JP3599075B2 - 小型車両の車体フレーム装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、１〜２人乗りで市街地走行に適するような小型車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平２−６３９７８号には、自動車の車体前部に略コ字状の衝撃吸収部材を構成する前後方向のサイドビームが左右平行になるように横置きして突出させた衝撃吸収構造が示されている。
【０００３】
特開平６−２４７３３８号には、前記構造に加えてボンネットの変形も衝撃吸収に関与させることが示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記コ字状の衝撃吸収部材では衝撃吸収部材が横置きされているため、サイドビームが衝撃吸収時に上下方向へ曲がりやすくなる。従って、サイドビームを十分に長くして衝撃吸収のための変形ストローク（衝撃吸収ストローク）を確保することができず、衝撃エネルギーの吸収に制約がある。
【０００５】
また、ボンネットなどの車体上部構造が関与する衝撃吸収構造では、関係するすべての構成要素の変形バランスを考慮する必要があり、衝撃吸収特性を最適化することが困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため本願発明小型車両は、ボディを支持する主フレームの前方へ突出する衝撃吸収部を設けた小型車両の車体フレーム装置において、前記衝撃吸収部は、主フレームの前端より前方へ互いに平行に突出してそれぞれの前端で共通の前端クロス部材へ連結される複数のサイドビームと、前記前端クロス部材の略中央部へ前端が連結され後端が前記サイドビームよりも上方へ配置されるセンタービームと、このセンタービームとサイドビーム間を連結する連結部材とを備え、
これらのセンタービーム、サイドビーム及び連結部材が側面視で三角形状をなすとともに、
この小型車両の動力部を前記衝撃吸収部へ配置せず、その後方の前記主フレーム側へ配置したことを特徴とする。
【０００７】
このとき、前記サイドビームは断面が一定のまま前記主フレームの前端から前方へ突出するとともに、このサイドビームと前記連結部材との接続部が車体の前後方向で前記前輪の車軸よりも後方に位置しているようにすることができる。
さらに、前記センタービームの後端と連結部材の一部とを車室側から覆うプレート部材を備えることができる。さらに、このプレート部材の背面を樹脂からなる車体のフロアへ当接させることもできる。
【０００８】
また、小型車両のボディを支持する主フレームの前方へ突出する衝撃吸収部と前輪支持部を設けた小型車両の車体フレーム装置において、
前記前輪支持部は、前方へ行くにしたがって外方へ出る外開き状をなし、
前記衝撃吸収部は、主フレームの前端より前方へ互いに平行に突出してそれぞれの前端で共通の前端クロス部材へ連結される複数のサイドビームと、
前記前端クロス部材の略中央部へ前端が連結されるセンタービームと、
このセンタービームとサイドビーム間を連結する連結部材とを備え、
これらのセンタービーム、サイドビーム及び連結部材が側面視で三角形状をなす
ようにすることもできる。
【０００９】
【発明の効果】
衝撃吸収部を、左右に平行する複数のサイドビームと、これと前端部で共通の前端クロス部材へ連結され、後端が前記サイドビームよりも上方へ配置されるとともにサイドビームへ連結部材で連結されるセンタービームで構成した。
【００１０】
ゆえに、これらの部材で側面視三角形状をなすので、衝撃吸収時に上下方向へ曲がらずに変形させることができ、その結果、十分に長い衝撃吸収ストロークを確保することができる。
【００１１】
そのうえ、ボンネットなどの車体上部構造を関与させる必要がないので、少ない構成部材の変形バランスを考慮するだけで済むから、衝撃吸収特性を最適化することが容易である。
【００１２】
なお、サイドビームの数は好ましくは左右一対であるが、３以上の任意数でもよい。
【００１３】
また、センタービームの後端と連結部材の一部とを車室側から覆うプレート部材を備えると、衝撃吸収時に車体側へ当接するときの面圧を下げることができる。このプレート部材を樹脂製の車室フロア部へ当接させれば、衝撃エネルギーを樹脂製の車体で分散吸収することが可能になる。
【００１４】
