JP2018187978A - 車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両前方からの衝撃に対し、サスペンションメンバを形成する材料の自由度を確保しつつ、バッテリへの衝撃入力を緩和することが可能な車両前部構造を提供する。
【解決手段】車室１２Ａの下側には、バッテリ４６が収容されたバッテリ収容部４０が設けられている。バッテリ収容部４０よりも車両前側には、サスペンション部材２０が設けられている。サスペンション部材２０は、車幅方向に互いに間隔を開けて配置され車両前後方向に延出された一対のサイドレール２２を有し、サイドレール２２には、サスペンション部材２０と、バッテリ収容部４０とを連結する連結部材５０が設けられている。連結部材５０は、車両前方からのサイドレール２２への衝突荷重の入力により、サイドレール２２の後部がバッテリ収容部４０の前部に対して下方へ移動する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

従来、前面衝突時に、衝撃吸収を行うための構造として、車体骨格部材であるサイドメンバを変形させたり、フロントサスペンションメンバを回転させたりして、衝撃を吸収するものが知られている。例えば、特許文献１には、電気自動車において、サイドメンバを軸圧壊させる構造にすると共に、フロントサスペンションメンバに脆弱部などの回転促進構造を設けている。この構造では、サイドメンバの軸圧壊に加えて、前方からの荷重入力に対してフロントサスペンションメンバの折れ曲がりを促進することにより、前面衝突時の衝撃吸収が行われている。

しかし、特許文献１記載の構造は、サスペンションメンバ自体を折り曲げる必要があり、サスペンションメンバ自体を形成する部材の延性を高くする必要があり、サスペンションメンバの設計の自由度が低くなる。また、特許文献１には、バッテリの収納位置が開示されておらず、バッテリへの衝撃入力の緩和については不明である。

特開２０１２−４５９９５号公報

本発明は上記事実を考慮し、車両前方からの衝撃に対し、サスペンションメンバの設計の自由度を確保しつつ、バッテリへの衝撃入力を緩和することが可能な車両前部構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両前部構造は、車室の車両下側に配置され、バッテリが収容されたバッテリ収容部と、前記バッテリ収容部よりも車両前側に設けられ、車幅方向に互いに間隔を開けて配置され車両前後方向に延出された一対のサイドレールを有するサスペンション部材と、前記サイドレールの後部と前記バッテリ収容部の前部とを連結し、車両前方からの前記サイドレールへの衝突荷重の入力により前記サイドレールの後部が前記バッテリ収容部の前部に対して車両下方側へ移動するように変形する変形部が形成され、前記サイドレールよりも延性が大きい部材で形成された連結部材と、を備えている。

請求項１に係る車両前部構造では、車室フロアの車両下側にバッテリが収容されている。また、バッテリが収容されているバッテリ収容部よりも車両前側に、サスペンション部材が設けられている。サスペンション部材の一対のサイドレールの後部とバッテリ収容部の前部は、連結部材で連結されており、連結部材には変形部が形成されている。なお、連結部材は、サイドレールと一体的に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。

変形部は、車両前方からのサイドレールへの衝突荷重の入力によりサイドレールの後部がバッテリ収容部の前部に対して下方へ移動するように変形する。すなわち、車両前方からサイドレールへ衝突荷重が入力されると、連結部材が変形してサイドレールの後部がバッテリ収容部の前部に対して下方へ移動する。したがって、車両前方からの衝撃に対し、連結部材よりも車両前方に配置されているサスペンション部材がバッテリ収容部の前部に対して下方へ移動する。これにより、サスペンションメンバの後方をバッテリに対して下方へ移動させつつバッテリへの衝撃入力を緩和することができる。

また、過大な荷重の入力の場合には、延性が相対的に小さいサイドレールが破断されやすくなるが、連結部材よりも車両前側であるため、連結部材の車両後方下側への屈曲により、バッテリ収容部への衝突を抑制することができる。

また、サイドレールは連結部材よりも延性が小さい部材で形成することができるので、サイドレールについて設計の自由度を確保することができる。

本発明に係る請求項２に記載の車両前部構造は、前記連結部材が、前記サイドレールの後部と連結されて車両後方へ延出された前側連結部と、前記前側連結部の後端から車両後方下側へ屈曲した後側連結部と、を有し、前記変形部は、前記前側連結部と前記後側連結部の間に形成される屈曲部分である。

請求項２に係る車両前部構造では、サイドレールの後部と連結されて車両後方へ延出された前側連結部と前側連結部の後端から車両後方下側へ屈曲した後側連結部との間に形成される屈曲部分で、変形部を構成する。これにより、簡易な構成で、車両前方からの衝撃に対し、サスペンション部材の後部をバッテリ収容部の前部に対して下方へ移動させて、バッテリへの衝撃入力を緩和することができる。

