JP2008230360A - 電気自動車の車体前部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突荷重の車体骨格部材への効果的な分散を確保しつつ、バンパのレイアウト自由度の向上を共に図ることができる電気自動車の車体前部構造を提供する。
【解決手段】 車両フロア底部のバッテリ設置空間左右に設けられ、車両前後方向に延びる左右サイドシル１，１と、これら左右サイドシル１，１の車両前方側に配置された左右前輪1FL,1FRと、左右サイドシル１，１の前側部分から上方かつ車両前方側へ延びる左右フロントピラー５，５と、これら左右フロントピラー５，５を連結する第２アッパクロスメンバ１５と、第２アッパクロスメンバ１５に接続され、左右前輪1FL,1FRよりも車幅方向内側の位置で車両前方へ延びる左右バンパサポートメンバ１６，１６と、これら左右バンパサポートメンバ１６，１６に支持されたバンパ１７と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気自動車の車体前部構造の技術分野に属する。

従来の電気自動車では、車両フロア底部のバッテリ設置空間左右に設けられたサイドシルの前端部に、結合部材を介して車両前方へ延びるフロントサイドメンバが接続され、このフロントサイドメンバにバンパが取り付けられている。これにより、バンパへ入力された衝突荷重を、車体骨格部材であるフロントサイドメンバからサイドシルへと効果的に分散させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−１１８２５８号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、フロントサイドメンバが前輪の上方に位置しているため、フロントサイドメンバに支持されるバンパは、必然的に前輪よりも高い位置に配置される。つまり、バンパの高さが前輪の制約を受けるため、バンパのレイアウト自由度が低いという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、衝突荷重の車体骨格部材への効果的な分散を確保しつつ、バンパのレイアウト自由度の向上を図ることができる電気自動車の車体前部構造を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
車両フロア底部のバッテリ設置空間左右に設けられ、車両前後方向に延びる左右サイドシルと、
これら左右サイドシルの車両前方側に配置された左右前輪と、
前記左右サイドシルの前側部分から上方かつ車両前方側へ延びる左右フロントピラーと、
これら左右フロントピラーを連結するアッパクロスメンバと、
前記アッパクロスメンバに接続され、前記左右前輪よりも車幅方向内側の位置で車両前方へ延びるバンパサポートメンバと、
このバンパサポートメンバに支持されたバンパと、
を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、バンパを支持するバンパサポートメンバが左右前輪よりも車幅方向内側の位置に配置されるため、左右前輪の制約を受けることなくバンパの地上高を自由に設定することができ、例えば、バンパを一般の車両と同一の高さに設定することが可能となる。

また、アッパクロスメンバを支持する左右フロントピラーは、前方に傾斜して配置されているため、衝突時にバンパから入力される車両前後方向の衝突荷重をフロントピラーの軸座屈方向に分散させ、左右サイドシルへ伝達させることができる。すなわち、左右フロントピラーの曲げモーメントを小さく抑えることができるため、衝突に対する剛性を確保できる。
この結果、衝突荷重の車体骨格部材への効果的な分散を確保しつつ、バンパのレイアウト自由度の向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は本発明の電気自動車の車体前部構造を適用した実施例１の電気自動車の斜視図、図２は同電気自動車の側面図、図３は同電気自動車の車体前部構造を示す斜視図である。

実施例１の電気自動車の車体構造は、各部材を中空のアルミニウム押し出し材により成形し、これらを溶接接合して形成したスペースフレーム構造である。以下、各部材について説明する。

左右サイドシル１，１は、車体の左右下部に配置され、それぞれ車両前後方向に延設されている。左右サイドシル１，１の前端部間は車幅方向に延びるロアフロントクロスメンバ２により連結されている。また、左右サイドシル１，１の後端部間は車幅方向に延びるロアリアクロスメンバ３により連結されている。ロアフロントクロスメンバ２とロアリアクロスメンバ３は、車幅方向中央位置に配置され、車両前後方向に延びるセンタメンバ４により連結されている。