また、前輪支持部を前方が外方へ出る外開き状にしたので、衝突時に前輪を主フレームの外側へ逃がして主フレームと干渉しないようにすることにより、前輪に邪魔されることなく圧縮変形させることができる。そのうえ前輪支持部の変形によっても衝突時の衝撃力を吸収できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本願発明が適用された小型車両である１人乗用電気自動車の側面図、図２はキャビン部分の分解図、図３は車体フレームの斜視図、図４は懸架装置の平面図、図５はその側面図である。
【００１６】
図１において、この小型車両は、左右各一対づつ設けられる前輪１及び後輪２の間に配設された車体フレーム３にバッテリ４を支持するとともに、車体フレーム３の上に車室を構成する上下一体構造の車体５を支持している。
【００１７】
車体５の左右側面には大きな開口部が形成され、内部は居住用の車室をなし、この車室内にはシートクッション６及びシートバック７が設けられ、これらの前方にはハンドル８が配置され、車体５の前部は着脱自在のフロントフェンダ９で覆われている。
【００１８】
前輪１は左右一対のリーディングアーム１０を介して車体フレーム３の前方にピボット点１１を中心に揺動自在に支持されている。
【００１９】
リーディングアーム１０のピボット点１１近傍からはフロントクッションアーム１２が上方へ一体に突出し、これと車体フレーム３の側面間にフロントクッション１３が取り付けられている。
【００２０】
後輪２は左右一対のトレーリングアーム１５を介して車体フレーム３の後部へピボット点１６を中心に揺動自在に支持され、トレーリングアーム１５と車体フレーム３の後端部との間にリヤクッション１７が取付けられている。
【００２１】
トレーリングアーム１５にはその上方の電動モータを有する動力部１８が支持されるとともに、上下へ揺動自在のスイング式パワーユニット１４になっている。
【００２２】
動力部１８の上方となる車体５の後部には制御装置１９が吊り下げ支持されている。
【００２３】
制御装置１９はマイクロコンピュータ等から構成され、動力部１８の電動モータに対して出力制御を行うための公知の装置である。
【００２４】
図２に示すように、車体５は上部キャビン２０と下部キャビン３０とを上下合せにして一体化した樹脂製のものである。
【００２５】
上部キャビン２０は前部２１、ルーフ部２２及び後部２３からなる側面視略アーチ状をなし、ルーフ部２２及び後部２３はパネル状に形成されている。
【００２６】
前部２１にはガラスがはめられた窓２４が形成され、かつ下端縁２５の左右両側には取付部２６が下方へ延出している。
【００２７】
下部キャビン３０は前部３１、フロア部３２及び後方延長部３３からなり、前部３１は前方へ立ち上がって、その上端縁３４で下端縁２５と接着される。
【００２８】
また、取付部２６が前部３１の基部近傍においてフロア部３２側に形成された凹部３５へ当接して接着される。
【００２９】
後方延長部３３は側面視で斜めに後方へ立ち上がる前半側の傾斜部３６とその上端から略水平に後方へ延びるオーバーハング部３７とからなる。
【００３０】
フロア部３２は車体フレーム３上へ置かれて支持される部分であり、その後部から傾斜部３６にかけて、シート取付部３８が一体に突出形成され、ここにシートクッション６が取付けられている。
【００３１】
オーバーハング部３７には取付穴３７ａが形成され、この取付穴３７ａに上方から通したボルト３９ａにより、オーバーハング部３７の下面に、吊り下げ金具３９が取付けられる。
【００３２】
この吊り下げ金具３９の両端に形成された取付穴３９ａに対して、制御装置１９がその側面に形成された取付突部１９ａで、防振ゴム１９ｂを介してボルト１９ｃにより取付けられる。
【００３３】
図３に示すように、車体フレーム３は、アルミ角パイプ等高剛性の金属で略四辺形に構成された矩形枠部４０とその前方に形成された衝撃吸収部５０を有する。
【００３４】
矩形枠部４０は前後のクロスメンバ４１ａ、４１ｂ及び両側のサイドメンバ４２で略四辺形状に形成される。
クロスメンバ４１ａの左右両端部にはピボット支持アーム４３が斜め下方へ突出し、かつ中間部にも一対のピボット支持アーム４４が設けられている。
【００３５】
左右のサイドメンバ４２には、それぞれ上部に下部キャビン３０取付用のステー４５、下部にバッテリ支持用のステー４６が設けられ、また外側面中間部にはフロントクッション１３の後端部を支持するためのクッションブラケット４７が取付けられている。
【００３６】
