JP7119818B2 - 車両前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両前部構造に関する。

自動車の車両前部構造が種々知られている（特許文献１～特許文献６参照）。例えば、下記特許文献１には、電気自動車の車両前部構造が開示されている。簡単に説明すると、車両前部の車両幅方向の両サイドには左右一対のフロントサイドメンバが配置され、各フロントサイドメンバの前端にはクラッシュボックスを介してフロントバンパリインフォースメントが取り付けられている。また、左右のクラッシュボックスに対して車両幅方向内側には、ラジエータサポートが配設され、このラジエータサポートの枠内にラジエータを含む冷却系部品が配設されている。ラジエータに対して車両後方側には、モータを含む電装ユニットが配置されている。電装ユニットは、モータコンパートメントクロスメンバの車両上方側に配置され、モータコンパートメントクロスメンバは、左右のフロントサイドメンバの長手方向の中間部同士に掛け渡されて車両幅方向に延在されている。

特開２０１３－９５１５３号公報 特開２０１７－２１７９３１号公報 特開２０１７－６１２３２号公報 特開２００７－１３７２２４号公報 特開２００１－２７８１２６号公報 特開２０１５－２４７７９号公報

上記先行技術による場合、微小ラップ衝突時（すなわち自車両に対して車両幅方向のラップ量が小さい状態でバリア等の衝突物が前面衝突する場合）にフロントサイドメンバがモータコンパートメントクロスメンバよりも前側の部分で折れ変形する可能性が考えられる他、車両前端側の構成等によっては軽衝突時にラジエータにある程度の衝突荷重が入力される可能性が考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、微小ラップ衝突時にフロントサイドメンバの折れ変形を抑制することができると共に、軽衝突時にラジエータに入力される衝突荷重を抑えることができる車両前部構造を得ることが目的である。

請求項１に記載する本発明の車両前部構造は、車体前部の前端側において車両幅方向に沿って延在されたバンパリインフォースメントと、前記車体前部の車両幅方向両側において前記バンパリインフォースメントの車両幅方向外側の部位に対して車両後方側に配置されると共に車両前後方向に沿って延在された左右一対のフロントサイドメンバと、前記左右一対のフロントサイドメンバの前端部同士の間に配置され、前記前端部同士を車両幅方向に連結するクロスメンバと、前記クロスメンバに対して車両後方側に配置された前輪駆動用のモータと、前記クロスメンバに対して車両後方側でかつ前記モータに対して車両前方側に配置され、車両幅方向及び車両上下方向に沿って延在されたラジエータと、前記左右一対のフロントサイドメンバに吊り下げられた状態で支持されたサスペンションメンバと、を備え、前記サスペンションメンバは、車両幅方向に互いに間隔をあけて配置されて車両前後方向に沿って延在された左右一対のサイドレールと、前記左右一対のサイドレールの前端部同士を車両幅方向に連結するフロントクロスメンバと、を有し、前記ラジエータは、前記フロントクロスメンバの上に固定されて前記左右一対のサイドレールには接しないで配置されている。

上記構成によれば、車体前部の前端側には、バンパリインフォースメントが車両幅方向に沿って延在されている。また、車体前部の車両幅方向両側には、バンパリインフォースメントの車両幅方向外側の部位に対して車両後方側に左右一対のフロントサイドメンバが配置されており、左右一対のフロントサイドメンバは、車両前後方向に沿って延在されている。したがって、微小ラップ衝突時には衝突荷重がバンパリインフォースメント側からフロントサイドメンバに伝達される。ここで、本発明では、左右一対のフロントサイドメンバの前端部同士の間に配置されたクロスメンバによって、左右一対のフロントサイドメンバの前端部同士が車両幅方向に連結されている。このため、微小ラップ衝突時の衝突荷重がバンパリインフォースメント側からフロントサイドメンバに伝達された場合、クロスメンバが突っ張ることでフロントサイドメンバの折れ曲がりが抑制される。これにより、フロントサイドメンバは安定的に軸圧縮変形し、効率的なエネルギー吸収がなされる。また、車両幅方向及び車両上下方向に沿って延在されたラジエータは、クロスメンバに対して車両後方側でかつモータに対して車両前方側に配置されている。したがって、例えば、ラジエータがフロントサイドメンバの前端よりも車両前方側の車両前後方向位置に配置された対比例と比べ、軽衝突時にラジエータに入力される衝突荷重が抑えられる。

