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(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】P2024054026
(43)【公開日】2024-04-16
(54)【発明の名称】車体前部構造
(51)【国際特許分類】
B62D 21/00 20060101AFI20240409BHJP
B62D 21/15 20060101ALI20240409BHJP
【ＦＩ】
B62D21/00 A
B62D21/15 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022160597
(22)【出願日】2022-10-04
(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】100122426
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 清志
(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
3D203AA31
3D203AA33
3D203BA06
3D203BA13
3D203CA23
3D203DB05
(57)【要約】
【課題】複数の前面衝突形態において車体前部構造で衝突エネルギーを吸収させることにより、キャビンおよび電池パックの変形を防止できる。
【解決手段】フロントサイドフレーム１００と、サブフレーム２００と、を含む車体前部構造Ｓであって、サブフレーム２００と連結されるロアアーム３００と、サブフレーム２００の側面から上面にかけて車両前後方向に延在する作用メンバ３１０と、を備え、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸと、連結部ＣＮ２と、においてサブフレーム２００に固定され、連結部ＣＮ２において、ロアアーム３００と共締めされてサブフレーム２００に固定される。
【選択図】図３
【解決手段】フロントサイドフレーム１００と、サブフレーム２００と、を含む車体前部構造Ｓであって、サブフレーム２００と連結されるロアアーム３００と、サブフレーム２００の側面から上面にかけて車両前後方向に延在する作用メンバ３１０と、を備え、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸと、連結部ＣＮ２と、においてサブフレーム２００に固定され、連結部ＣＮ２において、ロアアーム３００と共締めされてサブフレーム２００に固定される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の前部に設けられ、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの車両下方側に設けられ、車両前後方向に延在する一対のサブフレームと、を含む車体前部構造であって、
前輪を架橋するサスペンションを構成し、前記サブフレームと連結されるロアアームと、
車両後方側端に前記サブフレームと嵌合する篏合部を設け、前記篏合部から車両前部内側に向けて延在する作用メンバと、
を備え、
前記サブフレームには、前記ロアアームを回転可能に固定する第１の連結部および第２の連結部と、前記第１の連結部と前記第２の連結部とに挟まれた前記サブフレームの車両上方側に前記作用メンバを回転可能に固定する作用メンバ固定部と、前記作用メンバと嵌合する凹部と、を設け、
前記作用メンバは、前記サブフレームの前記凹部と前記篏合部とが嵌合し、前記作用メンバ固定部と、前記第２の連結部と、において前記サブフレームに固定され、前記第２の連結部においては、前記ロアアームと共締めされて前記サブフレームに固定されることを特徴とする車体前部構造。
前輪を架橋するサスペンションを構成し、前記サブフレームと連結されるロアアームと、
車両後方側端に前記サブフレームと嵌合する篏合部を設け、前記篏合部から車両前部内側に向けて延在する作用メンバと、
を備え、
前記サブフレームには、前記ロアアームを回転可能に固定する第１の連結部および第２の連結部と、前記第１の連結部と前記第２の連結部とに挟まれた前記サブフレームの車両上方側に前記作用メンバを回転可能に固定する作用メンバ固定部と、前記作用メンバと嵌合する凹部と、を設け、
前記作用メンバは、前記サブフレームの前記凹部と前記篏合部とが嵌合し、前記作用メンバ固定部と、前記第２の連結部と、において前記サブフレームに固定され、前記第２の連結部においては、前記ロアアームと共締めされて前記サブフレームに固定されることを特徴とする車体前部構造。
【請求項2】
前記作用メンバにおいて、前記作用メンバ固定部は、前記作用メンバの車両前方側端から前記作用メンバ固定部までの距離よりも前記作用メンバ固定部から前記第２の連結部までの距離が短い位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車体前部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車体前部構造に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、車両の前面衝突においては、乗員の傷害を低減させる手段として乗員搭乗空間であるキャビンを変形させない事が有効であり、そのための様々な手段が設けられている。
これらの手段のひとつとして、近年、キャビンより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収する構造が普及している。
一方で、車両がハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、車両の動力源としての電池パックが、キャビン下部の床面に搭載されている場合がある。
電池パックには車両を駆動させる電力が蓄えられており、車両の前面衝突等により電池パックに変形や断線が発生した場合には、急激な異常反応が生じる虞もある。
