JP2024014786A - 自動車用前部フレームアセンブリ - Google Patents
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Abstract
【課題】前方衝突を吸収するサスペンション取付け構造体を備える前部フレームアセンブリを提供する。【解決手段】自動車用の前部フレームアセンブリであって、自動車の車室を画定する自動車のボディセルに固定することができる、サスペンション取付け構造体(12)と、自動車の前方衝突に関連するエネルギーを吸収するように適合された吸収要素を備え、吸収要素は、構造体とは別個のものであり、構造体に固定され、第1の方向(X)に沿って延在する。構造体は、自動車のステアリング機構の構成要素が通過するように適合された第1の開口部(25)と、第1の方向を横切る第2の方向(B)に沿って細長い形状を有する第2の開口部(30)と、第1の開口部(25)を基準として、第2の開口部の反対側にある、少なくとも1つの第3の開口部(31)と、を備える。【選択図】図3
Description
[関連出願の相互参照]
本特許出願は、2022年7月20日に出願されたイタリア特許出願第102022000015261号の優先権を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
本特許出願は、2022年7月20日に出願されたイタリア特許出願第102022000015261号の優先権を主張し、その全開示は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、サスペンション取付け構造体を備える、自動車用の前部フレームアセンブリに関する。
知られているように、自動車のフレームの前部は、車体要素を支持するための支持機能、並びに、前方衝突、すなわち自動車の前進方向に沿って発生する衝突を吸収するための吸収機能の両方を有する。
特に、前方衝突を吸収するために、フレームは、「クラッシュボックス」として知られる吸収構造体を含む。この吸収構造体は、車両の長手方向に平行に延在する、一対の圧壊可能な要素を有する。
この圧壊可能な要素は、例えば押出しアルミニウム要素の形態で、圧縮応力に対して、車両の前進方向に沿って変形可能なものである。詳細には、前方衝突に応答して、圧壊可能な要素が変形することで、衝突のエネルギーが吸収され、自動車の速度は、すなわち設計段階中に規定された減速度に従って、次第に0になる。
一般的に言えば、圧壊可能な要素の衝突吸収力は、車両の長手方向に沿った、それらの長さに比例する。したがって、圧壊可能な要素による前方衝突の吸収は、車両の前方突出部、正確には、車両の長手方向に沿った、車両の前端部と前輪の軸線との間の距離に相関する。
前部に熱機関が配置された自動車では、その前部の寸法は、熱機関を収容するのに十分なものである。結果として、その前方突出部は、一般に、前方衝突を効果的に吸収するのに十分な長さの、圧壊可能な要素を設置することができるようなものである。
しかしながら、電気自動車、あるいは、後部に配置された熱機関を備える自動車、例えば一部のスポーツカーでは、その前部突出部は、前部に配置された熱機関を備える自動車のものよりも小さいことが多い。
前方突出部が小型であることを特徴とする自動車では、圧壊可能な要素の長さは非常に限られており、前方衝突を効率的に吸収することを可能にするには、必ずしも十分なものではない。加えて、前述した要素の延在部は、「ショックタワー」として知られる構造体の存在によって制限される。ショックタワーは、自動車のサスペンションの接続機構を収容するように設計されており、かつ、圧壊可能な要素はそこから延出する。
ショックタワーは、典型的には鋳造法によって得られる。そのため、欠陥、並びに、通常は他の方法によって得られる部品よりも弱い、鋳造製品の機械的特徴に起因して、ショックタワーの引張強度の挙動を予測することは困難である。
上記のことから、前方衝突を吸収するそれらの能力を効率的に予測するためには、公知の自動車を改善する必要がある。
本発明の目的は、好ましくは簡単かつ信頼性のある方法で、上述した必要性を満たすことである。
この目的は、請求項1に定義される、自動車用の前部フレームアセンブリによって達成される。
各従属請求項は、本発明の固有の実施形態を定義するものである。
以下、本発明をよりよく理解できるように、非限定的な実施例として添付の図面を参照して、本発明の一実施形態の説明を行う。
本発明による前部フレームアセンブリを備え、より明瞭にするために部品が取り除かれた、自動車のフレームの概略斜視図である。
図1に示す自動車の側面図である。
前部フレームアセンブリの構成要素の斜視図である。
前部フレームアセンブリの構成要素の側面図である。