また、この車両前部構造では、左右一対のフロントサイドメンバにサスペンションメンバが吊り下げられた状態で支持されている。サスペンションメンバの左右一対のサイドレールは、車両幅方向に互いに間隔をあけて配置されて車両前後方向に沿って延在され、サスペンションメンバのフロントクロスメンバは、左右一対のサイドレールの前端部同士を車両幅方向に連結している。ここで、ラジエータは、フロントクロスメンバの上に固定されて左右一対のサイドレールには接しないで配置されている。このような構成によれば、車両搭載前のサスペンションメンバのフロントクロスメンバの上にラジエータを固定しておけば、サスペンションメンバを車両前部に搭載することで、ラジエータが車両前部に搭載される。

請求項２に記載する本発明の車両前部構造は、請求項１記載の構成において、前記サスペンションメンバの上に搭載されて前記ラジエータよりも車両後方側に配置された水冷コンデンサと、前記ラジエータと前記水冷コンデンサとを連結し、車両側面視で車両前後方向に沿って延在された配管と、を備える。

上記構成によれば、サスペンションメンバの上に予めラジエータを固定しかつ水冷コンデンサを搭載し更にラジエータと水冷コンデンサとを配管によって連結した状態で、サスペンションメンバをその組付位置へ向けて車両上下方向に沿って移動させても配管はクロスメンバには当たらない。したがって、配管の長さを抑えつつ、サスペンションメンバ、ラジエータ及び水冷コンデンサを車両に搭載させる前にラジエータと水冷コンデンサとを配管によって連結することが可能となる。

請求項３に記載する本発明の車両前部構造は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記サスペンションメンバの上に前記モータを含む電装部品が搭載されている。

上記構成によれば、予めサスペンションメンバの上にラジエータを固定しかつモータを含む電装部品を搭載しておけば、車両搭載前にラジエータと電装部品とを一体化することができる。そして、そのような状態でサスペンションメンバを車両前部に搭載することで、ラジエータと電装部品とを一体的に車両前部に搭載することが可能となる。

以上説明したように、本発明の車両前部構造によれば、微小ラップ衝突時にフロントサイドメンバの折れ変形を抑制することができると共に、軽衝突時にラジエータに入力される衝突荷重を抑えることができるという優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る車両前部構造を示す平面図である。 図１の車両前部構造の一部を簡略化して示す側面図である。 図１の車両前部構造の一部を模式的に示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係る車両前部構造について図１～図３を用いて説明する。なお、これらの図において適宜示される矢印ＦＲは車両前方側を示し、矢印ＵＰは車両上方側を示し、矢印Ｗは車両幅方向を示している。また、本実施形態の車両としては、電気自動車が適用される。

（実施形態の構成）
図１には、本実施形態に係る車両前部構造が平面図で示されている。また、図２には、図１の車両前部構造の一部が簡略化された側面図で示され、図３には、図１の車両前部構造の一部が模式的な斜視図で示されている。これらの図に示されるように、車体前部１０の前端側には、バンパリインフォースメント１２（以下、「バンパＲＦ１２」と略す。）が配置されている。バンパＲＦ１２は、車両幅方向に沿って延在され、車両幅方向に直交する断面が閉断面とされている。

また、車体前部１０の車両幅方向両側には、バンパＲＦ１２の車両幅方向外側の部位に対して車両後方側に左右一対のフロントサイドメンバ１６が配置されている。フロントサイドメンバ１６は、車両前後方向に沿って延在され、本実施形態では車両前方側へ向けて車両幅方向外側に僅かに傾斜している。また、フロントサイドメンバ１６は、車両前後方向に直交する断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。

図１及び図２に示されるように、フロントサイドメンバ１６の後端側はフロントサイドメンバリア２２に接合され、フロントサイドメンバリア２２は、図２に示されるダッシュパネル（車体客室前壁）２４に接合されている。ダッシュパネル２４は、モータルーム１０Ｒと、モータルーム１０Ｒの車両後方側に位置するキャビン６０と、を隔成している。

フロントサイドメンバ１６の車両幅方向外側かつ車両上方側には、図１に示されるエプロンアッパメンバ１８の後部１８Ｂが車両前後方向に沿って延在されている。エプロンアッパメンバ１８は、長尺状に形成されており、エプロンアッパメンバ１８の前部１８Ａは、車両幅方向内側に曲げられながら車両下方側に向けて延びている。エプロンアッパメンバ１８は、フロントサイドメンバ１６と同様に左右に一対設けられている。エプロンアッパメンバ１８の前下端部１８Ｆは、フロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａ側に接続され、エプロンアッパメンバ１８の後端部は、図示しないフロントピラーに接合されている。フロントサイドメンバ１６とエプロンアッパメンバ１８の後部１８Ｂとの間には、サスペンションタワー２５が設けられている。