そのため、ハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、電池パックを損傷させないように、キャビンを変形させない構造に対する重要度が高まってきている。
これらの手段のひとつとして、近年、キャビンより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収する構造が普及している。
一方で、車両がハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、車両の動力源としての電池パックが、キャビン下部の床面に搭載されている場合がある。
電池パックには車両を駆動させる電力が蓄えられており、車両の前面衝突等により電池パックに変形や断線が発生した場合には、急激な異常反応が生じる虞もある。
そのため、ハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、電池パックを損傷させないように、キャビンを変形させない構造に対する重要度が高まってきている。
【0003】
上記の要求に伴って、ハイブリッド車両や電気自動車等の電池を搭載した車両において前面衝突の衝撃が車両に加わった場合には、例えば、衝撃によるフロントサイドメンバの変形を制御することにより、衝突エネルギーが吸収されるとともに車両前部に備えられた駆動用モータを保護する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－０８３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、車両の前面衝突においては、例えば、車両の正面全面が衝突体に衝突するフルラップ衝突、車両の正面片側が衝突体に衝突するオフセット衝突、あるいは、オフセット率が２５％程度のスモールオーバラップ衝突等、複数の衝突形態を考慮する必要がある。
そのため、それぞれの衝突形態において、キャビンあるいは電池パックより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収することにより、キャビンおよび電池パックを変形させない構造が求められている。
そのため、それぞれの衝突形態において、キャビンあるいは電池パックより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収することにより、キャビンおよび電池パックを変形させない構造が求められている。
【0006】
特許文献１に記載の技術においては、クロスメンバに設けられた脆弱部により、車両側面のフロントサイドメンバが車幅方向内方側に折れ曲がることにより、複数の衝突形態で発生する衝突エネルギーをより確実に吸収する構造が提案されている。
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、クロスメンバより後方に設けられているキャビンあるいは電池パックの保護についての衝撃吸収構造に関する考慮がされていないため、車両の両側面に設けられているフロントサイドメンバの脆弱部より後方に衝突エネルギーが伝達された場合には、キャビンあるいは電池パックを変形させてしまう虞があるという課題があった。
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、クロスメンバより後方に設けられているキャビンあるいは電池パックの保護についての衝撃吸収構造に関する考慮がされていないため、車両の両側面に設けられているフロントサイドメンバの脆弱部より後方に衝突エネルギーが伝達された場合には、キャビンあるいは電池パックを変形させてしまう虞があるという課題があった。
【0007】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、複数の前面衝突形態においても、キャビンおよび電池パックの変形を防止できる車体前部構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、車両の前部に設けられ、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの車両下方側に設けられ、車両前後方向に延在する一対のサブフレームと、を含む車体前部構造であって、前輪を架橋するサスペンションを構成し、前記サブフレームと連結されるロアアームと、車両後方側端に前記サブフレームと嵌合する篏合部を設け、前記篏合部から車両前部内側に向けて延在する作用メンバと、を備え、前記サブフレームには、前記ロアアームを回転可能に固定する第１の連結部および第２の連結部と、前記第１の連結部と前記第２の連結部とに挟まれた前記サブフレームの車両上方側に前記作用メンバを回転可能に固定する作用メンバ固定部と、前記作用メンバと嵌合する凹部と、を設け、前記作用メンバは、前記サブフレームの前記凹部と前記篏合部とが嵌合し、前記作用メンバ固定部と、前記第２の連結部と、において前記サブフレームに固定され、前記第２の連結部においては、前記ロアアームと共締めされて前記サブフレームに固定される車体前部構造を提案している。
【0009】
形態２；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、前記作用メンバにおいて、前記作用メンバ固定部は、前記作用メンバの車両前方側端から前記作用メンバ固定部までの距離よりも前記作用メンバ固定部から前記第２の連結部までの距離が短い位置に配設されている車体前部構造を提案している。
【発明の効果】
【0010】
本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、複数の前面衝突形態においても、キャビンおよび電池パックの変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の実施形態に係る車両を上方から見た構成図である。
【図4】本発明の実施形態に係る車体前部構造における前面衝突時の車体前部構造の変形を、フロントサイドフレームおよびモータユニットを取り外した状態で上方から見た平面図であり、（ａ）は前面衝突前の状態を示し、（ｂ）および（ｃ）は、前面衝突時の変形を時系列で示す。
