特開 2024-118868 電気自動車用フロントフレーム構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024118868

(43)【公開日】2024-09-02

(54)【発明の名称】電気自動車用フロントフレーム構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/08 20060101AFI20240826BHJP

   B62D 21/00 20060101ALI20240826BHJP

   B62D 21/15 20060101ALI20240826BHJP

【ＦＩ】

B62D25/08 E

B62D21/00 A

B62D21/15 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025423

(22)【出願日】2023-02-21

(71)【出願人】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110004185

【氏名又は名称】インフォート弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長澤 勇

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203AA02

3D203BA02

3D203BA17

3D203BB12

3D203BB54

3D203BC14

3D203CA37

3D203CA40

3D203CA42

3D203DB05

3D203DB07

3D203DB10

(57)【要約】

【課題】前面衝突時の衝撃荷重からパワーコントロールユニット、キャビン、バッテリ室を保護する。
【解決手段】モータルームの側壁とパワーコントロールユニットの側面との間に形成された余剰空間にフロントサイドフレームを配設し、このフロントサイドフレームが後部の壁上部と前部のアーム状部とを有し、壁状部の下部に、後部から前方へ所定仰角の第１斜面部を形成し、アーム状部の下部に、第１斜面部の端部から前方へ所定俯角の第２斜面部を形成し、フロントサイドフレームとロアフレームの左右に設けられているロアサイドフレームとを接合し、フロントサイドフレームとロアサイドフレームとの前端部の結合をフロントリンフォースで補強し、両斜面部が接合する上側谷線部の側面と上側谷線部の下方に対峙するロアサイドフレームの側面とをリヤリンフォースで連結する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体の前部に設けたモータルームの車幅方向両側に配設されて該車体の前後方向へ延在する左右一対のフロントサイドフレームと、
前記両フロントサイドフレームの前端を連結するバンパビームと、
前記モータルームの下部に配設されて車幅方向両側が前記各フロントサイドフレームに支持されているロアフレームと
を備え、前記ロアフレームの後部に、電動モータを有するパワーコントロールユニットが支持される電気自動車用フロントフレーム構造において、
前記フロントサイドフレームが前記モータルームの車幅方向側壁と前記パワーコントロールユニットの側面との間に形成された余剰空間に配設されており、
前記フロントサイドフレームが、
前記モータルームの底部から上部までの高さ方向の寸法を有する壁状に形成され、前記モータルームの後部領域において前記モータルームの後方向へ延在する壁状部と、
前記壁状部の前端部から前記モータルームの前部方向へ延在するアーム状部と
を有し、
前記壁状部の下部に、後部から前方へ所定仰角の第１斜面部が形成され、
前記アーム状部の底面に、前記第１斜面部の端部から前方へ所定俯角の第２斜面部が形成され、
前記フロントサイドフレームの下部に、前記ロアフレームの左右に設けられているロアサイドフレームが接合され、
前記フロントサイドフレームの前端部と前記ロアサイドフレームと前端部との結合がフロントリンフォースを介して補強され、
前記両斜面部が接合する上側谷線部の側面と該上側谷線部の下方に対峙する前記ロアサイドフレームの側面とがリヤリンフォースを介して連結されている
ことを特徴とする電気自動車用フロントフレーム構造。

【請求項2】

前記壁状部の上面にアッパパネルが形成され、
前記アッパパネルの後端が前記車体に設けられているフロントピラーに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用フロントフレーム構造。

【請求項3】

前記アッパパネルがサスペンションタワーの上面に接合されている
ことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車用フロントフレーム構造。

【請求項4】

前記ロアサイドフレームの前記フロントリンフォースの前縁から前記前端部へ所定仰角の第３斜面部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用フロントフレーム構造。

【請求項5】

前記各リンフォースは、板材を溝形に曲げて形成されている
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の電気自動車用フロントフレーム構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気自動車用フロントフレーム構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車の前部に設けたモータルームには、電動モータを含むパワーユニットが搭載されている。フルラップ前面衝突やスモールオーバラップ前面衝突時において、パワーユニットは剛体であるため、衝撃エネルギを吸収させることは殆ど不可能である。又、電気自動車のパワーユニットは、レシプロエンジンのパワーユニットに比べて体格が小さいため、その上部にインバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の高電圧部材を含むコントロールユニットを搭載する場合が多い。

