(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】P2025103221
(43)【公開日】2025-07-09
(54)【発明の名称】車両構造
(51)【国際特許分類】
B62D 21/15 20060101AFI20250702BHJP
B62D 21/00 20060101ALI20250702BHJP
【FI】
B62D21/15 C
B62D21/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023220439
(22)【出願日】2023-12-27
【新規性喪失の例外の表示】特許法第30条第2項適用申請有り 1.出願人は、令和5年10月25日、JAPAN MOBILITY SHOW 2023 プレスデーにおいて、本願発明にかかる車両構造を有する自動車を公開した。
(71)【出願人】
【識別番号】000002967
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100120514
【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 雅人
(72)【発明者】
【氏名】福田 保和
(72)【発明者】
【氏名】岡部 直樹
【テーマコード(参考)】
3D203
【Fターム(参考)】
3D203AA18
3D203BA06
3D203BA13
3D203BB04
3D203BB12
3D203BB33
3D203BB35
3D203CA37
3D203CA45
3D203CA54
3D203CB19
3D203DA13
3D203DB07
(57)【要約】
【課題】キャブオーバ型の車両において前突が発生した際に、ダッシュパネルが車両後方側に押し込まれることを、構造が簡易な手段によって適切に防止または抑制することが可能な車両構造を提供する。
【解決手段】車両構造Aのサスペンションフレーム5の前部の前壁部58は、底面視において、車幅方向の中央寄り領域58aが端寄り領域58bよりも車両前方側に突出した湾曲状または屈曲状であり、前壁部58の中央寄り領域58aは、ダッシュパネル18の下方近傍に位置するように設定されており、クレードル6は、前壁部58の端寄り領域58bに後部が連結され、かつ車両前方側から所定以上の荷重入力があったときには、車両前後方向において前壁部58の中央寄り領域58aと略一致する位置まで圧縮変形可能な構成である。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャブオーバ型の車両の前部に位置する車体構成部材に取付けられたサスペンションフレームと、
前記サスペンションフレームよりも車両前方側に位置するフロントエンド部材と前記サスペンションフレームとを橋渡し接続するクレードルと、
前記サスペンションフレームおよび前記クレードルよりも上方に位置するよう前記車両の前部に設けられる車室の前側を区画するダッシュパネルと、
を備えている、車両構造であって、
前記サスペンションフレームの前部には、車両前方を向いて上下高さ方向に起立し、かつ車幅方向に延びる前壁部が具備され、かつこの前壁部は、底面視において、車幅方向の中央寄り領域が端寄り領域よりも車両前方側に突出した湾曲状または屈曲状であり、
前記前壁部の前記中央寄り領域は、前記ダッシュパネルの下方近傍に位置するように設定されており、
前記クレードルは、前記前壁部の前記端寄り領域に後部が連結され、かつ車両前方側から所定以上の荷重入力があったときには、車両前後方向において前記前壁部の前記中央寄り領域と略一致する位置まで圧縮変形可能な構成とされていることを特徴とする、車両構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車などの車両構造に関する。
【背景技術】
【0002】
車両構造の具体例として、特許文献1~3に記載の車両構造がある。
これらの文献に記載された車両構造においては、車体構成部材としてのフロントサイドメンバの下側に、サスペンションフレームが取付けられている。また、このサスペンションフレームとその車両前方側のフロントエンド部材とは、クレードルを用いて橋渡し連結されている。
車両の前突が発生して車両の前部に大きな衝突荷重が入力した際に、クレードルが圧縮変形することにより衝撃吸収作用が得られる。
【0003】
しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地があった。
【0004】
車両がキャブオーバ型(運転席の下方など車体の床下に駆動装置を配置した車両)である場合には、車両の前端からサスペンションフレームまでの距離は短いのが一般的である。このため、クレードルの車両前後方向長さを長くすることは困難となっている。その結果、車両の前突が発生した際のクレードルの圧縮変形を適切にコントロールすることや、その圧縮変形量を大きくとることも困難となっている。したがって、クレードルの変形によって優れた衝撃吸収性能を得ることができない不具合があった。これでは、車室の前側を区画するダッシュパネルは、車両の前突に起因する荷重入力によって車室内側(車両後方側)に大きく押し込まれる虞があり、適切ではない。