本発明に係る請求項３に記載の車両前部構造は、前記サイドレールは、アルミダイキャスト製である。

このように、サイドレールをアルミダイキャスト製とすることにより、複雑な形状を金型で容易に製造することができる。また、アルミダイキャスト製とすることにより、延性を小さくすることができる。

本発明に係る請求項４に記載の車両前部構造は、前記連結部材が、アルミ押し出し成形品である。

このように、連結部材をアルミ押し出し成形品とすることにより、連結部材の延性を大きくすることができ、車両前方からの衝撃に対し、連結部材を安定して屈曲させ、バッテリへの衝撃入力を緩和することができる。

また、過大な荷重入力があった場合には、サイドレールが破断されやすくなるが、破断位置が連結部材よりも車両前側であるため、連結部材の車両後方下側への屈曲により、サスペンション部材のバッテリ収容部への衝突を抑制することができる。

本発明に係る請求項５に記載の車両前部構造は、前記バッテリ収容部は、前記バッテリの側面を囲むバッテリ枠部を有し、前記連結部材は、車両前後方向から見て前記バッテリ枠部と重なり合う位置に配置されている。

請求項５に係る車両前部構造では、連結部材が車両前後方向から見てバッテリ枠部と重なり合う位置に配置されているので、車両前方からの衝突荷重をバッテリ枠部で受けて、バッテリ枠部を通じて後方へ伝達することもできる。

本発明に係る請求項６に記載の車両前部構造は、車室の車両下側に配置され、バッテリが収容されたバッテリ収容部と、前記バッテリ収容部よりも車両前側に設けられ、車幅方向に互いに間隔を開けて配置され車両前後方向に延出された一対のサイドレールを有するサスペンション部材と、前記サイドレールの後部と前記バッテリ収容部の前部とを連結し、前記サイドレールの後部と連結されて車両後方へ延出された前側連結部、及び前記前側連結部の後端から車両後方下側へ屈曲した後側連結部を有する連結部材と、を備えている。

請求項６に係る車両前部構造では、車室フロアの車両下側にバッテリが収容されている。また、バッテリが収容されているバッテリ収容部よりも車両前側に、サスペンション部材が設けられている。サスペンション部材の一対のサイドレールの後部とバッテリ収容部の前部は、連結部材で連結されており、連結部材は前側連結部及び後側連結部を有している。なお、連結部材は、サイドレールと一体的に形成されていてもよいし、別体で形成されていてもよい。

車両前方からサイドレールへ衝突荷重が入力されると、連結部材は、前側連結部と後側連結部の間の屈曲部分が変形してサイドレールの後部がバッテリ収容部の前部に対して下方へ移動する。したがって、車両前方からの衝撃に対し、連結部材よりも車両前方に配置されているサスペンション部材がバッテリ収容部の前部に対して下方へ移動する。これにより、サスペンションメンバの後方をバッテリに対して下方へ移動させつつバッテリへの衝撃入力を緩和することができる。

本発明に係る請求項７に記載の車両前部構造は、前記連結部材は、前記サイドレールよりも延性の小さい部材で形成されている。

請求項７に係る車両前部構造では、サイドレールは連結部材よりも延性が小さい部材で形成することができるので、サイドレールについて設計の自由度を維持することができる。

本発明に係る車両前部構造によれば、サスペンションメンバの設計の自由度を確保しつつ、バッテリへの衝撃入力を緩和することができる。

本実施形態の車両前部構造が適用された車両の前側の概略を示す側面図である。 本実施形態の車両前部構造を下方からの斜視図である。 本実施形態の車両前部構造を示す下面である。 本実施形態の車両前部構造を示す側面図である。 本実施形態の車両前部構造に前方からの衝突荷重が入力された状態を示す側面図である。 本実施形態の変形例に係る車両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両前部構造について図１〜図５を参照して説明する。なお、車両上下方向上側を矢印ＵＰで示し、車両前後方向前側を矢印ＦＲで示し、車幅方向を矢印Ｗで示す。また、以下の説明で特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の左右を示すものとする。

先ず、車両前部構造１０が適用された車両１２について説明する。

図１に示されるように、車両１２は電気自動車であり、車両前部室１２Ａ及び車室１２Ｂを備えている。車両前部室１２Ａは、車両前方に配置され、内部に電装部品、ギアボックス、補機類等の各種部材が収納されている。車室１２Ｂは、車両前部室１２Ａの後側に隣接して配置されている。

