(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】P2024054028
(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
B62D21/00 B
B62D21/15 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022160599
(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
3D203BA12
3D203CA23
3D203CA35
3D203CA53
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】車両Vの前部に設けられ、フロントサイドフレーム100と、サブフレーム200と、フロントサイドフレーム100と結合するクロスメンバ110と、を含む車体前部構造Sであって、車両上方端部とクロスメンバ110とが、フロントサイドフレーム100を挟むように配設された円柱形の柱状フレーム300と、サブフレーム200の車両前方側端部と柱状フレーム300の車両上方側部とを結合するブラケットフレームと、を備え、サブフレーム200は、柱状フレーム300よりも車両前方側の車幅方向外側面に脆弱部FPを有し、柱状フレーム300は、脆弱部FPの車両後方側において、サブフレーム200と結合している。
【選択図】
図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の前部車幅方向両側において車両前後方向に延在された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、車幅方向両側において車両前後方向に延在した一対のサブフレームと、車両前方側において車幅方向に延在し、前記フロントサイドフレームと結合するクロスメンバと、を含む車体前部構造であって、
車両上方端部と前記クロスメンバとが、前記フロントサイドフレームを挟むように配設され、車両下方側に延在する円柱形の柱状フレームと、
車両前後方向に延在し、前記サブフレームの車両前方側端部と前記柱状フレームの車両上方側部とを結合するブラケットフレームと、
を備え、
前記サブフレームは、前記柱状フレームよりも車両前方側の車幅方向外側面に脆弱部を有し、
前記柱状フレームは、前記脆弱部の車両後方側において、前記サブフレームと結合していることを特徴とする車体前部構造。
【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。
【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】
【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。
【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。
【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、車両の前部車幅方向両側において車両前後方向に延在された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、車幅方向両側において車両前後方向に延在した一対のサブフレームと、車両前方側において車幅方向に延在し、前記フロントサイドフレームと結合するクロスメンバと、を含む車体前部構造であって、前記クロスメンバと上方端部とが、前記フロントサイドフレームを挟むように配設され、車両下方側に延在する円柱形の柱状フレームと、車両前後方向に延在し、前記サブフレームの車両前方側端部と前記柱状フレームの車両上方側部とを結合するブラケットフレームと、を備え、前記サブフレームは、前記柱状フレームよりも車両前方側の車幅方向外側面に脆弱部を有し、前記柱状フレームは、前記脆弱部の車両後方側において、前記サブフレームと結合している車体前部構造を提案している。
【発明の効果】
【0009】
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】
【0010】
【
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2】
図1に示された車体前部構造を上方から見た構成図である。
【
図3】
図2に示された車体前部構造をパワーユニット、前輪およびトーボードをはずした状態で上方から見た斜視図である。
【
図4】本発明の実施形態に係る車体前部構造におけるフルラップ衝突時の車体前部構造の変形を上方から見た平面図であり、(a)は衝突前の平面図であり、(b)および(c)は前面衝突時の変形を時系列で示した平面図である。
【
図5】本発明の実施形態に係る車体前部構造におけるスモールラップ衝突時の車体前部構造の変形を上方から見た平面図であり、(a)は衝突前の平面図であり、(b)および(c)は前面衝突時の変形を時系列で示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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FOR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。
【0012】
<実施形態>
図1~
図3を用いて、本実施形態に係る車体前部構造Sの構成について説明する。
【0013】
<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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
<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~
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、バンパビーム120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210Bおよび210Bと、柱状フレーム300(柱状フレーム300A、300B)と、ブラケットフレーム310(ブラケットフレーム310A、310B)と、を含んで構成されている。
【0022】
