JP3842204B2 - 前部車体構造 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行車両の前部車体構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行車両の前部車体構造に関する技術として、フロントサイドフレームを上方凸に屈曲変形しやすい形状にするとともに、フロントサイドフレーム上に配置される燃料電池を保持する燃料電池ボックスも上方凸に屈曲変形しやすい形状とすることで、車両衝突時に、フロントサイドフレームを屈曲変形させるとともに燃料電池ボックスを屈曲変形させさらに燃料電池を破断させることで衝撃エネルギを吸収するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１９２６３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
車両の前方衝突の形態には、車両の主として前部片側において衝突するいわゆるオフセット衝突があるが、上記の前部車体構造では、このようなオフセット衝突時において、燃料電池および燃料電池ボックスからなるユニットボックスを不必要に破損させてしまう可能性があった。このような問題は、ユニットボックスが燃料電池および燃料電池ボックスではなく、制御ユニットボックス等の他のユニットボックスであっても同様に生じる問題である。
【０００５】
したがって、本発明は、オフセット衝突時におけるユニットボックスの不必要な破損を防止することができる前部車体構造の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の前部車体構造は、一対のフロントサイドフレーム（例えば実施の形態におけるフロントサイドフレーム１１）の後部に衝突時に変形容易な易変形部（例えば実施の形態における易変形部２１）を設け、ユニットボックス（例えば実施の形態におけるＰＣＵボックス３７）を載置させる載置フレーム（例えば実施の形態における載置フレーム２４）の一対の後側脚部（例えば実施の形態における後側脚部３０）を前記フロントサイドフレームの前記易変形部近傍に取り付けるとともに前記載置フレームの一対の前側脚部（例えば実施の形態における前側脚部２６）を前記フロントサイドフレームの前記易変形部より前側に取り付け、前記ユニットボックスにおける前記後側脚部側の側部近傍に該ユニットボックスの衝突時の変位を許容する変位許容空間（例えば実施の形態における変位許容空間５８）を設けるとともに、前記ユニットボックスにおける前記前側脚部側の側部近傍に、前記ユニットボックスの側面（例えば実施の形態における側面３７ａ）とこれに対向する高剛性部品（例えば実施の形態におけるエアコン用コンプレッサ６０）との間に形成され、前記ユニットボックスの前記前側脚部側の変位を抑え、前記ユニットボックスが前記前側脚部を中心に回転することを確実にする左右方向の幅の狭い空間（例えば実施の形態における空間６１）が設けられていることを特徴としている。
【０００７】
このように、載置フレームが一対の後側脚部をフロントサイドフレームの易変形部近傍に取り付けるとともに一対の前側脚部をフロントサイドフレームの易変形部より前側に取り付けていることから、オフセット衝突時に衝突が発生した側のフロントサイドフレームの易変形部が変形すると、載置フレームに載置されたユニットボックスは、前記衝突が発生した側とは逆側の前側脚部を中心に回転するように変位することになる。その結果、ユニットボックスは前側脚部側の変位量が抑えられ、主として後側脚部側が側方に変位することになり、この変位はユニットボックスにおける後側脚部側の側部近傍に設けられた変位許容空間によって許容される。このように、変位するユニットボックスは変位許容空間に誘導されることになって破損が防止される。
【０００９】
また、ユニットボックスにおける前側脚部側の側部近傍の空間については幅を狭くすることで、ユニットボックスのこの空間での変位が抑えられるため、上記したユニットボックスの前側脚部を中心に回転する変位を確実に誘導することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記ユニットボックスの下側に走行駆動用モータ（例えば実施の形態における走行駆動用モータ４７）を設け、前記ユニットボックスから延出して前記走行駆動用モータに接続される高圧配線（例えば実施の形態における高圧配線４０）を前記ユニットボックスにおける前記前側脚部近傍から延出させたことを特徴としている。