左右サイドシル１，１、ロアフロントクロスメンバ２、ロアリアクロスメンバ３およびセンタメンバ４により囲まれた空間は、車両の駆動源である図外のモータに電力を供給するバッテリキャリア（不図示）が収納されるバッテリ収納空間である。このバッテリ収納空間の上方は車両フロアとされ、図示しない運転席が設置される。

左右サイドシル１，１の前側部分には、左右サイドシル１，１からそれぞれ上方に延びる左右フロントピラー５，５が取り付けられている。左右フロントピラー５，５は、上方が車両前方側に傾斜した状態で左右サイドシル１，１に立設され、その傾斜角度は、水平面に対して４５度前後に設定されている。

左右フロントピラー５，５には、左右サイドピラー６，６の前端部が取り付けられている。この左右サイドピラー６，６は、略Ｕ字状に形成され、その後端部は左右サイドシル１，１の後端部に立設された左右リアピラー７，７と連結されている。左右サイドピラー６，６は、図示しない車体のルーフおよびフロントガラスを支持する。

左右リアピラー７，７間は、車幅方向に延びるリアクロスメンバ８により連結されている。リアクロスメンバ８には、左右ショックアブソーバ９，９の上端部を支持するブラケット１０，１０が取り付けられている。なお、左右ショックアブソーバ９，９の下端部は、ロアフロントクロスメンバ２に取り付けられた左右リアサスペンションアーム１１，１１により支持されている。

左右サイドシル１，１と左右フロントピラー５，５の接続部分には、車幅方向内側面に補強プレート（補強板）１２，１２が設けられている。この補強プレート１２，１２は、左右フロントピラー５，５と左右サイドピラー６，６の接続部分まで延設されている。左右補強プレート１２，１２間には、車幅方向に延びる第１クロスメンバ１３が架設されている。

第１アッパクロスメンバ１３は、左右補強プレート１２，１２の上端部であって、左右サイドピラー６，６下方の車室内に配置され、図外のステアリングを支持するステアリングコラム支持部材１４が取り付けられている。

左右フロントピラー５，５は、第２アッパクロスメンバ１５により連結されている。この第２アッパクロスメンバ１５は、一般的な車両のバンパ高さ、例えば、500mm程度の高さに設定されている。なお、第２アッパクロスメンバ１５とフロントピラー５との接続部分は、上述した補強プレート１２により補強されている。

第２アッパクロスメンバ１５には、左右バンパサポートメンバ１６，１６を介してバンパ１７が取り付けられている。左右バンパサポートメンバ１６，１６は、左右前輪1FL,1FRよりも車幅方向内側に位置し、水平面と平行に前方に延設されている。左右バンパサポートメンバ１６，１６とバンパ１７の構造については後述する。

左右フロントピラー５，５は、その上端部同士を、車幅方向に延びる第３アッパクロスメンバ１８により連結されている。この第３アッパクロスメンバ１８の両端部であって、左右フロントピラー５，５の車幅方向内側面には、ショックアブソーバ１９の上端部を支持する左右フロントサスペンション固定部２０，２０が取り付けられている。また、ショックアブソーバ１９の下端部は、フロントサスペンションアーム２１に支持されている。フロントサスペンションアーム２１は、センタメンバ前端部４ａに取り付けられたブラケット２１ａに固定されている。

左右フロントサスペンション固定部２０，２０とセンタメンバ前端部４ａは、Ｖ字形のサポートメンバ２２により連結されている。このサポートメンバ２２は、左右バンパサポートメンバ１６，１６を支持し、衝突荷重に対する左右バンパサポートメンバ１６，１６の上下方向回転を抑制している。

次に、バンパサポートメンバ１６およびバンパ１７の構造を説明する。
図４は、左右バンパサポートメンバ１６，１６およびバンパ１７の斜視図である。
バンパサポートメンバ１６は、２つのバンパサポートメンバ（分割部材）２３，２４に分割して形成され、両バンパサポートメンバ２３，２４の間には、中間プレート２５が介装されている。両バンパサポートメンバ２３，２４は、共に矩形筒状に形成され、閉断面形状を有しているが、第２バンパサポートメンバ２４の閉断面の面積は、第１バンパサポートメンバ２３の閉断面の面積よりも小さく設定されている。

