JP2019018732A - 車体前部構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の前突時において、車体前部に入力された衝突荷重を効果的に分散させることができる車体前部構造を得る。
【解決手段】車両12のフロアパネル25の下方側に電池パック26(電池ケース28)が搭載されている。そして、電池ケース28の前壁部32Frには、結合部38が設けられており、当該結合部38はダッシュクロスメンバ15に結合されている。このため、車両12の前突時において、車両前方側から入力された衝突荷重Fが電池パック26に伝達された場合、当該衝突荷重Fは、電池パック26とダッシュクロスメンバ15との結合部42を介して、ダッシュクロスメンバ15へ伝達される。このダッシュクロスメンバ15を介して、衝突荷重Fは、車両幅方向に沿って伝達される。つまり、車両12の前突時において、車体前部11に入力された衝突荷重Fは、ダッシュクロスメンバ15を介して分散されることとなる。
【選択図】図3

Description

本発明は、車体前部構造に関する。
下記特許文献1には、フロアパネルの下方側にバッテリが搭載された電気自動車(以下、単に「車両」という)に関する技術が開示されている。この車両では、車両前部(以下、「車体前部」という)において、車両幅方向の両端部にサイドメンバ(以下、「フロントサイドメンバ」という)が車両前後方向に沿ってそれぞれ延在されている。このフロントサイドメンバに対して、ブラケットを介してバッテリケースの車両幅方向の両端部がそれぞれ締結されており、これにより、バッテリケースはフロントサイドメンバに支持されている。
特開2013−67255号公報
しかしながら、この先行技術では、前述のように、バッテリケースの車両幅方向の両端部はブラケットに締結されているが、バッテリケースの前端部はフリーとなっている。このため、車両の前面衝突時(以下、「車両の前突時」という)において、車体前部に入力された衝突荷重を効果的に分散させるという観点では、さらなる改善の余地がある。
本発明は上記事実を考慮し、車両の前突時において、車体前部に入力された衝突荷重を効果的に分散させることができる車体前部構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載の車体前部構造は、車体前部に設けられたパワーユニット室と車室との間を区画するダッシュパネルの車両上下方向の下部において車両幅方向に沿って延在され、車両前後方向に沿って切断したときの断面形状において前記ダッシュパネルとの間で第1閉断面部を形成する第1骨格部材としてのダッシュクロスメンバと、前記車室の床部を構成するフロアパネルの車両下方側において、車両幅方向及び車両前後方向に沿って延在され、かつ車両前後方向の前端部が前記ダッシュクロスメンバに結合された電池パックと、を有している。
本発明に係る請求項1に記載の車体前部構造では、車体前部に設けられたパワーユニット室は、車室との間をダッシュパネルによって区画されている。このダッシュパネルの車両上下方向の下部には、車両前後方向に沿って切断したときの断面形状において当該ダッシュパネルとの間で第1閉断面部を形成する第1骨格部材としてのダッシュクロスメンバが車両幅方向に沿って延在されている。また、車室の床部を構成するフロアパネルの車両下方側には、車両幅方向及び車両前後方向に沿って電池パックが延在されており、当該電池パックの(車両前後方向の)前端部は、当該ダッシュクロスメンバに結合されている。
したがって、車両の前突時において、車両前方側から入力された衝突荷重が電池パックの前端部に伝達された場合、当該衝突荷重は、電池パックの前端部がダッシュクロスメンバに結合された結合部を介して、ダッシュクロスメンバへ伝達される。ダッシュクロスメンバは、ダッシュパネルとの間で第1閉断面部を形成する第1骨格部材であるため、当該衝突荷重はダッシュクロスメンバによって伝達可能とされる。
そして、当該ダッシュクロスメンバは、車両幅方向に沿って延在されているため、衝突荷重は、当該ダッシュクロスメンバを介して車両幅方向に沿って伝達されることとなる。つまり、本発明では、車両の前突時において、車体前部に入力された衝突荷重は、ダッシュクロスメンバを介して分散される。
