JP2017065490A - 衝突荷重緩和構造体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動自動車の車体フレーム1に固定されてバッテリ3を支持するバッテリフレーム12と、バッテリフレーム12の前側を前後方向に延びると共にバッテリフレーム12とほぼ同一面内に配置された荷重緩和フレームと、荷重緩和フレームとバッテリフレーム12の間に配置され、荷重緩和フレームからバッテリフレーム12に伝達される衝突荷重を吸収する荷重吸収部17とを備える
【選択図】 図2
Description
実施の形態1
図1に、この発明の実施の形態1に係る衝突荷重緩和構造体を備えた電気自動車の構成を示す。この電気自動車は、車体を支持する車体フレーム1と、車体フレーム1に固定されたバッテリ筐体2と、バッテリ筐体2内に配置された複数のバッテリ3と、バッテリ筐体2の前側に配置されたサブフレーム4と、複数のバッテリ3に図示しない配線を介して電気的に接続された駆動部5とを有する。
バンパフレーム6は、電気自動車の前部に配置されてバンパBを支持するもので、車幅方向に湾曲して延びるように形成されている。このバンパフレーム6およびバンパBには、電気自動車の前部が衝突した際に、最初に変形して衝突荷重を吸収するクラッシュエリアSが形成されている。
フロントサイドフレーム8は、フロントアッパフレーム7の内側を前後方向に延びるように形成され、前端部がバンパフレーム6に接続されると共に後端部がフロアサイドフレーム11に接続されている。また、フロントサイドフレーム8の後端部は、トルクボックスなどの剛性部材Rを介してサイドシル10にも接続されている。
サイドシル10は、前端部がフロントピラー9の下端部に接続され、車室R2の床下を電気自動車の両側部に沿って後方へ延びるように形成されている。
フロアサイドフレーム11は、サイドシル10の内側を前後方向に延びるように形成され、前端部がフロントサイドフレーム8に接続されると共に後端部がサイドシル10に接続されている。このため、フロアサイドフレーム11は、前端部から後端部に向かって徐々に側方に開くように、すなわち後方へ向かって一方のフロアサイドフレーム11と他方のフロアサイドフレーム11との間隔が徐々に大きくなるように配置されている。
バッテリ3は、車外の電源から供給される電力で充電されるもので、バッテリ筐体2内に収容されている。バッテリ3は、駆動部5を駆動させるために大きな容量を有し、その重量も大きくなる。このため、バッテリ3を収容したバッテリ筐体2の重量は、例えば約300kgとなるなど非常に大きなものとなる。
駆動部5は、バッテリ3から供給される電力により駆動するモータなどから構成され、前室R1内においてタイヤなどに接続されている。
また、サブフレーム4とバッテリフレーム12との間には荷重吸収部17が配置されている。
サブフレーム4と荷重吸収部17は、バッテリフレーム12と同一面内に位置するように配置されている。ここで、バッテリフレーム12は、電気自動車の両側部側を前後方向に延びる一対の側部フレーム14aと、車幅方向に延びて一対の側部フレーム14aの前端部を接続する前部フレーム14bと、車幅方向に延びて一対の側部フレーム14aの後端部を接続する後部フレーム14cとを有し、フロアサイドフレーム11の内側にほぼ同一面内に位置するように配置される。
一対の側部フレーム13aは、前端部から後端部に向かって後方へ真直ぐ平行に延びるように形成されている。また、一対の側部フレーム13aは、その延長線上にバッテリフレーム12の一対の側部フレーム14aの前端部が位置するように配置されている。前部フレーム13bと後部フレーム13cは、バッテリフレーム12の前部フレーム14bと平行に車幅方向に延びるように配置されている。サブフレーム4は、図示しない固定部を介してフロントサイドフレーム8に連結して固定されている。
まず、図1に示す電気自動車の前部が衝突体Dに衝突、例えば正面からフルラップ衝突すると、電気自動車の前部に衝突荷重が入力される。衝突初期では、図4に示すように、バンパBのクラッシュエリアSが潰れるように変形される一方で、その他の車体フレーム1はほとんど変形されず、バンパBから入力された衝突荷重はフロントアッパフレーム7、フロントサイドフレーム8およびサブフレーム4を介して後方へと伝達される。
ここで、バッテリフレーム12には、衝突により前方への慣性力が生じており、押当部16がフロアサイドフレーム11に押し当てられると共に前部フレーム14bが荷重吸収部17に押し当てられる。このため、衝突初期においては、押当部16がフロアサイドフレーム11に支持されると共にサブフレーム4が荷重吸収部17を介して前側からバッテリフレーム12を支持することにより、バッテリフレーム12の前方への移動を抑制することができる。
また、バッテリフレーム12の前側にサブフレーム4と荷重吸収部17を配置するだけでバッテリフレーム12の前方への移動を抑制するため、バッテリフレーム12の前部フレーム14bなどを車体フレーム1に強固に固定する必要がなく、電気自動車を軽量化すると共に組立を簡単化することができる。
この衝突後期において、バッテリフレーム12に入力される衝突荷重が所定の閾値、すなわちバッテリ3の損傷を招く直前の値まで上昇すると、荷重吸収部17が潰れるように変形され、これにより衝突荷重が吸収されてバッテリフレーム12に入力される衝突荷重が低減される。このため、バッテリフレーム12に所定の閾値を大きく超える衝突荷重が入力されることを抑制し、バッテリ3の損傷を防ぐことができる。