図1において、参照番号1は、全体として自動車を示すために使用されており、この自動車は、以下のものを備える。
・フレーム2。
・フレーム2に対して固定され、少なくとも1人の運転者、及び/又は、1人又はそれ以上の乗員を収容する車室。
・フレーム2を地面に対して移動させるために、それぞれの回転軸を中心として回転することができる(図2に概略的にのみ示されている)複数の車輪3。
・使用時に、地面に対して垂直である、車両1の方向Zに沿って可変の相対距離で、車輪3をフレーム2に結合するように適合された複数のサスペンション。
・それぞれの軸を中心として、1つ又はそれ以上の車輪3を回転させるように構成されており、回転軸に直交するステアリング機構。
・フレーム2。
・フレーム2に対して固定され、少なくとも1人の運転者、及び/又は、1人又はそれ以上の乗員を収容する車室。
・フレーム2を地面に対して移動させるために、それぞれの回転軸を中心として回転することができる(図2に概略的にのみ示されている)複数の車輪3。
・使用時に、地面に対して垂直である、車両1の方向Zに沿って可変の相対距離で、車輪3をフレーム2に結合するように適合された複数のサスペンション。
・それぞれの軸を中心として、1つ又はそれ以上の車輪3を回転させるように構成されており、回転軸に直交するステアリング機構。
車室、サスペンション、及びステアリング機構は公知のものであり、したがって図示せず、以下に詳細な説明は行わない。
車両1は、車両1の前進方向Aを基準として、前部1a及び後部1bを更に備える。車両1はまた、それを基準として前部1a及び後部1bが互いに反対側にある長手方向Xを画定する。
特に、フレーム2は、以下のものを備える。
・車室を画定する、又は取り囲む、ボディセル10。
・ボディセル10に対して固定され、前部1aに配置された前部フレームアセンブリ11。
・車室を画定する、又は取り囲む、ボディセル10。
・ボディセル10に対して固定され、前部1aに配置された前部フレームアセンブリ11。
ボディセル10は、次に、方向Zに対して垂直、又は実質的に垂直に方向付けられ、長手方向Xに沿って前部1aと後部1bとの間に延在する床板10aを備える。
これにより一般性を欠くことを意味するものではないが、車両1は、前部1aの第1の電気モータ、後部1bの第2の電気モータ、及び、長手方向Xに沿って第1のモータと第2のモータとの間に介在し、床板10aの下に配置された、1つ又はそれ以上のバッテリを備える。第1のモータ、第2のモータ、及びバッテリは公知のものであるため、図示せず、以下に詳細な説明は行わない。
アセンブリ11は、更に、以下のものを備える。
・「ショックタワー」と呼ばれ、サスペンションのうちの1つ又はそれ以上のための、接続機構の役割を果たすように適合された構造体12。
・自動車1の前方衝突を吸収するために、変形するように適合された複数の吸収要素16、17。
・「ショックタワー」と呼ばれ、サスペンションのうちの1つ又はそれ以上のための、接続機構の役割を果たすように適合された構造体12。
・自動車1の前方衝突を吸収するために、変形するように適合された複数の吸収要素16、17。
より正確には、アセンブリ11は、長手方向X及び方向Zに直交する、方向Yに従って、ボディセル10のそれぞれの端部に配置された、2つの構造体12を含む。構造体12は、互いに平行であり、かつ長手方向Xに平行である(図1)。
構造体12は、ボディセル10に対して、具合的には、ボディセル10から直接突出している。
各構造体12は、好ましくは互いに同一のものである。このため、以下の説明では、構造体12のうちの一方について説明された各特徴は、他方の構造体12にも当てはめることができるという条件で、構造体12のうちの一方のみを詳細に開示する。
構造体12は、必要に応じて、単一の構造体12とみなす、又は、単一の構造体12として製造することもできる。
本明細書に示される特定の事例において、構造体12は、以下のものを備える(図3)。
・方向Yに対して垂直に方向付けられ、互いに平行であり、方向Yに沿って互いに反対側にある2つの平面12a。
・方向Yに沿って平面12aの間に介在し、前部1aに面する前側面12b。
・方向Yに沿って平面12aの間に介在し、後部1bに対向する後側面12c。
・方向Yに対して垂直に方向付けられ、互いに平行であり、方向Yに沿って互いに反対側にある2つの平面12a。
・方向Yに沿って平面12aの間に介在し、前部1aに面する前側面12b。
・方向Yに沿って平面12aの間に介在し、後部1bに対向する後側面12c。
構造体12はまた、方向Zに沿って互いに反対側にあり、方向Xに沿って表面12bと表面12cとの間に介在する2つの表面12d、12eを含む。また、表面12d及び表面12eは、方向Yに沿って、平面12aの間に介在する。