【図5】本発明の実施形態に係る車体前部構造における前面衝突時の車体前部構造の変形を右側方から見た側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図１から図５を用いて、本実施形態に係る車体前部構造Ｓが適用された車両Ｖについて説明する。なお、図面に適宜示される矢印ＦＲは、図１に示す車両Ｖの前方（正面）を示し、矢印ＵＰは正面視上方を示し、矢印ＬＨは正面視左方を示している。また、以下の説明において、上下、前後、左右の方向を用いて説明するときには、特に断りのない限り、正面視での上下方向、正面視での前後方向、正面視での左右方向を示すものとする。
【0013】
【0014】
＜車両Ｖの構成＞
車両Ｖは、例えば、パワーユニット部２０を駆動源とした電気自動車である。なお、車両Ｖは、例えば、エンジンとパワーユニット部２０との複数の駆動源を有するハイブリッド電気自動車であってもよい。
車両Ｖは、例えば、パワーユニット部２０を駆動源とした電気自動車である。なお、車両Ｖは、例えば、エンジンとパワーユニット部２０との複数の駆動源を有するハイブリッド電気自動車であってもよい。
【0015】
図１に示すように、車両Ｖは車体ＶＳの内部に、前輪１０と、パワーユニット部２０と、電池パック３０と、トーボード４０と、トルクボックス５０と、サイドシル６０と、車体前部構造Ｓ（図１の一点鎖線で囲まれた斜線部）と、を含んで構成されている。
【0016】
パワーユニット部２０は、前輪１０を駆動する図示しないモータ、変速機、クラッチ、駆動軸等で構成された駆動装置である。パワーユニット部２０は、後述するフロントサイドフレーム１００およびクロスメンバ１１０に囲まれた空間に設置され、フロントサイドフレーム１００の上面側に載置された状態で固定されている。
【0017】
電池パック３０は、例えば、扁平した箱状に形成されている。電池パック３０の内部には、多数の電池セルが直列に接続されており、パワーユニット部２０へ供給する高電圧の出力が可能であり、車両の走行に必要な電力を蓄える。電池パック３０は、後述するトルクボックス５０およびサイドシル６０等の頑強なフレームに囲まれた空間に設置されている。電池パック３０は、例えば、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の車両で利用される。
【0018】
トーボード４０は、キャビンＣＡの車両前方側の上下方向に立ち上げられ、車両Ｖの前輪駆動装置とキャビンＣＡとを隔てる隔壁である。トーボード４０は、後述するフロントサイドフレーム１００の後部上側に溶接等により結合されている。
【0019】
トルクボックス５０は、後述するフロントサイドフレーム１００とサイドシル６０との間に介在し、フロントサイドフレーム１００とサイドシル６０とを連結する部材である。トルクボックス５０は、車両Ｖの底面に車幅方向に延在された骨格であり、トルクボックス５０に対して、車幅方向両側のフロントサイドフレーム１００の一端部に溶接等により結合されている。トルクボックス５０は、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。トルクボックス５０は、電池パック３０の前方に位置し、トルクボックス５０の端部は、トルクボックス５０に対して、車幅方向両側のサイドシル６０の一端部と溶接等により結合されている。
また、トルクボックス５０の車両前面側および上面側には、後述するトルクボックス５０に対して、車幅方向両側のフロントサイドフレーム１００の一端部が溶接等により結合されている。
なお、トルクボックス５０よりも車両後方側は、保護領域ＰＡであり、保護領域ＰＡの車両上方側に位置するキャビンＣＡおよび車両下方側に位置する電池パック３０の変形を防止する領域である。
また、トルクボックス５０の車両前面側および上面側には、後述するトルクボックス５０に対して、車幅方向両側のフロントサイドフレーム１００の一端部が溶接等により結合されている。
なお、トルクボックス５０よりも車両後方側は、保護領域ＰＡであり、保護領域ＰＡの車両上方側に位置するキャビンＣＡおよび車両下方側に位置する電池パック３０の変形を防止する領域である。
【0020】
サイドシル６０は、車両車幅方向両側の側方底面に設けられている。サイドシル６０は、車両前後方向に延在された骨格であり、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サイドシル６０は、保護領域ＰＡの両側の底辺を構成している。
【0021】
車体前部構造Ｓは、トルクボックス５０よりも車両前方側の車両前部室ＦＡの内部に構成されている。なお、車体前部構造Ｓの構成については後述する。
【0022】
＜車体前部構造Ｓの構成＞
本実施形態に係る車体前部構造Ｓについて、図２および図３を用いて説明する。
車体前部構造Ｓは、車幅方向において左右対称に構成されている。
車体前部構造Ｓは、図２に示すように、フロントサイドフレーム１００（フロントサイドフレーム１００Ａ、１００Ｂ）と、クロスメンバ１１０と、サブフレーム２００（サブフレーム２００Ａ、２００Ｂ）と、サブクロスメンバ２１０（サブクロスメンバ２１０Ａ、２１０Ｂ）と、ロアアーム３００（ロアアーム３００Ａ、３００Ｂ）と、作用メンバ３１０（作用メンバ３１０Ａ、３１０Ｂ）と、を含んで構成されている。
本実施形態に係る車体前部構造Ｓについて、図２および図３を用いて説明する。
車体前部構造Ｓは、車幅方向において左右対称に構成されている。
車体前部構造Ｓは、図２に示すように、フロントサイドフレーム１００（フロントサイドフレーム１００Ａ、１００Ｂ）と、クロスメンバ１１０と、サブフレーム２００（サブフレーム２００Ａ、２００Ｂ）と、サブクロスメンバ２１０（サブクロスメンバ２１０Ａ、２１０Ｂ）と、ロアアーム３００（ロアアーム３００Ａ、３００Ｂ）と、作用メンバ３１０（作用メンバ３１０Ａ、３１０Ｂ）と、を含んで構成されている。
【0023】
（フロントサイドフレーム１００について）