バンパＲＦ１２とフロントサイドメンバ１６との間には、クラッシュボックス１４が介在されている。クラッシュボックス１４は、車両前後方向に沿って延在され、車両前方側へ向けて車両幅方向外側に傾斜している。クラッシュボックス１４は、バンパＲＦ１２からの所定値以上の荷重入力により軸方向に圧縮変形するように構成されている。

左右一対のフロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａ同士の間には、クロスメンバ２０が配置されている。クロスメンバ２０は、左右一対のフロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａ同士を、後述するガセット２６Ｇの一部と共に、車両幅方向に連結している。クロスメンバ２０は、車体前部１０の骨格部の一部を構成し、車両幅方向に直交する断面形状が略矩形状の閉断面構造とされている。

フロントサイドメンバ１６、エプロンアッパメンバ１８、クラッシュボックス１４及びクロスメンバ２０の連結部２６には、ガセット２６Ｇが配置されている。ガセット２６Ｇには、連結用の筒状部が形成され、フロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａ側、エプロンアッパメンバ１８の前下端部１８Ｆ側、クラッシュボックス１４の後端部１４Ａ及びクロスメンバ２０の車両幅方向外側の端部２０Ａ側が、それぞれ挿入された状態で接合されている。ガセット２６Ｇとその接合相手との接合には、例えば溶着（一例として所謂、Flow Drill Screw、ＦＤＳ（登録商標））を適用することができる。

フロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａの下面側にはサスペンションメンバ３０の前側取付用のボデーマウント２８Ｓが固定されている。また、フロントサイドメンバ１６の後部１６Ｂの下面側にはサスペンションメンバ３０の後側取付用のボデーマウント２８Ｔが固定されている。これらにより、左右一対のフロントサイドメンバ１６の下面側には、サスペンションメンバ３０の両サイド側が取り付けられており、左右一対のフロントサイドメンバ１６にサスペンションメンバ３０が吊り下げられた状態で支持されている（図２参照）。

サスペンションメンバ３０は、車両幅方向の左右に一対で配置されたサイドレール３２を備えると共に、車両前後方向の前後に一対で配置されたフロントクロスメンバ３４及びリヤクロスメンバ３６を備えている。フロントクロスメンバ３４及びリヤクロスメンバ３６は、左右一対のサイドレール３２同士を車両幅方向に連結している。フロントクロスメンバ３４は、リヤクロスメンバ３６よりも車両前方側に配置されている。

フロントクロスメンバ３４の両サイド側でサイドレール３２よりも車両幅方向内側の部位には、図示しないサスペンションロアアームが取り付けられるロアアーム取付部３４Ｘが設けられている。また、リヤクロスメンバ３６の両サイド側でサイドレール３２よりも車両幅方向外側の部位には、図示しないサスペンションロアアームが取り付けられるロアアーム取付部３６Ｘが設けられている。

また、サイドレール３２の後端部には、連結用部材３８が固定されている。連結用部材３８は、その車両後方側に配置される図示しないバッテリユニット（電池パック）の前端部に取り付けられている。なお、前記バッテリユニットは、車両フロア６２の下方側に搭載されている。

サスペンションメンバ３０の上には、一例として、モータユニット４２、パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）４４、エアコン（ＡＣ）用コンプレッサ４６を含む電装部品（以下、これらをまとめて「電装部品群４０」と略す）が搭載されている。モータユニット４２は、前輪駆動用の駆動源であるモータ４２Ｍと、モータ４２Ｍの出力軸に連結された減速機（図示省略）と、前記減速機におけるファイナルギヤに連結されて前輪へ駆動トルクを伝達するドライブシャフト（図示省略）と、を備えている。電装部品群４０は、車体前部１０においてクロスメンバ２０に対して車両後方側に離れて配置されており、本実施形態では、正面衝突時に潰れないように設定された領域に配置されている。

また、クロスメンバ２０に対して車両後方側でかつモータ４２Ｍに対して車両前方側には、ラジエータ５０が配置されている。ラジエータ５０は、薄型の略直方体形状とされ、車両幅方向及び車両上下方向に沿って延在されている。また、ラジエータ５０は、冷却水の冷却用とされ、サスペンションメンバ３０のフロントクロスメンバ３４の上に固定されている。本実施形態では、一例として、ラジエータ５０の下部の全部がフロントクロスメンバ３４の上に載置された状態とされているが、変形例として、ラジエータ（５０）の下部の一部がフロントクロスメンバ（３４）の上に載置された状態で固定されてもよい。