【0003】

前面衝突時における衝撃により剛体であるパワーユニットを後退させてしまうとキャビンを変形させてしまうことになる。又、高電圧部材であるコントロールユニットを前面衝突時における衝撃で押し潰してしまうことも好ましくない。従って、前面衝突時は、少なくともパワーユニットとコントロールユニットとが一体化されたパワーコントロールユニットの手前で前面衝突時の衝撃エネルギを吸収することが好ましい。

【0004】

又、電気自動車は、十分な航続距離を確保するために大容量のバッテリを必要とする。多くの場合、バッテリは床下のスペース全体をバッテリ室として確保し、このバッテリ室にバッテリを収容している。従って、前面衝突時においては、キャビン及びバッテリ室の変形を最小限として有効に保護する必要がある。

【0005】

例えば、特許文献１（特開２０１２－２０１２８４号公報）には、車体の車幅方向中央に、車体前後方向へ延在する1本のメインフレームを配設し、このメインフレームにバッテリを収容する電気自動車が開示されている。更に、この文献に開示されている電気自動車では、前輪よりも前方に延在するメインフレームにはバッテリを収容せずに、前面衝突時は、この前輪よりも前方に延在する部分で衝撃エネルギを吸収させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２－２０１２８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した文献に開示されている電気自動車は専用のフレーム構造として当初から設計されたものである。従って、従来のレシプロエンジンを搭載する車両に用いたフロントフレーム構造を基本に設計された電気自動車のフレーム構造に比しコスト高となる不都合がある。

【0008】

又、メインフレームの前端部分で前面衝突時の衝撃エネルギを吸収させようとした場合、メインフレームのクラッシュストローク（前面衝突時に衝突方向へ塑性変形し得る量）をパワーユニットよりも前方に設定する必要がある。しかし、メインフレームのみの変形でクラッシュストロークを確保しようとした場合、パワーユニットよりも前方へのフロントオーバハング量が大きくなり、意匠性が損なわれてしまう不都合がある。

【0009】

本発明は、従来のレシプロエンジンを搭載する車両に用いたフロントフレーム構造を基本に設計することが可能で、意匠性を損なうことなく、前面衝突時における衝撃荷重からパワーコントロールユニット、及びキャビンやバッテリ室を有効に保護することのできる電気自動車用フロントフレーム構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、車体の前部に設けたモータルームの車幅方向両側に配設されて該車体の前後方向へ延在する左右一対のフロントサイドフレームと、前記両フロントサイドフレームの前端を連結するバンパビームと、前記モータルームの下部に配設されて車幅方向両側が前記各フロントサイドフレームに支持されているロアフレームとを備え、前記ロアフレームの後部に、電動モータを有するパワーコントロールユニットが支持される電気自動車用フロントフレーム構造において、前記フロントサイドフレームが前記モータルームの車幅方向側壁と前記パワーコントロールユニットの側面との間に形成された余剰空間に配設されており、前記フロントサイドフレームが、前記モータルームの底部から上部までの高さ方向の寸法を有する壁状に形成され、前記モータルームの後部領域において前記モータルームの後方向へ延在する壁状部と、前記壁状部の前端部から前記モータルームの前部方向へ延在するアーム状部とを有し、前記壁状部の下部に、後部から前方へ所定仰角の第１斜面部が形成され、前記アーム状部の下部に、前記第１斜面部の端部から前方へ所定俯角の第２斜面部が形成され、前記フロントサイドフレームの底面に、前記ロアフレームの左右に設けられているロアサイドフレームが接合され、前記フロントサイドフレームの前端部と前記ロアサイドフレームと前端部との結合がフロントリンフォースを介して補強され、前記両斜面部が接合する上側谷線部の側面と該上側谷線部の下方に対峙する前記ロアサイドフレームの側面とがリヤリンフォースを介して連結されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、従来のレシプロエンジンを搭載する車両に用いたフロントフレーム構造を基本に、モータルームの車幅方向側壁とパワーコントロールユニットの側面との間に形成された余剰空間にフロントサイドフレームを配設したので、フロントフレーム構造のフレームワークを再構築することが容易となる。それにより、前面衝突時における衝撃エネルギを段階的に吸収することのできる構造設計が可能となり、パワーコントロールユニットを損傷させることなくクラッシュストロークを確保することができる。