なお、ここでの「結合」には、締結具等による締結の他、溶接等による接合、接着剤による接着等も含まれる。
本発明に係る請求項2に記載の車体前部構造は、本発明に係る請求項1に記載の車体前部構造において、前記電池パックの車両前後方向の前端部は、車両前後方向に沿って切断したときの断面形状において第2閉断面部が形成されて第2骨格部材とされ、前記ダッシュクロスメンバに結合されている。
本発明に係る請求項2に記載の車体前部構造では、電池パックの前端部は、車両前後方向に沿って切断したときの断面形状において第2閉断面部が形成されて第2骨格部材とされているため、衝突荷重は、電池パックの前端部(第2骨格部材)によっても伝達可能とされる。
本発明では、前述のように、電池パックの前端部とダッシュクロスメンバとは、結合部を介して結合されている。つまり、結合部を介して、第2骨格部材である電池パックの前端部と第1骨格部材であるダッシュクロスメンバとが結合されている。このため、当該結合部において、骨格部材がダッシュクロスメンバしか存在しない場合と比較して、結合部周りの剛性は高くなり、電池パックの前端部及びダッシュクロスメンバは、変形が抑制される。すなわち、本発明では、結合部において、耐荷重性能を向上させ、荷重伝達効率が上がることとなる。
本発明に係る請求項3に記載の車体前部構造は、本発明に係る請求項1又は請求項2に記載の車体前部構造において、前記フロアパネルの車両幅方向の両外側にそれぞれ配設され、車両前後方向に沿ってそれぞれ延在された一対のロッカを備え、前記電池パックの車両幅方向の両端部は、前記ロッカにそれぞれ結合されている。
本発明に係る請求項3に記載の車体前部構造では、フロアパネルの車両幅方向の両外側に一対のロッカがそれぞれ配設されており、当該一対のロッカは、車両前後方向に沿ってそれぞれ延在されている。そして、電池パックの車両幅方向の両端部は、ロッカにそれぞれ結合されている。
これにより、車両の前突時において、車体前部に入力された衝突荷重は、ダッシュクロスメンバを介して分散されると共に、電池パックに伝達された衝突荷重は、前部骨格部材を介して車両幅方向に沿って伝達され、電池パックの車両幅方向の両端部に結合されたロッカ側へ伝達される。つまり、電池パックが車両前後方向の前後だけで結合された構造と比較して、衝突荷重が分散しやすくなる。
以上説明したように、請求項1に記載の本発明に係る車体前部構造は、車両の前突時において、車体前部に入力された衝突荷重を効果的に分散させることができる、という優れた効果を有する。
請求項2に記載の本発明に係る車体前部構造は、電池パックの前端部とダッシュクロスメンバの耐荷重性能を向上させ、車両の前突時において、荷重伝達効率を上げることができる、という優れた効果を有する。
請求項3に記載の本発明に係る車体前部構造は、電池パックが車両前後方向の前後だけで結合された構造と比較して、衝突荷重を分散させやすくすることができる、という優れた効果を有する。
本実施形態の車体前部構造が適用された車両の車体前部の概略を示す左前方斜め下方側から見た斜視図である。 本実施形態の車体前部構造が適用された車両の車体前部の構成を示す下面図である。 図2において3−3線に沿って切断したときの断面図である。 本実施形態に係る車体前部構造の構成を示す分解斜視図である。 本実施形態に係る車体前部構造における作用を説明するための図2に対応する下面図である。
以下、図1〜図5を用いて本発明の実施形態に係る車体前部構造10が適用された電気自動車の車体(車両)12について説明する。なお、各図に適宜記す矢印FR、矢印UP、矢印LH、矢印RHは、車両の前方向(進行方向)、上方向、左方向、右方向をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向(車両幅方向)の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。また、各図においては、図面を見易くする関係から一部の符号を省略している場合がある。
(車体前部構造の構成)
まず、本実施の形態に係る車体前部構造10の構成について説明する。