フロントサイドフレーム１００は、車両前部の車幅方向両側に一対となって設けられ、車両Ｖの前輪を駆動するパワーユニット部２０の車両上方側に位置し、車両前後方向に延在している。フロントサイドフレーム１００は、図３に示すように、トーボード４０との結合部である屈曲部ＦＰ３（屈曲部ＦＰ３Ａ、ＦＰ３Ｂ）から車両後部下側に屈曲する傾斜を有している。また、フロントサイドフレーム１００は、車両後方側の端部が、トルクボックス５０と溶接等により結合されている。フロントサイドフレーム１００は、車両Ｖの骨格を構成し、高剛性を有する金属等により形成され略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム１００の車両前方端部には、脆弱部ＦＰ１（脆弱部ＦＰ１Ａ、ＦＰ１Ｂ）が設けられている。脆弱部ＦＰ１は、例えば、フロントサイドフレーム１００よりも弱い部材で形成され、略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム１００は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、フロントサイドフレーム１００の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、フロントサイドフレーム１００の車両前方部端の中心は、車両Ｖの車幅端から車幅方向内側の２５％以内の距離に位置するように構成される。
フロントサイドフレーム１００は、車両前部の車幅方向両側に一対となって設けられ、車両Ｖの前輪を駆動するパワーユニット部２０の車両上方側に位置し、車両前後方向に延在している。フロントサイドフレーム１００は、図３に示すように、トーボード４０との結合部である屈曲部ＦＰ３（屈曲部ＦＰ３Ａ、ＦＰ３Ｂ）から車両後部下側に屈曲する傾斜を有している。また、フロントサイドフレーム１００は、車両後方側の端部が、トルクボックス５０と溶接等により結合されている。フロントサイドフレーム１００は、車両Ｖの骨格を構成し、高剛性を有する金属等により形成され略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム１００の車両前方端部には、脆弱部ＦＰ１（脆弱部ＦＰ１Ａ、ＦＰ１Ｂ）が設けられている。脆弱部ＦＰ１は、例えば、フロントサイドフレーム１００よりも弱い部材で形成され、略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム１００は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、フロントサイドフレーム１００の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、フロントサイドフレーム１００の車両前方部端の中心は、車両Ｖの車幅端から車幅方向内側の２５％以内の距離に位置するように構成される。
【0024】
（クロスメンバ１１０について）
クロスメンバ１１０は、図２に示すように、フロントサイドフレーム１００の車両前方側において、車幅方向に延在し、クロスメンバ１１０の両端部は、車幅方向両側のフロントサイドフレーム１００と溶接等により結合されている。クロスメンバ１１０は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。
クロスメンバ１１０は、図２に示すように、フロントサイドフレーム１００の車両前方側において、車幅方向に延在し、クロスメンバ１１０の両端部は、車幅方向両側のフロントサイドフレーム１００と溶接等により結合されている。クロスメンバ１１０は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。
【0025】
（サブフレーム２００について）
サブフレーム２００は、図３に示すように、フロントサイドフレーム１００の車両下方側の車両前後方向に延在し、パワーユニット部２０の底面に車幅方向両側に一対となって設けられている。サブフレーム２００は、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブフレーム２００の底面は、トルクボックス５０の底面よりも車両上方側に位置し、サブフレーム２００は、トルクボックス５０に溶接等により結合されている。また、サブフレーム２００の車両前方側上面には、後述するサブクロスメンバ２１０よりも車両前方側に凹状の脆弱部ＦＰ２（脆弱部ＦＰ２Ａ、ＦＰ２Ｂ）が設けられている。
また、サブフレーム２００には、後述するロアアーム３００を回転可能に固定する第１の連結部としての連結部ＣＮ１（連結部ＣＮ１Ａ、ＣＮ１Ｂ）と、連結部ＣＮ１の車両後方側に第２の連結部としての連結部ＣＮ２（連結部ＣＮ２Ａ、ＣＮ２Ｂ）とが形成されている。そして、サブフレーム２００の上面側には、連結部ＣＮ１と連結部ＣＮ２との間に、後述する作用メンバ３１０を固定する作用メンバ固定部としての固定部ＦＸ（固定部ＦＸＡ、ＦＸＢ）が形成されている。
サブフレーム２００には、後述するロアアーム３００を、車両前後方向を軸として回転可能に固定する、サブフレーム２００の車両前方側に設けられた第１の連結部としての連結部ＣＮ１（連結部ＣＮ１Ａ、ＣＮ１Ｂ）と、連結部ＣＮ１の車両後方側に第２の連結部としての連結部ＣＮ２（連結部ＣＮ２Ａ、ＣＮ２Ｂ）とが形成されている。そして、サブフレーム２００の上面側には、連結部ＣＮ１と連結部ＣＮ２との間に、後述する作用メンバ３１０を固定する作用メンバ固定部としての固定部ＦＸ（固定部ＦＸＡ、ＦＸＢ）が形成されている。
また、サブフレーム２００の車両後方側上面には、作用メンバと嵌合する凹部ＣＯ（凹部ＣＯＡ、ＣＯＢ）が設けられている。凹部ＣＯは、固定部ＦＸの車両前方側において、サブフレーム２００の車両上方面から車両下方側に向かって低くなる段差が設けられている。そして、凹部ＣＯは、連結部ＣＮ２の車両後方側において、その段差面から車両上方側に向かってサブフレーム２００の車両前方端と同一の高さに戻る凹状となっている。
また、サブフレーム２００は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、サブフレーム２００の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、サブフレーム２００の車両前方部端の中心は、車両Ｖの車幅端から車幅方向内側の２５％以内の距離に位置するように構成される。