【0012】

その結果、意匠性を損なうことなく、前面衝突時における衝撃からコントロールユニット、及びキャビンやバッテリ室を有効に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】フロントフレーム構造を示す側面図

【図2】フロントフレーム構造を示す斜視図

【図3】フロントフレーム構造を示す分解斜視図

【図4】リヤリンフォースの斜視図

【図5】フロントリンフォースの斜視図

【図6A】フルラップ前面衝突初期のフロントフレームの挙動を示す側面図

【図6B】フルラップ前面衝突中盤のフロントフレームの挙動を示す側面図

【図6C】フルラップ前面衝突終盤のフロントフレームの挙動を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。図１、図２に電気自動車における車体前部１のフレーム構造を示す。この車体前部１にモータルーム２が設けられている。このモータルーム２の上側開口部が開閉自在なフロントフード１ａで覆われている。

【0015】

又、モータルーム２の後方にキャビン３が備えられている。このモータルーム２とキャビン３とが、車幅方向へ延在されているトーボード４を介して区画されている。尚、以下の説明において、「溶接接合」と記載されている場合、その接合方法は、特に、明記しない限りスポット溶接を代表とする溶接手段を用いた溶着によって行われるものとする。

【0016】

トーボード４の左右両側縁が対向一対のフロントピラー５に溶接接合されている。又、トーボード４の上端縁が車幅方向へ延在するバルクヘッド６に溶接接合されている。トーボード４の両側前部に、互いに対向する一対のホイールエプロン７が形成されている。トーボード４の下部がフロアパネル８の前端縁に連続されている。このフロアパネル８がキャビン３の床面に相当する。

【0017】

フロアパネル８の車幅方向の両側が一対のサイドシル９に溶接接合されている。各サイドシル９は、フロアパネル８の左右側部において、車体の前後方向にそれぞれ延在されている。このサイドシル９の前部がフロントピラー５の下端部に溶接接合されている。この左右のフロントピラー５の上部は後方へ傾斜した状態で車体の上方へ延在されて、図示しないルーフサイドレールの前端部に溶接接合されている。

【0018】

又、フロアパネル８下面のほぼ全体にバッテリ室１０が設定されている。バッテリ室１０は密閉型の容器である。このバッテリ室１０にバッテリモジュール１１が複数配設されている。各バッテリモジュール１１には走行用電動モータを駆動する電気エネルギが蓄積されている。

【0019】

対向する一対のホイールエプロン７はモータルーム２の側壁を形成している。各ホイールエプロン７には、前輪（図示せず）の上方を覆うアーチ状のホイールハウス７ａや、前輪を懸架するサスペンション（図示せず）のストラット上部を支持するサスペンションタワー７ｂ等が形成されている。このサスペンションタワー７ｂは、モータルーム２の比較的後部に配設されていると共に、モータルーム２の車幅方向の内側に張り出されている。

【0020】

又、ホイールエプロン７の上端部がアッパサイドフレーム１２に溶接接合されている。このアッパサイドフレーム１２の後端がフロントピラー５に溶接接合されている。このアッパサイドフレーム１２にサスペンションタワー７ｂの車幅方向外側が溶接接合されている。又、左右のフロントピラー５間がバルクヘッド６の両端部に溶接接合されている。更に、このバルクヘッド６の両端部が左右のホイールエプロン７に溶接接合されている。尚、サスペンションタワー７ｂはストラットタワーであっても良い。

