特許 7197524 自動車ボデーの前部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-19

(45)【発行日】2022-12-27

(54)【発明の名称】自動車ボデーの前部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/15 20060101AFI20221220BHJP

【ＦＩ】

B62D21/15 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020003616

(22)【出願日】2020-01-14

(65)【公開番号】P2021109588

(43)【公開日】2021-08-02

【審査請求日】2022-01-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渥美 日向

(72)【発明者】

【氏名】滝井 俊介

(72)【発明者】

【氏名】島崎 修

(72)【発明者】

【氏名】根川 亮佑

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１１３０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０８７２０９８３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特開２０１０－０８３１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１３６９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０１０３２５２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０２０６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２０６２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ２１／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車ボデーの前部構造であって、
各々が前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、
前記左右一対のフロントサイドメンバよりも左右方向の外側において、前後方向に延びる左右一対のエプロンアッパメンバと、
各々が前記フロントサイドメンバの中間部と前記エプロンアッパメンバとの間を延びる左右一対のコネクションメンバと、
前記左右一対のコネクションメンバの間を左右方向に延びる第１マウントクロスメンバを有する部品マウントフレームと、
を備える前部構造。

【請求項2】

各々が前記フロントサイドメンバと前記エプロンアッパメンバとの間に設けられた左右一対のサスペンションタワーをさらに備え、
前記左右一対のコネクションメンバは、それぞれ前記左右一対のサスペンションタワーに沿って設けられている、請求項１に記載の前部構造。

【請求項3】

左右方向に延びるダッシュクロスメンバと、
上下方向に延びる左右一対のフロントピラーと、をさらに備え、
前記左右一対のフロントサイドメンバの各後端は、前記ダッシュクロスメンバに接続されており、
前記左右一対のエプロンアッパメンバの各後端は、前記左右一対のフロントピラーにそれぞれ接続されており、
前記左右一対のフロントピラーの各下端は、前記ダッシュクロスメンバの両端にそれぞれ接続されている、請求項１又は２に記載の前部構造。

【請求項4】

前記部品マウントフレームは、前記第１マウントクロスメンバよりも後方において左右方向に延びる第２マウントクロスメンバをさらに有し、
前記第２マウントクロスメンバの両端は、前記左右一対のフロントサイドメンバにそれぞれ接続されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の前部構造。

【請求項5】

前記部品マウントフレームは、前記第１マウントクロスメンバと前記第２マウントクロスメンバとの間を前後方向に延びる左右一対のマウントサイドメンバをさらに有する、請求項４に記載の前部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、自動車ボデーに関し、特に、自動車ボデーの前部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、自動車ボデーの前部構造が開示されている。この前部構造は、各々が前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、左右一対のフロントサイドメンバよりも左右方向の外側において前後方向に延びる左右一対のエプロンアッパメンバを備える。そして、左右一対のフロントサイドメンバには、電力変換ユニットといった部品を搭載する部品マウントフレームが固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２０６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

自動車ボデーの前部構造には、優れた衝突安全性能が求められ、様々な衝突試験において満たすべき水準（安全基準）を満たす必要がある。そのなかでも、スモールオーバーラップ（ＳＯＬ）衝突試験は、自動車ボデーが受けるダメージも激しく、最も過酷な衝突試験の一つとされている。特に、スモールオーバーラップ衝突試験では、衝突時の荷重が一方のフロントアッパメンバのみに集中しやすく、その結果、そのフロントアッパメンバが内側へ折れるように折れ曲がることがある。この場合、衝突時のエネルギを十分に吸収することができない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の実情を鑑みて、本明細書は、新規で有用な自動車ボデーの前部構造を提供する。この前部構造は、各々が前後方向に延びる左右一対のフロントサイドメンバと、左右一対のフロントサイドメンバよりも左右方向の外側において、前後方向に延びる左右一対のエプロンアッパメンバと、各々がフロントサイドメンバの中間部とエプロンアッパメンバとの間を延びる左右一対のコネクションメンバと、左右一対のコネクションメンバの間を左右方向に延びる第１マウントクロスメンバを有する部品マウントフレームとを備える。

【0006】

上記した自動車ボデーの前部構造では、左右両側のそれぞれで、エプロンアッパメンバが、コネクションメンバを介して、左右方向の内側に位置するフロントサイドメンバに連結されている。そして、左右一対のコネクションメンバは、第１マウントクロスメンバを介して互いに連結されている。このような構造によると、左右の各エプロンアッパメンバが、コネクションメンバを介してフロントサイドメンバ及び部品マウントフレームにより、左右方向の内側から支持される。これにより、衝突時の荷重が一方のエプロンアッパメンバのみに集中したときでも、エプロンアッパメンバの内側への折れ曲がりが抑制され、衝突時のエネルギをより多く吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施例のボデー１０の前部構造１２を示す平面図。