車両前部室１２Ａには、車両骨格部材であるフロントサイドメンバ１４が配置されている。フロントサイドメンバ１４は、図２及び図３に示されるように、車両の車幅方向の両側部で車両の前後方向に延在する左右一対の車両骨格部材である。

フロントサイドメンバ１４の前端には、フロントリインフォースメント１６が取り付けられている。フロントリインフォースメント１６は、車幅方向に延在し、一対のフロントサイドメンバ１４の前端を連結している。フロントサイドメンバ１４の後端は、後述するバッテリ収容部４０のバッテリ前サイド部４８と連結されている。

フロントサイドメンバ１４の下側には、サスペンション部材２０が配置されている。サスペンション部材２０は、一対のサイドレール２２、フロントクロスメンバ２４、及びリアクロスメンバ２６を有している。図４に示されるように、一対のサイドレール２２は、フロントサイドメンバ１４の下方に配置されている。一対のサイドレール２２は、各々が側面視でフロントサイドメンバ１４と略平行になるように、フロントサイドメンバ１４から離間して配置されている。サイドレール２２の各々は、図３に示されるように、車両前後方向の中間部が車幅方向内側に凸となるように緩やかに湾曲した形状とされている。

サイドレール２２の前端部には、車幅方向内側へ突出するサイド前端部２２Ａが形成され、サイドレール２２の後端部には、車幅方向内側へ突出するサイド後端部２２Ｂが形成されている。一対のサイドレール２２のサイド前端部２２Ａは互いに車幅方向で対向し、サイド前端部２２Ａ同士の間が、フロントクロスメンバ２４で連結されている。一対のサイドレール２２のサイド後端部２２Ｂは互いに車幅方向で対向し、サイド後端部２２Ｂ同士の間が、リアクロスメンバ２６で連結されている。

また、サイドレール２２の前端部及び後端部の各々には、ボルト締結部２２Ｃが形成されている。ボルト締結部２２Ｃには、下側からボルト２８が挿入されて、フロントサイドメンバ１４に形成されたボルト締結部１４Ａに締結される。各々のサイドレール２２は、車両前後方向の両端部において、ボルト２８によりフロントサイドメンバ１４に吊り下げられるように支持されている。

サイドレール２２、サイド前端部２２Ａ、及びサイド後端部２２Ｂは、一体的に構成されている。本実施形態では、サイドレール２２、サイド前端部２２Ａ、及びサイド後端部２２Ｂは、アルミを主材料としてアルミダイキャストで製造されている。また、フロントクロスメンバ２４及びリアクロスメンバ２６は、アルミの押し出し成形で製造したアルミ押出成型品とされている。

一対のサイドレール２２の各々の前端部には、ロアサイドメンバ３０が連結されている。ロアサイドメンバ３０は、サイドレール２２の前端部から車両前方へ延出されている。ロアサイドメンバ３０の前端には、ロアリインフォースメント３２が取り付けられている。ロアリインフォースメント３２は、車幅方向に延在し、一対のロアサイドメンバ３０の前端を連結している。また、ロアリインフォースメント３２は、フロントリインフォースメント１６と車両上下方向に重なり合うように、フロントリインフォースメント１６の真下に配置されている。

車室１２Ｂの下側には、車幅方向の両外側端に一対のロッカ部材３６が配置されている。ロッカ部材３６は、車両前後方向に延出されている。ロッカ部材３６は、閉断面とされており、左右一対の車両骨格部材を構成している。

一対のロッカ部材３６の間には、バッテリ収容部４０が設けられている。バッテリ収容部４０は、車室１２Ｂの下側に配置され、底板４２、バッテリ枠部４４、バッテリ４６、及びバッテリ前サイド部４８を有している。

底板４２は、略長方形板状とされ、バッテリ収容部４０の全体を下側から覆っている。底板４２の前側中央部には、前方へ凸となる凸部４２Ａが一体的に形成されている。バッテリ枠部４４は、一定の高さを有する枠状とされ、底板４２の外縁に沿って配置され、前方の凸部４２Ａに対応する部分に凸枠部４４Ａが形成されている。バッテリ枠部４４の凸枠部４４Ａを挟んだ前端の車幅方向両側には、前凹部４４Ｂが形成されている。バッテリ枠部４４の内側の底板４２上には、バッテリ４６が収納されている。バッテリ４６の側面、すなわち、底板４２から立ち上がる側壁部分は、バッテリ枠部４４に囲まれている。

