JP2019156090A - Vehicle front structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックとスタビライザがサスペンションメンバに取付けられる車両前部構造に関する。 The present invention relates to a vehicle front structure in which a fuel cell stack and a stabilizer are attached to a suspension member.
特開2017−87849号公報は、車両前部(エンジンコンパートメント内)に搭載される燃料電池スタックを、サスペンションメンバにマウントを介して取付ける、車両前部構造を開示している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2017-87849 discloses a vehicle front structure in which a fuel cell stack mounted in a vehicle front (inside an engine compartment) is attached to a suspension member via a mount.
しかし、上記公報開示の構造には、つぎの問題点がある。
燃料電池スタックが取付けられるサスペンションメンバ部分(スタック取付部)の強度評価を実施する際、評価項目である悪路走行時の支配的な入力は上下入力となるが、燃料電池スタックの高さがスタック取付部から上方にオフセットしている場合、本来入力が低い前後、左右入力についてもスタック取付部に大きなモーメント入力が負荷される。また、燃料電池スタックだけでなくスタビライザもサスペンションメンバに取付けられる場合、サスペンションメンバは燃料電池スタックからの入力に耐える必要があることに加え、スタビライザからの入力にも耐える必要がある。
However, the structure disclosed in the above publication has the following problems.
When evaluating the strength of the suspension member part (stack attachment part) to which the fuel cell stack is attached, the dominant input when traveling on rough roads, which is the evaluation item, is the vertical input, but the height of the fuel cell stack is In the case where the input is offset upward from the mounting portion, a large moment input is applied to the stack mounting portion even when the input is originally low and before and after the left and right inputs. Further, when not only the fuel cell stack but also the stabilizer is attached to the suspension member, the suspension member needs to withstand the input from the fuel cell stack and in addition to the input from the stabilizer.
サスペンションメンバの剛性を確保するために、サスペンションメンバの外面にバルクなどの剛性部材を追加すること、サスペンションメンバの板厚を厚くすること、等が考えられる。しかし、サスペンションメンバの周辺部品隙などからバルクなどの剛性部材を追加することは困難である。また、剛性を確保できる程度に板厚増加させることは重量アップとなってしまう。 In order to ensure the rigidity of the suspension member, it is conceivable to add a rigid member such as a bulk to the outer surface of the suspension member, or to increase the thickness of the suspension member. However, it is difficult to add a rigid member such as a bulk due to a clearance around the suspension member. Further, increasing the plate thickness to such an extent that rigidity can be ensured increases the weight.
本発明の目的は、サスペンションメンバの剛性を確保できる車両前部構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vehicle front structure that can ensure the rigidity of a suspension member.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 上壁と下壁を有するサスペンションメンバと、
前記サスペンションメンバに第1取付部材を用いて取付けられる燃料電池スタックと、
前記サスペンションメンバに第2取付部材を用いて取付けられるスタビライザと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第1取付部材が挿入される第1カラーと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第2取付部材が挿入される第2カラーと、
を有し、
前記第1、第2カラーは、それぞれ、軸方向の一端部で同一のリインフォースメントを用いて前記サスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられており、軸方向の他端部で前記サスペンションメンバの上壁と下壁の他方に接触している、車両前部構造。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) a suspension member having an upper wall and a lower wall;
A fuel cell stack attached to the suspension member using a first attachment member;
A stabilizer attached to the suspension member using a second attachment member;
A first collar provided in the suspension member with the vertical direction as an axial direction and into which the first mounting member is inserted;
A second collar provided in the suspension member with the vertical direction as an axial direction and into which the second mounting member is inserted;
Have
Each of the first and second collars is attached to one of the upper wall and the lower wall of the suspension member using the same reinforcement at one end in the axial direction, and the suspension at the other end in the axial direction. A vehicle front structure in contact with the other of the upper and lower walls of the member.
