JP2019202616A - 電気自動車の車両前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】衝突荷重を車両前方側から車両後方側に効率的に伝達できる電気自動車の車両前部構造を提供する。【解決手段】電気自動車の車両前部構造１０は、車両前方の車幅方向両側で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂと、車両前方の車幅方向両側でフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂの車両下方側で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂと、車両前方のパワーユニット室に配置され、車幅方向両端部でフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂにそれぞれ防振装置５０Ａ、５０Ｂを備えるマウント部材４４Ａ、４４Ｂ、４５Ａ、４５Ｂを介して取り付けられた走行用モータ２４と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車の車両前部構造に関する。

従来、電気自動車の車両前部構造では、車両前方側のパワーユニット室に配設された走行用モータが、パワーユニット室の左右両側で車両前後方向に延在するフロントサイドメンバにマウント部材を介して支持されると共に、一対のフロントサイドメンバ間を車幅方向に連結するサスペンションサブフレームの車幅方向中央部から車両前方側に延在するロッドにマウント部材を介して支持されている（特許文献１参照）。

特開２００４−３１４８０３号公報

しかし、上記文献に記載された構造の電気自動車は、車幅方向延在するサスペンションサブフレームの車幅方向中央部から車両前方側に延在するロッドに、マウント部材を介して走行用モータが支持されている。したがって、この電気自動車が、例えば、前面衝突した場合に、衝突荷重を車両後方側に効率的に伝達するには改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、衝突荷重を車両前方側から車両後方側に効率的に伝達できる電気自動車の車両前部構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明に係る電気自動車の車両前部構造は、車両前方側の車幅方向両側で車両前後方向に延在する車両骨格部材である一対のフロントサイドメンバと、前記フロントサイドメンバの車両下方側で車両前後方向に延在する車両骨格部材である一対のアンダーメンバと、一対の前記フロントサイドメンバの前端部同士を接続し、車幅方向に延在するバンパリインフォースと、一対の前記アンダーメンバの前端部同士を接続し、車幅方向に延在するロアクロスと、一対の前記フロントサイドメンバ及び一対のアンダーメンバにそれぞれ弾性部材を介して取り付けられた走行用モータと、を備える。

このように構成された電気自動車の車両前部構造では、車両の前面衝突時に車幅方向に延在するバンパリインフォースとロアクロスからそれぞれ車幅方向両側で車両前後方向に延在する一対のフロントサイドメンバと一対のアンダーメンバを介して車両後方側に衝突荷重が伝達される。

この際、一対のフロントサイドメンバと一対のアンダーメンバは走行用モータを介して連結されているため、それぞれの耐荷重が向上し、車両後方側に伝達可能な衝突荷重を増加させることができる。

また、走行用モータは一対のフロントサイドメンバと一対のアンダーメンバで支持されているため、走行用モータを介して車体に入力される衝突荷重が一対のフロントサイドメンバと一対のアンダーメンバの４本に分散して伝達され、衝突時にフロントサイドメンバとアンダーメンバが衝突荷重によって座屈することが抑制される。

さらに、電気自動車の車両前部構造が前面オフセット衝突した場合でも、一方のフロントサイドメンバやアンダーメンバに入力された衝突荷重が走行用モータを介して他方のフロントサイドメンバやアンダーメンバに伝達される。また、前面オフセット衝突時に、走行用モータから車体に伝達される荷重も、上下左右４本のフロントサイドメンバやアンダーメンバに分散されて伝達されるため、フロントサイドメンバやアンダーメンバに対する荷重入力が局所的に大きくなることが抑制される。

これらの結果、フロントサイドメンバやアンダーメンバによって衝突荷重を車両後方側に効率的に伝達することができる。

請求項１記載の発明に係る電気自動車の車両前部構造は、上記構成としたので、車両前面衝突時の衝突荷重を車両後方側に効率的に伝達することができる。

一実施形態に係る電気自動車の車両前部構造の要部を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 （Ａ）は一実施形態に係る走行用モータのフロントサイドメンバに対するマウント状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は走行用モータのアンダーメンバに対するマウント状態を示す縦断面図であり、（Ｃ）は走行用モータのフロントサイドメンバに対するマウント状態を示す斜視図である。 一実施形態に係る電気自動車の車両前部構造の要部を示す側断面図である。

本発明の一実施形態に係る電気自動車の車両前部構造について図１〜図４を参照して説明する。なお、各図において矢印ＦＲは車両前方、矢印Ｗは車幅方向、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。