詳細には、表面12dは平坦であり、方向Zに沿って、面12eよりも地面の近くにある。言い換えれば、表面12dは、表面12eの下方に配置される。
構造体12は、更に、以下のものを備える。
・例えば解除可能な固定手段によって、構造体12がボディセル10に固定される取付け部13。
・1つ又はそれ以上のサスペンションを構造体12に結合できるように構成された複数の取付け要素15(図2)。
・例えば解除可能な固定手段によって、構造体12がボディセル10に固定される取付け部13。
・1つ又はそれ以上のサスペンションを構造体12に結合できるように構成された複数の取付け要素15(図2)。
特に、取付け部13は、表面12cに配置される。
構造体12、又は、より正確に言えば、構造体12のそれぞれは、例えば鋳造技術によって製造される、単一部品として製造することが好ましい。
構造体12は、方向Yに平行な貫通開口部25を更に備える。この開口部25は、ステアリング機構の構成要素、例えばステアリングタイロッドが通されるように適合されている。
ここに示す特定の事例では、開口部25は、多角形形状であり、平面12aにおいて得られるものである。
更に、構造体12は、少なくとも間接的に第1の電気モータに接続されており、そのため、構造体12が変形することは、第2のモータに対して第1のモータが移動することに対応する。
図1及び図2に示すように、アセンブリ11は、各構造体12に、吸収要素16及び吸収要素17を備える。
詳細には、吸収要素16、17はそれぞれ、長手方向Xに平行に延出する、突き出た要素、正確には、箱状の要素を備える。以下、単一の吸収要素16及び単一の吸収要素17を参照するが、これは、各吸収要素16は互いに同一のものであり、各吸収要素17についても同様のためである。
同じ構造体12に関連付けられた要素16及び要素17は、互いに平行であり、かつ長手方向Xに平行であり、方向Zに平行に互いに離間している。詳細には、要素16及び要素17は、方向Yに沿って、互いに位置合わせされている。より詳細には、要素16は要素17の上方に配置され、車両1の使用中に、方向Zに沿って、要素17はより地面の近くにある。
更に、要素16及び要素17は、構造体12とは別個のものであり、構造体12に固定される。
要素16及び要素17は、構造体12から始まって延出する、言い換えれば、構造体12に対して突出している。詳細には、要素16及び17は、取付け部13の反対側で、構造体12から直接突出する。より詳細には、要素16及び17は、表面12bにおいて、構造体12の異なる部分から始まって延出する。
本明細書に示す特定の事例では、長手方向Xに平行な要素16の断面は、長手方向Xに平行な要素17の断面よりも大きい。
吸収要素16及び17は、機械的な押出し法によって得られることが好ましい。
アセンブリ11は、吸収要素16及び17に対して横方向に延在し、自動車1の前方衝突を吸収するための、吸収アセンブリ18を更に備える(図1及び図2)。
このアセンブリ18は、長手方向Xに沿って構造体12に対して反対側の、対応する端部において要素16及び17にそれぞれ固定される、方向Yに沿った2つの端部18a、18bを有する。
本明細書に示される特定の事例では、吸収アセンブリ18は、以下のものを備える(図1)。
・方向Yに平行に延在し、2つの構造体12に関連する要素16及び17を接続するクロスメンバ19。
・同様に、方向Yに平行に延在し、2つの構造体12に関連する要素16及び17を接続するクロスメンバ20。このクロスメンバ20は、方向Zに沿ってクロスメンバ19から離間している。
・方向Yに平行に延在し、2つの構造体12に関連する要素16及び17を接続するクロスメンバ19。
・同様に、方向Yに平行に延在し、2つの構造体12に関連する要素16及び17を接続するクロスメンバ20。このクロスメンバ20は、方向Zに沿ってクロスメンバ19から離間している。
吸収アセンブリ18は、方向Zに平行に延在し、方向Yに沿ってクロスメンバ19及び20のそれぞれの端部にそれぞれ配置された、2つの平面要素21、22を更に備える。言い換えれば、クロスメンバ19、20及び要素21、22は、長方形の形状の本体を画定する。
吸収アセンブリ18はまた、クロスメンバ19、20及び要素21、22に対して斜めに配置された、2つの補強要素23を含むことができる。この補強要素23は、クロスメンバ19及び20、並びに、要素21及び22によって境界を定められた、空間部に延在する(図1)。
アセンブリ11はまた、2つの構造体12の間に方向Yに平行に配置された、クロスメンバ24を備える。このクロスメンバ24は、クロスメンバ19及び20に平行であり、長手方向Xに沿って、それらから離間している。
各構造体12は、有利には、方向X及びYを横切る方向Bに沿った、細長形状の開口部30、並びに、開口部25に対して開口部30の反対側にある、更なる開口部31を備える。詳細には、開口部25に対して、開口部30は、表面12eの側に配置され、開口部31は、表面12dの側に配置される。