サブフレーム２００は、図３に示すように、フロントサイドフレーム１００の車両下方側の車両前後方向に延在し、パワーユニット部２０の底面に車幅方向両側に一対となって設けられている。サブフレーム２００は、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブフレーム２００の底面は、トルクボックス５０の底面よりも車両上方側に位置し、サブフレーム２００は、トルクボックス５０に溶接等により結合されている。また、サブフレーム２００の車両前方側上面には、後述するサブクロスメンバ２１０よりも車両前方側に凹状の脆弱部ＦＰ２（脆弱部ＦＰ２Ａ、ＦＰ２Ｂ）が設けられている。
また、サブフレーム２００には、後述するロアアーム３００を回転可能に固定する第１の連結部としての連結部ＣＮ１（連結部ＣＮ１Ａ、ＣＮ１Ｂ）と、連結部ＣＮ１の車両後方側に第２の連結部としての連結部ＣＮ２（連結部ＣＮ２Ａ、ＣＮ２Ｂ）とが形成されている。そして、サブフレーム２００の上面側には、連結部ＣＮ１と連結部ＣＮ２との間に、後述する作用メンバ３１０を固定する作用メンバ固定部としての固定部ＦＸ（固定部ＦＸＡ、ＦＸＢ）が形成されている。
サブフレーム２００には、後述するロアアーム３００を、車両前後方向を軸として回転可能に固定する、サブフレーム２００の車両前方側に設けられた第１の連結部としての連結部ＣＮ１（連結部ＣＮ１Ａ、ＣＮ１Ｂ）と、連結部ＣＮ１の車両後方側に第２の連結部としての連結部ＣＮ２（連結部ＣＮ２Ａ、ＣＮ２Ｂ）とが形成されている。そして、サブフレーム２００の上面側には、連結部ＣＮ１と連結部ＣＮ２との間に、後述する作用メンバ３１０を固定する作用メンバ固定部としての固定部ＦＸ（固定部ＦＸＡ、ＦＸＢ）が形成されている。
また、サブフレーム２００の車両後方側上面には、作用メンバと嵌合する凹部ＣＯ（凹部ＣＯＡ、ＣＯＢ）が設けられている。凹部ＣＯは、固定部ＦＸの車両前方側において、サブフレーム２００の車両上方面から車両下方側に向かって低くなる段差が設けられている。そして、凹部ＣＯは、連結部ＣＮ２の車両後方側において、その段差面から車両上方側に向かってサブフレーム２００の車両前方端と同一の高さに戻る凹状となっている。
また、サブフレーム２００は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、サブフレーム２００の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、サブフレーム２００の車両前方部端の中心は、車両Ｖの車幅端から車幅方向内側の２５％以内の距離に位置するように構成される。
【0026】
（サブクロスメンバ２１０Ａ、２１０Ｂについて）
サブクロスメンバ２１０Ａ，２１０Ｂは、車幅方向両側のサブフレーム２００の間に延在している。サブクロスメンバ２１０Ａは、サブフレーム２００の車両前方側に設けられ、サブクロスメンバ２１０Ｂは、サブフレーム２００の車両後方側に設けられている。サブクロスメンバ２１０Ａ、２１０Ｂは、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブクロスメンバ２１０Ａ，２１０Ｂの端部は、車幅方向両側のサブフレーム２００と溶接等により結合されている。
サブクロスメンバ２１０Ａ，２１０Ｂは、車幅方向両側のサブフレーム２００の間に延在している。サブクロスメンバ２１０Ａは、サブフレーム２００の車両前方側に設けられ、サブクロスメンバ２１０Ｂは、サブフレーム２００の車両後方側に設けられている。サブクロスメンバ２１０Ａ、２１０Ｂは、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブクロスメンバ２１０Ａ，２１０Ｂの端部は、車幅方向両側のサブフレーム２００と溶接等により結合されている。
【0027】
また、車体前部構造Ｓには、サブフレーム２００Ａおよびサブフレーム２００Ｂと、サブクロスメンバ２１０Ａおよび２１０Ｂと、トルクボックス５０と、サイドシル６０と、が結合されることによって、井桁形状を有した強固な骨格が形成されている。
【0028】
（ロアアーム３００について）
ロアアーム３００は、図２に示すように、前輪１０を架橋するサスペンションを構成し、車両前後方向に有する連結部ＣＮ１および連結部ＣＮ２においてサブフレーム２００と連結される。ロアアーム３００は、強固な金属等で形成されている。ロアアーム３００は、平面視で略Ｖ字形状をしており、前輪１０側に頂点を有し、その頂点を起点として、作用メンバ３１０は、車幅内側に突出した略矩形平板と、車両後部内側に突出した略矩形平板と、が一体化されて形成されている。ロアアーム３００は、連結部ＣＮ１において、車両前方側アームの端部と、サブフレーム２００とが、サブフレーム２００にボルト等により回転可能に固定される。また、ロアアーム３００は、連結部ＣＮ２において、車両後方側アームの端部と、後述する作用メンバ３１０とが、サブフレーム２００にボルト等により回転可能に固定される。ロアアーム３００は、図示しない取付け用ブラケットを介して、サブフレーム２００に固定されてもよい。
ロアアーム３００は、図２に示すように、前輪１０を架橋するサスペンションを構成し、車両前後方向に有する連結部ＣＮ１および連結部ＣＮ２においてサブフレーム２００と連結される。ロアアーム３００は、強固な金属等で形成されている。ロアアーム３００は、平面視で略Ｖ字形状をしており、前輪１０側に頂点を有し、その頂点を起点として、作用メンバ３１０は、車幅内側に突出した略矩形平板と、車両後部内側に突出した略矩形平板と、が一体化されて形成されている。ロアアーム３００は、連結部ＣＮ１において、車両前方側アームの端部と、サブフレーム２００とが、サブフレーム２００にボルト等により回転可能に固定される。また、ロアアーム３００は、連結部ＣＮ２において、車両後方側アームの端部と、後述する作用メンバ３１０とが、サブフレーム２００にボルト等により回転可能に固定される。ロアアーム３００は、図示しない取付け用ブラケットを介して、サブフレーム２００に固定されてもよい。
