JP2020199929A - 車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アッパメンバをダンパベースに結合した場合であっても、例えば、全面衝突（フラット衝突）やオフセット衝突（微小ラップ衝突を含む）等の荷重吸収量を従前と比較して増大させること。【解決手段】車幅方向外側に配置され、車両前後方向に沿って延在する左右一対のアッパメンバ１４、１４と、ダンパベース１８とを備え、各アッパメンバ１４は、軸直断面が矩形状を呈するアッパメンバ本体部２２を有し、ダンパベース１８は、アッパメンバ本体部２２の上部に対して結合され、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂの両側角部に左右一対の窪み部３６、３６が設けられ、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂに車幅方向に沿って設けられ、左右一対の窪み部３６、３６同士を繋ぐ段部３２を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車など車体前部のエンジンルームが小さな自動車等の車両の車体前部構造に関する。

車体前部のエンジンルームが小さな自動車等の車両の車体前部構造は、フロントサイドフレームや上方のアッパメンバ及びそれに繋がるロアメンバの全長が短くなり、全面衝突（フラット衝突）やオフセット衝突で吸収できる荷重吸収量（衝撃エネルギ量）が十分でない場合がある。また、車体に駆動用バッテリを搭載した場合、車体重量が大幅に増加してしまい吸収すべき荷重吸収量も増大する。さらに、車体前部が障害物と微小にラップして衝突する、微小ラップ衝突（又は、スモールオーバーラップ衝突）では、ならさら吸収すべき荷重吸収量も増大する。

この吸収すべき荷重吸収量を増大する手段として、例えば、特許文献１では、アッパメンバの車両前端にパイプ形状のロアメンバを設け、衝突荷重が入力された際、ロアメンバの車両前方端部が車両後方に変位してタイヤに当接することが記載されている。

特開２０１９−６３１１号公報

ところで、アッパメンバを、剛性・強度が高いダンパベースと結合した場合、アッパメンバとダンパベースとの結合部位で折れ難くなる。また、例えば、車両前後方向における長さが短縮されたアッパメンバでは、車両前後方向の長さが長いアッパメンバと比較して、折れ変形量が制限される。このため、車体前部に対して、全面衝突やオフセット衝突（微小ラップ衝突を含む）の衝突荷重の吸収量を増大させることが困難となっている。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、アッパメンバをダンパベースに結合した場合であっても、例えば、全面衝突（フラット衝突）やオフセット衝突（微小ラップ衝突を含む）等の荷重吸収量を従前と比較して増大させることが可能な車体前部構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車幅方向外側に配置され、車両前後方向に沿って延在する左右一対のアッパメンバと、ダンパが取り付けられるダンパベースと、を備え、前記各アッパメンバは、軸直断面が矩形状を呈するアッパメンバ本体部を有し、前記ダンパベースは、前記アッパメンバ本体部の上部に対して結合され、前記アッパメンバ本体部の下部の両側角部に左右一対の窪み部が設けられ、前記アッパメンバ本体部の下部に車幅方向に沿って設けられ、前記左右一対の窪み部を繋ぐ段部を有することを特徴とする。

本発明では、アッパメンバをダンパベースに結合した場合であっても、例えば、全面衝突（フラット衝突）やオフセット衝突（微小ラップ衝突を含む）等の荷重吸収量を従前と比較して増大させることが可能な車体前部構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された車両の車体前部左側の概略斜視図である。 車体前部を構成するアッパメンバ及びダンパベースを接地面側から見た底面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った縦断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った横断面図である。 （ａ）は、荷重入力前の状態を示すアッパメンバの側面図、（ｂ）は、荷重入力後の状態を示す側面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、鉛直上下方向をそれぞれ示している。

本発明の実施形態に係る車体前部構造が適用された車両は、モノコックボディからなる車体を有する。この車体は、車両の車幅方向の中心を通って車両前後方向に沿って延在する図示しない中心線に対して、左右対称に配置されている。

図１に示されるように、車体前部１０は、左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２と、左右一対のアッパメンバと１４、１４、左右一対の外側部材１６、１６と、ダンパベース１８と、フロントバルクヘッド２０とを備えて構成されている。なお、図１では、車体前部左側のみを図示し、車体前部右側の図示を省略している。