バッテリ４は矩形枠部４０の四角形をなす空間内へ収容されるトレー４ａに乗せられ、トレー４ａ側面の取付突部４ｂをステー４６へ重ね、ボルト４ｃ及びナット４ｄで結合される。
【００３７】
クロスメンバ４１ｂの左右両端上部には、斜め上がり後方へ突出するクッションブラケット４８が設けられ、左右両端の下部からもステー４９が斜め下がりに後方へ突出形成されている。
【００３８】
衝撃吸収部５０はクロスメンバ４１ａの両端部から斜め上がり前方へ延出する左右一対のサイドビーム５１と、これらの中間に平行し、かつ斜め上がり後方へ延びるセンタービーム５２を有する。
【００３９】
左右のサイドビーム５１の中間部側側面には、ピボット支持アーム４４の延出部先端が取付けられている。
【００４０】
サイドビーム５１とセンタービーム５２の各先端部はバンパ５３へ取付けられ、センタービーム５２の後端部は、左右のサイドビーム５１から湾曲して上下方向へ延びる連結部材５４で支持されている。
【００４１】
これらセンタービーム５２の後端と左右の連結部材５４との連結部上には、略半円状をなす一枚の衝撃分散プレート５５が取付けられている。
【００４２】
図４及び部図５に明らかなように、前輪懸架部では、隣り合う一組のピボット支持アーム４３と４４間にリーディングアーム１０の後端部が軸支されている。
【００４３】
後輪懸架部では、クロスメンバ４１ｂ上のクッションブラケット４８の突出端にリヤクッション１７の先端が取付支持される。
【００４４】
さらに、下部のステー４９に、トレーリングアーム１５の前端部が軸支され、その中心がピボット点１６となる。
【００４５】
スイング式パワーユニット１４は、左右のトレーリングアーム１５の各後端部を連結するクロスパイプ６０と、動力部１８の下方を支持するロアパイプ６１を備え、ロアパイプ６１の前部中央はリンクプレート６２で、クロスメンバ４１ｂへピボット点１６と同軸支持されている。
【００４６】
左右の後輪２は、動力部１８によって駆動回転する車軸６３を介して駆動回転される。
【００４７】
図６は前輪懸架装置部分の平面図、図７はその側面図である。これらの図に明らかなように、リーディングアーム１０は後端部のピボット軸７０を、外側のピボット支持アーム４３と内側のピボット支持アーム４４の間で回動自在に支持されている。
【００４８】
ピボット軸７０とリーディングアーム１０との連結部分はガセット７１で補強されている。
【００４９】
ピボット軸７０の上方にはフロントクッション１３の前端部が位置し、フロントクッション１３はそのほぼ全長が矩形部４０の前部外側面に沿っている。
【００５０】
リーディングアーム１０は、基部側がサイドビーム５１と平面視で部分的に重なって平行に前方へ延出するストレート部７２をなし、略中間部が屈曲点７３となって、この屈曲点７３より前方部分は外方へ湾曲してサイドビーム５１の外方へ出る屈曲部７４となり、全体として略”く”字状をしている。
【００５１】
屈曲部７４の先端にはナックル部７５が取付けられ、ここで前輪１へ連結されている。
【００５２】
ナックル部７５の位置は、平面視でクロスメンバ４１ａの左右幅より内側にあり、かつ側面視でクロスメンバ４１ａの前方になっている。
【００５３】
したがって、左右の前輪１のトレッド部とクロスメンバ４１ａとが、前方より見たとき重なり合う位置関係になっている。
【００５４】
ナックル部７５の後方部分にはタイロッド７６の前側ジョイント７７が設けられ、その後側ジョイント７８は車体中心近傍でステアリングギヤボックス８０の左右幅方向略中央部へ取付けられている。
【００５５】
ステアリングギヤボックス８０はラックアンドピニオン式ステアリングギヤ機構８１を支持するための部材であり、クロスメンバ４１ａの前面に沿って左右方向へ長く設けられている。
【００５６】
タイロッド７６は、平面視で前方へ向かって”ハ”の字状に外開きするように左右一対で設けられ、その傾きはリーディングアーム１０の屈曲部７４と略平行している。
【００５７】
なお、衝撃分散プレート５５は図１に示すように、その背面を樹脂製の下部キャビン３０を構成するフロア部３２の前端部へ当接されている。
【００５８】
次に、本実施形態の作用を説明する。図６において、実線の前輪１及びリーディングアーム１０は通常状態であり、この状態でバンパ５３が障害物と衝突すると、サイドビーム５１及びセンタービーム５２は矩形枠部４０側へ衝撃を伝達する。
【００５９】