バッテリ電気自動車やハイブリッド電気自動車などの電気自動車においては、一般的な内燃機関車と比べて車両重量が大きく、車両の前突が発生した際の衝撃荷重は大きくなり易い。このため、そのような電気自動車の場合には、前記不具合は一層顕著となり、これを解消することはより強く要請される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2014-169085号公報
【特許文献2】特開2020-158081号公報
【特許文献3】特開2023-89643号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、キャブオーバ型の車両において前突が発生した際に、ダッシュパネルが車両後方側に押し込まれることを、構造が簡易な手段によって適切に防止または抑制することが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【0008】
本発明により提供される車両構造は、キャブオーバ型の車両の前部に位置する車体構成部材に取付けられたサスペンションフレームと、前記サスペンションフレームよりも車両前方側に位置するフロントエンド部材と前記サスペンションフレームとを橋渡し接続する
クレードルと、前記サスペンションフレームおよび前記クレードルよりも上方に位置するよう前記車両の前部に設けられる車室の前側を区画するダッシュパネルと、を備えている、車両構造であって、前記サスペンションフレームの前部には、車両前方を向いて上下高さ方向に起立し、かつ車幅方向に延びる前壁部が具備され、かつこの前壁部は、底面視において、車幅方向の中央寄り領域が端寄り領域よりも車両前方側に突出した湾曲状または屈曲状であり、前記前壁部の前記中央寄り領域は、前記ダッシュパネルの下方近傍に位置するように設定されており、前記クレードルは、前記前壁部の前記端寄り領域に後部が連結され、かつ車両前方側から所定以上の荷重入力があったときには、車両前後方向において前記前壁部の前記中央寄り領域と略一致する位置まで圧縮変形可能な構成とされていることを特徴としている。
【0009】
このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第1に、クレードルは、サスペンションフレームの前壁部のうち、車幅方向の端寄り領域に後部が連結されているが、この部分は、前壁部の中央寄り領域よりも車両後方側に位置している。したがって、クレードルの車両前後方向の全長を長くすることが可能となる。その結果、車両の前突が発生した際のクレードルの圧縮変形を適切にコントロールすることや、その圧縮変形量を大きくとることが従来技術よりも容易となる。このことにより、クレードルの変形によって優れた衝撃吸収作用が得られ、車両の前突発生時にダッシュパネルが車室内側(車両後方側)に大きく押し込まれないようにすることができる。
第2に、車両の前突が発生してクレードルが圧縮変形する場合、この圧縮変形としては、クレードルが車両前後方向においてサスペンションメンバの前壁部の車幅方向中央寄り領域と略一致する位置まで圧縮変形させることが可能である。クレードルのそのような圧縮変形を終了した後の段階においては、圧縮変形を終了して剛性が高くなったクレードルと、前壁部の車幅方向の中央寄り領域との双方によって衝突荷重を受けることが可能である。したがって、車両の前突発生時に、ダッシュパネルが車室内側に押し込まれることを、より適切に防止または抑制することが可能である。つまり、本発明によれば、ダッシュパネルよりも車両前方側において、車両の前部の変形・変位を終了させて、ダッシュパネルの車両後方側の車室内への影響を少なくし、乗員保護性能を高めることができる。
第3に、本発明においては、サスペンションフレームおよびクレードルの構成を工夫して前記した効果が得られるようにしており、高価または大重量の部材を追加で用いる必要はない。したがって、製造コストや車両重量の増加も適切に抑制することができ、生産性もよいものとすることができる。
【0010】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】(a)は、本発明に係る車両構造の一例を示す要部概略底面図であり、(b)は、(a)を簡素化してその作用を示す説明図である。
【
図2】
図1(a)に示す車両構造の要部概略側面図である。
【
図3】
図1(a)のクレードルが設けられた箇所の要部概略断面図である。
【
図5】
図1(a)に示す車両構造のサスペンションフレームを示す概略斜視図である。
【
図6】
図5に示すサスペンションフレームの要部拡大斜視図である。
【
図7】(a)は、
図6のVIIa-VIIa断面図であり、(b)は、
図6のVIIb-VIIb断面図である。
【
図8】