開口部30及び開口部31により、機械的応力を集中させることが可能となる。より詳細には、構造体12は、開口部30と開口部25との間に介在する、圧壊可能な領域35、並びに、開口部31と表面12dとの間、及び/又は、開口部31と開口部25との間に介在する、圧壊可能な領域36を備える(図3及び図4)。詳細には、「圧壊可能」という用語は、取付け部13に対する相対的なものを意味し、特に取付け部13よりも圧壊性があることを意味する。圧壊可能な領域35及び36は、平面12aの一部を構成する。
開口部30の配向により、構造体12の機械的な挙動を誘導することが可能となり、したがって、優先的な変形方向において変形することが支援される。
具体的には、方向Bは、各平面12aと平行である。
側面12bから側面12cへ方向Xに沿って、言い換えれば、前部1aから後部1bに向けられた方向に従って見ると、開口部30は、方向Bに沿って互いに反対側にある、第1の端部30a及び第2の端部30bを順に備える。詳細には、表面12dから第1の端部30aまでの距離は、表面12dから第2の端部30bまでの距離よりも大きい。言い換えれば、表面12b側、すなわち前部1a側において、方向Bと長手方向Xとがなす角度は、鋭角である。
より詳細には、構造体12は、各平面12a間に延在し、それぞれ開口部30及び開口部25を画定する、表面37及び38を備える。これらの表面37及び38は円筒形であり、方向Yに平行に方向付けられている。
開口部30は、ボタン孔のような形状であることが好ましい。更に、本明細書に示す実施形態では、これが必須ではないが、開口部30は、方向Bに沿って第1の端部30aと第2の端部30bとの間に介在する、リブ39を備える。
リブ39は、方向Xに対して斜めに方向付けられる。
開口部31は、円筒面で境界を定められた孔である。この円筒面の母線は、方向Yに対して交差するように、方向付けられることが好ましい。これにより、構造体12の変形性を制御することが可能となる。
使用中に、前方衝突が発生した場合、アセンブリ11は、衝突に関連するエネルギーを吸収し、車両1の減速を可能な限り制限するように変形する。詳細には、要素16及び17が長手方向Xに沿って圧縮され、続いて、構造体12も変形する。より詳細には、構造体12は、圧壊可能な領域35及び36から変形を開始する。
構造体12が変形することにより、第2のモータに対して第1のモータが移動することが決定される。詳細には、第1のモータは、方向Yに平行なそれ自体の軸を中心に、しっかりと回転する。
上記のことにより、本発明によるアセンブリ11の利点は明らかである。
構造体12が、方向Bに沿った細長い開口部30、並びに、開口部25に対して開口部30の反対側にある開口部31を備えることにより、一般に鋳造法によって得られる、構造体12の引張強度の挙動を、高い確率で予測することが可能となる。これにより、アセンブリ11は、効果的かつ反復可能な方法で前方衝突を吸収することができ、同時に、車両前部の突出部が制限される。実際のところ、開口部30及び31は、前方衝突が発生した場合に、構造体12の降伏が始まる可能性が最も高い箇所を構成する、圧壊可能な領域35及び36を画定する。
加えて、少なくとも間接的に構造体12が第1の電気モータに接続されているため、前方衝突が発生した場合、第1のモータは、方向Yに平行なそれ自体の軸を中心に、しっかりと回転する。これにより、長手方向Xに沿って第1のモータが第2のモータへ並進することが低減され、第1のモータがバッテリに衝突するリスクが制限される。
最後に、本発明によるアセンブリ11には、変更及び変形を施すことができることは明らかであり、それにより、添付の特許請求の範囲によって定義される、保護の範囲を超えることはない。
自動車1は、後部1bの側に熱機関を備えた車両、例えば、スポーツカーとすることができる。
特に、本明細書に記載及び図示された、構成要素の数及び形状は異なっていてもよく、特に、大きな自由度で変更することができる。より具体的には、アセンブリ11は、単一の構造体12、又は3つ以上の構造体12を備えることができ、かつ、単一の吸収要素16、17、又は3つ以上の吸収要素16、17を備えることができる。
更に、構造体12は、複数の開口部31を備えることができる。
Claims (10)
- 自動車(1)用の前部フレームアセンブリ(11)であって、
前記自動車(1)の車室を画定するボディセル(10)に接続することのできる、少なくとも1つのサスペンション取付け構造体(12)と、
前記自動車(1)の前方衝突に関連するエネルギーを吸収するように適合された、少なくとも1つの吸収要素(16、17)であって、前記構造体(12)とは別個のものであり、前記構造体(12)に対して固定され、第1の方向(X)に沿って延在する前記吸収要素(16、17)を備え、