バッテリ前サイド部４８は、バッテリ枠部４４の凸枠部４４Ａを挟んだ前端の車幅方向両側に設けられている。バッテリ前サイド部４８は、バッテリ枠部４４から底板４２に沿って前方へ延びる底部４８Ａと、底部４８Ａの前端から前方斜め上側へ延出された傾斜部４８Ｂを有している。底部４８Ａは、底板４２に固定されている。傾斜部４８Ｂの下面には、後述する連結部材５０が取り付けられる傾斜面４８Ｂ１が形成されている。傾斜部４８Ｂの前端には、車両上下方向に立ち上がって前方を向く前向面４８Ｂ２が形成されている。前向面４８Ｂ２には、フロントサイドメンバ１４の後端が固定されている。

サスペンション部材２０のサイドレール２２と、バッテリ収容部４０のバッテリ前サイド部４８とは、連結部材５０で連結されている。連結部材５０は、前側連結部５２及び後側連結部５４を有している。連結部材５０は、四角形状の閉断面とされている。

前側連結部５２は、その前端がサイドレール２２の後端のボルト２８よりも後側に固定され、サイドレール２２と略平行に後方へ延出されている。一例として、前側連結部５２は、アーク溶接でサイドレールに固定することができる。前側連結部５２は、バッテリ枠部４４と車両前後方向から見て重なり合う位置に配置されている。すなわち、前側連結部５２は、バッテリ枠部４４と車両上下方向及び左右方向で重なり合う位置に配置されている。なお、当該重なり合いは、一部であっても、全部であってもよい。また、前側連結部５２は、車両幅方向において、凸枠部４４Ａよりも外側に配置されている。

後側連結部５４は、前側連結部５２の後端から車両後方下側へ屈曲して傾斜面４８Ｂ１に沿って延出され、バッテリ前サイド部４８の傾斜面４８Ｂ１に固定されている。一例として、後側連結部５４は、ボルトＢ１でバッテリ前サイド部４８の傾斜面４８Ｂ１に固定することができる。

連結部材５０は、延性部材で形成されており、アルミの押し出し成形により製造されたアルミ押出成型品とされている。連結部材５０は、サイドレール２２よりも延性が大きく設定されている。連結部材５０の前側連結部５２と後側連結部５４の間の屈曲部分が変形部５６となる。

図１及び図３に示されるように、サスペンション部材２０の下側には、非接触充電器３４が配置されている。非接触充電器３４は、外部の充電器と非接触でバッテリ４６へ充電を行うための機器である。非接触充電器３４は、平面視で方形状とされ、フロントクロスメンバ２４とリアクロスメンバ２６の間に前端が配置され、凸枠部４４Ａの前側に後端が配置されている。なお、図１、図３以外の図面では、非接触充電器３４の図示は省略されている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

車両１２が障害物等に前面衝突した場合、先ず、車両前方からフロントリインフォースメント１６、ロアリインフォースメント３２に衝突荷重が入力される。衝突荷重は、フロントリインフォースメント１６を経てバッテリ前サイド部４８へ伝達される。また、衝突荷重は、ロアリインフォースメント３２、サイドレール２２、連結部材５０を経てバッテリ前サイド部４８へ伝達される。

図５に示されるように、フロントリインフォースメント１６、ロアリインフォースメント３２が変形し、前面衝突による衝突エネルギーが吸収される。フロントリインフォースメント１６、ロアリインフォースメント３２の変形によって衝突エネルギーが吸収しきれなかった場合には、サイドレール２２の後端部をフロントサイドメンバ１４に支持するボルト２８がボルト締結部１４Ａから外れ、連結部材５０の前側連結部５２が変形部５６を起点として下方へ移動する。すなわち、連結部材５０の変形部５６が屈曲して、前側連結部５２が下方へ移動する。また、サスペンション部材２０のサイドレール２２は、衝撃荷重の大きさによっては、破断しつつ後方へ押される。

このように、連結部材５０が変形することにより、衝突荷重が吸収され、後方のバッテリ４６への衝撃入力を緩和することができる。また、サスペンション部材２０の後端部は、バッテリ収容部４０に対して下方へ移動するので、サスペンション部材２０や、サスペンション部材２０に搭載された部材、例えばギアボックスなどのバッテリへの衝突を抑制することができる。

また、本実施形態では、連結部材５０が、バッテリ枠部４４と車両前後方向から見て重な合う位置に配置されているので、車両前方からの衝突荷重をバッテリ前サイド部４８を介してバッテリ枠部４４で受けることができる。バッテリ枠部４４に車両骨格部材としての機能を分担させることにより、車両前方からの衝突荷重をバッテリ枠部４４で受けて、バッテリ枠部を通じて後方へ伝達することもできる。