［構成］
電気自動車の車両前部構造１０は、図１に示すように、車両前方のパワーユニット室１２の車幅方向両側で車両前後方向に延在するフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂと、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂの車両下方で車両前後方向に延在するアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂと、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂの前端部を連結し車幅方向に延在するバンパリインフォース２０と、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの前端部を連結し車幅方向に延在するロアクロス２２と、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持される走行用モータ２４と、を備えている。

なお、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとバンパリインフォース２０との間及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂとロアクロス２２との間には、衝突荷重が入力されることにより変形して衝撃を吸収するクラッシュボックスを介在させても良い。

また、以下の説明で左右対称の部材、構成については車両左側のみ説明し、車両右側の説明を省略する。この際、車両左側の部品の参照符号は参照番号にＡを付したものとし、車両右側の部品の参照符号は車両左側の部品と同一の参照番号にＢを付したものとしている。

フロントサイドメンバ１４Ａは、図１及び図３に示すように、閉断面構造を有し、車両前後方向に延在する車両骨格部材である。フロントサイドメンバ１４Ａは、車両後方側端部で車両後方側に向かって車両下方側に延在するキック部２６Ａを有し、キック部２６Ａの後端部（下端部）から車両後方側に延在する車両骨格部材に接続されている。

また、フロントサイドメンバ１４Ａの車両前方側端部は、車両上下方向に延在する連結部材２７Ａによってアンダーメンバ１６Ａの車両前方側端部と連結されている。

なお、フロントサイドメンバ１４Ａの車両前後方向の略中央部には、フロントサイドメンバ１４Ａの車幅方向内側面から車幅方向内側（右側）に突出して設けられた平面視矩形状の板材である支持部２８Ａが設けられている。この支持部２８Ａは、走行用モータ２４を支持するものである。

アンダーメンバ１６Ａは、図１及び図３に示すように、閉断面構造を有する車両骨格部材であり、フロントサイドメンバ１４Ａの車両下方側で車両前後方向に延在している。アンダーメンバ１６Ａには、図１〜図３に示すように、フロントサイドメンバ１４Ａの支持部２８Ａと車両前後方向で同一位置に、アンダーメンバ１６Ａの車幅方向内側面から車幅方向内側に突出して設けられた平面視矩形状の板材である支持部３２Ａが設けられている。この支持部３２Ａも、走行用モータ２４を支持するものである。

また、アンダーメンバ１６Ａは、車両後方側端部でフロントサスペンションメンバ（以下、「フロントサスメン」という）３０に接続されている。フロントサスメン３０は、図１に示すように、車幅方向に延在し、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの車両後端部同士を連結させるものである。

フロントサスメン３０の車両前方側には車両上方側に突出形成された凸部３４Ａが形成されており、これがフロントサイドメンバ１４Ａから車両下方側に突出形成された凸部３６Ａと連結されることにより、フロントサイドメンバ１４Ａとフロントサスメン３０が連結されている。

また、フロントサスメン３０の車両後方側端部は、図１及び図３に示すように、締結具３８Ａを介してキック部２６Ａの下端部に締結されている。この締結構造は、車両の前突によって所定値以上の衝突荷重がアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂを介してフロントサスメン３０に入力されると、フロントサイドメンバ１４Ａからフロントサスメン３０が離脱する構造である。

走行用モータ２４は、回転軸の延在方向を車幅方向とされてパワーユニット室１２に配置されている。走行用モータ２４のハウジングは、図２に示すように、車幅方向に延在する略円筒形状である円筒部４０と、円筒部４０の両端部から縮径する略円錐形状の斜面部４２Ａ、４２Ｂとを有する。

走行用モータ２４には、図１及び図２に示すように、この斜面部４２Ａの上方側から車両上方に延在し、その上端部から車幅方向左側（車幅方向外側）に延在する車両正面視でＬ字型のマウント部材４４Ａが設けられている。

マウント部材４４Ａは、図２に示すように、車両正面視Ｌ字型のブラケット４６Ａと、ブラケット４６Ａの孔部４８Ａに嵌合される防振装置５０Ａとからなる。この防振装置５０Ａが、弾性部材に相当する。

防振装置５０Ａは、ボルト５４Ａが挿入される内筒５８Ａと、内筒５８Ａよりも径が大きい外筒６０Ａと、内筒５８Ａと外筒６０Ａとの間に嵌合された円筒状の防振ゴム６２Ａとからなる。フロントサイドメンバ１４Ａの支持部２８Ａの孔部５２Ａに挿通されたボルト５４Ａが内筒５８Ａに挿通され、ナット５６Ａで締結されている。これにより、マウント部材４４Ａと支持部２８Ａが締結されている。