【0029】
（作用メンバ３１０について）
作用メンバ３１０には、車両後方側端にサブフレーム２００と嵌合する、図２のハッチングで示す篏合部ＦＴ（嵌合部ＦＴＡ、ＦＴＢ）が設けられ、篏合部ＦＴから車両前部内側に向けて延在している。作用メンバ３１０は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。作用メンバ３１０の車両前方側端面は、サブクロスメンバ２１０の車両後方側面に接して配設されている。篏合部ＦＴは、サブフレーム２００の凹部ＣＯと嵌合する。篏合部ＦＴは、固定部ＦＸの車両前方側から車両後方側端において、作用メンバ３１０の車両下方面から車両上方側に向かう凹状の段差が設けられている。
また、作用メンバ３１０は、図３に示すように、固定部ＦＸと連結部ＣＮ２とにおいて、サブフレーム２００と嵌合した状態でボルト等により固定される。連結部ＣＮ２においては、作用メンバ３１０は、サブフレーム２００の上面側に配設され、作用メンバ３１０の車両上方側にロアアーム３００が載置され、サブフレーム２００に共締めされる。また、作用メンバ３１０の固定部ＦＸおよび連結部ＣＮ２の周辺部は、例えば、板厚が厚く形成される等により強固に形成されている。また、作用メンバ３１０の固定部ＦＸは、作用メンバ３１０の車両前方側端部から固定部ＦＸまでの距離よりも固定部ＦＸから連結部ＣＮ２までの距離が短い位置に配設される。
作用メンバ３１０には、車両後方側端にサブフレーム２００と嵌合する、図２のハッチングで示す篏合部ＦＴ（嵌合部ＦＴＡ、ＦＴＢ）が設けられ、篏合部ＦＴから車両前部内側に向けて延在している。作用メンバ３１０は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。作用メンバ３１０の車両前方側端面は、サブクロスメンバ２１０の車両後方側面に接して配設されている。篏合部ＦＴは、サブフレーム２００の凹部ＣＯと嵌合する。篏合部ＦＴは、固定部ＦＸの車両前方側から車両後方側端において、作用メンバ３１０の車両下方面から車両上方側に向かう凹状の段差が設けられている。
また、作用メンバ３１０は、図３に示すように、固定部ＦＸと連結部ＣＮ２とにおいて、サブフレーム２００と嵌合した状態でボルト等により固定される。連結部ＣＮ２においては、作用メンバ３１０は、サブフレーム２００の上面側に配設され、作用メンバ３１０の車両上方側にロアアーム３００が載置され、サブフレーム２００に共締めされる。また、作用メンバ３１０の固定部ＦＸおよび連結部ＣＮ２の周辺部は、例えば、板厚が厚く形成される等により強固に形成されている。また、作用メンバ３１０の固定部ＦＸは、作用メンバ３１０の車両前方側端部から固定部ＦＸまでの距離よりも固定部ＦＸから連結部ＣＮ２までの距離が短い位置に配設される。
【0030】
＜作用・効果＞
上記のように構成された本実施形態に係る車体前部構造Ｓは、フルラップ衝突の場合には、衝突物が車両前面両側に衝突し、オーバーラップ衝突およびスモールオーバラップ衝突の場合には、衝突物が車両車幅方向どちらかの片側に衝突する。以下、図４および図５（ａ）～（ｃ）を用いて、車両Ｖの前面から衝突が発生した場合の作用について説明する。
上記のように構成された本実施形態に係る車体前部構造Ｓは、フルラップ衝突の場合には、衝突物が車両前面両側に衝突し、オーバーラップ衝突およびスモールオーバラップ衝突の場合には、衝突物が車両車幅方向どちらかの片側に衝突する。以下、図４および図５（ａ）～（ｃ）を用いて、車両Ｖの前面から衝突が発生した場合の作用について説明する。
【0031】
衝突物ＦＢが車両Ｖに前面衝突する場合には、図４および図５に示すように、矢印Ａに示す方向から衝突エネルギーが発生する。衝突が発生する前は、図５（ａ）に示すように、クロスメンバ１１０とサブクロスメンバ２１０Ａの間に空間が保たれている。
【0032】
図４に示すように、フロントサイドフレーム１００Ａには、矢印ＵＢに示す衝突エネルギーが車両前方側から車両後方側に向けて伝達される。この衝突エネルギーにより、フロントサイドフレーム１００Ａの車両前方端部に位置する脆弱部ＦＰ１Ａが圧壊され、フロントサイドフレーム１００Ａの変形が進行する。また、フロントサイドフレーム１００Ａは、屈曲部ＦＰ３Ａが車両後方に向けて押されることから、トルクボックス５０との結合部を支点として屈曲しながら車両後方側へ変形する。そして、衝突エネルギーは、フロントサイドフレーム１００Ａの変形することによって吸収される。また、衝突エネルギーは、フロントサイドフレーム１００Ａの車両後方側端にて結合されているトルクボックス５０に伝達される。そして、衝突エネルギーは、トルクボックス５０を介して、サイドシル６０に分散される。
【0033】
サブフレーム２００には、矢印ＳＢに示す衝突エネルギーが車両前方側から車両後方側に向けて伝達される。サブフレーム２００の車両前方端部の脆弱部ＦＰ２Ａは、サブフレーム２００の上面側に凹状に設けられているため、サブフレーム２００の車両前方端部は、脆弱部ＦＰ２Ａを支点に車両上方側に向けて変形する。また、作用メンバ３１０がサブフレーム２００に固定され、サブフレーム２００とサブクロスメンバ２１０Ａの間を支えているため、サブフレーム２００は、サブクロスメンバ２１０Ａよりも車両前方側の圧壊および変形が進行する。そして、衝突エネルギーは、サブフレーム２００の変形によって吸収される。
【0034】
衝突エネルギーがさらに大きくなると、図５（ｂ）に示すように、衝突エネルギーは、矢印ＳＢに示す方向に伝達され、サブフレーム２００の圧壊および変形が進行する。そして、サブフレーム２００に結合されているサブクロスメンバ２１０Ａのサブフレームとの結合端が、車両後方側に押されることにより変形が進み、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸを支点として矢印Ｃに示す方向に回転を始める。このとき、固定部ＦＸが、作用メンバ３１０の車両前方側端から固定部ＦＸまでの距離よりも固定部ＦＸから連結部ＣＮ２までの距離が短い位置に配設されていることによって、作用メンバ３１０には梃子の原理が作用する。ここで、作用メンバ３１０の車両前方側端が梃子の原理の力点を成し、固定部ＦＸが梃子の原理の支点を成し、連結部ＣＮ２が梃子の原理の力の作用点を成す。そして、連結部ＣＮ２Ａにおいて、作用メンバ３１０が矢印Ｄに示す方向に回転するとともに、梃子の力が作用し、作用メンバ３１０およびロアアーム３００を共締めしているボルトが容易にせん断される。そして、ロアアーム３００および作用メンバ３１０の車両後方側の連結部がサブフレーム２００から外れる。