図1に示されるように、車両12は電気自動車であり、パワーユニット室12A及び車室12Bを備えている。パワーユニット室12Aと車室12Bとは、ダッシュパネル14によって区画されており、パワーユニット室12Aは、車室12Bの前側に配置されている。
当該パワーユニット室12Aは、図示はしないが、内部に電装部品、ギアボックス、補機類等の各種部材が収納可能とされている。また、パワーユニット室12Aには、車両12の車両幅方向の両側部で車両前後方向に沿って延在する左右一対のフロントサイドメンバ16がそれぞれ配置されている。
各フロントサイドメンバ16は車両骨格部材の1つであり、フロントサイドメンバ16の前端部には、車両前端部において車両幅方向に沿って延在されたフロントクロスメンバ18が溶接や締結等によりそれぞれ結合されている。なお、以下の部材間結合において、結合方法について特に限定しない場合は説明を省略する。また、各フロントサイドメンバ16の前端部とフロントクロスメンバ18の間に、衝撃吸収部材として別途クラッシュボックスがそれぞれ介在されてもよいのは勿論のことである。
また、各フロントサイドメンバ16の後端部は、フロントサイドメンバリヤ19の前端部にそれぞれ結合されており、当該フロントサイドメンバリヤ19の後端部は、ロッカ23の前端及びダッシュパネル14の下部に位置するキック部14Aに結合されている。なお、本実施形態では、フロントサイドメンバリヤ19は、フロントサイドメンバ16とは別部材となって互いに結合されているが、フロントサイドメンバ16と一体に形成されてもよい。
また、フロントサイドメンバ16の下側には、図示しないフロントサスペンションを支持するサスペンションメンバ20が設けられている。このサスペンションメンバ20は、フロントサイドメンバ16に吊り下げられるようにして支持されており、当該サスペンションメンバ20の車両幅方向の両側部において車両前後方向に沿ってそれぞれ延在された左右一対のサスペンションメンバサイドレール(以下、「サスメンサイドレール」という)20Aを備えている。
当該サスメンサイドレール20Aは、図2に示されるように、車両前後方向の中央部が車幅方向の内側へ向かって凸となるように緩やかに湾曲した形状とされている。そして、一対のサスメンサイドレール20Aの前端部には、車両幅方向に沿ってフロントクロスメンバ20Bが架け渡されており、サスメンサイドレール20Aの後端部には、車両幅方向に沿ってリヤクロスメンバ20Cが架け渡されている。
また、一対のサスメンサイドレール20Aの前端部には、それぞれロアサイドメンバ21が結合されている。当該ロアサイドメンバ21は、角筒状を成す閉断面構造とされており、サスメンサイドレール20Aの前端部から車両前方へ向かって車両前後方向に沿って延出されている。
さらに、ロアサイドメンバ21の前端部には、ロアクロスメンバ22が取り付けられている。このロアクロスメンバ22は、車両幅方向に沿って延在されており、図1に示されるように、フロントクロスメンバ18と車両上下方向に重なるように、フロントクロスメンバ18の下方側に配置されている。
一方、図2に示されるように、一対のサスメンサイドレール20Aの後端部は、連結部13に連結されており、当該連結部13は、フロントサイドメンバリヤ19に対して一体的に設けられている。なお、ここでの「一体的」には、フロントサイドメンバリヤ19に対して、連結部13が一体形成されてもよいし、別部材として形成された連結部13がフロントサイドメンバリヤ19に結合されてもよいという意味が含まれる。
ところで、図3に示されるように、このダッシュパネル14のキック部14Aの車室12B側には、車両幅方向に沿ってダッシュクロスメンバ(第1骨格部材)15が延在されている。このダッシュクロスメンバ15は、ダッシュパネル14との間で車両前後方向に沿って切断したときの断面形状が矩形状を成す閉断面部(第1閉断面部)17を形成する車両骨格部材の1つとされている。
また、図4に示されるように、車室12Bの床部を構成するフロアパネル25の車両幅方向の両外側には、車両前後方向に沿って延在された左右一対のロッカ23が設けられている。この左右一対のロッカ23は、それぞれ閉断面部24を形成する車両骨格部材の1つとされており、ロッカ23とロッカ23の間には、フロアパネル25の下方側に電池パック26が配設されており、モータ等のパワーユニットに電力が供給可能とされる。