【0021】

ところで、電気自動車のフロントフレーム構造は、従来のレシプロエンジンを搭載する車両のフロントフレーム構造を基本に設計されている。電動モータや変速機を含むパワーコントロールユニットは、レシプロエンジンのパワーユニットに比べて体格が小さい。従って、電気自動車では、パワーユニットの上部にインバータやＤＣ／ＤＣコンバータ等の高電圧部材を含むコントロールユニットを搭載する構造が多く採用されている。

【0022】

そのため、電気自動車では、パワーユニットとコントロールユニットとが一体化されたパワーコントロールユニット１３のモータルーム２に占める体積の割合（容積占有率）が、モータルーム２と同一容積のエンジンルームに占めるレシプロエンジンを駆動源とするパワーユニットの容積占有率よりも低くなる。その結果、モータルーム２には、互いに対峙する左右側壁とパワーコントロールユニット１３の側面との間に余剰空間が生じる。

【0023】

本実施形態では、モータルーム２に生じた余剰空間を利用して、フロントフレーム構造のフレームワークを再構築している。これにより、フルラップ前面衝突やスモールオーバラップ前面衝突時における衝撃エネルギを、パワーコントロールユニット１３の前方で効率良く吸収できるようにしている。

【0024】

先ず、フロントサイドフレーム２１が再構築されている。再構築したフロントサイドフレーム２１は、モータルーム２内におけるパワーコントロールユニット１３の車幅方向側面とホイールエプロン７の車幅方向内面との間に形成されている余剰空間に配設されている。このフロントサイドフレーム２１は車体の前後方向へ延在されている。

【0025】

このフロントサイドフレーム２１の後部が、トーボード４を補強するトーボードクロスメンバ（図示せず）の車幅方向端部に溶接接合されている。又、フロントサイドフレーム２１の前端がクラッシュボックス２６に溶接接合されている。尚、このクラッシュボックス２６は電気自動車の上下方向における重心位置に設けられている。又、フロントサイドフレーム２１とクラッシュボックス２６、及び後述するクレードル３１に設けられているロアサイドフレーム３２の正面視における幅は同じである。

【0026】

モータルーム２内におけるフロントサイドフレーム２１は、後部に壁状部２２が形成され、前部にアーム状部２３が形成されている。この壁状部２２及びアーム状部２３は中空の断面矩形状に形成されている。又、壁状部２２はフロントサイドフレーム２１の後部領域を構成している。アーム状部２３はフロントサイドフレーム２１の前部領域を構成している。

【0027】

壁状部２２は、例えば、モータルーム２の底部から上部までの高さ方向の寸法を有している。より詳細に説明すると、壁状部２２は、車体の高さ方向において、モータルーム２の底部からアッパサイドフレーム１２と同程度の高さまでの寸法を有する。壁状部２２の後端がトーボード４のトーボードクロスメンバ（図示せず）の端部に溶接接合されている。又、壁状部２２後部の車幅方向外側がトルクボックス２４に溶接接合されている。このトルクボックス２４はサイドシル９の前部車幅方向内面に溶接接合されている。

【0028】

壁状部２２は、車体の前後方向において、モータルーム２の中央付近からトーボード４まで延在している。この壁状部２２の上面にアッパパネル２２ａが形成されている。このアッパパネル２２ａは、壁状部２２の前端から後部方向へ、その幅が車幅方向外側へ次第に拡幅されている。このアッパパネル２２ａがサスペンションタワー７ｂの上面に溶接接合されている。又、このアッパパネル２２ａの後部がバルクヘッド６に溶接接合されている。更に、このアッパパネル２２ａの後端がフロントピラー５に溶接接合されている。アッパパネル２２ａがサスペンションタワー７ｂの上面に溶接接合されているので、サスペンションタワー７ｂの剛性が高められる。

【0029】

左右のフロントサイドフレーム２１の下部であって、壁状部２２の前部に所定の仰角で前方へ傾斜する第１斜面部２２ｂが形成されている。一方、左右のフロントサイドフレーム２１の下部であって、第１斜面部２２ｂの上端に連続して、アーム状部２３の後部から、所定の俯角で前方へ傾斜する第２斜面部２３ａが形成されている。このアーム状部２３には第２斜面部２３ａの下端から先端にかけて平坦面２３ｂが形成されている。左右のフロントサイドフレーム２１には、両斜面部２２ｂ，２３ａの上側谷線部２１ａを頂点とする略三角形の空間部が形成されている。