【００１１】
このように、オフセット衝突時におけるユニットボックスの変位の小さい前側脚部近傍から、ユニットボックスおよび走行駆動用モータを連結させる高圧配線を延出させているため、オフセット衝突時に高圧配線に生じる断線を防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態の前部車体構造を図面を参照して以下に説明する。なお、以下の説明における前後左右は車両の進行方向に対する前後左右である。
【００１３】
本実施形態の前部車体構造は、具体的には、燃料電池の発電電力で走行駆動用モータを駆動して走行する燃料電池車の前部車体構造である。
【００１４】
まず、車体前部には、図１〜図３に示すように、前後方向に延在する左右一対の車体骨格材であるフロントサイドフレーム１１が設けられている。フロントサイドフレーム１１は、その前部に設けられ略水平前後方向に沿う前部延出部１２と、その後部に設けられ前部延出部１２よりも下側で略水平前後方向に沿う後部延出部１３と、同じく後部に設けられこれら前部延出部１２および後部延出部１３を連結させる湾曲形状の連結部１４とを有する段付き形状をなしている。
【００１５】
そして、前部延出部１２の後端部近傍の下面には下方に突出するようにフロントマウント部１６が形成されており、連結部１４にも下方に突出するようにリヤマウント部１７が形成されている。なお、これらフロントマウント部１６とリヤマウント部１７とは前後に間隔をあけている。
【００１６】
一対のフロントサイドフレーム１１は、左右方向に延在する車体骨格材であるフロントクロスビーム１９で結ばれている。このフロントクロスビーム１９は、一対のフロントサイドフレーム１１のそれぞれのフロントマウント部１６の下面およびリヤマウント部１７の下面にこれらに跨って取り付けられている。
【００１７】
そして、一対のフロントサイドフレーム１１は、連結部１４およびリヤマウント部１７が前後方向に直交する方向の断面積が最も大きい高剛性部２０となっている。また、この高剛性部２０の前側つまり前部延出部１２の後端部は、前後方向に直交する方向の断面積がこの高剛性部２０よりも小さく高剛性部２０との間で前後方向に急激に断面が変化することからフロントサイドフレーム１１に前方から荷重が加わった場合に他に先行して曲げ変形する変形容易な易変形部２１となっている。なお、易変形部２１を形成するためには、このように断面積を変化させる以外にも、図４に示すように、変形容易となるよう溝２２を形成したり、穴をあけたりすること等が可能である。
【００１８】
一対のフロントサイドフレーム１１にはこれらに跨がるように載置フレーム２４が取り付けられている。この載置フレーム２４は、フロントサイドフレーム１１への取付状態において、車体左右方向に延在する前側中間部２５と前側中間部２５の両端から斜め下方に延出する左右一対の前側脚部（脚部）２６とを有する前側フレーム部材２７と、車体左右方向に延在する後側中間部２９と後側中間部２９の両端から斜め下方に延出する左右一対の後側脚部（脚部）３０とを有する後側フレーム部材３１と、前側フレーム部材２７の前側中間部２５の各端および後側フレーム部材３１の後側中間部２９の各端同士を連結させる前後方向に沿う左右一対の連結フレーム部材３３とを有している。その結果、載置フレーム２４は、前側フレーム部材２７の前側中間部２５と後側フレーム部材３１の後側中間部２９と左右一対の連結フレーム部材３３とで矩形枠状の保持部３５を構成し、この保持部３５に対し前後方向に複数対具体的には二対の前側脚部２６および後側脚部３０が設けられた形状をなしている。そして、前側脚部２６および後側脚部３０のうち左側のものが左側のフロントサイドフレーム１１にボルト止め等で取り付けられており、右側のものが右側のフロントサイドフレーム１１にボルト止め等で取り付けられている。
【００１９】