図6などに示すクレードルの主要構成部材の分解斜視図である。
【
図9】
図1(a)に示す車両構造のサスペンションフレームの車両後方側からの概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【0013】
図1~
図4に示す車両構造Aは、キャブオーバ型の車両1に適用されている。図面では省略しているが、この車両1は、たとえば荷室の床下に、駆動装置であるモータが搭載され、かつ運転席および助手席の下方には、ESU(Electricity Supply Unit:バッテリへの充電を制御する充電統合ECU、車載充電器、およびDC-DCコンバータなどがユニット化されたもの)が搭載された電気自動車である。ただし、本発明はこれに限定されず、後述するように、たとえば運転席下方の床下にモータなどの駆動装置を搭載したキャブオーバ型とすることもできる。本実施形態の車両1においては、フロア部10の下方には、バッテリなどを含む蓄電装置ユニット79が適当なブラケットを用いて搭載されている。
図2,
図3中の符号18は、車室の前部を区画するダッシュパネルである。
【0014】
この車両構造Aは、左右一対のサイドメンバ3(
図1,
図4では、網点模様を付している)、サスペンションフレーム5、左右一対のクレードル6、および本発明でいうフロントエンド部材の一例であるフロントエンドバー17を備えている。このフロントエンドバー17は、歩行者巻き込み防止用の部材であり、一対のサイドメンバ3よりも下方の位置において車幅方向に延びている。車両構造Aは、サスペンションフレーム5に取付けられる2つの車両機器ユニット7a,7bを、さらに備えている。
【0015】
一対のサイドメンバ3は、本発明でいう「車両の前部に位置する車体構成部材」の一例に相当し、互いに車幅方向に間隔を隔てて位置し、かつ車両1の前端部付近から車両後方に向けて車両前後方向に延びている。各サイドメンバ3は、各部が断面閉構造に形成されており、フロア部10(フロアパネル部)の下面部に接合されている。フロントエンドバー17には、後述するように、クレードル6が連結されているが、各サイドメンバ3もブラケット39を介して連結されている。
【0016】
この車両構造Aにおいては、
図4によく表われているように、一対のサイドメンバ3の相互間に橋渡し接続されたクロスメンバ80a,80b、一対の傾斜状梁部材81、一対のサイドメンバ3の車幅方向外方側に位置して車両前後方向に延びる左右一対のロッカ19、およびトルクボックス82などが適宜設けられている。ロッカ19は、車両1の側部のサイドドア用開口部(不図示)の下縁部を構成する部材であり、このロッカ19には、フロア部10の車幅方向外端部が接合される。フロア部10には、メンテナンス用の開口部10aが設けられている。
【0017】
サスペンションフレーム5は、この車両1のフロントサスペンションの構成要素の一つであり、左右の前輪9を懸架する一対のロアアーム4の取付け支持を図るためのフレームである。
このサスペンションフレーム5は、底面視略矩形枠状であり、前側部材50、後側部材51、および左右一対の横側部材52を備え、かつこれらが溶接などの手法を用いて一連に連結されている(
図5も参照)。前側部材50および後側部材51は、車両前後方向に間隔を隔てて車幅方向に延びる部材である。サスペンションフレーム5の左右一対の横側部材52は、車幅方向に間隔を隔てて車両前後方向に延び、かつ前側部材50および後側部材51のそれぞれの車幅方向両端どうしを連結している。
前側部材50の車幅方向両端部には、ロアアーム4を連結支持するためのゴムブッシュなどを用いた連結部J1が設けられており、横側部材52の後端部には、連結部J2が設けられている。
【0018】
サスペンションフレーム5は、蓄電装置ユニット79の車両前方側に位置するようにして、一対のサイドメンバ3の下面側に固定して取付けられている。この取付け手段としては、たとえば前側部材50の上面部に上向き凸状のブラケット部53を突設するとともに、後側部材51にボルト挿通孔を有するボルト締結部54を設ける手段が採用されている。これらブラケット部53の上部およびボルト締結部54は、サイドメンバ3の下面部にボルト88a,88bを用いて締結される。
【0019】
サスペンションフレーム5の前側部材50は、車両前方側を向いて上下高さ方向に起立し、かつ車幅方向に延びる前壁部58を有している。この前壁部58は、車幅方向の中央寄り領域58aが端寄り領域58bよりも車両前方側に位置するように湾曲または屈曲した形状である。
前壁部58の中央寄り領域58aは、ダッシュパネル18の下方近傍に位置するように設定されている。
【0020】
クレードル6は、サスペンションフレーム5の前側部材50とフロントエンドバー17とを橋渡し接続する部材であり、前壁部58の端寄り領域58bのそれぞれにクレードル6の後部が連結されている。
より具体的に説明すると、クレードル6は、
図6~
図8によく表われているように、第1および第2の本体部61,62、ならびに基端ブラケット部63を備えている。