【0030】

又、左右のフロントサイドフレーム２１の先端にクラッシュボックス２６が結合されている。この左右のクラッシュボックス２６の先端が、車幅方向へ延在するバンパビーム２７を介して連結されている。

【0031】

一方、モータルーム２の底面にロアフレームとしてのクレードル３１が配設されている。図３に示すように、クレードル３１は、左右一対のロアサイドフレーム３２と、フロントクロスメンバ３３及びリヤクロスメンバ３４とを有している。ロアサイドフレーム３２、及び各クロスメンバ３３，３４は、中空の断面矩形状に形成されている。

【0032】

フロントクロスメンバ３３の両端が左右のロアサイドフレーム３２の前端部であって車幅方向内側に溶接接合されている。又、リヤクロスメンバ３４の両端が左右のロアサイドフレーム３２の後部であって車幅方向内側に溶接接合されている。この両クロスメンバ３３，３４によって、左右のロアサイドフレーム３２の間隔が左右のフロントサイドフレーム２１と同じ間隔に設定されて保持されている。

【0033】

又、このリヤクロスメンバ３４は前後方向がやや幅広に形成されている。このリヤクロスメンバ３４上に、パワーコントロールユニット１３がモータマウント（図示せず）を介して支持されている。又、パワーコントロールユニット１３に設けられている変速機から車幅方向両側にアクスル軸１３ａが延出されている。

【0034】

各ロアサイドフレーム３２の車幅方向の幅は、フロントサイドフレーム２１の車幅方向の幅と同じである。又、フロアサイドフレーム３２の先端側に、車体後方から前方へ所定の仰角で傾斜する第３斜面部３２ａが形成されている。更に、左右のロアサイドフレーム３２には第３斜面部３２ａの上端から先端にかけて平坦面３２ｂが形成されている。

【0035】

クレードル３１は、平坦面２３ｂ，３１ｂ同士がボルト等の締結部材を介して結合されている。両平坦面２３ｂ，３２ｂが結合された状態では、フロントサイドフレーム２１とロアサイドフレーム３２との先端面が同一面となる。

【0036】

又、左右のロアサイドフレーム３２の後端側の上面が壁状部２２の底面に、ボルト等の締結部材を介して結合されている。更に、この左右のロアサイドフレーム３２の後端部であって車幅方向外側がトルクボックス２４にボルト等の締結部材を介して結合されている。更に、左右のロアサイドフレーム３２の後端がフロアクロスメンバ（図示せず）に結合されている。このフロアクロスメンバはトーボード４に溶接接合されている。

【0037】

図１に示すように、左右のフロントサイドフレーム２１の底面に、クレードル３１に設けられている左右のロアサイドフレーム３２が結合された状態では、フロントサイドフレーム２１の両斜面部２２ｂ，２３ａと、左右のロアサイドフレーム３２及び、先端側の第３斜面部３２ａとで菱形の空間部３５が形成されている。

【0038】

又、ロアサイドフレーム３２の第３斜面部３２ａの立ち上がり部に形成された下側谷線部３２ｃが、フロントサイドフレーム２１に形成された両斜面部２２ｂ，２３ａの上側谷線部２１ａよりもやや前方の位置に設定されている。

【0039】

図１に示すように、パワーコントロールユニット１３の前部とフロントサイドフレーム２１の先端部との間には、クラッシュストローク分の領域が設定されている。又、パワーコントロールユニット１３から車幅方向両側へ延在するアクスル軸１３ａは、空間部３５を貫通して車幅方向外側へ突出される。ロアサイドフレーム３２の車幅方向の外側にサスペンションアーム（ロアアーム）３６が、上下方向へ揺動自在にされた状態で支持されている。このサスペンションアーム３６は、アクスル軸１３ａに連設する前輪をアッパアーム（図示せず）と協働で懸架する。