【0035】
さらに、衝突エネルギーが大きくなると、図５（ｃ）に示すように、さらに、サブフレーム２００の車両前方側が、さらに矢印Ｂに示す方向に押されるため、サブフレーム２００の圧壊およびサブクロスメンバ２１０Ａの変形が進む。サブフレーム２００およびサブクロスメンバ２１０Ａの間を支えていた作用メンバ３１０が矢印Ｃに示す方向に回転することによって、支えを失ったサブフレーム２００の圧壊がさらに進む。また、ロアアーム３００の車両後方側の連結部が外れ矢印Ｅに示す方向に回転することによって、サブフレーム２００が車両後方側に向けて圧壊および変形する範囲を広げる。そして、サブフレーム２００の圧壊およびサブクロスメンバ２１０Ａの変形がさらに進む。また、サブフレーム２００に伝達された衝突エネルギーは、サブクロスメンバ２１０Ｂ、トルクボックス５０およびサイドシル６０に分散される。
【0036】
以上のように、車幅方向両側のフロントサイドフレーム１００と、クロスメンバ１１０と、トルクボックス５０とが結合されて形成されている骨格と、サブフレーム２００と、サブクロスメンバ２１０Ａと、トルクボックス５０と、サイドシル６０とが結合されて形成されている井桁形状を有した強固な骨格により、衝突エネルギーは、井桁形状の骨格に分散されるとともに、井桁形状の骨格の変形によって吸収される。
【0037】
衝突エネルギーの入力が終了すると、車体前部構造Ｓの変形による衝突エネルギーの吸収は終了する。
【0038】
以上、本実施形態に係る車体前部構造Ｓは、車両Ｖの前部に設けられ、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドフレーム１００と、フロントサイドフレーム１００の下部側に設けられ、車両前後方向に延在する一対のサブフレーム２００と、を含む車体前部構造Ｓであって、前輪１０を架橋するサスペンションを構成し、車両前後方向に有する連結部ＣＮ１およびＣＮ２においてサブフレーム２００と連結されるロアアーム３００と、車両後方側にサブフレーム２００と嵌合する篏合部ＦＴを設け、その篏合部ＦＴから車両前部内側に向けて延在する作用メンバ３１０と、を備え、サブフレーム２００は、ロアアーム３００を回転可能に固定する第１の連結部としての連結部ＣＮ１と第２の連結部としての連結部ＣＮ２を有し、連結部ＣＮ１と連結部ＣＮ２とに挟まれて作用メンバ３１０を回転可能に固定する作用メンバ固定部としての固定部ＦＸと、作用メンバ３１０と嵌合する凹部ＣＯと、を設け、作用メンバ３１０は、サブフレーム２００の凹部ＣＯと作用メンバ３１０の篏合部ＦＴとが嵌合し、固定部ＦＸと、連結部ＣＮ２と、においてサブフレーム２００にボルト等により固定され、連結部ＣＮ２においては、ロアアーム３００とボルト等により共締めされてサブフレーム２００に固定されている。
車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム２００の圧壊が進行する。作用メンバ３１０は、サブフレーム２００に固定され、サブフレーム２００とサブクロスメンバ２１０Ａの間を支えているため、衝突エネルギーは、サブクロスメンバ２１０Ａよりも車両前方側のサブフレーム２００を圧壊および変形させる。また、さらにサブフレーム２００の圧壊および変形が進行した場合には、サブクロスメンバ２１０Ａが、車両後方側に押され、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸを支点として矢印Ｃに示す方向に回転を始める。そして、連結部ＣＮ２において作用メンバ３１０およびロアアーム３００を共締めしているボルトをせん断する。ロアアーム３００および作用メンバ３１０の車両後方側の連結部ＣＮ２が外れ回転をはじめることによって、サブフレーム２００が車両後方側に向けて圧壊および変形する範囲を広げる。
つまり、車体前部構造Ｓは、車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ３１０の車両前方側端が押され、車幅方向内側に向かって回転することによって、ロアアーム３００および作用メンバ３１０の車両後方側の連結部ＣＮ２が外れ、サブフレーム２００の圧壊および変形の範囲を広げることができる。そして、サブフレーム２００と、サブクロスメンバ２１０Ａおよび２１０Ｂと、トルクボックス５０と、サイドシル６０とが結合されて形成されている井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形により衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Ｓは、車両前部室ＦＡの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域ＰＡに存在するキャビンＣＡおよび電池パック３０の変形を防止することができる。
車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム２００の圧壊が進行する。作用メンバ３１０は、サブフレーム２００に固定され、サブフレーム２００とサブクロスメンバ２１０Ａの間を支えているため、衝突エネルギーは、サブクロスメンバ２１０Ａよりも車両前方側のサブフレーム２００を圧壊および変形させる。また、さらにサブフレーム２００の圧壊および変形が進行した場合には、サブクロスメンバ２１０Ａが、車両後方側に押され、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸを支点として矢印Ｃに示す方向に回転を始める。そして、連結部ＣＮ２において作用メンバ３１０およびロアアーム３００を共締めしているボルトをせん断する。ロアアーム３００および作用メンバ３１０の車両後方側の連結部ＣＮ２が外れ回転をはじめることによって、サブフレーム２００が車両後方側に向けて圧壊および変形する範囲を広げる。