第１バンパサポートメンバ２３は、基端側を第２アッパクロスメンバ１５に取り付けられる基部プレート２６に固定され、先端側を中間プレート２５に固定されている。第２バンパサポートメンバ２４は、基端を中間プレート２５に固定され、先端をバンパ１７に固定されている。

第１バンパサポートメンバ２３の先端部分の両側面と、第２バンパサポートメンバ２４の先端部分の両側面には、車両上下方向に延びるつぶれ促進ビード２３ａ，２４ａが形成されている。

［バンパのレイアウト制限について］
従来、アルミニウム押し出し材、鉄パイプ材等を溶接して形成したスペースフレーム構造にて車体骨格を形成している小型の電気自動車では、車両フロア底部左右に設けられたサイドシルの前端部に、結合部材を介して車両前方へと延びるフロントサイドメンバが接続され、このフロントサイドメンバにバンパが取り付けられている。ここで、サイドシルの車両前方側には前輪が配置されるため、フロントサイドメンバは前輪との干渉を避けるために前輪の上方位置に配置されている。よって、フロントサイドメンバに取り付けられるバンパの地上高は、必然的に前輪よりも高い位置となる。つまり、前輪の制約によってバンパの高さが制約され、レイアウト自由度が低いという問題があった。なお、ラダーフレーム構造にて車体骨格を形成している電気自動車においても、バンパが低い位置に配置されるため、バンパのレイアウト自由度が低いという問題が生じる。

一方、前輪との干渉を回避するために、左右前輪よりも車幅方向内側の位置にバンパを支持するバンパサポートメンバを配置する場合、剛性の高いサイドシルとの接続が無くなるため、バンパサポートメンバ（サイドメンバ）を車両フロア底部から車体後方まで延設して衝突荷重に対する強度を確保する必要がある。ところが、車両フロア底部にバッテリが収納される電気自動車では、バンパサポートメンバを車体後方まで延設した場合、バッテリ収納空間を確保できないため、この構成を採用することはできない。

［バンパのレイアウト向上］
これに対し、実施例１の電気自動車の車体前部構造では、左右フロントピラー５，５を車両前方側に大きく傾斜して配置し、両ピラー５，５を連結する第２アッパクロスメンバ１５にバンパ１７を支える左右バンパサポートメンバ１６，１６を取り付けると共に、左右バンパサポートメンバ１６，１６を左右前輪1FL,1FRよりも車幅方向内側の位置に配置した。

よって、左右前輪1FL,1FRの制約を受けることなく、左右フロントピラー５，５に対する第２アッパクロスメンバ１５の高さ調整により、バンパ１７の地上高を自由に設定することができる。これにより、例えば、バンパ１７の地上高を、一般的な車両と同一に設定し、衝突時の衝撃をより効果的に吸収させることが可能となる。

［衝突に対する強度確保］
実施例１では、バンパ１７が受けた衝突荷重は左右フロントピラー５，５の上部位置に入力されるため、左右フロントピラー５，５には、荷重入力により曲げモーメントが発生する。これに対し、実施例１では、左右フロントピラー５，５を前方に４５度前後傾斜して配置したため、左右フロントピラー５，５の左右バンパサポートメンバ１６，１６との接続部分に入力される車両前後方向の衝突荷重の１／２を、左右フロントピラー５，５の軸座屈方向分力に変換して左右サイドシル１，１に伝達させることができる。

これにより、左右フロントピラー５，５の曲げモーメント、すなわち衝突荷重の左右フロントピラー５，５の軸直交方向の分力を、１／２程度に抑えることができるため、左右フロントピラー５，５の変形が抑制され、客室生存空間を確保することができる。