図２に示されるように、ラジエータ５０の上辺部は、上部支持部材であるラジエータサポートアッパ５６（図１及び図３では図示省略）に固定されて支持されている。ラジエータサポートアッパ５６は、ラジエータ５０の上辺部に沿って車両幅方向に延在され、一例として図示しないブレース等の連結部材によって、サスペンションタワー２５（図１参照）に連結されている。なお、図１に示されるラジエータ５０の左右両側の側辺部は、それぞれ図示しない縦柱状のラジエータサポートサイドを介してフロントサイドメンバ１６側に固定されるのが好ましい。前記左右一対のラジエータサポートサイドは、サスペンションメンバ３０のフロントクロスメンバ３４の上に固定されてもよい。また、前記左右一対のラジエータサポートサイドの上端部同士がラジエータサポートアッパ５６（図２参照）によって連結されてもよい。

図２及び図３に示されるように、ラジエータ５０よりも車両後方側には、水冷コンデンサ５４（図１では図示省略）が配置されている。水冷コンデンサ５４は、モータユニット４２（図１及び図２参照）の車両上方側に搭載され、一例として、モータユニット４２等の電装部品群４０（図１及び図２参照）に連結部材（図示省略）を介して、固定されている。すなわち、水冷コンデンサ５４は、サスペンションメンバ３０の上に搭載されている。水冷コンデンサ５４は、エアコン用コンプレッサ４６（図１及び図２参照）で圧縮された冷媒を放熱する。水冷コンデンサ５４とラジエータ５０とは、冷却水流通用の配管５２（図１では図示省略）によって連結されている。配管５２は、車両側面視で車両前後方向に沿って延在されている。

以上説明した図１等に示されるバンパＲＦ１２、クラッシュボックス１４、左右一対のフロントサイドメンバ１６、エプロンアッパメンバ１８、クロスメンバ２０、フロントサイドメンバリア２２、サスペンションタワー２５、サスペンションメンバ３０及び連結用部材３８は、本実施形態では金属製（一例としてアルミニウム合金製）とされる。

（実施形態の作用・効果）
次に、上記実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、左右一対のフロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａ同士の間に配置されたクロスメンバ２０によって、左右一対のフロントサイドメンバ１６の前端部１６Ａ同士が車両幅方向に連結されている。このため、微小ラップ衝突（車両の前面衝突のうち例えばＩＩＨＳにて規定される衝突体との車両幅方向のラップ量が２５％以下の衝突）時の衝突荷重がフロントサイドメンバ１６に伝達された場合、クロスメンバ２０が突っ張ることでフロントサイドメンバ１６の折れ曲がりが抑制される。これにより、フロントサイドメンバ１６は安定的に軸圧縮変形し、効率的なエネルギー吸収がなされる。

なお、エンジンのみを駆動源とする自動車（所謂コンベ車）における車体前部には、エンジン等のようなサイズが大きい搭載物が配置されるため、本実施形態のクロスメンバ２０に相当する部材を設定することは現実的には極めて困難である。これに対して、本実施形態のような電気自動車の場合には、車体前部１０に配置される搭載物の大きさ等が所謂コンベ車の場合よりも抑えられるので、所謂コンベ車に比べて骨格自由度が高くなり、クロスメンバ２０を設定することができる。

また、本実施形態では、車両幅方向及び車両上下方向に沿って延在されたラジエータ５０は、クロスメンバ２０に対して車両後方側でかつモータ４２Ｍに対して車両前方側に配置されている。したがって、例えば、ラジエータがフロントサイドメンバの前端よりも車両前方側の車両前後方向位置に配置された対比例と比べ、軽衝突時にラジエータ５０に入力される衝突荷重が抑えられる。

以上説明したように、本実施形態の車両前部構造によれば、微小ラップ衝突時にフロントサイドメンバ１６の折れ変形を抑制することができると共に、軽衝突時にラジエータ５０に入力される衝突荷重を抑えることができる。

また、本実施形態では、重量物であるラジエータ５０が、前記対比例と比べて、車両全体の重心に近づくことになるので、ヨー方向（車両上下方向に沿った上下軸周りの方向）の慣性モーメントを低減でき、操縦安定性を向上させることができる。