ここで、一対の後側脚部３０はフロントサイドフレーム１１の易変形部２１の近傍の上面具体的には易変形部２１の直上に取り付けられており、一対の前側脚部２６はフロントサイドフレーム１１の易変形部２１より前側の上面に取り付けられている。なお、一対の後側脚部３０をフロントサイドフレーム１１の易変形部２１の直上ではなく、易変形部２１の近傍であって易変形部２１より前側に取り付けても良い。また、保持部３５より延出する前側脚部２６および後側脚部３０は、矩形枠状の保持部３５よりも変形容易となっており、左右方向に延在する前側フレーム部材２７および後側フレーム部材３１の両端部から左右に斜めに延出することで特に左右方向に変形し易くなっている。
【００２０】
そして、この載置フレーム２４にＰＣＵ（パワーコントロールユニット）を内蔵した略直方体形状のＰＣＵボックス（ユニットボックス）３７が載置されている。このＰＣＵボックス３７は、平面視したときに各辺部を前後方向および左右方向のいずれか一方に延在させる姿勢で載置フレーム２４の保持部３５に固定されている。ＰＣＵボックス３７の下面は、全面的にアルミ厚板等からなる高剛性のベースプレート３８で構成されており、水平方向に変形しにくい構造となっている。なお、このベースプレート３８をヒートシンク構造としてＰＣＵボックス３７の冷却促進に利用するようにしても良い。
【００２１】
上記ＰＣＵボックス３７は、車体前部の左右方向における中央に設けられており、ＰＣＵボックス３７の下側には、ＰＣＵボックス３７と複数の高圧配線４０で結ばれるパワーユニット４１がＰＣＵボックス３７に対し離間して設けられている。また、ＰＣＵボックス３７およびパワーユニット４１の後方にはＰＣＵボックス３７と複数の高圧配線４３で結ばれる燃料電池スタック４４が配置され、ＰＣＵボックス３７と燃料電池スタック４４との間には、燃料電池スタック４４への吸気系装置４５が配置されている。
【００２２】
パワーユニット４１は、全体として左右方向における中央に設けられている。ここで、パワーユニット４１は、左右方向における一側具体的には右側に配置される電動式の走行駆動用モータ４７と、左右方向における他側具体的には左側に配置されるトランスミッション４８と、走行駆動用モータ４７の上側に設けられて燃料電池スタック４４に空気を強制的に供給するためのメカニカルスーパーチャージャ４９と、このメカニカルスーパーチャージャ４９の直後位置に配置されたインタークーラ５０とを有している。
【００２３】
ＰＣＵボックス３７とその下側のパワーユニット４１の走行駆動用モータ４７との間には、上記したようにＰＣＵボックス３７から延出して走行駆動用モータ４７に接続される複数本の高圧配線４０が設けられており、これら高圧配線４０は、ＰＣＵボックス３７における載置フレーム２４の前側脚部２６の近傍位置の接続部５２から延出している。具体的には、載置フレーム２４の前側脚部２６のうち左右方向で運転席と同側（右ハンドル車では右側）の前側脚部２６の近傍となるＰＣＵボックス３７の接続部５２からこれら高圧配線４０が延出しており、これら高圧配線４０は、それぞれパワーユニット４１の前部の左右方向略中央に設けられた接続部５３に接続されている。
【００２４】
また、載置フレーム２４の後側脚部３０のうち左右方向で運転席と同側の後側脚部３０の近傍となるＰＣＵボックス３７の角部近傍位置の接続部５５から、ＰＣＵボックス３７と後方の燃料電池スタック４４とを結ぶ上記した複数の高圧配線４３が後方に延出しており、これら高圧配線４３は、燃料電池スタック４４の前面の左右方向における運転席と同側に設けられた接続部５６に接続されている。
【００２５】
そして、ＰＣＵボックス３７における後側脚部３０側の左右の側部近傍には、ＰＣＵボックス３７の衝突時の変位を許容する変位許容空間５８が形成されている。変位許容空間５８は、具体的にはＰＣＵボックス３７の左右方向における側面３７ａとこれに対向するダンパハウジング５９との間に形成されている。また、ＰＣＵボックス３７の後部近傍にも、ＰＣＵボックス３７の衝突時の変位を許容する変位許容空間５７が形成されている。
【００２６】
また、ＰＣＵボックス３７における前側脚部２６側の側部近傍には、変位許容空間５８よりも左右方向の幅が狭い空間６１が形成されている。つまり、ＰＣＵボックス３７における載置フレーム２４の前側脚部２６に近接して、高剛性部品であるエアコン用コンプレッサ６０が設けられており、ＰＣＵボックス３７の側面３７ａとこれに対向するエアコン用コンプレッサ６０との間に空間６１が形成されている。なお、このエアコン用コンプレッサ６０は、左右方向で運転席と同側のフロントサイドフレーム１１上に搭載されており、その結果、上記空間６１もＰＣＵボックス３７に対し左右方向において運転席と同側に配置される。