図7(a)によく表われているように、第1の本体部61は下向き開口の断面略コ字状の部材であり、第2の本体部62は上向き開口の断面略コ字状の部材であり、互いに嵌合して溶接されている。これら第1および第2の本体部61,62は、ともに車両前後方向に延びており、これらの基端部(後端部)が、基端ブラケット部63に固定支持されている。基端ブラケット部63は、前壁部58の端寄り領域58bから車両前方側に突出する部位であって、第1および第2の本体部61,62の基端部をボルト・ナット86a,86bや溶接手段を用いて連結固定可能な部位である。
クレードル6の前端部には、
図5によく表われているように、たとえばボルト86cを利用して補助ブラケット66が取付けられている。この補助ブラケット66を介して、フロントエンドバー17とクレードル6との連結が図られている。
【0021】
クレードル6は、車両1の前突が発生して所定以上の荷重入力があったときに、クレードル6の圧縮変形(屈曲変形)を誘発するための手段として、複数の剛性断点Ra,Rbを備えている。すなわち、本実施形態においては、第1の本体部61の先端寄り部分の下部側には、曲げ変形誘発部としての凹部64が形成されており、この部分が剛性断点Raとなっている。第2の本体部62の先端部62aは、凹部64と略一致した位置、または凹部64よりもやや車両後方側の位置にあり、剛性断点Raにおける剛性の変化がより大きくなっている。また、第1の本体部61の基端部寄りの上部側には、凹部65が形成されており、この部分が剛性断点Rbとなっている。第2の本体部62に、リード部を形成するなどして、剛性断点Rbにおける剛性の変化をより大きくした構成とすることもできる。クレードル6のうち、2つの凹部64,65の相互間領域は、前上がり傾斜状とされている。
このようなことから、クレードル6は、車両前方側から所定以上に大きな荷重を受けると、剛性断点Ra,Rbを起点とする曲げ変形(座屈変形)を生じ、かつ
図3の矢印Daの方向に回転し、同図仮想線の符号Naで示すように圧縮変形可能である。この場合、クレードル6は、車両前後方向において前壁部58の中央寄り領域58aと略一致する位置まで圧縮変形可能である。
【0022】
図2,
図5の仮想線で概略的に示すように、サスペンションフレーム5の前側部材50には、ステアリングギヤボックス77が取付けられる。このステアリングギヤボックス77は、たとえば前側部材50の前壁部58の上方近傍に位置するように取付けられる。こ
の取付けに際しては、たとえばクレードル6の基端ブラケット部63をステアリングギヤボックス77の取付け箇所として利用してもよい。また、前側部材50の上部の車幅方向の中央寄り領域にステアリングギヤボックス77の一部を支持させてもよい。本実施形態においては、前側部材50の基本形態は、底面視において車幅方向の中央寄り領域が車両前方側に突出した形態である。このため、前側部材50がそのような形態でない場合と比べて、ステアリングギヤボックス77を車両前方側に配置させることが可能となる。このことは、ステアリングギヤボックス77のレイアウト性をよくし、またステアリングギヤボックス77に連結されているステアリングシャフトを斜めに寝かせる上で好ましい。
【0023】
図9によく表われているように、2つの車両機器ユニット7a,7bは、車両機器70a,70bが、適宜に屈曲した金属板状の支持部材71a,71bに取付けられたユニットである。車両機器70a,70bは、たとえば空調用の電動式のコンプレッサおよび電熱ヒータであり、本実施形態においては、車両機器70aは、支持部材71aの下面側に取付けられている一方、車両機器70bは、支持部材71bの上面側に取付けられている。
車両機器ユニット7a,7bは、サスペンションフレーム5に取付けられており、車幅方向において一対の横側部材52の相互間に位置し、かつ前側部材50および後側部材51を橋渡し接続している。また、底面視前開き略V字状に設定されている。より具体的には、サスペンションフレーム5は、車両機器取付け用の前側ブラケット部55a,55b、および後側ブラケット部55cを備えている。後側ブラケット部55cは、2つの車両機器ユニット7a,7bの双方の後部取付けに共用されている。
2つの車両機器ユニット7a,7bの支持部材71a,71bの前部は、前側ブラケット部55a,55bにボルト89を用いて連結されており、支持部材71a,71bの後部は、後側ブラケット部55cにボルト87を用いて連結されている。
このことにより、2つの車両機器ユニット7a,7bは、底面視において、車両前後方向に対して傾斜した姿勢で延び、2つの車両機器ユニット7a,7bの前部側が後部側よりも車幅方向の相互間隔が大きい前広がり状(底面視前開き略V字状)となっている。
【0024】
次に、前記した車両構造Aの作用について説明する。
【0025】
まず、車両1の前突が発生することにより、
図1(b)に示すように、車両1の前部に所定以上の衝突荷重が入力し、その一部が、クレードル6に作用する場合がある。この場合、クレードル6は、既述したように、剛性断点Ra,Rbを起点とする曲げ変形(座屈)などを生じ、