上記(1)の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
第1、第2カラーが設けられており、第1、第2カラーが、それぞれ、軸方向の一端部でサスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられており、軸方向の他端部でサスペンションメンバの上壁と下壁の他方に接触している。そのため、燃料電池スタックおよびスタビライザからのサスペンションメンバへの入力を、サスペンションメンバの上壁と下壁とカラーとからなる中空構造で受けることができる。よって、中空構造全体の面剛性(曲げ剛性)で入力を受けることができるため、サスペンションメンバの剛性を確保することができる。
According to the vehicle front structure of (1) above, the following effects can be obtained.
First and second collars are provided, and the first and second collars are respectively attached to one of the upper and lower walls of the suspension member at one end in the axial direction, and the other end in the axial direction. In contact with the other of the upper and lower walls of the suspension member. Therefore, the input to the suspension member from the fuel cell stack and the stabilizer can be received by the hollow structure including the upper wall, the lower wall, and the collar of the suspension member. Therefore, since the input can be received with the surface rigidity (bending rigidity) of the entire hollow structure, the rigidity of the suspension member can be ensured.
また、第1、第2カラーが同一のリインフォースメントを用いてサスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられているため、燃料電池スタックが取付けられるサスペンションメンバ部分(スタック取付部)のカラー(第1カラー)と、スタビライザが取付けられるサスペンションメンバ部分(スタビ取付部)のカラー(第2カラー)との両方による剛性向上効果を同時に得ることができる。よって、サスペンションメンバの剛性を効果的に確保することができる。 Further, since the first and second collars are attached to one of the upper wall and the lower wall of the suspension member using the same reinforcement, the collar of the suspension member portion (stack attachment portion) to which the fuel cell stack is attached (stack attachment portion) The rigidity improvement effect by both the first collar) and the collar (second collar) of the suspension member portion (stabilizer mounting portion) to which the stabilizer is mounted can be obtained at the same time. Therefore, the rigidity of the suspension member can be effectively ensured.
この構造は、サスペンションメンバの内部にカラーとリインフォースメントを設ける構造であるため、サスペンションメンバの外面にバルクなどの剛性部材を設ける必要はなく、また、サスペンションメンバの板厚を増加させることも不要である。よって、サスペンションメンバの周辺部品隙による問題が生じることもなく、また、サスペンションメンバの板厚を増加させる場合に比べて重量増加も抑制される。 Since this structure is a structure in which a collar and reinforcement are provided inside the suspension member, there is no need to provide a rigid member such as a bulk on the outer surface of the suspension member, and it is not necessary to increase the thickness of the suspension member. is there. Therefore, there is no problem due to the peripheral component gap of the suspension member, and the increase in weight is suppressed as compared with the case where the thickness of the suspension member is increased.