【００２７】
なお、これと同じフロントサイドフレーム１１上に高剛性部品である補機用のバッテリ６３が搭載されており、またこのフロントサイドフレーム１１にパワーユニット４１の左右方向一側を支持する高剛性部品であるユニットマウント６４が取り付けられている。ＰＣＵボックス３７における前側脚部２６に近接して、これらバッテリ６３およびユニットマウント６４が配置されている。
【００２８】
また、上記とは逆側のフロントサイドフレーム１１にも、パワーユニット４１の左右方向逆側を支持する高剛性部品であるユニットマウント６５が取り付けられており、このユニットマウント６５もＰＣＵボックス３７における前側脚部２６に近接配置されている。
【００２９】
このような構成の本実施形態においては、載置フレーム２４が一対の後側脚部３０をフロントサイドフレーム１１の易変形部２１の近傍に取り付けるとともに一対の前側脚部２６をフロントサイドフレーム１１の易変形部２１より前側に取り付けていることから、例えば図５に示すように、オフセット衝突時に衝突力Ｆが入力される側のフロントサイドフレーム１１の易変形部２１が変形すると、載置フレーム２４は易変形部２１が変形したフロントサイドフレーム１１側が後退するように変位し、その結果、載置フレーム２４の前側脚部２６および後側脚部３０が変形しながら、載置フレーム２４に載置されたＰＣＵボックス３７を、前記衝突が発生した側とは逆側の前側脚部２６を中心に回転するように変位させることになる（図５ではオフセット衝突のうち発生率が高い運転席に対し反対側の前部衝突時を示している）。その結果、ＰＣＵボックス３７は前側脚部２６側の変位量が抑えられ、主として後側脚部３０側が側方に変位することになり、この変位はＰＣＵボックス３７における後側脚部３０側の側部近傍に設けられた変位許容空間５８によって許容される。このように、変位するＰＣＵボックス３７は変位許容空間５８に誘導されることになって破損が防止される。したがって、オフセット衝突時にＰＣＵボックス３７が不必要に破損することを防止することができる。なお、ＰＣＵボックス３７は後側脚部３０側が後方にも変位することになるが、この変位もＰＣＵボックス３７の後方に設けられた変位許容空間５７によって許容される。
【００３０】
また、ＰＣＵボックス３７における前側脚部２６側の側部近傍の空間６１については幅を狭くすることで、ＰＣＵボックス３７のこの空間６１での変位が抑えられるため、上記したＰＣＵボックス３７の前側脚部２６を中心に回転する変位を確実に誘導することができる。なお、上記においては、オフセット衝突のうち発生率が高い運転席に対し反対側の前部衝突時のＰＣＵボックス３７の回転変位を誘導可能となるように運転席側の空間６１を狭めている。
【００３１】
加えて、図６に示すように、載置フレーム２４の特に後側脚部３０を左右方向に変形しやすい構造とすることで、上記のようなＰＣＵボックス３７の前側脚部２６を中心に回転する変位をさらに確実に誘導することができる。
【００３２】
さらに、載置フレーム２４の前側脚部２６の近傍のフロントサイドフレーム１１に、ユニットマウント６４，６５およびエアコン用コンプレッサ６０等の高剛性部品をＰＣＵボックス３７との間に介在させるように配置しているため、載置フレーム２４の前側脚部２６側が左右方向に強くなり、また載置フレーム２４の前側脚部２６側を後部脚部３０側に対して衝突時に変形しにくくできる。その結果、上記のようなＰＣＵボックス３７の前側脚部２６を中心に回転する変位をさらに確実に誘導することができる。
【００３３】
また、オフセット衝突時におけるＰＣＵボックス３７の変位の小さい前側脚部２６の近傍の接続部５２から、このＰＣＵボックス３７と走行駆動用モータ４７とを連結させる高圧配線４０を延出させているため、オフセット衝突時に生じる接続部５２の変位量を抑えることができ、高圧配線４０に生じる断線を防止できる。特に上記のように、オフセット衝突のうち発生率が高い運転席に対し反対側の前部が衝突する場合のＰＣＵボックス３７の回転変位を想定して運転席と同側の前側脚部２６の近傍から高圧配線４０を延出させているため、オフセット衝突時に高圧配線４０に生じる断線を効果的に防止できる。
