロテクタ１３は、後記するダッシュパネル１０の第二の易変形部Ｂと比較して、高剛性を有する。

プロテクタ１３は、サブフレーム５（左右一対の前後辺部２３）及びモータ６の少なくとも一方によって、直接的又は間接的に支持されていればよい。例えば、プロテクタ１３は、モータ６の後部にボルト締結等によって直接的に支持される構成であってもよい。本実施形態では、プロテクタ１３は、マウント９を介してサブフレーム５に支持されており、また、マウント９を介してモータ６にも支持されている。

本実施形態において、プロテクタ１３は、当該プロテクタ１３の車幅方向両端部を構成する部材と、当該プロテクタ１３の車幅方向中間部を構成する部材と、をボルト締結等によって互いに固定することによって形成されている。車幅方向両端部を構成する部材は、鋳造成形によって形成されており、車幅方向中間部を構成する部材と比較して高剛性を有する。車幅方向中間部を構成する部材は、車幅方向両端部を構成する部材と比較して薄肉に形成されており、軽量化を実現している。なお、プロテクタ１３は、前記したように３つの部材を組み合わせた構成に限定されず、一体に形成されてもよい。また、プロテクタ１３は、樹脂製部材であってもよい。

≪第一の易変形部≫
サブフレーム５の前後辺部２３において、マウント９（サブフレーム側部材９ａ）の取付部位と後端部（フロントクロスメンバ１１の取付部位）との間には、第一の易変形部Ａが形成されている。第一の易変形部Ａは、前突荷重によって比較的変形（圧潰、屈曲変形等）しやすい部位であって、本実施形態では、バンパ２に前突荷重が入力された場合に、優先的に屈曲変形する部位である。第一の易変形部Ａは、前から順に、第一の折れ部Ａ１と、第二の折れ部Ａ２と、を有する。

第一の折れ部Ａ１は、下壁部が上壁部に対して相対的に脆弱に形成されることによって、上に凸となるように屈曲変形する部位である。第一の折れ部Ａ１は、前後辺部２３の下壁部において、上方に窪む凹部、稜線等を車幅方向に延設する、及び／又は、前後辺部２３の上壁部に補強部材を設けることによって形成可能である。

第二の折れ部Ａ２は、上壁部が下壁部に対して相対的に脆弱に形成されることによって、下に凸となるように屈曲変形する部位である。第二の折れ部Ａ２は、前後辺部２３の上壁部において、下方に窪む凹部、稜線等を車幅方向に延設する、及び／又は、前後辺部２３の下壁部に補強部材を設けることによって形成可能である。

≪第二の易変形部≫
ダッシュパネル１０において、傾斜壁部１０ｂにおけるフロントクロスメンバ１１の取付部位とダッシュクロスメンバ１２の取付部位との間には、第二の易変形部Ｂが形成されている。第二の易変形部Ｂは、各クロスメンバ１１，１２による補強が無く、さらに、ダッシュパネル１０が薄肉化されているため、比較的変形しやすい部位であって、バンパ２に前突荷重が入力された場合に、プロテクタ１３の本体壁部１３ａが当接することによって変形（例えば、屈曲変形）する部位である。

＜補機部品の保護構造＞
図３に示すように、左右一対のマウント９，９は、補機部品７の車幅方向側方に設けられている。したがって、左右一対のマウント９，９は、車両の側突時において、補機部品７を衝突物から保護することができる。

また、プロテクタ１３は、左右一対のマウント９，９に架設されており、補機部品７の上部とダッシュパネル１０の第二の易変形部Ｂとの間に配置されている。平面視でモータ６とプロテクタ１３とによって囲まれた空間には、補機部品７に加えて、補機部品７に電力を供給するためのハーネス、補機部品７に冷媒（例えば、水等）を供給するための配管等が収容されている。マウント９（モータ側部材９ｃ）の後面は、補機部品７よりも後方に位置する。

バンパ２（図１参照）に前突荷重が入力されると、フロントサイドフレーム３，３が屈曲変形することによって前突荷重を吸収する。続いて、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、サブフレーム５（前後辺部２３）における第一の易変形部Ａが側面視でＺ字形状（図４Ｄ参照）を呈するように屈曲変形することによって、マウント９、当該マウント９によって支持されたモータ６及び補機部品７、並びに、プロテクタ１３が後退する（図４Ａ→図４Ｂ）。

続いて、図４Ｃに示すように、第一の易変形部Ａが屈曲変形し続けている間に、プロテクタ１３（本体壁部１３ａの上部）がダッシュパネル１０の第二の易変形部Ｂに当接し、第二の易変形部Ｂを変形させる。続いて、図４Ｄに示すように、マウント９の後面（モータ側部材９ｃにおいてブッシュ９ｄが設けられている部位）がフロントクロスメンバ１１（前壁部１１ｂ）に当接し、モータ６及び補機部品７の後退が規制される。
このように、車体前部構造１は、第一の易変形部Ａ及び第二の易変形部Ｂの変形によって前突荷重（衝突エネルギー）を吸収するとともに、プロテクタ１３によって補機部品７を保護する。