前記構造体(12)が、前記自動車(1)のステアリング機構の構成要素が通過するように適合された第1の開口部(25)を備え、
前記構造体(12)が、
前記第1の方向(X)を横切る第2の方向(B)に沿った、細長い形状を有する第2の開口部(30)と、
前記第1の開口部(25)を基準として、前記第2の開口部(30)の反対側に、少なくとも1つの第3の開口部(31)を更に備えることを特徴とする、前部フレームアセンブリ(11)。 - 前記第1の方向(X)に直交する第3の方向(Y)に垂直な2つの平面(12a)であって、前記2つの平面(12a)が互いに平行であり、前記第3の方向(Y)に沿って、互いに反対側にある前記2つの平面(12a)と、
第1の表面(12b)及び第2の表面(12c)であって、前記第3の方向(Y)に沿って、前記平面(12a)の間に介在し、前記第1の方向(X)に沿って互いに離間している前記第1の表面(b)及び前記第2の表面(c)と、
前記第3の方向(Y)に沿って前記2つの平面(12a)の間に介在し、前記第1の方向及び前記第3の方向(X、Y)と直交する第4の方向(Z)に沿って互いに離間した第3の表面(12d)及び第4の表面(12e)と、を備え、
前記第1、第2、及び第3の開口部(25、30、31)が、前記平面(12a)に配置されている、請求項1に記載の前部フレームアセンブリ。 - 前記構造体(12)が、
前記第1の開口部(25)と前記第2の開口部(30)との間に介在する第1の圧壊可能な領域(35)と、
前記第3の開口部(31)と前記第3の表面(12d)との間に介在する第2の圧壊可能な領域(36)を備えることを特徴とする、請求項2に記載の前部フレームアセンブリ。 - 前記第3の開口部(31)が、円筒面によって境界を定められた孔であって、前記円筒面の母線が、前記第3の方向(Y)に対して交差するように方向付けられることを特徴とする、請求項2又は3に記載の前部フレームアセンブリ。
- 前記第1の表面(12b)から前記第2の表面(12c)にかけて、前記第1の方向(X)に沿って、前記第2の開口部(30)が、前記第2の方向(B)に沿って互いに反対側にある、第1の端部(30a)及び第2の端部(30b)を備え、前記第3の表面(12d)から前記第1の端部(30a)までの距離が、前記第3の表面(12d)から前記第2の端部(30b)までの距離よりも大きいことを特徴とする、請求項2から4のいずれか一項に記載の前部フレームアセンブリ。
- 前記構造体(12)が、前記平面(12a)の間に延在し、それぞれが前記第2の開口部(30)及び前記第1の開口部(25)を画定する、第5の表面(37)及び第6の表面(38)を備え、前記第5及び第6の表面(37、38)が円筒形であり、前記第3の方向(Y)に平行に向けられていることを特徴とする、請求項2から5のいずれか一項に記載の前部フレームアセンブリ。
- 前記第2の開口部(30)が、ボタン孔のような形状であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の前部フレームアセンブリ。
- 自動車(1)であって、
フレーム(2)と、
少なくとも1人の運転者、及び/若しくは、1人又はそれ以上の乗員を収容するように適合され、前記フレーム(2)に対して固定された車室と、
前記フレーム(2)を地面に対して移動させるために、それぞれの第1の回転軸を中心として回転可能な、複数の車輪(3)と、
第4の方向(Z)に沿って可変の相対距離で、前記車輪(3)を前記フレーム(2)に結合するように適合された、複数のサスペンションと、
前記第1の回転軸に直交するそれぞれの第2の軸を中心として前記車輪(3)の1つ又は複数を回転させるように構成されたステアリング機構と、を備え、
前記フレーム(2)が、
前記車室を画定する、又は取り囲むボディセル(10)と、
前記ボディセル(10)に固定された、請求項1から7のいずれか一項に記載の前部フレームアセンブリ(11)を更に備える、自動車(1)。 - 前記構造体(12)に少なくとも間接的に接続された電気モータ、及び、少なくとも1つのバッテリを備えることを特徴とする、請求項8に記載の自動車。
- 前記自動車(1)の前進方向(A)を基準として、前部(1a)及び後部(1b)を備え、前記自動車(1)が、更なる電気モータを備え、
前記電気モータが、前記前部(1a)に配置され、前記更なる電気モータが、前記後部(1b)に配置され、
前記少なくとも1つのバッテリが、前記第1の方向(X)に平行に、前記電気モータと前記更なる電気モータとの間に配置される、請求項9に記載の自動車。
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