JP2005329821A

JP2005329821A - 車両の前部構造

Info

Publication number: JP2005329821A
Application number: JP2004150397A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Sokawa; 祐輔曽川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-05-20
Filing date: 2004-05-20
Publication date: 2005-12-02

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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

本発明に係る燃料電池搭載車両の斜視図である。本発明に係る燃料電池搭載車両の側面図である。本発明に係る車両の前部構造の側面図である。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。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る。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る。本発明に係る車両の前部構造の平面図である。本発明に係る車両の前部構造の作用説明図である。従来の基本構成を説明する図である。

符号の説明

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

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。