左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２は、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びている。なお、各フロントサイドフレーム１２の車両前方端部は、フロントバルクヘッド２０に連結されている。また、各フロントサイドフレーム１２の車両後方端部は、それぞれ２つに分岐して図示しないクロスメンバにそれぞれ連結されている。

左右一対のアッパメンバ１４、１４は、左右一対のフロントサイドフレーム１２、１２の車幅方向外側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びている。各アッパメンバ１４の中間湾曲部は、車幅方向内側に延びる連結部材１５を介してフロントバルクヘッド２０の上側角部に連結されている。各アッパメンバ１４の車両後方端部は、左右一対のフロントピラ２６に連結（締結）されている。各アッパメンバ１４の下方には、左右前輪を構成する図示しないタイヤが配置されている。

図１に示されるように、各アッパメンバ１４は、アッパメンバ本体部２２と、アッパメンバ本体部２２の車両前方側に延出された前方延長部２４とから構成されている。

各アッパメンバ本体部２２は、軸直断面が矩形状を呈し（図３参照）、前方延長部２４とフロントピラ２６との間に車両前後方向に沿って配置されている（図１参照）。図３に示されるように、アッパメンバ本体部２２は、アッパメンバアウタ２３ａと、アッパメンバインナ２３ｂと、アッパメンバ延出部２３ｃとから構成されている。

アッパメンバアウタ２３ａは、アッパメンバ本体部２２の車幅方向外側に位置している。アッパメンバインナ２３ｂは、アッパメンバ本体部２２の車幅方向内側に位置している。アッパメンバ延出部２３ｃは、車両前方側がアッパメンバアウタ２３ａとアッパメンバインナ２３ｂとの間に介装され（図３参照）、車両後方側の上部がダンパベース１８の車両後方まで延出している（図１、図２参照）。アッパメンバ本体部２２の車幅方向内側には、高い剛性・強度を有し、下方側に図示しないダンパが取り付けられるダンパベース１８が設けられている。

図１に戻り、アッパメンバ本体部２２は、ダンパベース結合部２８（以下、ダンパベース結合領域２８ともいう）と、カウルサイド部３０とを備え、これらが車両前後方向に沿ってそれぞれ連続して一体的に構成されている。ダンパベース結合部２８は、アッパメンバ本体部２２の車両前方に位置し、後記するカウルサイド部３０と比較して、車両前後方向において上下方向の高さ寸法が一定又は略一定となっている。

また、図３に示されるように、ダンパベース結合部２８は、アッパメンバ本体部２２の車幅方向内側の上部２２ａに対して、ダンパベース１８の車幅方向外側端部１８ａが接合（結合）された接合部２９を有している。さらに、ダンパベース結合部２８の下部（アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂ）には、車幅方向に沿って延在し、後記する段部３２（図２参照）が設けられている。

図１に示されるように、カウルサイド部３０は、アッパメンバ本体部２２の車両後方に位置し、車両前方から車両後方に向けて上下方向の高さ寸法が増大している。カウルサイド部３０の車両後方端部３１は、フロントピラ２６に結合されている。また、カウルサイド部３０は、少なくとも、車両後方且つ下方に向けて傾斜し、車幅方向外側にビード形状からなる凸部３４を有している。カウルサイド部３０の車両後方端部３１は、凸部３４の近傍部位で、ボルト３５及びナット（機械的結合手段）を介して、フロントピラ２６と連結（結合）されている。

図３及び図１に示されるように、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂの左右の両側角部には、左右一対の窪み部３６、３６が設けられている。各窪み部３６は、側面視して略台形形状を呈し（図１参照）、アッパメンバ本体部２２の外側から内側に向かって窪んでいる。

また、接地面に臨むアッパメンバ本体部２２の下面には、左右一対の窪み部３６、３６同士を繋ぐ段部３２が設けられている（図３、図２参照）。この段部３２は、接地面側から底面視して、車幅方向に沿って延びる直線状の段差によって構成されている。（図２参照）段部３２は、車両前方側に位置するダンパベース結合領域２８に設けられている。段部３２は、鉛直上下方向において、車両前方側が接地面に近接し、車両後方側が接地面から離間するように設けられている。