つまり、車体前部構造Ｓは、車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ３１０の車両前方側端が押され、車幅方向内側に向かって回転することによって、ロアアーム３００および作用メンバ３１０の車両後方側の連結部ＣＮ２が外れ、サブフレーム２００の圧壊および変形の範囲を広げることができる。そして、サブフレーム２００と、サブクロスメンバ２１０Ａおよび２１０Ｂと、トルクボックス５０と、サイドシル６０とが結合されて形成されている井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形により衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Ｓは、車両前部室ＦＡの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域ＰＡに存在するキャビンＣＡおよび電池パック３０の変形を防止することができる。
【0039】
また、本実施形態に係る車体前部構造Ｓは、作用メンバ３１０において、作用メンバ固定部としての固定部ＦＸは、作用メンバ３１０の車両前方側端から固定部ＦＸまでの距離よりも固定部ＦＸから第２の連結部としての連結部ＣＮ２までの距離が短い位置に配設されている。
車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム２００の圧壊が進行する。そして、サブクロスメンバ２１０Ａが車両後方側に押されることによって、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸを支点として矢印Ｃに示す方向に回転を始める。そして、作用メンバ３１０の車両前方側端を梃子の原理の力点とし、固定部ＦＸを梃子の原理の支点とし、梃子の原理の力の作用点である連結部ＣＮ２において、作用メンバ３１０は、作用メンバ３１０およびロアアーム３００を共締めしているボルトを容易にせん断する。
つまり、車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ３１０は、梃子の原理を利用して連結部ＣＮ２のボルトを容易にせん断し、ロアアーム３００および作用メンバ３１０を外すことができる。そして、サブフレーム２００の圧壊および変形の範囲を広げることによって、井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形によって衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Ｓは、車両前部室ＦＡの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域ＰＡに存在するキャビンＣＡおよび電池パック３０の変形を防止することができる。
車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム２００の圧壊が進行する。そして、サブクロスメンバ２１０Ａが車両後方側に押されることによって、作用メンバ３１０は、固定部ＦＸを支点として矢印Ｃに示す方向に回転を始める。そして、作用メンバ３１０の車両前方側端を梃子の原理の力点とし、固定部ＦＸを梃子の原理の支点とし、梃子の原理の力の作用点である連結部ＣＮ２において、作用メンバ３１０は、作用メンバ３１０およびロアアーム３００を共締めしているボルトを容易にせん断する。
つまり、車両Ｖに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ３１０は、梃子の原理を利用して連結部ＣＮ２のボルトを容易にせん断し、ロアアーム３００および作用メンバ３１０を外すことができる。そして、サブフレーム２００の圧壊および変形の範囲を広げることによって、井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形によって衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Ｓは、車両前部室ＦＡの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域ＰＡに存在するキャビンＣＡおよび電池パック３０の変形を防止することができる。
【0040】
なお、本発明の実施形態として、作用メンバ３１０の車両前方端は、サブクロスメンバ２１０Ａに固定されずに密接した状態を例示したが、作用メンバ３１０の車両前方端をサブクロスメンバ２１０Ａに溶接等によって、前面から衝突が発生した場合には離脱可能に弱い結合をさせてもよい。
【0041】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0042】
１０；前輪
２０；パワーユニット部
３０；電池パック
４０；トーボード
５０；トルクボックス
６０；サイドシル
１００；フロントサイドフレーム
１１０；クロスメンバ
２００；サブフレーム
２１０Ａ；サブクロスメンバ
３００；ロアアーム
３１０；作用メンバ
ＣＡ；キャビン（乗員室）
ＦＡ；車両前部室
ＦＰ１；脆弱部
ＦＰ２；脆弱部
ＦＰ３；屈曲部
ＰＡ；保護領域
ＣＮ１；連結部
ＣＮ２；連結部
ＦＸ；固定部
Ｓ；車体前部構造
Ｖ；車両
ＶＳ；車体
２０；パワーユニット部
３０；電池パック
４０；トーボード
５０；トルクボックス
６０；サイドシル
１００；フロントサイドフレーム
１１０；クロスメンバ
２００；サブフレーム
２１０Ａ；サブクロスメンバ
３００；ロアアーム
３１０；作用メンバ
ＣＡ；キャビン（乗員室）
ＦＡ；車両前部室
ＦＰ１；脆弱部
ＦＰ２；脆弱部
ＦＰ３；屈曲部
ＰＡ；保護領域
ＣＮ１；連結部
ＣＮ２；連結部
ＦＸ；固定部
Ｓ；車体前部構造
Ｖ；車両
ＶＳ；車体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