ここで、電池パック26について説明する。
当該電池パック26は、扁平な略直方体状に形成されており、車両幅方向及び車両前後方向に沿って延在されて車室12Bの床下の略全面に搭載されている。また、電池パック26は、車両前後方向を長手とし、かつ車両上下方向に扁平な箱状に形成された電池ケース28を備えている。この電池ケース28の内部には、複数の電池モジュール30が収容されており、当該電池モジュール30は、複数の角型の蓄電池によって構成されている。
当該電池ケース28は、平面視で略矩形枠状を成す周壁32と、周壁32の上に設けられた略矩形枠状の天板34(図3参照)と、周壁32の下に設けられた略矩形状の底板36と、を有している。電池ケース28の周壁32は、例えばアルミニウム合金等の軽金属の押出成形によって形成された長尺な押出成形品が矩形枠状に曲げられると共に、長手方向両端部が互いに接合されて形成されたものである。なお、周壁32は、前述にように、平面視で略矩形枠状を成しているが、角部においては、他部品との干渉を回避する等のため、電池ケース28の内側へ向かって退避された形状とされている。
一方、図3に示す電池ケース28の天板34は、例えばアルミニウム合金等からなる板材がプレス成形されて形成されたものであり、周壁32に結合されている。また、電池ケース28の底板36は、例えばアルミニウム合金等からなる板材がプレス成形されて形成されたものであり、周壁32の下面(具体的には、後述する下壁部32D)に溶接、リベット止め等の手段によって固定されている。
そして、当該底板36には、周壁32よりも車両水平方向の車外側へ張り出す結合フランジ36Aが、当該周壁32の全周に亘って設けられており、結合フランジ36Aは、図1に示されるように、左右のロッカ23(図2参照)において車両幅方向の内側に配置された下壁部24Aに共締め(結合)されている(結合部27)。この結合部27を介して、電池ケース28(電池パック26)は、底板36によって下方側から支持された状態で、当該ロッカ23に固定されることとなる。
図4に示されるように、電池ケース28の周壁32は、車幅方向に対向する左右一対の側壁部32S1、32S2と、車両前後方向に対向し側壁部32S1と側壁部32S2の前端同士を繋ぐ前壁部32Frと、側壁部32S1と側壁部32S2の後端同士を繋ぐ後壁部32Rrと、を含んで構成されている。さらに、側壁部32S1と側壁部32S2の間には、クロスメンバ33が複数架け渡されており、当該クロスメンバ33は、前壁部32Frと後壁部32Rrの間に等間隔に配置されている。
また、図3に示されるように、電池ケース28の周壁32は、周方向(上記押出成形品の長手方向)に対して直交する方向に沿って切断したときの断面が略B字状(略日字状)に形成されている。当該周壁32は、周壁32の外周面を形成する外周壁部32Aと、周壁32の内周面を形成する内周壁部32Bと、外周壁部32A及び内周壁部32Bの上端部を車両水平方向に繋いだ上壁部32Cと、外周壁部32A及び内周壁部32Bの下端部を車両水平方向に繋いだ下壁部32Dと、を備えている。
また、外周壁部32A及び内周壁部32Bの上下方向中間部は、外周壁部32Aと内周壁部32Bを車両水平方向に繋いだ仕切壁部32Eによって仕切られており、当該仕切壁部32Eによって、周壁32の内部には、上空間32F及び下空間32Gが上下に設けられている(区画されている)。
さらに、図4に示されるように、電池ケース28の周壁32のうち、前壁部32Frは、当該前壁部32Frの上端において、前壁部32Frから車両水平方向の車両前方側へ向かって張り出す結合部(第2骨格部材)38が設けられている。この結合部38は、車両幅方向に対して略直交する方向に沿って切断したときの断面形状が、図3に示されるように、矩形状を成している。
つまり、当該結合部38は、矩形状の閉断面部(第2閉断面部)40を形成する車両骨格部材の1つとされている。そして、この結合部38は、ダッシュパネル14のキック部14Aに設けられたダッシュクロスメンバ15に結合されている(結合部42)。
