JP7115377B2 - 自動車ボデー - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、自動車のボデーに関し、特に、フロントボデーの構造に関する。

特許文献１に、自動車のボデーが開示されている。このボデーは、電気自動車用のボデーであり、その前部に位置するフロントボデーには、モータ等を収容するモータルーム（モータコンパートメント）が設けられている。

特開２０１１－２０６２７号公報

フロントボデーについては、衝突時のエネルギを吸収すること（いわゆる衝突性能）が求められ、そのための様々な構造が開発されてきた。しかしながら、従来の構造の多くは、エンジンを駆動源とする自動車を前提としている。これに対して、モータを駆動源とする電気自動車では、フロントボデーに搭載される搭載物が比較的に小さいことから、フロントボデーの構造に対する設計自由度も高くなる。そのことから、電気自動車（あるいは、同様にフロントボデーの搭載物が小さい各種の自動車。以下、電気自動車等と称する）では、その設計自由度を活かすことによって、フロントボデーの衝突性能をさらに向上する余地がある。

以上に基づいて、本明細書は、電気自動車等のボデーに関して、フロントボデーの衝突性能を向上し得る技術を提供する。

本明細書が開示する自動車のボデーは、車両の前端側で左右方向に延びるバンパリインフォースメントと、バンパリインフォースメントから車両の後方側へ延びる左右一対のクラッシュボックスと、クラッシュボックスの後端にガセットを介して接続されており、ガセットから車両の後方側に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、車両の左右方向に延びており、左右一対のガセットを互いに接続するクロスメンバとを備える。フロントサイドメンバの内部には、フロントサイドメンバの長手方向に沿って延びる中間壁が、上下方向の中間位置に設けられている。ガセットは、フロントサイドメンバの前端が挿入された第１筒状部と、クラッシュボックスの後端が挿入された第２筒状部と、クロスメンバの一端が挿入された第３筒状部と、第１筒状部と第２筒状部との間に設けられた複数の補強リブとを有する。複数の補強リブは、上段リブ、中段リブ及び下段リブを含む。中段リブは、上段リブと下段リブとの間に位置するとともに、フロントサイドメンバの中間壁と同じ高さに位置する。

前述したように、電気自動車等では、フロントボデーの搭載物が比較的に小さいので、それを収容するためのコンパートメントを、比較的に小さくすることができる。そのことから、上記したボデーでは、コンパートメントの小型化で生じたスペースを利用して、車両の左右方向に延びるクロスメンバが設けられており、左右一対のフロントサイドメンバの各前端が、当該クロスメンバによって互いに接続されている。そして、フロントサイドメンバ、クラッシュボックス及びクロスメンバの三者を互いに接続するガセットには、第１筒状部と第２筒状部との間の変形（即ち、フロントサイドメンバとクラッシュボックスとの間の折れ）を抑制する複数の補強リブが設けられている。特に、複数の補強リブには、少なくとも三つ補強リブが含まれており、そのうちの中段リブについては、フロントサイドメンバの中間壁に合わせて配置されている。これらの組み合わせによると、例えばスモールオーバーラップ衝突のように、一方のフロントサイドメンバのみに大きな荷重が作用し得る状況でも、当該フロントサイドメンバが折れ曲がるように変形することが抑制される。その結果、フロントサイドメンバが、荷重を受け止めながら主に軸圧縮されることになるので、クラッシュボックスやフロントサイドメンバによって、衝突時のエネルギをより多く吸収することができる。

実施例のボデー１０のフロントボデー１２を示す平面図。 実施例のボデー１０のフロントボデー１２を示す斜視図。 ガセット３０を含む要部の構造を示す斜視図。 ガセット３０を含む要部の構造を他の視点から示す斜視図。 ガセット３０を単体で示す斜視図。 ガセット３０を単体で他の視点から示す斜視図。

本技術の一実施形態において、上段リブは、第１筒状部の上壁部分と同じ高さに位置してもよい。加えて、又は代えて、上段リブは、第２筒状部の上壁部分と同じ高さに位置してもよい。このような構成によると、第１筒状部と第２筒状部との間の曲げ変形に対する強度をさらに高めることができる。

本技術の一実施形態において、下段リブは、第１筒状部の下壁部分と同じ高さに位置してもよい。加えて、又は代えて、下段リブは、第２筒状部の下壁部分と同じ高さに位置してもよい。このような構成によると、第１筒状部と第２筒状部との間の曲げ変形に対する強度をさらに高めることができる。

本技術の一実施形態において、ガセットは、第１筒状部と第３筒状部との間に設けられた少なくとも一つの第２補強リブをさらに有してもよい。このような構成によると、第１筒状部と第３筒状部との間の剛性が高まることで、フロントサイドメンバの折れ曲がるような変形をさらに抑制することができる。