本発明の実施形態に係る車体前部構造１は、前後方向に延びるサブフレーム５と、前記サブフレーム５に支持されるモータ６と、前記モータ６の後側に設けられる当該モータ６の補機部品７と、前記サブフレーム５の後端部が固定される固定部（フロントクロスメンバ１１）と、前記補機部品７と前記固定部との間において、車体の内部空間を前後に区画するダッシュパネル１０と、を備え、前記サブフレーム５における前記モータ６の支持部と前記後端部との間には、第一の易変形部Ａが形成されており、前記ダッシュパネル１０には、第二の易変形部Ｂが形成されており、前記補機部品７と前記第二の易変形部Ｂとの間には、前記サブフレーム５及び前記モータ６の少なくとも一方に支持されたプロテクタ１３が配置されていることを特徴とする。
したがって、車体前部構造１は、車両、特にフロントオーバーハングが短い小型化された車両の前突時において、プロテクタ１３によって補機部品７を保護するとともに、第一の易変形部Ａ及び第二の易変形部Ｂが変形することによって衝突エネルギーを好適に吸収することができる。

また、車体前部構造１は、前記プロテクタ１３が、前記第二の易変形部Ｂよりも高剛性であることを特徴とする。
したがって、車体前部構造１は、車両の前突時において、プロテクタ１３によって補機部品７を好適に保護するとともに、第二の易変形部Ｂが変形することによって衝突エネルギーをより好適に吸収することができる。

また、車体前部構造１は、前記サブフレーム５に固定されて前記モータ６を支持するマウント９を備え、前記マウント９は、前記サブフレーム５に前突荷重が入力された場合に、前記固定部と当接可能な位置に設けられていることを特徴とする。
したがって、車体前部構造１は、マウント９と固定部との当接によって補機部品７の後退を規制し、補機部品７に加えて車室（乗員空間）をも保護することができる。

また、車体前部構造１は、前記プロテクタ１３が、前記マウント９の後面に取り付けられていることを特徴とする。
したがって、車体前部構造１は、プロテクタ１３がマウント９を基準としてモータ６と対向する位置に配置されているので、プロテクタ１３がマスダンパとして機能し、モータ６の振動を抑制することができる。

また、車体前部構造１は、前記マウント９が、前記補機部品の車幅方向側方に設けられていることを特徴とする。
したがって、車体前部構造１は、車両の側突時において、マウント９によって補機部品７を衝突物から保護することができる。

また、車体前部構造１は、前記マウント及び前記プロテクタが、側面視で閉断面形状を呈することを特徴とする。
したがって、車体前部構造１は、プロテクタ１３がダッシュパネル１０における第二の易変形部Ｂに当接し、ダッシュパネル１０からの荷重入力（反力）がプロテクタ１３を介してマウント９に伝達される際に、荷重部位の剛性が高められていて荷重伝達効率が向上しているので、前突時の衝突エネルギーをより効率的に吸収することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。

１ 車体前部構造
５ サブフレーム
６ モータ
７ 補機部品
９ マウント
１０ ダッシュパネル
１１ フロントクロスメンバ（固定部）
１３ プロテクタ
Ａ 第一の易変形部
Ｂ 第二の易変形部

Claims (5)

1. 前後方向に延びるサブフレームと、
   前記サブフレームに固定されるマウントと、
   前記マウントを介して前記サブフレームに支持されるモータと、
   前記モータの後側に設けられる当該モータの補機部品と、
   前記サブフレームの後端部が固定される固定部と、
   前記補機部品と前記固定部との間において、車体の内部空間を前後に区画するダッシュパネルと、
   を備え、
   前記サブフレームにおける前記モータの支持部と前記後端部との間には、第一の易変形部が形成されており、
   前記ダッシュパネルには、第二の易変形部が形成されており、
   前記補機部品と前記第二の易変形部との間には、前記サブフレーム及び前記モータの少なくとも一方に支持されたプロテクタが配置されており、
   前記マウントは、前記サブフレームに前突荷重が入力された場合に、前記固定部と当接可能な位置に設けられている
   ことを特徴とする車体前部構造。
2. 前記プロテクタは、前記マウントの後面に取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
3. 前記マウントは、前記補機部品の車幅方向側方に設けられている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車体前部構造。
4. 前記マウント及び前記プロテクタは、側面視で閉断面形状を呈する
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の車体前部構造。
5. 前記プロテクタは、前記第二の易変形部よりも高剛性である
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車体前部構造。

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