(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の車両側方側に位置し、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、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。フロントサイドフレーム100の車両前方端部は、バンパビーム120に溶接等により結合され、フロントサイドフレーム100の車両後方端部は、トルクボックス50に溶接等により結合されている。
【0023】
(クロスメンバ110について)
クロスメンバ110は、パワーユニット部20の車両前方側車幅方向に延在し、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。
【0024】
(バンパビーム120について)
バンパビーム120は、車両前方側車幅方向に延在し、車両前方側における骨格を構成している。バンパビーム120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。バンパビーム120は、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100の先端部に溶接等により結合され、バンパビーム120の車幅方向両側端部は、車両後方側に向けて屈曲している。
【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の車両下方側において、車幅方向両側に一対となって設けられ車両前後方向に延在されている。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の車両前部外側端には、R形状が形成されている。
また、サブフレーム200は、車両前方側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の車両前方端部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、それぞれのサブフレーム200A、200B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。また、サブフレーム200の車両前部外側面には、後述する柱状フレーム300よりも車両前方側に位置する凹状の脆弱部FP(脆弱部FPA、FPB)が設けられている。
【0026】
(サブクロスメンバ210B、210Bについて)
サブクロスメンバ210Bおよび210Bは、車幅方向両側のサブフレーム200の間に車幅方向に延在している。サブクロスメンバ210B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210Bおよび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210Bおよび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】
(柱状フレーム300について)
柱状フレーム300は、その車両上方端部とクロスメンバとが、フロントサイドフレームを挟むように、配設され、車両下方向に延在する円柱状に形成されている。柱状フレーム300は、金属等により形成され、略円形閉断面を成している。柱状フレーム300は、柱状フレーム300の車両上部内側と、フロントサイドフレーム100の車幅方向外側面とが、溶接等により結合されている。また、柱状フレーム300は、サブフレーム200の脆弱部FPの車両後方側において、サブフレーム200と溶接等により結合している。
【0028】
(ブラケットフレーム310について)
ブラケットフレーム310は、サブフレーム200の車両前方側端部と柱状フレーム300の車両上方側端部とを結合する。ブラケットフレーム310は、金属等により棒状に形成され、略矩形閉断面を成している。ブラケットフレーム310は、柱状フレーム300の車両上方側端部において柱状フレーム300と結合し、車両下方側においてサブフレーム200の車両前方側端部と溶接等により結合されている。ブラケットフレーム310は、柱状フレーム300との結合部からサブフレーム200の車両前方側端部との結合部に向かって下がる傾斜を成している。また、ブラケットフレーム310の車両前部外側端には、R形状が形成されている。
また、ブラケットフレーム310は、車両Vの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、ブラケットフレーム310の前方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、それぞれのブラケットフレーム310A、310B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。
【0029】
また、車体前部構造Sは、フロントサイドフレーム100と、クロスメンバ110と、バンパビーム120と、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とが結合されることにより、井桁形状を有した強固な骨格が形成されている。
【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(a)~(c)を用いて、フルラップ衝突が発生した場合の作用について説明する。
【0031】
(フルラップ衝突の場合)
衝突物FBが車両Vにフルラップ衝突する場合には、
図4(a)に示すように、矢印Aに示す方向から車両Vに対して、衝突エネルギーが発生する。
【0032】
図4(b)に示すように、矢印Aで示す車両Vの前面からの衝突エネルギーは、バンパビーム120を介して、フロントサイドフレーム100およびサブフレーム200に伝達される。フロントサイドフレーム100には、矢印B(矢印BL、BR)に示す方向に、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100の車両前方端部が圧壊されることにより、衝突エネルギーは、フロントサイドフレーム100の車両前方端部の変形によって吸収される。