【００３４】
加えて、載置フレーム２４の後側脚部３０のうち左右方向で運転席と同側の後側脚部３０の近傍となるＰＣＵボックス３７の角部近傍位置から高圧配線４３を延出させ、これら高圧配線４３を、後方の燃料電池スタック４４の左右方向における運転席と同側に接続させているため、衝突時のＰＣＵボックス３７の回転変位に対して、これら高圧配線４３の変位を吸収しやすい配置となり、オフセット衝突時に高圧配線４３に生じる断線を防止できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に係る前部車体構造によれば、載置フレームが一対の後側脚部をフロントサイドフレームの易変形部近傍に取り付けるとともに一対の前側脚部をフロントサイドフレームの易変形部より前側に取り付けていることから、オフセット衝突時に衝突が発生した側のフロントサイドフレームの易変形部が変形すると、載置フレームに載置されたユニットボックスは、前記衝突が発生した側とは逆側の前側脚部を中心に回転するように変位することになる。その結果、ユニットボックスは前側脚部側の変位量が抑えられ、主として後側脚部側が側方に変位することになり、この変位はユニットボックスにおける後側脚部側の側部近傍に設けられた変位許容空間によって許容される。このように、変位するユニットボックスは変位許容空間に誘導されることになって破損が防止される。したがって、オフセット衝突時にユニットボックスが不必要に破損することを防止することができる。
【００３６】
また、ユニットボックスにおける前側脚部側の側部近傍の空間については幅を狭くすることで、ユニットボックスのこの空間での変位が抑えられるため、上記したユニットボックスの前側脚部を中心に回転する変位を確実に誘導することができる。
【００３７】
請求項２に係る発明によれば、オフセット衝突時におけるユニットボックスの変位の小さい前側脚部近傍から、ユニットボックスおよび走行駆動用モータを連結させる高圧配線を延出させているため、オフセット衝突時に高圧配線に生じる断線を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の前部車体構造を示す平面図である。
【図２】 本発明の一実施形態の前部車体構造を示す側面図である。
【図３】 本発明の一実施形態の前部車体構造を示す斜視図である。
【図４】 本発明の一実施形態の前部車体構造のフロントサイドフレームの別の例を示す斜視図である。
【図５】 本発明の一実施形態の前部車体構造の要部を示す一衝突時の平面図である。
【図６】 本発明の一実施形態の前部車体構造における載置フレームおよびＰＣＵボックスを示す一衝突時の背面図である。
【符号の説明】
１１ フロントサイドフレーム
２１ 易変形部
２４ 載置フレーム
２６ 前側脚部
３０ 後側脚部
３７ ＰＣＵボックス（ユニットボックス）
４０ 高圧配線
４７ 走行駆動用モータ
５８ 変位許容空間
６１ 空間

Claims (2)

  1. 一対のフロントサイドフレームの後部に衝突時に変形容易な易変形部を設け、ユニットボックスを載置させる載置フレームの一対の後側脚部を前記フロントサイドフレームの前記易変形部近傍に取り付けるとともに前記載置フレームの一対の前側脚部を前記フロントサイドフレームの前記易変形部より前側に取り付け、前記ユニットボックスにおける前記後側脚部側の側部近傍に該ユニットボックスの衝突時の変位を許容する変位許容空間を設けるとともに、
    前記ユニットボックスにおける前記前側脚部側の側部近傍に、前記ユニットボックスの側面とこれに対向する高剛性部品との間に形成され、前記ユニットボックスの前記前側脚部側の変位を抑え、前記ユニットボックスが前記前側脚部を中心に回転することを確実にする左右方向の幅の狭い空間が設けられていることを特徴とする前部車体構造。
  2. 前記ユニットボックスの下側に走行駆動用モータを設け、前記ユニットボックスから延出して前記走行駆動用モータに接続される高圧配線を前記ユニットボックスにおける前記前側脚部近傍から延出させたことを特徴とする請求項１記載の前部車体構造。
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