図3の符号Naに示したように圧縮変形する。クレードル6のそのような圧縮変形作用により、衝撃吸収作用が得られる。クレードル6は、サスペンションフレーム5の前壁部58のうち、車幅方向の中央寄り領域58aよりも車両後方側に位置する端寄り領域58bに後部が連結されているために、クレードル6の車両前後方向の全長を長くとることができる。このため、クレードル6の圧縮変形のコントロールが容易となり、また圧縮変形量を多くして、衝撃吸収作用を優れたものとすることが可能である。本発明においては、曲げ変形を誘発する剛性断点Ra,Rbがクレードル6に設けられているため、最終的に
図3の符号Naに示した態様にクレードル6を圧縮変形させることが容易かつ適切に実現可能である。
【0026】
クレードル6が
図3の符号Naに示した態様に圧縮変形した以降においては、クレードル6は、それ以上には容易に変形を生じず、剛性が高められた状態で、車両前後方向において前壁部58の車幅方向の中央寄り領域58aと略一致する配置となる。このため、中央寄り領域58aとクレードル6との双方によって、衝突荷重を適切に受けることが可能である。その結果、車両1の前突発生時に、ダッシュパネル18が車室内側(車両後方側)に押し込まれることを、適切に防止または抑制することが可能である。
【0027】
車両1の前突に起因する衝突荷重は、クレードル6に加えて、サイドメンバ3にも入力させることが可能である。したがって、前突が発生した際の耐衝撃性(耐荷重性)などをより優れたものとすることが可能である。また、クレードル6などを介してサスペンションフレーム5の前側部材50に衝突荷重が入力した場合、この荷重の一部については、底面視前開き略V字状に設定された車両機器ユニット7a,7bによって受けることが可能である。したがって、サスペンションフレーム5の前側部材50が大きく後退することも適切に防止され、ダッシュパネル18が後退する虞をより少なくすることが可能である。その結果、乗員保護性能が高められる。また、本実施形態によれば、ダッシュパネル18よりも車両前方側の領域で衝突荷重を効果的に受け止めることができるため、蓄電装置ユニット79に車両1の構成部材が強く衝突することも回避できる。
なお、サスペンションフレーム5に入力した荷重の一部は、横側部材52を介してサイドメンバ3に伝達され、車両後方側にさらに伝っていく。このため、衝突荷重の伝達性をよくし、車両1の前突時における耐衝撃性能などを一層優れたものとすることが可能である。
【0028】
本実施形態の車両構造Aにおいては、サスペンションフレーム5やクレードル6に工夫を施しているものの、各所の厚みを大きくしたり、あるいはサイズが大きい補強部材を別途追加して設けるなどの必要はなく、または少ない。したがって、車両1の製造コストや重量の上昇を抑制し、また生産性の向上を図ることが可能である。
【0029】
本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。
【0030】
上述の実施形態においては、車両1がバッテリ電気自動車(BEV)であるが、本発明はこれ以外の電気自動車、ハイブリッド自動車などにも適用可能であり、さらにはそれら以外のたとえば水素自動車、内燃機関自動車などにも適用可能であることは勿論である。
本発明が適用されるキャブオーバ型の車両は、本来的(狭義)には、運転席の下方にエンジンやモータなどの駆動装置を配置した車両であるが、本発明はこれに限定されない。本発明でいうキャブオーバ型は、エンジンやモータなどの駆動装置が車体の床下に搭載された車両(非ボンネット型車両)であり、運転席の下方以外の床下、たとえば上述の実施形態のように荷室の床下に駆動装置が搭載されている場合を含む広い概念である。駆動装置の種類はモータ、内燃機関エンジンなど、その種別は問わない。
【0031】
フロントエンド部材は、歩行者巻き込み防止用のフロントエンドバー17に限定されず、たとえばフロントバンパ、あるいはフロントバンパ・リインフォースなどであってもよく、その具体的な部材名は問わない。
クレードルは、所定以上の荷重入力時に曲げ変形を誘発する剛性断点を1箇所以上設けられたものとすることが好ましいが、これに限定されない。クレードルの具体的な形状、サイズ、材質、およびサスペンションフレームやフロントエンド部材との連結構造などは種々に変更可能である。
サスペンションフレームの具体的な形状なども限定されない。
本発明に係る車両構造の各部の連結手段としては、ボルト止め(ボルト締結)以外の締結手段や溶接など、様々な手段を採用することができる。
【符号の説明】
【0032】
A 車両構造
1 車両
10 フロア部
17 フロントエンドバー(フロントエンド部材)
18 ダッシュパネル
3 サイドメンバ(車体構成部材)
5 サスペンションフレーム
50 前側部材
58 前壁部
58a 中央寄り領域(前壁部の車幅方向の)
58b 端寄り領域(前壁部の車幅方向の)
6 クレードル