以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両前部構造を説明する。なお、図中UPは上方を示し、FRは車両前方を示す。 A vehicle front structure according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, UP indicates the upper side, and FR indicates the front side of the vehicle.
本発明実施例の車両前部構造10は、サスペンションメンバ(フロントサスペンションメンバ)20と、燃料電池スタック30と、スタビライザ40と、第1カラー50と、第2カラー60と、第1取付部材70と、第2取付部材80と、リインフォースメント90と、を有する。
The vehicle
サスペンションメンバ20は、図2、図3に示すように、車両幅方向に間隔をおいて配置されており車両前後方向に延びる一対のサイド部21と、一対のサイド部21間で車両幅方向に延びる第1〜第3のクロス部22,23,24と、を有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
一対のサイド部21のそれぞれは、延び方向である車両前後方向の中間部に前側が後側に比べて上方位置となるネック部21g(図1参照)を有している。一対のサイド部21のそれぞれは、車両前側かつ車両幅方向外側に延びるサイド前部21aと、サイド前部21aの車両後側端部から車両後側かつ車両幅方向外側に延びるサイド後部21bと、を有する。サイド部21の長手方向と直交する横断面形状は、図6に示すように、サイド部アッパパネル21cとサイド部ロアパネル21dとを互いに溶接にて接合させることで形成される、中空閉断面形状とされている。
Each of the pair of
第1クロス部22は、図2、図3に示すように、サイド前部21aの車両前側端部またはその近傍に設けられている。第1クロス部22は、車両幅方向外側端部に、サイド前部21aと接合される接合部22aを有する。接合部22aは、第1クロス部22の車両幅方向中央部22bに比べて車両前後方向長さが大とされている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
接合部22aは、図6に示すように、接合部アッパパネル22cと、接合部ロアパネル22dと、を有する。接合部アッパパネル22cは、接合部22aの上壁22eを構成しており、接合部ロアパネル22dは、接合部22aの下壁22fを構成している。接合部アッパパネル22cは、その車両幅方向外側端部でサイド部21のサイド部アッパパネル21cと溶接にて接合されている。接合部ロアパネル22dは、その車両幅方向外側端部でサイド部21のサイド部ロアパネル21dと溶接にて接合されている。また、接合部アッパパネル22cと接合部ロアパネル22dの車両幅方向内側端部同士は、互いに溶接にて接合されている。
As illustrated in FIG. 6, the
第2クロス部23は、図2、図3に示すように、第1クロス部22より車両後側に間隔をおいて配置されている。第2クロス部23は、サイド前部21aの車両前後方向中間部に溶接にて接合されている。第3クロス部24は、第2クロス部23より車両後側に間隔をおいて配置されている。第3クロス部24は、サイド前部21aとサイド後部21bとの境部とその近傍に溶接にて接合されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
燃料電池スタック30は、図1に示すように、サスペンションメンバ20の上側に配置されている。燃料電池スタック30は、サスペンションメンバ20の接合部22aにフロントマウント部材31を介して支持されており、サスペンションメンバ20のサイド部21に設けられるリアマウント支持部21hにリアマウント部材32を介して支持されている。
As shown in FIG. 1, the
フロントマウント部材31とリアマウント部材32は、サスペンションメンバ20から上方に突出して設けられている。このため、燃料電池スタック30は、サスペンションメンバ20から上方にオフセットして配置されている。フロントマウント部材31は、サイド部21のネック部21gよりも車両前側にあり、リアマウント部材32は、サイド部21のネック部21gよりも車両後側にある。このため、フロントマウント部材31はリアマウント部材32よりも上方位置に設けられている。
The
フロントマウント部材31は、車両幅方向から見たときに上方にいくにつれて車両前後方向長さが小になる略三角形状であり、その上端部で燃料電池スタック30に連結されており、その下端部でサスペンションメンバ20の接合部22aの上壁22eに連結されている。
The
燃料電池スタック30は、図6に示すように、フロントマウント部材31を介して、接合部22aの上壁22eに第1取付部材70を用いて取付けられている。第1取付部材70は、たとえばボルトである。フロントマウント部材31は、第1取付部材70を2つ用いて(2点で)取付けられている。図4に示すように、フロントマウント部材31が接合部22aに取付けられる位置(図4の符号22e1位置)は、車両前後方向で、スタビライザ40が接合部22aに2点で取付けられる位置(図4の符号22e2位置)の内側にある。このため、フロントマウント部材31の接合部22aへの取付け位置(図4の符号22e1位置)がスタビライザ40の接合部22aへの取付け位置(図4の符号22e2位置)の外側にある場合に比べて、フロントマウント部材31の接合部22aへの取付け位置のコンパクト化を図ることができ、フロントマウント部材31の接合部22aへの取付けが周辺部品によって邪魔されることが抑制されている。
As shown in FIG. 6, the
スタビライザ40は、図示略の左右のサスペンション同士を橋渡しする図示略のスタビライザバーを有しており、図6に示すように、該スタビライザバーをサスペンションメンバ20に取付けるためのスタビブラケット41を有している。スタビブラケット41は、サスペンションメンバ20の接合部22aの下壁22fに、たとえばボルトからなる第2取付部材80を用いて取付けられている。スタビブラケット41は、第2取付部材80を2つ用いて(2点)で取付けられている。
The