【0040】

又、フロントサイドフレーム２１の上側谷線部２１ａが位置する部位に、所定幅のリヤリンフォース４１が溶接接合されている。このリヤリンフォース４１は、溝形に曲げ形成された板材である。図４に示すように、リヤリンフォース４１は、上面４１ａとこの上面４１ａの両側から立ち下げられた側面部４１ｂとを有している。このリヤリンフォース４１の上面４１ａがフロントサイドフレーム２１の上側谷線部２１ａに位置する上面に溶接接合されている。このリヤリンフォース４１の側面部４１ｂがフロントサイドフレーム２１の上側谷線部２１ａに位置する両側面に溶接接合されている。尚、図４に示すリヤリンフォース４１は板厚を省略して記載している。

【0041】

更に、このリヤリンフォース４１の両側面部４１ｂの下端部が、ロアサイドフレーム３２の両側面に溶接接合されている。このリヤリンフォース４１によりフロントサイドフレーム２１とロアサイドフレーム３２とが空間部３５を挟んで連設されている。

【0042】

図１に示す側面視において、ロアサイドフレーム３２の下側谷線部３２ｃとリヤリンフォース４１の両側面部４１ｂの前側エッジとがほぼ一致した位置に配設されている。

【0043】

図１に示すように、空間部３５の後部には、リヤリンフォース４１と第１斜面部２２ｂとロアサイドフレーム３２とでリヤトラス構造体が形成されている。又、空間部３５の前部には、リヤリンフォース４１の側面部４１ｂと第２斜面部２３ａとロアサイドフレーム３２の第３斜面部３２ａとでフロントトラス構造体が形成されている。

【0044】

又、クラッシュボックス２６、フロントサイドフレーム２１のアーム状部２３及び壁状部２２の上下方向の高さは、クラッシュボックス２６＜アーム状部２３＜壁状部２２に設定されている。又、クラッシュボックス２６、フロントサイドフレーム２１、ロアサイドフレーム３２の正面視での幅は同じである。従って、クラッシュボックス２６、フロントトラス構造体、リヤトラス構造体の剛性は、クラッシュボックス２６＜フロントトラス構造体＜リヤトラス構造体となる。以上のことから、電気自動車がフルラップ前面衝突した場合、クラッシュボックス２６→フロントトラス構造体→リヤトラス構造体の順に軸圧潰される。

【0045】

又、フロントサイドフレーム２１とクレードル３１のロアサイドフレーム３２とに形成した平坦面２３ｂ，３２ｂが結合されている先端部に、所定幅のフロントリンフォース４２が溶接接合されている。このフロントリンフォース４２は、溝形に曲げ形成された板材である。図５に示すように、フロントリンフォース４２は、上面４２ａと、この上面４２ａの両側から立ち下げられた側面部４２ｂとを有している。

【0046】

このフロントリンフォース４２の上面４１ａがフロントサイドフレーム２１の先端部の上面側に溶接接合されている。このフロントリンフォース４２の側面部４２ｂがフロントサイドフレーム２１の先端部の両側面に溶接接合されている。尚、図５に示すフロントリンフォース４２は板厚を省略して記載している。

【0047】

更に、このフロントリンフォース４２の両側面部４２ｂの下端部が、ロアサイドフレーム３２の先端部側の両側面に溶接接合されている。

【0048】

ところで、フロントサイドフレーム２１の上側谷線部２１ａは、車両が前面衝突した際の衝撃荷重を集中させて軸圧潰のきっかけを与える部位である。従って、車両が前面衝突した際の衝撃エネルギをフロントサイドフレーム２１の軸圧潰で吸収しようとする場合、この上側谷線部２１ａの変形を正しくコントロールする必要がある。一方、フロントサイドフレーム２１の上側谷線部２１ａが衝撃荷重を受けて変形するに際し、クレードル３１をフロントサイドフレーム２１の軸圧潰を阻害させないように変形させる必要がある。クレードル３１のロアサイドフレーム３２に形成されている下側谷線部３２ｃは、この変形のきっかけを与える部位である。