また、本実施形態では、サスペンション部材２０のサイドレール２２を、アルミダイキャスト製造品としているので、複雑な形状を金型で容易に成型することができる。また、サイドレール２２をアルミダイキャスト製品とした場合、衝突荷重の入力により破断し易くなるが、連結部材５０よりも車両前側に配置されているので、連結部材５０の後端部下側への移動により、バッテリ収容部４０との衝突を抑制することができる。

なお、本実施形態では、サイドレール２２を、アルミダイキャスト製造品としたが、サイドレール２２は、その他、軽金属（アルミニウム、マグネシウム）鋳造品、炭素繊維強化プラスチック（CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastic）、押出鋼板などで形成してもよい。また、本実施形態では、連結部材５０をアルミ押し出し成形品としたが、連結部材５０は、その他、アルミニウムの鋳造品、鋼板などで形成してもよい。

また、本実施形態では、連結部材５０について、前側連結部５２と後側連結部５４との間の屈曲部分である変形部５６を変形させることにより、サイドレール２２の後端部がバッテリ収容部４０の前部に対して下方へ移動するように変形させたが、連結部材５０は、他の形状としてもよい。例えば、図６に示されるように、サイドレール２２から後方へ直線状に延出される形状の連結部材５１とし、後方上側に切欠部５１Ａを設けてもよい。この場合には、切欠部５１Ａを起点として、サイドレール２２の後端部を下側へ移動させることができる。当該切欠部５１Ａ及びその周辺が本発明の変形部となる。

また、本実施形態では、連結部材５０をサイドレール２２と別部材で形成し、アーク溶接したが、連結部材５０をサイドレール２２と一体的に構成することもできる。この場合には、同一材料で連結部材５０とサイドレール２２を一体的に成型し、その後の熱処理などにより連結部材５０の延性を高くする。例えば、連結部材５０とサイドレール２２をアルミ鋳造で一体成形した場合、連結部材５０に対応する部分をＴ６熱処理やＴ７熱処理することにより、連結部材５０に対応する部分の延性を高くすることができる。また、連結部材５０とサイドレール２２を鋼板で一体成形した場合、焼き鈍し処理することにより、連結部材５０に対応する部分の延性を高くすることができる。

１０ 車両前部構造
１２ 車両
１２Ｂ 車室
２０ サスペンション部材
２２ サイドレール
４０ バッテリ収容部
４４ バッテリ枠部
４６ バッテリ
５０ 連結部材
５１ 連結部材
５１Ａ 切欠部
５２ 前側連結部
５４ 後側連結部
５６ 変形部

Claims (7)

1. 車室の車両下側に配置され、バッテリが収容されたバッテリ収容部と、
   前記バッテリ収容部よりも車両前側に設けられ、車幅方向に互いに間隔を開けて配置され車両前後方向に延出された一対のサイドレールを有するサスペンション部材と、
   前記サイドレールの後部と前記バッテリ収容部の前部とを連結し、車両前方からの前記サイドレールへの衝突荷重の入力により前記サイドレールの後部が前記バッテリ収容部の前部に対して車両下方側へ移動するように変形する変形部が形成され、前記サイドレールよりも延性が大きい部材で形成された連結部材と、
   を備えた車両前部構造。
2. 前記連結部材は、前記サイドレールの後部と連結されて車両後方へ延出された前側連結部と、前記前側連結部の後端から車両後方下側へ屈曲した後側連結部と、を有し、
   前記変形部は、前記前側連結部と前記後側連結部の間に形成される屈曲部分である、請求項１に記載の車両前部構造。
3. 前記サイドレールは、アルミダイキャスト製である、請求項１または請求項２に記載の車両前部構造。
4. 前記連結部材は、アルミ押し出し成形品である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両前部構造。
5. 前記バッテリ収容部は、前記バッテリの側面を囲むバッテリ枠部を有し、
   前記連結部材は、車両前後方向から見て前記バッテリ枠部と重なり合う位置に配置されている、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の車両前部構造。
6. 車室の車両下側に配置され、バッテリが収容されたバッテリ収容部と、
   前記バッテリ収容部よりも車両前側に設けられ、車幅方向に互いに間隔を開けて配置され車両前後方向に延出された一対のサイドレールを有するサスペンション部材と、
   前記サイドレールの後部と前記バッテリ収容部の前部とを連結し、前記サイドレールの後部と連結されて車両後方へ延出された前側連結部、及び前記前側連結部の後端から車両後方下側へ屈曲した後側連結部を有する連結部材と、
   を備えた車両前部構造。
7. 前記連結部材は、前記サイドレールよりも延性の小さい部材で形成されている、請求項６に記載の車両前部構造。