JP2024014786A - 自動車用前部フレームアセンブリ - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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)

1. 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）。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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）。
9. 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。
10. 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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