【0049】

リヤリンフォース４１は、車両が前面衝突した際に、フロントサイドフレーム２１の軸圧潰を正しくコントロールするために溶接接合されている。すなわち、上側谷線部２１ａを境界とするアーム状部２３の後端から壁状部２２にかけては、フロントサイドフレーム２１の高さ方向が増加している。従って、フルラップ前面衝突時の衝撃荷重をフロントサイドフレーム２１が受けると、このフロントサイドフレーム２１はアーム状部２３の後端から壁状部２２にかけて、車幅方向へ膨らんで変形しようとする。フロントサイドフレーム２１が車幅方向へ膨らんで変形してしまうと、衝撃エネルギを有効に吸収することが困難になる。

【0050】

そのため、上側谷線部２１ａに位置するフロントサイドフレーム２１の側面及び上面をリヤリンフォース４１で補強することで、アーム状部２３の後端から壁状部２２にかけての車幅方向への膨らみを防止する。又、このリヤリンフォース４１の幅や板厚を適正に設定することで、軸圧潰を正しくコントロールすることができる。

【0051】

又、このリヤリンフォース４１の前側エッジ直前に下側谷線部３２ｃを設定することで、フロントサイドフレーム２１の軸圧潰を阻害させない状態で、クレードル３１のロアサイドフレーム３２を座屈変形させることができる。

【0052】

一方、フロントサイドフレーム２１の平坦面２３ｂとロアサイドフレーム３２の平坦面３２ｂとの結合部位が、前面衝突時の初期に変形してしまうと衝突荷重を後方へ正しく伝達させることが困難になる。その結果、フロントサイドフレーム２１の軸圧潰による安定荷重の伝達が阻害される。

【0053】

そのため、フロントサイドフレーム２１の平坦面２３ｂとロアサイドフレーム３２の平坦面３２ｂとが結合されている先端部をフロントリンフォース４２で補強することで、衝突初期における先端部の変形を防止する。尚、図６Ａ～図６Ｃにしめす符号Ｅは、車両、外壁などの立体障害物である。

【0054】

次に、このようなフロントフレーム構造を備える電気自動車が立体障害物Ｅに前面衝突した際の作用について説明する。

【0055】

本実施形態によるフロントフレーム構造では、モータルーム２内における左右の余剰空間に、再構築したフロントサイドフレーム２１を配設し、このフロントサイドフレーム２１の下部にクレードル３１が結合されている。

【0056】

又、フロントサイドフレーム２１とクレードル３１とで形成された空間部３５の上部に上側谷線部２１ａが形成されている。この空間部３５は菱形に形成されており、上下の谷線部２１ａ，３２ｃに位置する、フロントサイドフレーム２１とロアサイドフレーム３２との側面がリヤリンフォース４１で補強されている。又、リヤリンフォース４１により空間部３５の前部にフロントトラス構造体が形成され、後部にリヤトラス構造体が形成されている。又、フロントサイドフレーム２１の先端部とロアサイドフレーム３２の先端部との結合が、フロントリンフォース４２によって補強されている。

【0057】

走行中の電気自動車の前面が立体障害物Ｅにフルラップ前面衝突すると、そのときの衝撃荷重が、車幅方向に横設されているバンパビーム２７を介して左右のクラッシュボックス２６に伝達される。上述したように、クラッシュボックス２６とフロントトラス構造体とリヤトラス構造体との剛性は、クラッシュボックス２６＜フロントトラス構造体＜リヤトラス構造体に設定されている。

【0058】

又、フロントサイドフレーム２１の先端部とロアサイドフレーム３２の先端部との結合がフロントリンフォース４２で補強されている。従って、フロントサイドフレーム２１に衝突荷重が伝達されても、衝突初期においては、フロントサイドフレーム２１の先端部とロアサイドフレーム３２の先端部とが乖離せずクラッシュボックス２６に対して抗力が生じる。その結果、図６Ａに示すように、衝突初期では、バンパビーム２７が圧力変形し、クラッシュボックス２６が軸圧潰されて衝撃エネルギが吸収される。