本技術の一実施形態において、各々のフロントサイドメンバは、車両の前方へ向かうにつれて左右方向の外側へ変位するように、車両の前後方向に対して角度を成してもよい。このような構成によると、特にスモールオーバーラップ衝突において、フロントサイドメンバの折れ曲がるような変形を効果的に抑制することができる。

本技術の一実施形態において、第２筒状部の横断面積は、第１筒状部の横断面積よりも大きくてもよい。このような構成によると、比較的に大型のクラッシュボックスを採用することができる。なお、このような実施形態では、複数の補強リブを、第１筒状部の側壁部分と第２筒状部の底壁部分との間に設けてもよい。この場合、特に限定されないが、各々の補強リブは、三角形状の板材であって、その一辺が第１筒状部の側壁部分に接合され、他の一辺が第２筒状部の底壁部分に接合されていてもよい。

本技術の一実施形態において、ガセットは、アルミニウム合金で構成されていてもよく、特に、アルミダイカストであってもよい。なお、ここでいうアルミダイカストとは、型を用いて成形されたアルミニウム合金の鋳造製品を意味する。同様に、バンパリインフォースメント、クラッシュボックス、フロントサイドメンバ及びクロスメンバについても、アルミニウム合金で構成されていてもよい。

図面を参照して、実施例のボデー１０について説明する。このボデー１０は、主に電気自動車へ採用されるボデーであるが、本実施例で説明する構造は、電気自動車への採用に限定されない。図面において、矢印ＦＲは車両の前方を示しており、矢印Ｗは車両の左右方向を示しており、矢印ＯＵＴは左右方向Ｗの外側を示しており、矢印ＵＰは車両の上方を示している。従って、本明細書における車両の後方（又は、単に後方）とは、矢印ＦＲの反対側を意味し、車両の下方（又は、単に下方）とは、矢印ＵＰの反対側を意味し、左右方向Ｗの内側とは、矢印ＯＵＴの反対側を意味する。

本実施例のボデー１０は、モノコック構造を有しており、フロントボデー１２、センターボデー（図示省略）及びリアボデー（図示省略）を有する。フロントボデー１２は、キャビンを構成するセンターボデーの前方に位置しており、衝突時のエネルギを吸収する衝突性能が求められる。また、フロントボデー１２には、モータを含むパワーユニット２やラジエター４が搭載され、パワーユニット２を収容するモータコンパートメント１４が設けられている。以下では、ボデー１０の構造のうち、本技術に係る要部を主に説明し、他の部分の説明については省略する。但し、ボデー１０には、公知の構造を様々に採用することができる。

図１、図２に示すように、フロントボデー１２は、バンパリインフォースメント２０を備える。バンパリインフォースメント２０は、車両の前端側に位置しており、車両の左右方向Ｗに延びている。特に限定されないが、本実施例におけるバンパリインフォースメント２０は、矩形の横断面を有する中空材であって、アルミニウム合金で構成されている。また、バンパリインフォースメント２０の内部には、中間壁２０ｗが設けられている（図３参照）。中間壁２０ｗは、上下方向の中間位置（中央位置に限定されない）に設けられており、バンパリインフォースメント２０の長手方向に沿って延びている。バンパリインフォースメント２０は、例えば車両の意匠に合わせて、湾曲していてもよい。

フロントボデー１２は、左右一対のクラッシュボックス２２をさらに備える。クラッシュボックス２２は、その前端がバンパリインフォースメント２０に接続されており、バンパリインフォースメント２０から後方側へ延びている。クラッシュボックス２２は、車両の前面衝突時に変形することによって、その衝撃を緩和するとともにエネルギを吸収する。特に限定されないが、本実施例におけるクラッシュボックス２２は、矩形の横断面を有しており、アルミニウム合金で構成されている。各々のクラッシュボックス２２は、車両の前後方向に対して僅かに傾けられており、後端から前端に向かうにつれて、車両の左右方向Ｗの外側へ変位している。

フロントボデー１２は、左右一対のフロントサイドメンバ２４をさらに備える。フロントサイドメンバ２４は、その前端がガセット３０を介してクラッシュボックス２２の後端に接続されており、ガセット３０から車両の後方側に向けて延びている。フロントサイドメンバ２４の後端（図示省略）は、センターボデーのダッシュパネルに直接的又は間接的に接続されている。特に限定されないが、本実施例におけるフロントサイドメンバ２４は、矩形の横断面を有する中空材であって、アルミニウム合金で構成されている。また、フロントサイドメンバ２４の内部には、中間壁２４ｗが設けられている（図３参照）。中間壁２４ｗは、上下方向の中間位置（中央位置に限定されない）に設けられており、フロントサイドメンバ２４の長手方向に沿って延びている。