また、実施例１では、左右サイドシル１，１と左右フロントピラー５，５との接続部分、および左右フロントピラー５，５と左右サイドピラー６，６の接続部分に左右補強プレート１２，１２を設け、左右サイドシル１，１、左右フロントピラー５，５および左右サイドピラー６，６を衝突荷重に対し剪断方向にて補強しているため、キャビンの変形量が最小限に抑えられ、客室生存空間を効率良く確保することができる。

［フロントサスペンション固定部の支持剛性向上］
実施例１では、左右フロントピラー５，５の上方を車両前方側へ傾斜させているため、フロントサスペンション固定部２０を車体骨格部材である左右フロントピラー５，５に直接取り付けることが可能となった。よって、左右フロントピラー５，５に車両前方側へ湾曲したクロスメンバを連結し、このクロスメンバにフロントサスペンション固定部を取り付ける従来構造と比較して、ショックアブソーバ１９の支持剛性をより高めることができる。

［衝突時の軸圧壊促進］
通常、小型電気自動車の車体前部構造では、一般的なエンジン車に比べて構造がシンプルであるため、バンパ、衝突メンバは支え構造が無く、衝突時の圧壊が折れモードと成り易く、必要なエネルギー吸収量が得られにくい。

これに対し、実施例１では、バンパ１７を支持する左右バンパサポートメンバ１６，１６を、車両前後方向に２分割し、車両前方側の第２バンパサポートメンバ２４の断面形状を、車両後方側の第１バンパサポートメンバ２３の断面形状よりも小さく設定している。

よって、バンパ１７への衝突荷重入力により左右バンパサポートメンバ１６，１６がつぶれ変形する際、荷重入力直後には、つぶれ方向に対する剛性の低い第２バンパサポートメンバ２４が先行してつぶれ変形し、その後、つぶれ方向に対する剛性の高い第１バンパサポートメンバ２３がつぶれ変形する。

これにより、衝突時の折れモードの発生が抑制され、軸圧壊（提灯座屈）を安定して発生させることができるため、衝突エネルギーの吸収効率を高め、必要なエネルギー吸収量を確保することができる。

また、実施例１では、両バンパサポートメンバ２３，２４の車両前方側端部に、つぶれ促進ビード２３ａ，２４ａを形成しているため、第２バンパサポートメンバ２４の先端側から圧壊が誘発され、その圧壊を第１バンパサポートメンバ２３の基端側まで持続的に伝播させることができる。よって、衝突時に軸圧壊をより促進させることができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の電気自動車の車体前部構造にあっては、以下に列挙する効果を奏する。

(1) 車両フロア底部のバッテリ設置空間左右に設けられ、車両前後方向に延びる左右サイドシル１，１と、これら左右サイドシル１，１の車両前方側に配置された左右前輪1FL,1FRと、左右サイドシル１，１の前側部分から上方かつ車両前方側へ延びる左右フロントピラー５，５と、これら左右フロントピラー５，５を連結する第２アッパクロスメンバ１５と、第２アッパクロスメンバ１５に接続され、左右前輪1FL,1FRよりも車幅方向内側の位置で車両前方へ延びる左右バンパサポートメンバ１６，１６と、これら左右バンパサポートメンバ１６，１６に支持されたバンパ１７と、を備える。このため、衝突荷重のサイドシル１，１への効果的な分散を確保しつつ、バンパ１７のレイアウト自由度の向上を図ることができる。

(2) 左右フロントピラー５，５が車両前後方向に対して成す角度を、４５度前後に設定したため、左右フロントピラー５，５の曲げモーメントを小さく抑えて客室生存空間の確保を図ることができる。

(3) 左右サイドシル１，１と左右フロントピラー５，５との接続部分に左右補強プレート１２，１２を設けたため、キャビンの変形量が小さく抑えられ、客室生存空間を効率良く確保することができる。

(4) 左右補強プレート１２，１２を、左右フロントピラー５，５と車体のルーフを支持する左右サイドピラー６，６の接続部分まで延設したため、キャビンの変形量が最小限に抑えられ、客室生存空間を効率良く確保することができる。