【0059】

続く、衝突中盤においては、図６Ｂに示すように、リヤトラス構造体が抗力となり、フロントトラス構造体をなすアーム状部２３が軸圧潰されて、衝撃エネルギが吸収される。その際、上側谷線部２１ａを境界とするアーム状部２３の後端から壁状部２２にかけてはリヤリンフォース４１で補強されているため、アーム状部２３のみを軸圧潰させることができる。

【0060】

一方、クレードル３１のロアサイドフレーム３２に形成されている下側谷線部３２ｃは、リヤリンフォース４１の前側エッジ直前に形成されている。そのため、衝突荷重がフロントトラス構造体に印加されると、ロアサイドフレーム３２は下側谷線部３２ｃがアーム状部２３の軸圧潰を阻害しない方向へ座屈する。これにより、アーム状部２３を効率良く軸圧潰させることができる。

【0061】

図６Ｃに示すように、フロントトラス構造体が潰れきった衝突終盤では、リヤトラス構造体をなす壁状部２２の第１斜面部２２ｂが、フロントトラス構造の抗力を受けてやや軸圧潰される。その結果、図６Ｃに示すように、リヤクロスメンバ３４に支持されているパワーコントロールユニット１３の前部とフロントサイドフレーム２１の先端部との間に設定されているクラッシュストローク分の領域の圧潰により衝撃エネルギが吸収される。そのため、前面衝突時における衝撃からパワーコントロールユニット１３やキャビン３及びバッテリ室１０を有効に保護することができる。

【0062】

更に、フロントピラー５に溶接接合されているアッパパネル２２ａがサスペンションタワー７ｂの上面に溶接接合されているので、前面衝突時においても、サスペンションタワー７ｂがサスペンションの上部を強固に保持している。

【0063】

又、本実施形態によるフロントフレーム構造は、従来のレシプロエンジンを搭載する車両に用いたフロントフレーム構造を基本に、モータルーム２内における左右の余剰空間を利用してフロントサイドフレーム２１を再構築した。

【0064】

その結果、余剰空間内で、衝撃エネルギを段階的に吸収させる構造設計が容易となり、従来のエンジンルームと同等の容積内で、パワーコントロールユニット１３を損傷させることなくクラッシュストロークを確保することが可能となる。更に、クラッシュストロークが従来のレシプロエンジンを搭載する車両のエンジンルームと同等の容積で確保できるため、意匠性を損なうこともない。

【0065】

尚、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えばリヤリンフォース４１を衝突終盤において破断させることで壁状部２２の軸圧潰をコントロールするようにしても良い。

【符号の説明】

【0066】

１…車体前部、
１ａ…フロントフード、
２…モータルーム、
３…キャビン、
４…トーボード、
５…フロントピラー、
６…バルクヘッド、
７…ホイールエプロン、
７ａ…ホイールハウス、
７ｂ…サスペンションタワー、
８…フロアパネル、
９…サイドシル、
１０…バッテリ室、
１１…バッテリモジュール、
１２…アッパサイドフレーム、
１３…パワーコントロールユニット、
１３ａ…アクスル軸、
２１…フロントサイドフレーム、
２１ａ…上側谷線部、
２２…壁状部、
２２ａ…アッパパネル、
２２ｂ…第１斜面部、
２３…アーム状部、
２３ａ…第２斜面部、
２３ｂ…平坦面、
２４…トルクボックス、
２６…クラッシュボックス、
２７…バンパビーム、
３１…クレードル、
３２…ロアサイドフレーム、
３２ａ…第３斜面部、
３２ｂ…平坦面、
３２ｃ…下側谷線部、
３３…フロントクロスメンバ、
３４…リヤクロスメンバ、
３５…空間部、
３６…サスペンションアーム、
４１…リヤリンフォース、
４１ａ…上面、
４１ｂ…側面部、
４２…フロントリンフォース、
４２ａ…上面、
４２ｂ…側面部、
Ｅ…立体障害物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】