図２に示されるように、アッパメンバ本体部２２の車幅方向に沿った内側の下部２２ｂは、断面内側に向かって窪ませていると共に、底面視して湾曲する稜線を有する凹部４０を有している。すなわち、凹部４０は、接地面側から底面視して、車幅方向内側に車両前後方向に沿って直線状に延びる直線状稜線部４２と、この直線状稜線部４２の車両前方端と車両後方端とを車幅方向外側で湾曲して繋いだ曲線状稜線部４４とを有する。

また、この凹部４０には、車幅方向内側の窪み部３６が配置されていると共に、凹部４０（曲線状稜線部４４）に対して段部３２の車幅方向内側端部（ダンパベース１８に近接する側の端部）が接続されている。この凹部４０は、ダンパベース結合領域２８において車両前後方向に沿って延びている（図２参照）。

図４に示されるように、前方延長部２４は、中空のパイプ部材２４ａからなり、アッパメンバ本体部２２よりも車両前方に延びると共に、下方に向かって屈曲している（図１参照）。また、前方延長部２４の車両前方端部は、外側部材１６に連結されている。

この外側部材１６は、正面視して矩形状の平板材からなり、フロントサイドフレーム１２の車両前端に連結されている。さらに、前方延長部２４の車両前方端部は、外側部材１６を介してフロントバルクヘッド２０に連結されている。前方延長部２４の車両後方端部は、アッパメンバ本体部２２の車両前方端部２２ｃに設けられた孔部４６内に嵌挿されている。

図１に示されるように、フロントバルクヘッド２０は、正面視して略矩形状を呈する枠体からなり、フロントエンドである車両前方端部に配置されている。このフロントバルクヘッド２０は、例えば、左右一対のサイドメンバと、アッパメンバと、ロアメンバとから構成されている。

本実施形態に係る車両前部構造が適用された車両の車体前部１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
図５（ａ）は、荷重入力前の状態を示すアッパメンバの側面図、図５（ｂ）は、荷重入力後の状態を示す側面図である。

本実施形態では、ダンパベース１８の車幅方向外側端部が、アッパメンバ本体部２２の上部に対して接合（結合）されている。また、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂの両側角部には、左右一対の窪み部３６、３６が設けられている。さらに、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂには、左右一対の窪み部３６、３６同士を繋ぐ段部３２が車幅方向に沿って設けられている。

本実施形態では、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂが、ダンパベース１８に結合されている上部から上下方向で離間しているため、剛性・強度が比較的に低くなっている。例えば、全面衝突（フラット衝突）やオフセット衝突（微小ラップ衝突を含む）等の衝突荷重等が車体前部１０に対して入力された際、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂにおいて、左右両側の角部の窪み部３６、３６が、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂから伝達される荷重により折れ変形するトリガー（起点）となり、さらに、左右両側の窪み部３６、３６が車幅方向に沿って延びる段部３２と連続している。

これにより、本実施形態では、段部３２を起点としてアッパメンバ１４が一気に折れ曲がり変形する。このように、本実施形態では、剛性・強度が比較的高いダンパベース１８との結合される上部から離間した下部２２ｂの両側角部に左右一対の窪み部３６、３６と、この左右一対の窪み部３６、３６同士を繋ぐ段部３２とを一体的に構成することで、例えば、車両前後方向の寸法が短縮されたアッパメンバ１４でダンパベース１８と結合されている場合であっても、折れ変形を確実に発生させることができる（荷重入力前の図５（ａ）と、荷重入力後の図５（ｂ）とを比較参照）。

この結果、本実施形態では、アッパメンバ１４をダンパベース１８に接合した場合であっても、例えば、全面衝突（フラット衝突）やオフセット衝突（微小ラップ衝突を含む）等の荷重吸収量を従前と比較して増大させることができる。

また、本実施形態では、アッパメンバ１４の車幅方向に沿った内側に、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂを内側に向かって窪ませていると共に、底面視して直線状稜線部４２と曲線状稜線部４４とを有する凹部４０が設けられている。この凹部４０には、車幅方向内側の窪み部３６が配置されていると共に、凹部４０に対して段部３２が接続されている。