すなわち、走行用モータ２４（マウント部材４４Ａ）が防振装置５０Ａを介してフロントサイドメンバ１４Ａに支持されている。なお、支持部２８Ａとマウント部材４４Ａとの間にはカラー６４Ａが配設されている。

また、図２に示すように、斜面部４２Ａの下方側から車幅方向左側（車幅方向外側）に延在するマウント部材４５Ａが設けられている。このマウント部材４５Ａを介して、走行用モータ２４がアンダーメンバ１６Ａに取り付けられている（支持されている）。マウント部材４５Ａもマウント部材４４Ａと略同様の構成なので、マウント部材４４Ａと同様な構成要素にマウント部材４４Ａと同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

さらに、走行用モータ２４の車幅方向の反対側では、図２に示すように、支持部２８Ｂにマウント部材４４Ｂが支持されることにより、走行用モータ２４がフロントサイドメンバ１４Ｂに支持されている。

また、図２に示すように、走行用モータ２４の斜面部４２Ｂの車両下方側から車幅方向外側に突出して設けられたマウント部材４５Ｂが支持部３２Ｂに支持されることにより、走行用モータ２４がアンダーメンバ１６Ｂに支持されている。

ところで、フロントサイドメンバ１４Ａの車両後方側には、図３に示すように、車幅方向に延在するダッシュパネル７０が配設されており、このダッシュパネル７０の車両前方側には車幅方向に延在するダッシュクロスメンバ７２が配設されている。

［作用］
このように構成された電気自動車の車両前部構造１０の作用について説明する。

電気自動車の車両前部構造１０では、走行用モータ２４が車幅方向両端部でマウント部材４４Ａ、４４Ｂを介して左右のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂに支持されていると共に、マウント部材４５Ａ、４５Ｂを介して左右のアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持されている。すなわち、走行用モータ２４は、車幅方向両端部の上下を車両骨格部材である左右のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持されている。

したがって、質量が大きい走行用モータ２４が車幅方向両端部の各上下で支持されるため、安定して車体に保持されることになる。

例えば、走行用モータ２４の駆動トルクによりピッチングモーメント（車幅方向を回転軸としたモーメント）が作用しても、車両側面視で上下の２点（図３参照）でマウント部材４４Ａ（４４Ｂ）とマウント部材４５Ａ（４５Ｂ）を介して支持されているため、安定的に支持される。また、図２に示すように、走行用モータ２４が車両正面視で左右両端部のそれぞれ上下４点でマウント部材４４Ａ、４４Ｂ、４５Ａ、４５Ｂを介して支持されているため、車両上下方向、左右方向の振動、あるいはローイングモーメント（車両前後方向を回転軸としたモーメント）が作用しても走行用モータ２４を安定して支持することができる。すなわち、走行用モータ２４は、駆動トルクだけでなく、路面からの振動入力に対しても安定的に車体に支持される。

また、この車両前部構造１０では、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂが走行用モータ２４を介して連結されているため、それぞれの耐荷重が向上し、車両の前突時に衝突荷重を効率的に後方に伝達することができる。

さらに、車両前部構造１０では、車両の前突時に走行用モータ２４の慣性質量が車体側に作用するが、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの４点で走行用モータ２４が支持されているため、走行用モータ２４の慣性質量がフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの４本に分散して入力される。したがって、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに対する局所的な荷重入力が抑制され、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂが座屈することが抑制される。したがって、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂを介して、衝突荷重が車両後方側へ一層効率的に伝達される。

このように、車両の前突時にアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂからフロントサスメン３０に衝突荷重が効率的に伝達されるため、締結具３８Ａ、３８Ｂが破断され、フロントサスメン３０がフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ（キック部２６Ａ、２６Ｂ）から脱落し、走行用モータ２４の車室への進入が防止又は抑制される。

なお、車両の前突時の作用を確認するために、図３に示すように、車両前部構造１０を有する電気自動車をバリア８０に衝突させた場合について説明する。図４は、バリア８０に設けた荷重センサで検出した荷重（Ｆ）とストローク（Ｓ）との関係を示すＦＳ関係図である。車両前部構造１０を有する電気自動車を実施例とし、背景技術で説明した一対のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとフロントサスメン３０の車幅方向中央部から車両前方側に延在するロッドで走行用モータが３点支持されたものを比較例とする。図４に示すグラフにおいて、実線が本実施例、破線が比較例である。

実施例に係る電気自動車がバリア８０に衝突する場合、先ず、バンパリインフォース２０とロアクロス２２がバリア８０に衝突する。バリア８０から入力された衝突荷重は、バンパリインフォース２０、ロアクロス２２からそれぞれ車幅方向両側に設けられたフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂを介して車両後方側に伝達される。