フロントサイドフレーム100の圧壊が進むと、サブフレーム200には、矢印C(矢印CL、CR)の方向の衝突エネルギーが伝達される。サブフレーム200の車両前方側には、ブラケットフレーム310が配設されているため、矢印Cの方向の衝突エネルギーは、ブラケットフレーム310を介して柱状フレーム300の車両上方側に分散して伝達される。また、矢印Cに示す方向の衝突エネルギーは、サブフレーム200を介して柱状フレーム300の車両下方側に分散して伝達される。この時、サブフレーム200の車両前方側には、脆弱部FPが設けられ、また、サブフレーム200およびブラケットフレーム310の車両前部外側端には、R形状が形成されている。そのため、サブフレーム200およびブラケットフレーム310は、フロントサイドフレーム100側に屈曲し、矢印D(矢印DL、DR)に示す方向に押し込まれる。柱状フレーム300は、サブフレーム200およびブラケットフレーム310に押され、矢印E(矢印EL、ER)に示す方向に回転する。柱状フレーム300は、衝突物FBとフロントサイドフレーム100との間に挟まれた状態になり、フロントサイドフレーム100およびサブフレーム200を矢印F(矢印FL、FR)に示す方向に押し込む。フロントサイドフレーム100は、矢印Fに示す方向にクロスメンバ110を押すことにより、クロスメンバ110は変形する。
【0033】
さらに、衝突エネルギーが大きくなると、
図4(c)に示すように、フロントサイドフレーム100およびサブフレーム200は、矢印Bおよび矢印Cに示す衝突エネルギーにより、車両前方側のクロスメンバ110の位置まで圧壊および変形が進む。サブフレーム200の車両前方側およびブラケットフレーム310は、矢印Dに示す方向にさらに回転し、柱状フレーム300もさらに回転する。柱状フレーム300は、矢印Eに示す方向に回転しながら、矢印C方向に押されるため、柱状フレーム300の車両後方側のフロントサイドフレーム100およびサブフレーム200が変形する。柱状フレーム300は、衝突物FBとフロントサイドフレーム100との間に挟まれた状態になり、フロントサイドフレーム100およびサブフレーム200を矢印Fに示す方向に押し込む。また、矢印Fに示す衝突エネルギーにより、クロスメンバ110の変形が進む。また、フロントサイドフレーム100およびサブフレーム200に伝達された矢印G(矢印GL、GR)および矢印H(矢印HL、HR)に示す衝突エネルギーは、車両後方側のサブクロスメンバ210、トルクボックス50およびサイドシル60に分散される。
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、車幅方向両側のサブフレーム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とが結合されて井桁形状を有した強固な骨格を形成しているため、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り吸収される。
【0034】
衝突エネルギーの入力が終了し、フロントサイドフレーム100への衝突エネルギー伝達が終了することにより、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。
【0035】
(スモールラップ衝突の場合)
一方、スモールラップ衝突の場合には、衝突物FBが車両車幅方向どちらかの片側に衝突し、矢印SAに示す方向から衝突エネルギーが発生する。以下、
図5(a)~(c)を用いて、車両Vの正面視で左側に衝突した場合を説明する。
衝突物FBが車両Vにスモールラップ衝突する場合には、
図5(a)に示すように、矢印SAに示す方向から車両Vに対して、衝突エネルギーが発生する。
【0036】
図5(b)に示すように、車両Vの正面視で左側(図中、矢印SAに示す方向)から衝突物FBが衝突した際の衝突エネルギーは、バンパビーム120を介して、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aに伝達される。また、フロントサイドフレーム100Aには、矢印SBに示す衝突エネルギーが車両前方側から後部側に向けて伝達される。そして、衝突エネルギーは、フロントサイドフレーム100Aの車両前方端部が衝突エネルギーにより圧壊されることによって吸収される。
フロントサイドフレーム100Aの圧壊が進むと、サブフレーム200Aには、矢印SCの方向の衝突エネルギーが伝達される。サブフレーム200Aの車両前方側には、ブラケットフレーム310Aが設けられているため、矢印SCの方向の衝突エネルギーは、ブラケットフレーム310Aを介して柱状フレーム300Aの車両上方側に分散して伝達される。また、矢印SCの方向の衝突エネルギーは、サブフレーム200Aを介して柱状フレーム300Aの車両下方側に分散して伝達される。この時、サブフレーム200Aの車両前方側には、脆弱部FPAが設けられ、また、サブフレーム200Aおよびブラケットフレーム310Aの車両前部外側端には、R形状が形成されている。そのため、サブフレーム200Aおよびブラケットフレーム310Aは、フロントサイドフレーム100A側に屈曲し、矢印D(矢印DL、DR)に示す方向に押し込まれる。フロントサイドフレーム100Aは、矢印SF1に示す方向にクロスメンバ110を押すことにより、クロスメンバ110は変形する。クロスメンバ110に伝達された衝突エネルギーは、衝突が発生した側とは反対側のフロントサイドフレーム100Bを矢印SF2に示す方向に押す。そして、フロントサイドフレーム100Bは、車幅方向外側に変形する。また、柱状フレーム300Aは、サブフレーム200Aおよびブラケットフレーム310Aが押し込まれることによって、矢印SEに示す方向に回転する。そして、柱状フレーム300Aに結合されているフロントサイドフレーム100Aは、柱状フレーム300Aを中心として変形する。
【0037】
さらに衝突エネルギーが大きい場合には、
図5(c)に示すように、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aは、矢印SBおよび矢印SCに示す衝突エネルギーにより、車両前方側のクロスメンバ110の位置まで圧壊および変形が進む。サブフレーム200Aの車両前方側およびブラケットフレーム310Aは、矢印SDに示す方向にさらに押され、柱状フレーム300Aは矢印SEに示す方向に回転する。柱状フレーム300Aは、衝突物FBとフロントサイドフレーム100Aとの間に挟まれた状態になり、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aを矢印SF1に示す方向に押し込む。また、矢印SF1に示す方向に伝達される衝突エネルギーによって、クロスメンバ110の変形が進む。クロスメンバ110に伝達された衝突エネルギーは、衝突が発生した側とは反対側のフロントサイドフレーム100Bを矢印SF2に示す方向に押す。そして、フロントサイドフレーム100Bは、車幅方向外側にさらに変形する。