本実施形態では、アッパメンバ１４の上部に対して何ら凹部等を設けることがなく、上部側の断面積を減少させていないため、ダンパベース１８の所望の支持剛性・支持強度を確保することができる。さらに、本実施形態では、ダンパベース１８との結合の影響を受け難いアッパメンバ本体部２２の下部２２ｂに凹部４０を設けることで、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂ側の断面積を減少させ、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂ側の凹部４０でより一層折れ曲がり変形が発生し易くなっている。なお、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂを除いた外面には、凹部４０が設けられていないため、車両前方から伝達される荷重をしっかりと支持することができる。

さらに、本実施形態では、アッパメンバ本体部２２が、ダンパベース結合部２８と、カウルサイド部３０とを有している。ダンパベース結合部２８は、アッパメンバ本体部２２の車両前方に位置し、車両前後方向において上下方向の高さ寸法が一定となるように設けられている。カウルサイド部３０は、アッパメンバ本体部２２の車両後方に位置し、車両前方から車両後方に向けて上下方向の高さ寸法が増大すると共に、車両後方端部がフロントピラ２６に結合されている。左右一対の窪み部３６、３６を繋ぐ段部３２は、ダンパベース結合部２８に設けられている。

本実施形態では、アッパメンバ本体部２２を、上下方向の高さ寸法が一定であるダンパベース結合部２８の下部２２ｂに設けられた段部３２で折れ変形させることができる。これに対し、本実施形態では、カウルサイド部３０が、車両前方から車両後方に向けて上下方向の高さ寸法を増大させていると共に、車両後方端部がフロントピラ２６に結合されているため、衝突荷重の支持剛性・支持強度が高くなっている。

さらにまた、本実施形態では、カウルサイド部３０が、少なくとも、車両後方且つ下方に向けて傾斜し、車幅方向外側にビード形状からなる凸部３４を有している。この凸部３４の近傍部位において、カウルサイド部３０（アッパメンバ本体部２２）の車両後方端部が、例えば、ボルト３５及びナットからなる機械的結合手段を介して、フロントピラ２６に締結されている。

本実施形態では、カウルサイド部３０の上下方向の高さ寸法を車両前方から車両後方に向けて増大させた場合であっても、カウルサイド部３０にビード形状からなる凸部３４を設けることで、車両前方から入力された荷重をフロントピラ２６に対して円滑に伝達することができる。この結果、本実施形態では、ダンパベース結合部２８に設けられた段部３２における折れ変形をより一層促進させることができる。

さらにまた、本実施形態において、アッパメンバ１４は、アッパメンバ本体部２２よりも車両前方に延びると共に、下方に向かって屈曲する前方延長部２４を有している。また、車体前部１０には、フロントサイドフレーム１２の車両前端に連結される外側部材１６を有している。この前方延長部２４の車両前方端部は、外側部材１６に連結されている。

本実施形態では、フロントサイドフレーム１２の外側に衝突物が当接する、いわゆる微小ラップ衝突において、フロントサイドフレーム１２の車両前端の外側部材１６から伝達される荷重により、前方延長部２４を屈曲変形させて微小ラップ衝突荷重を好適に吸収することができる。

さらに、本実施形態では、アッパメンバ本体部２２の下部２２ｂに設けられた段部３２を起点として、アッパメンバ本体部２２の段部３２よりも前側の部分を下方に向けて確実に折れ変形させることができる（図５（ｂ）参照）。

従って、車室よりも車両前方に位置する車体構造が、車両前後方向において比較的に短縮された車体前部構造では、衝突荷重の吸収能力をより一層向上させることができる。近年における電気自動車では、エンジン等の大きな内燃機関から小さなモータに置き換えられつつあり、車室よりも車両前方に位置する車体構造が、車両前後方向において比較的に短縮された車体にとってより一層有用となる。

さらにまた、本実施形態では、前方延長部２４をパイプ部材２４ａで構成することで、例えば、金型で鋼板をプレス成形したプレス成形品で製造した場合と比較して、部品点数及び金型を削減して生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。さらに、前方延長部２４をパイプ部材２４ａとすることで、単一材料で円筒の閉断面を形成するためにパイプ部材２４ａの小径化を達成することができ、車両の小型化に寄与することができる。