燃料電池スタック30とスタビライザ40が、ともに、サスペンションメンバ20の第1クロス部22の接合部22aに取付けられている(同じ部分に取付けられている)。そのため、サスペンションメンバ20の第1クロス部22の接合部22aには、燃料電池スタック30からの入力およびスタビライザ40からの入力の両方に耐える剛性、強度が必要となる。そこで、第1、第2カラー50,60が設けられている。
The
第1、第2カラー50,60は、ともに、接合部22aの内部に設けられている。第1、第2カラー50,60は、それぞれ、直円筒形であり上下方向を軸方向として設けられている。第1カラー50には、第1取付部材70が挿入されており、第2カラー60には、第2取付部材80が挿入されている。第1、第2カラー50,60は、同一形状とされていることが望ましい。この理由は、第1、第2カラー50,60を共通化でき、コスト上有利になるからである。
Both the first and
第1、第2カラー50,60は、それぞれ、軸方向の一端部51,61で同一のリインフォースメント90を用いて接合部22aの下壁22fに取付けられており、軸方向の他端部52,62で接合部22aの上壁22eに接触している。ただし、第1、第2カラー50,60は、それぞれ、軸方向の一端部51,61でリインフォースメント90を用いて接合部22aの上壁22eに取付けられており、軸方向の他端部52,62で接合部22eの下壁22fに接触していてもよい。
The first and
第1、第2カラー50、60の板厚は、燃料電池スタック30とスタビライザ40からの入力により座屈が生じない厚さとされている。第1、第2カラー50,60の板厚は、サスペンションメンバ20の板厚よりも厚くされており、たとえばサスペンションメンバ20の接合部22aの板厚の2倍以上とされている。
The plate thicknesses of the first and
第1、第2カラー50,60は、同一のリインフォースメント90に溶接にて接合されている。リインフォースメント90は、板状であり、接合部22aの下壁22fに溶接にて接合されている。リインフォースメント90は、互いに固定される複数部品構成であってもよいが、部品点数削減のために一部品構成とされていることが望ましい。
The first and
第1取付部材70は、フロントマウント部材31に形成される孔31a、接合部22aの上壁22eに設けられる第1孔22e1、第1カラー50、リインフォースメント90に設けられる第1孔91、接合部22aの下壁22fに設けられる第1孔22f1に挿通され、下壁22fの下面に接合される第1ウエルドナット100に螺合されている。これにより、燃料電池スタック30がフロントマウント部材31を介して接合部22aに固定して取付けられる。
The first mounting member 70 includes a
第2取付部材80は、スタビブラケット41に形成される孔41a、接合部22aの下壁22fに設けられる第2孔22f2、リインフォースメント90に設けられる第2孔92、第2カラー60、接合部22aの上壁22eに設けられる第2孔22e2に挿通され、上壁22eの上面に接合される第2ウエルドナット110に螺合されている。これにより、スタビライザ40が接合部22aに固定して取付けられる。
The second mounting
つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。 Next, the operation and effect of the embodiment of the present invention will be described.
フロントマウント部材31がサスペンションメンバ20の接合部22aの上壁22eに取付けられている。このため、第1カラー50が設けられていない場合、燃料電池スタック30からの入力を上壁22eの面剛性で受け止めなければならなくなる。この場合、上壁22eの面外変形が大きく、高応力が発生してしまうおそれがある。また、スタビライザ40がサスペンションメンバ20の接合部22aの下壁22eに取付けられている。そのため、第2カラー60が設けられていない場合、スタビライザ40からの入力を下壁22fの面剛性で受け止めなければならなくなる。この場合、下壁22fの面外変形が大きく、高応力が発生してしまうおそれがある。
The
一方、本発明実施例では、第1、第2カラー50,60が設けられており、第1、第2カラー50,60が、それぞれ、軸方向の一端部51,61でサスペンションメンバ20の上壁22eと下壁22fの一方に取付けられており、軸方向の他端部52,62でサスペンションメンバ20の上壁22eと下壁22fの他方に接触している。そのため、燃料電池スタック30およびスタビライザ40からのサスペンションメンバ20への入力を、サスペンションメンバ20の上壁22eと下壁22fとカラー50,60とからなる中空構造で受けることができる。よって、中空構造全体の面剛性(曲げ剛性)で入力を受けることができるため、上壁22eと下壁22fの面外変形も大きく減少し、サスペンションメンバ20の剛性のみならず強度も確保することができる。よって、周辺部品の強度性能にも好影響を与える高強度な構造となる。さらに他性能に目を向けると、操縦安定性の向上にもつながる結果となり(図示略のサスペンションアームの着力点変位減少が要因)、他性能に対しても好影響を与える高剛性な構造となる。
On the other hand, in the embodiment of the present invention, the first and
また、第1、第2カラー50,60が同一のリインフォースメント90を用いてサスペンションメンバ20の上壁22eと下壁22fの一方に取付けられているため、燃料電池スタック30が取付けられるサスペンションメンバ20部分(スタック取付部)のカラー(第1カラー50)と、スタビライザ40が取付けられるサスペンションメンバ20部分(スタビ取付部)のカラー(第2カラー60)との両方による剛性向上効果を同時に得ることができる。よって、サスペンションメンバ20の剛性を効果的に確保することができる。
Further, since the first and