一方、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aに伝達された矢印SGおよび矢印SHに示す衝突エネルギーは、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。矢印SGおよび矢印SHに示す衝突エネルギーにより、柱状フレーム300A、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aは、さらに車両後方側に押される。そして、衝突があった反対側のフロントサイドフレーム100Bとクロスメンバ110との結合部およびサブフレーム200Bとサブクロスメンバ210Aとの結合部は、矢印SI1および矢印SI2に示す方向に引っ張られる。そして、フロントサイドフレーム100Bとサブフレーム200Bとは、車幅方向内側に向かって変形し始める。そして、柱状フレーム300Aが矢印SEの方向への回転と、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aを車両後方側に押す衝突エネルギーと、衝突があった反対側のフロントサイドフレーム100Bとサブフレーム200Bとが車幅方向内側に引っ張られることによって、車体前部構造Sには、矢印SJに示す方向の回転力が発生する。
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、車幅方向両側のサブフレーム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とが結合されて井桁形状を有した強固な骨格を形成しているため、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り吸収される。また、柱状フレーム300Aが矢印SEの方向への回転することと、車両後方側へ押されることにより、フロントサイドフレーム100A、フロントサイドフレーム100B、サブフレーム200Aおよびサブフレーム200Bには、矢印SJに示す方向の回転力が発生する。したがって、井桁形状の骨格は、衝突が発生した側の柱状フレーム300Aを中心に矢印SJの方向に回転するため、保護領域PAは、衝突物FBから離れる方向に回転する。
【0038】
衝突エネルギーの入力が終了し、フロントサイドフレーム100への衝突エネルギー伝達が終了することにより、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。
【0039】
以上、本実施形態に係る車体前部構造Sは、車両の前部車幅方向両側において車両前後方向に延在された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、車幅方向両側において車両前後方向に延在した一対のサブフレーム200と、車両前方側において車幅方向に延在し、フロントサイドフレーム100と結合するクロスメンバ110と、を含む車体前部構造Sであって、クロスメンバ110と上方端部とが、フロントサイドフレーム100を挟むように配設され、車両下方側に延在する円柱形の柱状フレーム300と、車両前後方向に延在し、サブフレーム200の車両前方側端部と柱状フレーム300の車両上方部とを結合するブラケットフレーム310と、を備え、サブフレーム200は、柱状フレーム300よりも車両前方側に、車幅方向外側面に脆弱部FPを有し、柱状フレーム300は、脆弱部FPの車両後方側において、サブフレーム200と結合している。
車体前部構造Sは、車両Vの前面衝突により発生した衝突エネルギーを、バンパビーム120を介して、フロントサイドフレーム100、サブフレーム200およびブラケットフレーム310に伝達する。サブフレーム200およびブラケットフレーム310は、衝突エネルギーにより脆弱部FPで折れ曲がるため、フロントサイドフレーム100方向に押し込まれ、柱状フレーム300は、回転しながらフロントサイドフレーム100およびサブフレーム200に衝突エネルギーを伝達する。柱状フレーム300は、衝突物FBとフロントサイドフレーム100との間に挟まれた状態になり、フロントサイドフレーム100およびサブフレーム200をクロスメンバ110の方向に押し込む。
フルラップ衝突の場合には、柱状フレーム300は、その車両後方側のフロントサイドフレーム100およびサブフレーム200を変形させることによって、衝突エネルギーを吸収させる。また、車両後方側に伝達される衝突エネルギーは、クロスメンバ110、サブクロスメンバ210Aおよび210B、トルクボックス50およびサイドシル60に分散される。
一方、スモールラップ衝突の場合には、柱状フレーム300Aは、その車両後方側のフロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200Aを変形させることによって、衝突エネルギーを吸収させる。また、車両後方側に伝達される衝突エネルギーは、クロスメンバ110、サブクロスメンバ210Aおよび210B、トルクボックス50およびサイドシル60に分散される。クロスメンバ110に伝達された衝突エネルギーは、衝突が発生した側とは反対側のフロントサイドフレーム100Bを車幅方向外側に変形させる。また、フロントサイドフレーム100Aおよびサブフレーム200A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。また、柱状フレーム300Aが矢印SEの方向への回転することと、車両後方側へ押されることにより、フロントサイドフレーム100A、100Bおよびサブフレーム200A、200Bには、矢印SJに示す方向の回転力が発生する。
つまり、車体前部構造Sは、車両Vの前面衝突により発生した衝突エネルギーを、サブフレーム200、ブラケットフレーム310および柱状フレーム300の回転変形により、井桁形状を有した強固な骨格に分散させるとともに、その骨格を変形させることによって吸収させることができる。したがって、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。また、スモールラップ衝突の場合には、衝突エネルギーにより、柱状フレーム300Aが回転することと、車両後方側へ押されること、とにより、車体前部構造Sは、保護領域PAを衝突物FBから離れる方向に回転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】
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】
【0041】
1;車両
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
210B;サブクロスメンバ
300;柱状フレーム
310;ブラケットフレーム
CA;キャビン(乗員室)
FA;車両前部室
FP;脆弱部
PA;保護領域
S;車体前部構造