さらにまた、本実施形態では、パイプ部材２４ａの車両後方端部が、アッパメンバ本体部２２の車両前方端部２２ｃ内に嵌挿され、パイプ部材２４ａの車両前方端部が、外側部材１６を介してフロントバルクヘッド２０に連結されている。これにより、本実施形態では、アッパメンバ本体部２２と前方延長部２４との結合部位における剛性・強度が向上し、例えば、微小ラップ衝突における多段の折り曲げ変形・衝突荷重の吸収を円滑に遂行することができる。

１０ 車体前部
１２ フロントサイドフレーム
１４ アッパメンバ
１６ 外側部材
１８ ダンパベース
２２ フロントバルクヘッド
２２ アッパメンバ本体部
２２ａ （アッパメンバ本体部の）下部
２２ｂ （アッパメンバ本体部の）車両前方端部
２４ 前方延長部
２４ａ パイプ部材
２６ フロントピラ
２８ ダンパベース結合部
３０ カウルサイド部
３２ 段部
３４ 凸部
３５ ボルト（機械的結合手段）
３６ 窪み部
４０ 凹部
４２ 直線状稜線部
４４ 曲線状稜線部

Claims (7)

1. 車幅方向外側に配置され、車両前後方向に沿って延在する左右一対のアッパメンバと、
   ダンパが取り付けられるダンパベースと、
   を備え、
   前記各アッパメンバは、軸直断面が矩形状を呈するアッパメンバ本体部を有し、
   前記ダンパベースは、前記アッパメンバ本体部の上部に対して結合され、
   前記アッパメンバ本体部の下部の両側角部に左右一対の窪み部が設けられ、
   前記アッパメンバ本体部の下部に車幅方向に沿って設けられ、前記左右一対の窪み部を繋ぐ段部を有することを特徴とする車体前部構造。
2. 請求項１記載の車体前部構造において、
   前記アッパメンバの車幅方向に沿った内側には、前記アッパメンバ本体部の下部を内側に向かって窪ませていると共に、底面視して湾曲する稜線を有する凹部が設けられ、
   前記凹部には、前記窪み部が配置されていると共に、前記凹部に対して前記段部が接続されていることを特徴とする車体前部構造。
3. 請求項１又は請求項２記載の車体前部構造において、
   前記アッパメンバ本体部は、ダンパベース結合部と、カウルサイド部とを有し、
   前記ダンパベース結合部は、該アッパメンバ本体部の車両前方に位置し、車両前後方向において上下方向の高さ寸法が一定となるように設けられ、
   前記カウルサイド部は、前記アッパメンバ本体部の車両後方に位置し、車両前方から車両後方に向けて上下方向の高さ寸法が増大すると共に、車両後方端部がフロントピラに結合され、
   前記段部は、ダンパベース結合部に設けられていることを特徴とする車体前部構造。
4. 請求項３記載の車体前部構造において、
   前記カウルサイド部は、少なくとも、車両後方且つ下方に向けて傾斜し、車幅方向外側にビード形状からなる凸部を有し、
   前記凸部の近傍部位でフロントピラと結合される機械的結合手段を有することを特徴とする車体前部構造。
5. 請求項４記載の車体前部構造において、
   前記アッパメンバは、前記アッパメンバ本体部よりも車両前方に延びると共に、下方に向かって屈曲する前方延長部を有し、
   フロントサイドフレームの車両前端に連結される外側部材を有し、
   前記前方延長部の車両前方端部は、前記外側部材に連結されていることを特徴とする車体前部構造。
6. 請求項５記載の車体前部構造において、
   前記前方延長部は、パイプ部材からなることを特徴とする車体前部構造。
7. 請求項６記載の車体前部構造において、
   前記パイプ部材の車両後方端部は、前記アッパメンバ本体部の車両前方端部内に嵌挿され、
   前記パイプ部材の車両前方端部は、前記外側部材を介してフロントバルクヘッドに連結されていることを特徴とする車体前部構造。

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