各々のフロントサイドメンバ２４は、車両の前後方向に対して平行でもよいし、当該前後方向に対して角度を成してもよい。本実施例におけるフロントサイドメンバ２４は、車両の前方ＦＲ側へ向かうにつれて左右方向Ｗの外側へ変位するように、車両の前後方向に対して角度を成している。なお、本実施例のボデー１０では、比較的に大型のクラッシュボックス２２が採用されており、フロントサイドメンバ２４の横断面はクラッシュボックス２２の横断面よりも小さい。

フロントボデー１２は、クロスメンバ２６をさらに備える。クロスメンバ２６は、車両の左右方向Ｗに延びており、左右一対のガセット３０を互いに接続している。即ち、クロスメンバ２６の左右方向Ｗの各端は、ガセット３０に接続されている。特に限定されないが、本実施例におけるクロスメンバ２６は、矩形の横断面を有する中空材であって、アルミニウム合金で構成されている。クロスメンバ２６は、モータコンパートメント１４の前部を横切って延びている。

フロントボデー１２は、左右一対のエプロンアッパメンバ２８をさらに備える。エプロンアッパメンバ２８は、その前端がガセット３０に接続されており、ガセット３０から上方側へ延びている。エプロンアッパメンバ２８の後端（図示省略）は、フロントボデー（例えばフロントピラー）に接続されている。特に限定されないが、本実施例におけるエプロンアッパメンバ２８は、矩形の横断面を有する中空材であって、アルミニウム合金で構成されている。

図３、図４に示すように、ガセット３０は、フロントサイドメンバ２４、クラッシュボックス２２、クロスメンバ２６及びエプロンアッパメンバ２８の四者を互い接続している。本実施例におけるガセット３０は、アルミダイカストであって、アルミニウム合金で構成されている。ガセット３０は、第１筒状部３２と第２筒状部３４と第３筒状部３６と第４筒状部３８とを有する。第１筒状部３２には、フロントサイドメンバ２４の前端が挿入されている。第２筒状部には、クラッシュボックス２２の後端が挿入されている。第３筒状部３６には、クロスメンバの一端が挿入されている。そして、第４筒状部３８には、エプロンアッパメンバ２８の前端が挿入されている。

四つの筒状部３２、３４、３６、３８は、互い異なる方向に延びている。即ち、第１筒状部３２は、車両の後方側に向けて延びている。第２筒状部３４は、車両の前方ＦＲ側に向けて延びている。第３筒状部３６は、車両の左右方向Ｗの内側に向けて延びている。そして、第４筒状部３８は、車両の上方ＵＰに向けて延びている。各々の筒状部３２、３４、３６、３８は、対応する部材に合わせた横断面を有している。ここで、前述したように、フロントサイドメンバ２４の横断面はクラッシュボックス２２の横断面よりも小さい。従って、第１筒状部３２の横断面は、第２筒状部３４の横断面よりも小さい。

図５に示すように、ガセット３０は、複数の補強リブ４０をさらに備える。複数の補強リブ４０は、第１筒状部３２と第２筒状部３４との間に設けられている。各々の補強リブ４０は、三角形状の板状部材であって、その一辺が第１筒状部３２の車両外側に位置する側壁部分３２ｃに接合されており、他の一辺が第２筒状部の底壁３２ｅに接合されている。なお、複数の補強リブ４０の形状、サイズ及び数については、特に限定されない。

複数の補強リブ４０には、上段リブ４０ａ、中段リブ４０ｂ及び下段リブ４０ｃが含まれている。中段リブ４０ｂは、上段リブ４０ａと下段リブ４０ｃとの間に位置するとともに、フロントサイドメンバ２４の中間壁２４ｗと同じ高さに位置している。加えて、上段リブ４０ａは、第１筒状部３２の上壁部分３２ａと同じ高さに位置しており、かつ、第２筒状部３４の上壁部分３４ａと同じ高さに位置している。一方、下段リブ４０ｃは、第１筒状部３２の下壁部分３２ｂと同じ高さに位置しており、かつ、第２筒状部３４の下壁部分３４ｂと同じ高さに位置している。なお、上段リブ４０ａ及び下段リブ４０ｃの上下方向の位置については、特に限定されず、適宜変更することができる。

図６に示すように、ガセット３０は、複数の第２補強リブ４２をさらに備える。複数の第２補強リブ４２は、第１筒状部３２と第３筒状部３６との間に設けられている。各々の第２補強リブ４２は、特に限定されないが、三角形状の板材である。各々の第２補強リブ４２では、その一辺が第１筒状部３２の車両内側に位置する側壁部分３２ｄに接合されており、他の一辺が第３筒状部３６の車両後方に位置する側壁部分３６ａに接合されている。