なお、荷重吸収部17の変形に伴ってサブフレーム4が後方へ移動するため、バッテリフレーム12は、荷重吸収部17が変形した後もサブフレーム4により前側から支持され、バッテリフレーム12の前方への移動を変わらず抑制することができる。
実施の形態1では、荷重吸収部17がバッテリフレーム12より剛性が低く且つサブフレーム4より剛性が高くなるように形成されたが、サブフレーム4がバッテリフレーム12より剛性が低く且つ荷重吸収部17がサブフレーム4より剛性が低くなるように形成することもできる。
このようにして、サブフレーム4が後方へ移動し、荷重吸収部17が完全に潰れるように変形される。ここで、衝突初期の終了、すなわちクラッシュエリアSが完全に変形されるとほぼ同時に、荷重吸収部17も完全に変形されることが好ましい。衝突初期が終了すると、クラッシュエリアS以外の車体フレーム1が変形することになり、その変形荷重はクラッシュエリアSの変形荷重と比較して大きくなる。このため、バッテリフレーム12に生じる前方への慣性力が上昇されるが、衝突初期の終了に伴って荷重吸収部17を完全に変形させることにより、サブフレーム4がバッテリフレーム12を前側から強固に支持することができ、バッテリフレーム12の前方への移動を抑制することができる。
また、上記の実施の形態1および2において、車体フレーム1の一部を荷重吸収部17として利用することもでき、例えばサブフレーム4とバッテリフレーム12の間に配置されるクロスメンバーを荷重吸収部17として用いることができる。
また、この発明に係る衝突荷重緩和構造体は、電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体であって、電動自動車の前部に配置され、衝突時に最初に変形するように形成されたクラッシュエリアと、クラッシュエリアの後方に配置され、電動自動車の車体フレームに固定されてバッテリを支持すると共に衝突の慣性力に従って車体フレームに係合して前側から支持されるように形成されたバッテリフレームと、バッテリフレームの前側を前後方向に延びると共にバッテリフレームとほぼ同一面内に配置され、バッテリフレームより剛性が低く形成された荷重緩和フレームと、荷重緩和フレームとバッテリフレームの間に配置され、荷重緩和フレームの押圧により変形して荷重緩和フレームからバッテリフレームに伝達される衝突荷重を吸収するように荷重緩和フレームおよびバッテリフレームより剛性が低く形成された荷重吸収部とを備え、荷重緩和フレームは、変形した荷重吸収部を介してバッテリフレームを前側から支持するように、クラッシュエリア近傍からバッテリフレームに向かって後方へ延びてクラッシュエリアの変形後に押されることにより荷重吸収部を変形しつつ後方へ移動可能に形成されたものである。
Claims (6)
- 電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体であって、
前記電動自動車の車体フレームに固定されて前記バッテリを支持するバッテリフレームと、
前記バッテリフレームの前側を前後方向に延びると共に前記バッテリフレームとほぼ同一面内に配置された荷重緩和フレームと、
前記荷重緩和フレームと前記バッテリフレームの間に配置され、前記荷重緩和フレームから前記バッテリフレームに伝達される衝突荷重を吸収する荷重吸収部とを備える衝突荷重緩和構造体。 - 前記バッテリフレームは車室の床下に配置され、前記荷重緩和フレームは前記電動自動車の前部近傍から後方へ延びるように配置される請求項1に記載の衝突荷重緩和構造体。
- 前記荷重吸収部は、前記バッテリフレームより剛性が低く且つ前記荷重緩和フレームより剛性が高くなるように形成される請求項1または2に記載の衝突荷重緩和構造体。
- 前記荷重緩和フレームは前記バッテリフレームより剛性が低く、且つ、前記荷重吸収部は前記荷重緩和フレームより剛性が低くなるように形成される請求項1または2に記載の衝突荷重緩和構造体。
- 前記車体フレームは、車幅方向に間隔を空けて前記電動自動車の前部近傍から後方へ延びる一対のフロントサイドフレームと、前記一対のフロントサイドフレームの後端部に接続されて車室の床下を後方へ延びる一対のフロアサイドフレームと、前記一対のフロアサイドフレームの側方を前後方向に延びるように配置された一対のサイドシルとを有し、
前記荷重吸収部は、車幅方向に延びるように配置されて前記一対のフロントサイドフレーム、前記一対のサイドシルまたは前記一対のフロアサイドフレームに両端部が固定される請求項1〜4のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。 - 前記車体フレームは、車幅方向に間隔を空けて前記電動自動車の前部近傍から後方へ延びる一対のフロントサイドフレームと、前記一対のフロントサイドフレームの後端部に接続されて車室の床下を後方へ延びる一対のフロアサイドフレームとを有し、
前記荷重緩和フレームは、前記一対のフロントサイドフレームに固定され、
前記バッテリフレームは、前記一対のフロアサイドフレームの内側に配置されると共に前記一対のフロアサイドフレームに固定される請求項1〜5のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。
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