また、本実施形態では、左右一対のフロントサイドメンバ１６にサスペンションメンバ３０が吊り下げられた状態で支持され、サスペンションメンバ３０の上にラジエータ５０が固定されている。この構成では、車両搭載前のサスペンションメンバ３０の上にラジエータ５０を固定しておけば、サスペンションメンバ３０を車両前部に搭載することで、ラジエータ５０が車両前部に搭載される。また、ラジエータ５０を下面側から支持するための専用部品を削減することができるので、車両の軽量化を図ることもできる。

また、本実施形態では、図２に示されるサスペンションメンバ３０の上に予めラジエータ５０を固定しかつ水冷コンデンサ５４を搭載し更にラジエータ５０と水冷コンデンサ５４とを配管５２によって連結した状態で、サスペンションメンバ３０をその組付位置へ向けて車両上下方向に沿って移動させても配管５２はクロスメンバ２０には当たらない。したがって、配管５２の長さを抑えつつ、サスペンションメンバ３０、ラジエータ５０及び水冷コンデンサ５４を車両に搭載させる前にラジエータ５０と水冷コンデンサ５４とを配管５２によって連結することが可能となる。

また、本実施形態では、図１に示されるように、サスペンションメンバ３０の上にモータ４２Ｍを含む電装部品群４０が搭載されている。この構成によれば、予めサスペンションメンバ３０の上にラジエータ５０を固定しかつモータ４２Ｍを含む電装部品群４０を搭載しておけば、車両搭載前にラジエータ５０と電装部品群４０とを一体化することができる。そして、そのような状態でサスペンションメンバ３０を車両前部に搭載することで、ラジエータ５０及び水冷コンデンサ５４（図２参照）を含む冷却系とモータ４２Ｍを含む駆動系とを一体的に車両前部に搭載することが可能となる。これにより、生産性を向上させることができる。

（実施形態の補足説明）
なお、上記実施形態では、サスペンションメンバ３０のフロントクロスメンバ３４の上にラジエータ５０が固定されているが、本発明の実施形態ではない参考例として、ラジエータがサスペンションメンバ（３０）以外の部材にのみ固定された構成も採り得る。

また、上記実施形態では、サスペンションメンバ３０の上に水冷コンデンサ５４（図２参照）が搭載されているが、水冷コンデンサ（５４）がサスペンションメンバ（３０）以外の部材に搭載された構成も採り得る。

また、上記実施形態では、サスペンションメンバ３０の上にモータ４２Ｍを含む電装部品群４０が搭載されているが、モータ（４２Ｍ）を含む電装部品がサスペンションメンバ（３０）以外の部材に搭載された構成も採り得る。

なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。

以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０ 車体前部
１２ バンパリインフォースメント
１６ フロントサイドメンバ
１６Ａ フロントサイドメンバの前端部
２０ クロスメンバ
３０ サスペンションメンバ
３２ サイドレール
３４ フロントクロスメンバ
４０ 電装部品群（電装部品）
４２Ｍ モータ
５０ ラジエータ
５２ 配管
５４ 水冷コンデンサ

Claims (3)

1. 車体前部の前端側において車両幅方向に沿って延在されたバンパリインフォースメントと、
   前記車体前部の車両幅方向両側において前記バンパリインフォースメントの車両幅方向外側の部位に対して車両後方側に配置されると共に車両前後方向に沿って延在された左右一対のフロントサイドメンバと、
   前記左右一対のフロントサイドメンバの前端部同士の間に配置され、前記前端部同士を車両幅方向に連結するクロスメンバと、
   前記クロスメンバに対して車両後方側に配置された前輪駆動用のモータと、
   前記クロスメンバに対して車両後方側でかつ前記モータに対して車両前方側に配置され、車両幅方向及び車両上下方向に沿って延在されたラジエータと、
   前記左右一対のフロントサイドメンバに吊り下げられた状態で支持されたサスペンションメンバと、
   を備え、
   前記サスペンションメンバは、車両幅方向に互いに間隔をあけて配置されて車両前後方向に沿って延在された左右一対のサイドレールと、前記左右一対のサイドレールの前端部同士を車両幅方向に連結するフロントクロスメンバと、を有し、
   前記ラジエータは、前記フロントクロスメンバの上に固定されて前記左右一対のサイドレールには接しないで配置されている、車両前部構造。
2. 前記サスペンションメンバの上に搭載されて前記ラジエータよりも車両後方側に配置された水冷コンデンサと、
   前記ラジエータと前記水冷コンデンサとを連結し、車両側面視で車両前後方向に沿って延在された配管と、
   を備える請求項１記載の車両前部構造。
3. 前記サスペンションメンバの上に前記モータを含む電装部品が搭載されている、請求項１又は請求項２に記載の車両前部構造。

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