電気自動車では、フロントボデー１２の搭載物が比較的に小さい。従って、それを収容するためのモータコンパートメント１４を、比較的に小さくすることができる。そのことから、本実施例のボデー１０では、モータコンパートメント１４の小型化で生じたスペースを利用して、車両の左右方向Ｗに延びるクロスメンバ２６が設けられている。これにより、左右一対のフロントサイドメンバ２４の各前端が、当該クロスメンバ２６によって互いに接続されている。そして、フロントサイドメンバ２４、クラッシュボックス２２及びクロスメンバ２６の三者を互いに接続するガセット３０には、第１筒状部３２と第２筒状部３４との間の変形（即ち、フロントサイドメンバ２４とクラッシュボックス２２との間の折れ）を抑制する複数の補強リブ４０が設けられている。特に、複数の補強リブ４０には、少なくとも三つ補強リブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃが含まれており、そのうちの中段リブ４０ｂについては、フロントサイドメンバ２４の中間壁２４ｗに合わせて配置されている。

これらの組み合わせによって、例えばスモールオーバーラップ衝突のように、一方のフロントサイドメンバ２４のみに大きな荷重が作用し得る状況でも、当該フロントサイドメンバ２４が折れ曲がるように変形することが抑制される。その結果、フロントサイドメンバ２４が、荷重を受け止めながら主に軸圧縮されることになるので、クラッシュボックス２２やフロントサイドメンバ２４によって、衝突時のエネルギをより多く吸収することができる。

本実施例のボデー１０では、ガセット３０が、第１筒状部３２と第３筒状部３６との間にも、複数の第２補強リブ４２を有している。このような構成によると、第１筒状部３２と第３筒状部３６との間の剛性が高まることで、フロントサイドメンバ２４の折れ曲がるような変形をさらに抑制することができる。ここで、第２補強リブ４２の数や形状については特に限定されない。ガセット３０には、単一の、あるいは、三つ以上の第２補強リブ４２を設けることができる。

本実施例のボデー１０では、各々のフロントサイドメンバ２４が、車両の前後方向に対して角度を成しており、車両の前方ＦＲへ向かうにつれて、左右方向Ｗの外側へ変位している。このような構成によると、特にスモールオーバーラップ衝突において、フロントサイドメンバ２４の折れ曲がるような変形を、効果的に抑制することができる。ここで、各々のフロントサイドメンバ２４が、車両の前後方向に対して成す具体的な角度については、特に限定されない。実験又はシミュレーションを実施することによって、ボデー１０の具体的な構造に応じた最適な角度を求めることができる。

本実施例のボデー１０では、クロスメンバ２６が、左右一対のガセット３０の間に設けられており、左右一対のフロントサイドメンバ２４の各前端を互いに接続している。これに代えて、クロスメンバ２６の位置を車両の後方へ移動させ、左右一対のフロントサイドメンバ２４の各中間位置を、クロスメンバ２６によって互いに接続することも考えられる。しかしながら、このような構成よりも、本実施例で採用された構成のように、左右一対のフロントサイドメンバ２４の各前端をクロスメンバ２６によって互いに接続した方が、フロントサイドメンバ２４の折れ曲がるような変形を効果的に抑制し得ることが確認されている。

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：自動車のボデー
１２：フロントボデー
１４：モータコンパートメント
２０：バンパリインフォースメント
２０ｗ：バンパリインフォースメントの中間壁
２２：クラッシュボックス
２４：フロントサイドメンバ
２６：クロスメンバ
２８：エプロンアッパメンバ
３０：ガセット
３２：第１筒状部
３４：第２筒状部
３６：第３筒状部
３８：第４筒状部
４０：補強リブ
４０ａ：上段リブ
４０ｂ：中段リブ
４０ｃ：下段リブ
４２：第２補強リブ

Claims (1)

1. 車両の前端側で左右方向に延びるバンパリインフォースメントと、
   前記バンパリインフォースメントから前記車両の後方側へ延びる左右一対のクラッシュボックスと、
   前記クラッシュボックスの後端にガセットを介して接続されており、前記ガセットから前記車両の後方側に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、
   前記車両の左右方向に延びており、左右一対の前記ガセットを互いに接続するクロスメンバと、
   を備え、
   前記フロントサイドメンバの内部には、前記フロントサイドメンバの長手方向に沿って延びる中間壁が、上下方向の中間位置に設けられており、
   前記ガセットは、前記フロントサイドメンバの前端が挿入された第１筒状部と、前記クラッシュボックスの前記後端が挿入された第２筒状部と、前記クロスメンバの一端が挿入された第３筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部との間に設けられた複数の補強リブと、を有し、
   前記複数の補強リブは、上段リブ、中段リブ及び下段リブを含み、前記中段リブは、前記上段リブと前記下段リブとの間に位置するとともに、前記フロントサイドメンバの前記中間壁と同じ高さに位置する、
   自動車のボデー。

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