この時、衝撃吸収部５０は、サイドビーム５１及びセンタービーム５２が自からも後方へ向かって圧縮されるように塑性変形するため前端位置が後退する。
【００６０】
しかも、衝撃吸収部５０は側面視で三角形状をなすので、サイドビーム５１及びセンタービーム５２が衝撃吸収時に上下方向へ曲がらずに変形でき、その結果、十分に長い衝撃吸収ストロークを確保することができる。
【００６１】
そのうえ、ボンネットなどの車体上部構造を関与させる必要がないので、少ない構成部材の変形バランスを考慮するだけで済むから、衝撃吸収特性を最適化することが容易である。
【００６２】
また、センタービーム５２の後端と連結部材５４の一部とを車室側から覆う衝撃分散プレート５５を備え、この衝撃分散プレート５５を樹脂製のフロア３２へ当接させたので、衝撃吸収部５０からの衝撃を衝撃分散プレート５５で面圧を下げてフロア部３２へ伝達できる。
【００６３】
ゆえに、衝撃エネルギーを樹脂製の車体であるキャビン５で分散吸収することが可能になる。
【００６４】
しかも、前輪１へ衝撃が加えられると、リーディングアーム１０は予め外開き状態に設けられているので、屈曲点７３を中心に大きく屈曲変形し、前輪１はサイドビーム５１及びセンタービーム５２並びに矩形枠部４０のクロスメンバ４１ａと干渉しないよう外方へ逃げるので、前輪１に邪魔されることなく、そのまま圧縮方向の塑性変形を続行できる。そのうえ、リーディングアーム１０の変形によっても衝突時の衝撃力を吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】小型車両全体の側面図
【図２】車体部分の分解斜視図
【図３】車体フレーム及び駆動部分の斜視図
【図４】懸架装置の平面図
【図５】その側面図
【図６】前輪懸架装置部分の平面図
【図７】その側面図
【符号の説明】
１：前輪、３：車体フレーム、１０：リーディングアーム、１３：フロントクッション、４０：矩形枠部（主フレーム）、４１ａ：クロスメンバ（主フレーム線に沿う前端）、５０：衝撃吸収部、５１：サイドビーム、５２：センタービーム、５３：バンパ（前端クロス部材）、５４：連結部材、５５：衝撃分散プレート

Claims (5)

  1. 小型車両のボディを支持する主フレームの前方へ突出する衝撃吸収部を設けた小型車両の車体フレーム装置において、前記衝撃吸収部は、主フレームの前端より前方へ互いに平行に突出してそれぞれの前端で共通の前端クロス部材へ連結される複数のサイドビームと、前記前端クロス部材の略中央部へ前端が連結され後端が前記サイドビームよりも上方へ配置されるセンタービームと、このセンタービームとサイドビーム間を連結する連結部材とを備え、
    これらのセンタービーム、サイドビーム及び連結部材が側面視で三角形状をなすとともに、
    この小型車両の動力部を前記衝撃吸収部へ配置せず、その後方の前記主フレーム側へ配置したことを特徴とする小型車両の車体フレーム装置。
  2. 前記サイドビームは断面が一定のまま前記主フレームの前端から前方へ突出するとともに、このサイドビームと前記連結部材との接続部が車体の前後方向で前記前輪の車軸よりも後方に位置していることを特徴とする請求項１記載の小型車両の車体フレーム装置。
  3. 前記センタービームの後端と連結部材の一部とを車室側から覆うプレート部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の小型車両の車体フレーム装置。
  4. 前記プレート部材の背面が樹脂からなる車体のフロアへ当接していることを特徴とする請求項３記載の小型車両の車体フレーム装置。
  5. 小型車両のボディを支持する主フレームの前方へ突出する衝撃吸収部と前輪支持部を設けた小型車両の車体フレーム装置において、
    前記前輪支持部は、前方へ行くにしたがって外方へ出る外開き状をなし、
    前記衝撃吸収部は、主フレームの前端より前方へ互いに平行に突出してそれぞれの前端で共通の前端クロス部材へ連結される複数のサイドビームと、
    前記前端クロス部材の略中央部へ前端が連結されるセンタービームと、
    このセンタービームとサイドビーム間を連結する連結部材とを備え、
    これらのセンタービーム、サイドビーム及び連結部材が側面視で三角形状をなす
    ことを特徴とする小型車両の車体フレーム装置。
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