ここで、結合部42について説明する。
当該結合部42は、電池ケース28の周壁32の前壁部32Frから車両前方側へ向かって張り出した結合部38を含んで構成されており、当該結合部38の上壁部38Aは、ダッシュクロスメンバ15の下壁部15Aに重ね合わされている。
また、例えば、結合部38の下壁部38Bには、図示はしないが、周壁32に沿って複数のボルト孔が形成されている。これらのボルト孔には、車両下方側からボルト46が挿入可能とされている。各ボルト46は、ダッシュクロスメンバ15の下壁部15Aに形成された図示しないボルト孔に挿通され、当該ボルト孔を通じて、ダッシュパネル14とダッシュクロスメンバ15とで形成された閉断面部17内に設けられたナット52にボルト46が螺合可能とされる。
当該ナット52にボルト46が螺合された状態で、ボルト46及びナット52(結合部42)を介して、結合部38がダッシュクロスメンバ15(ダッシュパネル14)に共締め(結合)されることとなる。なお、本実施形態では、前述のように、電池ケース28の結合部38は、ダッシュクロスメンバ15に結合されているが、当該ダッシュクロスメンバ15はダッシュパネル14に設けられているため、広義では、ダッシュパネル14に結合されているともいえる。
(車体前部構造の作用及び効果)
次に、本実施の形態に係る車体前部構造10の作用及び効果について説明する。
図3及び図4に示されるように、本実施形態では、車両12のフロアパネル25の下方側に電池パック26(電池ケース28)が搭載されている。そして、図3に示されるように、電池ケース28の前壁部32Frには、結合部38が設けられており、当該結合部38はダッシュクロスメンバ15に結合されている。
このため、車両12の前突時において、車両前方側から入力された衝突荷重Fが電池パック26に伝達された場合、当該衝突荷重Fは、電池パック26とダッシュクロスメンバ15との結合部42を介して、ダッシュクロスメンバ15へ伝達される。
ダッシュクロスメンバ15はダッシュパネル14との間で閉断面部17を形成する車両骨格部材の1つであるため、当該衝突荷重Fはダッシュクロスメンバ15によって伝達可能とされる。当該ダッシュクロスメンバ15は、車両幅方向に沿って延在されているため、衝突荷重Fは、ダッシュクロスメンバ15を介して車両幅方向に沿って伝達される。つまり、本実施形態では、車両12の前突時において、車体前部11に入力された衝突荷重Fは、ダッシュクロスメンバ15を介して分散されることとなる。
一般に、「前面衝突」には、車両12の正面の全面が衝突する対称衝突(フルラップ衝突)と車両12の正面の片側が衝突する非対称衝突(オフセット衝突)とがある。図5に示されるように、本実施形態では、特に、オフセット衝突の際に、車両12の正面の一方側(衝突側)に入力された衝突荷重Fは、フロントサイドメンバ16、サスペンションメンバ20のサスメンサイドレール20A等を介して、車両後方側へ伝達される(伝達荷重F1)。
この伝達荷重F1は、フロントサイドメンバ16の車両後方側に設けられたフロントサイドメンバリヤ19へ伝達されるが、当該フロントサイドメンバリヤ19は、ロッカ23及びダッシュパネル14の下部に位置するキック部14Aに結合されている。このため、当該伝達荷重F1の一部は、フロントサイドメンバリヤ19を介して、衝突側のロッカ23Aへ伝達される(伝達荷重F2)。そして、この伝達荷重F2は、ロッカ23Aを介して車両後方側へ伝達される(伝達荷重F3)。
ここで、ダッシュパネル14のキック部14Aにおいて車両幅方向に沿ってダッシュクロスメンバ15が延在されている。このため、当該伝達荷重F1の他の一部は、ダッシュクロスメンバ15を介して反衝突側へ伝達される(伝達荷重F4)。当該伝達荷重F4は、フロントサイドメンバリヤ19へ伝達され、当該フロントサイドメンバリヤ19を介して、反衝突側のロッカ23Bへ伝達される(伝達荷重F5)。そして、この伝達荷重F5は、ロッカ23Bを介して車両後方側へ伝達される(伝達荷重F6)。