仮に、本発明実施例の構造以外で本発明実施例と同程度の性能を満足しようとした場合、たとえば板厚で対策を実施する場合、取付部板の板厚は、5.2mm程度のものが必要であるが、周辺部品(流用部品)との関係などから現実的ではない(板隙、溶接関係などの観点で3.6mm程度まで)。また、燃料電池スタック30からの入力を低減する方策としてサスペンションメンバ20に対する燃料電池スタック30の高さを減少させる手段もあるが、燃料電池スタック30の高さは衝突要件などで決まっているため、これを実施することは安全性能を損なうことになり、これも現実的ではない。
以上の観点より、剛性のみならず強度の点においても性能を大幅に向上させ、かつ他性能要件にも好影響を与える本発明実施例の構造は優れた構造であるといえる。
If an attempt is made to satisfy the same level of performance as the embodiment of the present invention except for the structure of the embodiment of the present invention, for example, when measures are taken with a plate thickness, the thickness of the mounting plate is about 5.2 mm. However, it is not realistic due to the relationship with peripheral parts (diverted parts), etc. (up to about 3.6 mm from the viewpoint of sheet clearance, welding relation, etc.). Further, as a measure for reducing the input from the
From the above viewpoints, it can be said that the structure of the embodiment of the present invention which greatly improves performance not only in rigidity but also in strength and has a positive influence on other performance requirements is an excellent structure.
10 車両前部構造
20 サスペンションメンバ
21 サイド部
21a サイド前部
21b サイド後部
21c サイド部アッパパネル
21d サイド部ロアパネル
21g ネック部
21h リアマウント支持部
22−24 第1−第3のクロス部
22a 接合部
22b 第1クロス部の車両幅方向中央部
22c 接合部アッパパネル
22d 接合部ロアパネル
22e 上壁
22f 下壁
30 燃料電池スタック
31 フロントマウント部材
32 リアマウント部材
40 スタビライザ
41 スタビブラケット
50 第1カラー
51 第1カラーの軸方向の一端部
52 第1カラーの軸方向の他端部
60 第2カラー
61 第2カラーの軸方向の一端部
62 第2カラーの軸方向の他端部
70 第1取付部材
80 第2取付部材
90 リインフォースメント
100 第1ウエルドナット
110 第2ウエルドナット
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記サスペンションメンバに第1取付部材を用いて取付けられる燃料電池スタックと、
前記サスペンションメンバに第2取付部材を用いて取付けられるスタビライザと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第1取付部材が挿入される第1カラーと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第2取付部材が挿入される第2カラーと、
を有し、
前記第1、第2カラーは、それぞれ、軸方向の一端部で同一のリインフォースメントを用いて前記サスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられており、軸方向の他端部で前記サスペンションメンバの上壁と下壁の他方に接触している、車両前部構造。 A suspension member having an upper wall and a lower wall;
A fuel cell stack attached to the suspension member using a first attachment member;
A stabilizer attached to the suspension member using a second attachment member;
A first collar provided in the suspension member with the vertical direction as an axial direction and into which the first mounting member is inserted;
A second collar provided in the suspension member with the vertical direction as an axial direction and into which the second mounting member is inserted;
Have
Each of the first and second collars is attached to one of the upper wall and the lower wall of the suspension member using the same reinforcement at one end in the axial direction, and the suspension at the other end in the axial direction. A vehicle front structure in contact with the other of the upper and lower walls of the member.
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