この際、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂは走行用モータ２４を介して連結されているため、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの耐荷重が向上し、衝突開始時に車両後方側に伝達できる荷重を比較例（図４、Ａ２部分参照）と比較して増加させていることが確認できる（図４、Ａ１部分参照）。

また、走行用モータ２４がバリア８０に衝突して走行用モータ２４から車体に荷重が伝達される場合にも、走行用モータ２４が車幅方向両側でフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの４本に支持されているため、走行用モータ２４から衝突荷重がフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに分散して伝達される。

すなわち、衝突によってフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂが屈曲することが抑制され、車両後方側に効率的に荷重を伝達することができる。

この際、実施例の走行用モータ２４は、車幅方向両側でフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持されているので、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂと共に車両後方側に移動する。すなわち、比較例のようにサスペンションサブフレーム（本実施例のフロントサスメン３０）から車両前方側に延在するロッドによって走行用モータが車両後方側から支持されていないため、走行用モータ２４がバリア８０に衝突することによる荷重入力が比較例の場合（図４、Ｂ２部分参照）と比較して低減される（図４、Ｂ１部分参照）。この結果、衝突によって車体に作用する最大荷重が低減され、車両の乗員保護性能が向上する。

このように、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂが効率的に衝突荷重を車両後方側、すなわちフロントサスメン３０に伝達するため、締結具３８Ａの離脱タイミングが早まり、乗員保護性能が一層向上する。

さらに、電気自動車の車両前部構造１０が前面オフセット衝突した場合、例えば、フロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａに対して車両後方向きの衝突荷重が先端部から入力される。この際、フロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａに入力された衝突荷重の一部は、マウント部材４４Ａ、４５Ａを介して走行用モータ２４に伝達され、マウント部材４４Ｂ、４５Ｂを介して反対側のフロントサイドメンバ１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ｂに伝達することができる。

このように、電気自動車の車両前部構造１０では、走行用モータ２４を車幅方向両端部の上下で、マウント部材４４Ａ、４４Ｂ、４５Ａ、４５Ｂを介して車両骨格部材のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに取り付けているため、走行用モータ２４の駆動回転によるピッチングモーメントが作用しても安定的に支持することができる。また、路面入力による上下左右の振動も良好に吸収できると共に、走行用モータ２４にローイングモーメントが作用しても良好に吸収することができる。

また、電気自動車の車両前部構造１０では、前面衝突した場合でも、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂが走行用モータ２４で連結されているため、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの耐荷重が向上する。また、前面衝突した場合に、走行用モータ２４から入力される荷重も分散して入力されるため、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの座屈等が抑制され、衝突荷重を車両後方側に効率的に伝達することができる。

特に、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂから車両後方側に衝突荷重を効率的に伝達することで、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ（キック部２６Ａ、２６Ｂ）からのフロントサスメン３０の脱落を促進し、走行用モータ２４が車室側に進入することが一層防止又は抑制される。

［その他］
なお、上記実施形態では、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの４点で走行用モータ２４を支持したが、さらにその他の位置で走行用モータ２４を支持することにより５点以上で走行用モータ２４を支持する構成としても良い。

また、上記実施形態では、マウント部材４４Ａ、４４Ｂとマウント部材４５Ａ、４５Ｂが走行用モータ２４を支持する車両前後方向位置は同一であったが、車両前後方向でオフセットする構成でも良い。

さらに、上記実施形態では、フロントサスメン３０に所定値以上の衝突荷重が入力された場合には、締結具３８Ａ、３８Ｂが破断してフロントサスメン３０がキック部２６Ａ、２６Ｂから離脱する構造であったが、必須ではない。

１０ 電気自動車の車両前部構造
１２ パワーユニット室
１４Ａ、１４Ｂ フロントサイドメンバ
１６Ａ、１６Ｂ アンダーメンバ
２０ バンパリインフォース
２２ ロアクロス
２４ 走行用モータ
５０Ａ、５０Ｂ 防振装置（弾性部材）

Claims (1)

1. 車両前方側の車幅方向両側で車両前後方向に延在する車両骨格部材である一対のフロントサイドメンバと、
   前記フロントサイドメンバの車両下方側で車両前後方向に延在する車両骨格部材である一対のアンダーメンバと、
   一対の前記フロントサイドメンバの前端部同士を接続し、車幅方向に延在するバンパリインフォースと、
   一対の前記アンダーメンバの前端部同士を接続し、車幅方向に延在するロアクロスと、
   一対の前記フロントサイドメンバ及び一対のアンダーメンバにそれぞれ弾性部材を介して取り付けられた走行用モータと、
   を備える電気自動車の車両前部構造。