すなわち、本実施形態によれば、車両12の前突時において、車体前部11に入力された衝突荷重Fを効果的に分散(矢印F2から矢印F3へ流れる荷重伝達経路と、矢印F4から矢印F5、F6へ流れる荷重伝達経路)させることができる。なお、図5に示す矢印は、単に衝突荷重が伝達される向きを示すものであり、矢印の長さは衝突荷重の大きさを示すものではない。
また、本実施形態では、図3に示されるように、電池ケース28の前壁部32Frには、結合部38が設けられており、当該結合部38は、閉断面部40が形成された車両骨格部材の1つとされている。このため、電池ケース28の結合部38がダッシュクロスメンバ15に結合された状態で、電池ケース28の結合部38とダッシュクロスメンバ15とは、結合部42を介して結合されることとなる。
これにより、当該結合部42において、図示はしないが、車両骨格部材がダッシュクロスメンバ15しか存在しない場合と比較して、結合部42周りの剛性は高くなり、電池ケース28の結合部38及びダッシュクロスメンバ15は、変形が抑制される。すなわち、本実施形態では、結合部42において、耐荷重性能を向上させ、荷重伝達効率が上がることとなる。
さらに、本実施形態では、図1に示されるように、電池パック26の車両幅方向の両端部は、結合部27を介して、ロッカ23にそれぞれ結合されている。これにより、図5に示されるように、車両12の前突時において、車体前部11に入力された衝突荷重Fは、ダッシュクロスメンバ15を介して分散される。これと共に、電池パック26に伝達された伝達荷重F7は、電池パック26(電池ケース28)の周壁32に設けられ車両骨格部材の1つとされた結合部38を介して車両幅方向に沿って伝達され、電池パック26の車両幅方向の両端部に結合されたロッカ23側へ伝達される。つまり、電池パック26が車両前後方向の前後だけで結合された構造と比較して、衝突荷重Fを分散させやすくなる。
なお、本実施形態では、図3に示されるように、電池ケース28の前壁部32Frに設けられた結合部38に閉断面部40が形成されている。しかし、一般に、電池ケース28を含め電池パック26は剛性が高く設定されている。このため、結合部38において、当該閉断面部40は必ずしも必要ではない。
また、本実施形態では、図1に示されるように、電池パック26の車両幅方向の両端部は、結合部27を介してロッカ23にそれぞれ結合されているが、電池パック26の車両幅方向の両端部は必ずしもロッカ23に結合される必要はない。また、電池パック26の車両幅方向の一端部のみがロッカ23に結合されてもよい。
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10 車体前部構造
11 車体前部
12 車両
12A パワーユニット室
12B 車室
14 ダッシュパネル
14A キック部(ダッシュパネルの下部)
15 ダッシュクロスメンバ
17 閉断面部(第1閉断面部)
23 ロッカ
25 フロアパネル
26 電池パック
38 結合部
40 閉断面部(第2閉断面部)

Claims (3)

  1. 車体前部に設けられたパワーユニット室と車室との間を区画するダッシュパネルの車両上下方向の下部において車両幅方向に沿って延在され、車両前後方向に沿って切断したときの断面形状において前記ダッシュパネルとの間で第1閉断面部を形成する第1骨格部材としてのダッシュクロスメンバと、
    前記車室の床部を構成するフロアパネルの車両下方側において、車両幅方向及び車両前後方向に沿って延在され、かつ車両前後方向の前端部が前記ダッシュクロスメンバに結合された電池パックと、
    を有する車体前部構造。
  2. 前記電池パックの車両前後方向の前端部は、車両前後方向に沿って切断したときの断面形状において第2閉断面部が形成されて第2骨格部材とされ、前記ダッシュクロスメンバに結合されている請求項1に記載の車体前部構造。
  3. 前記フロアパネルの車両幅方向の両外側にそれぞれ配設され、車両前後方向に沿ってそれぞれ延在された一対のロッカを備え、
    前記電池パックの車両幅方向の両端部は、前記ロッカにそれぞれ結合されている請求項1又は請求項2に記載の車体前部構造。
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