(5) 左右バンパサポートメンバ１６，１６を、車両前後方向に２分割された第１バンパサポートメンバ２３と第２バンパサポートメンバ２４を車両前後方向に連結して構成し、第２バンパサポートメンバ２４の断面積を、第１バンパサポートメンバ２３の断面積よりも小さく設定した。これにより、軸圧壊を安定して発生させることができ、衝突エネルギーの吸収効率を高めることができる。

(6) 第１バンパサポートメンバ２３と第２バンパサポートメンバ２４の車両前方側端部に、つぶれ促進ビード２３ａ，２４ａを形成したため、衝突時の軸圧壊がより促進され、衝突エネルギーの吸収効率をより高めることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、サイドピラーを車両前方に４５度前後傾斜させた例を示したが、サイドピラーが車両前後方向に対して成す角度は、前輪に干渉しない範囲であって、６０度以下の任意の角度にてその効果が得られる。

また、実施例１では、バンパサポートメンバを車両前後方向に２分割した例を示したが、３分割、またはそれ以上に分割した構成としてもよい。加えて、つぶれ促進ビードは、少なくとも各分割部材の車両前方側端部に設定してあれば、所定間隔毎に複数設定しても良い。また、両側面ではなく、上下面または全周に亘って設けても良い。

本発明の電気自動車の車体前部構造を適用した実施例１の電気自動車の斜視図である。 実施例１の電気自動車の側面図である。 実施例１の電気自動車の車体前部構造を示す斜視図である。 左右バンパサポートメンバ１６，１６およびバンパ１７の斜視図である。

符号の説明

1FL,1FR 左右前輪
1RL,1RR 左右後輪
１，１ 左右サイドシル
２ ロアフロントクロスメンバ
３ ロアリアクロスメンバ
４ センタメンバ
４ａ センタメンバ前端部
５，５ 左右フロントピラー
６，６ 左右サイドピラー
７，７ 左右リアピラー
８ リアクロスメンバ
９，９ ショックアブソーバ
１０，１０ ブラケット
１１，１１ 左右リアサスペンションアーム
１２，１２ 左右補強プレート
１３ 第１アッパクロスメンバ
１４ ステアリングコラム支持部材
１５ 第２アッパクロスメンバ
１６，１６ 左右バンパサポートメンバ
１７ バンパ
１８ 第３アッパクロスメンバ
１９ ショックアブソーバ
２０，２０ 左右フロントサスペンション固定部
２１ フロントサスペンションアーム
２１ａ ブラケット
２２，２２ サポートメンバ
２３ 第１バンパサポートメンバ
２４ 第２バンパサポートメンバ
２３ａ，２４ａ つぶれ促進ビード
２５ 中間プレート
２６ 基部プレート

Claims (6)

1. 車両フロア底部のバッテリ設置空間左右に設けられ、車両前後方向に延びる左右サイドシルと、
   これら左右サイドシルの車両前方側に配置された左右前輪と、
   前記左右サイドシルの前側部分から上方かつ車両前方側へ延びる左右フロントピラーと、
   これら左右フロントピラーを連結するアッパクロスメンバと、
   前記アッパクロスメンバに接続され、前記左右前輪よりも車幅方向内側の位置で車両前方へ延びるバンパサポートメンバと、
   このバンパサポートメンバに支持されたバンパと、
   を備えることを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
2. 請求項１に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記左右フロントピラーが車両前後方向に対して成す角度を、６０度以下に設定したことを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記左右サイドシルと左右フロントピラーとの接続部分に補強板を設けたことを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
4. 請求項３に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記補強板を、左右フロントピラーと車体のルーフを支持するサイドピラーとの接続部分まで延設したことを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記バンパサポートメンバを、車両前後方向に少なくとも２分割された分割部材を車両前後方向に連結して構成し、
   車両前方側の分割部材の断面積が車両後方側の分割部材の断面積よりも小さくなるように、各分割部材の断面積を設定したことを特徴とする電気自動車の車体前部構造。
6. 請求項５に記載の電気自動車の車体前部構造において、
   前記各分割部材の車両前方側端部に、つぶれ促進ビードを形成したことを特徴とする電気自動車の車体前部構造。

Images