【図2】実施例のボデー１０の前部構造１２の要部を示す側面図。

【図3】実施例のボデー１０の前部構造１２の要部を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本技術の一実施形態において、自動車ボデーの前部構造は、各々がフロントサイドメンバとエプロンアッパメンバとの間に設けられた左右一対のサスペンションタワーをさらに備えてもよい。この場合、左右一対のコネクションメンバは、それぞれ左右一対のサスペンションタワーに沿って設けられてもよい。このような構成によると、コネクションメンバの強度を、立体的な形状を有するサスペンションタワーによって、有意に高めることができる。なお、コネクションメンバの一部又は全部が、サスペンションタワーと一体に構成されてもよく、あるいは、サスペンションタワーの一部を構成してもよい。

【0009】

本技術の一実施形態において、自動車ボデーの前部構造は、左右方向に延びるダッシュクロスメンバと、上下方向に延びる左右一対のフロントピラー（Ａピラーとも称される）とをさらに備えてもよい。この場合、左右一対のフロントサイドメンバの各後端は、ダッシュクロスメンバに接続されてもよい。左右一対のエプロンアッパメンバの各後端は、左右一対のフロントピラーにそれぞれ接続されてもよい。そして、左右一対のフロントピラーの各下端は、ダッシュクロスメンバの両端にそれぞれ接続されていてもよい。

【0010】

上記した構成によると、左右両側のそれぞれで、エプロンアッパメンバ、コネクションメンバ、フロントサイドメンバ、ダッシュクロスメンバ、フロントピラーを含む環状構造が平面視において形成される。その結果、それらの左右方向における剛性及び強度が有意に向上することとなり、エプロンアッパメンバの内側への折れ曲がりが効果的に抑制される。なお、フロントピラーの下端については、少なくとも部分的に、ロッカ（サイドシルとも称される）を介してダッシュクロスメンバに接続されてもよい。

【0011】

本技術の一実施形態において、部品マウントフレームは、第１マウントクロスメンバよりも後方において左右方向に延びる第２マウントクロスメンバをさらに有してもよい。この場合、第２マウントクロスメンバの両端は、左右一対のフロントサイドメンバにそれぞれ接続されていてもよい。このような構成によると、部品マウントフレームが安定するとともに、その部品マウントフレームによってエプロンアッパメンバもより安定して支持される。

【0012】

上記した実施形態において、部品マウントフレームは、第１マウントクロスメンバと第２マウントクロスメンバとの間を前後方向に延びる左右一対のマウントサイドメンバをさらに有してもよい。このような構成によると、部品マウントフレームの強度が向上するとともに、その部品マウントフレームによってエプロンアッパメンバもより安定して支持される。

【実施例】

【0013】

図面を参照して、実施例のボデー１０について説明する。本実施例のボデー１０は、モノコック構造を有しており、主に電気自動車への採用が想定されている。但し、本実施例で説明する構造は、電気自動車のボデーに限られず、様々な自動車のボデーに採用することができる。なお、ここでいう電気自動車には、車輪を電気モータによって駆動する自動車を広く意味し、例えば、外部の電力に充電されるバッテリを有する再充電型の電気自動車、燃料電池を電源とする燃料電池車、電気モータに加えてエンジンをさらに備えるハイブリッド車等が含まれる。

【0014】

図面において、方向ＦＲは車両の前後方向における前方を示しており、方向ＲＲは車両の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは車両の左右方向における左方を示しており、方向ＲＨは車両の左右方向における右方を示す。そして、方向ＵＰは車両の上下方向における上方を示しており、方向ＤＷは車両の上下法王における下方を示す。なお、本明細書では、車両の前後方向、左右方向、上下方向を、それぞれ単に前後方向、左右方向、上下方向と称することがある。

【0015】

図１－図３に示すように、ボデー１０の前部構造１２は、ダッシュパネル２０と、ダッシュクロスメンバ２２とを備える。ダッシュパネル２０は、ボデー１０の前部構造１２とキャビン１４との間に位置しており、左右方向及び上下方向に広がっている。ダッシュクロスメンバ２２は、一又は複数の筒状構造を有する補強部材であり、ダッシュパネル２０に沿って左右方向に延びている。ダッシュクロスメンバ２２の一部は、ダッシュパネル２０の前方に位置しており、ダッシュクロスメンバ２２の他の一部は、ダッシュパネル２０の後方に位置している。

【0016】

ボデー１０の前部構造１２は、一対の左フロントサイドメンバ３０Ｌ及びフロントサイドメンバ３０Ｒをさらに備える。各々のフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒは、前後方向に延びている。フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒの各後端３０Ｌｂ、３０Ｒｂは、ダッシュクロスメンバ２２に接続されている。フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒの各前端３０Ｌａ、３０Ｒａには、それぞれクラッシュボックス２６Ｌ、２６Ｒを介して、バンパリインフォースメント２４が取り付けられている。フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒは、前面衝突時に軸圧壊することによって、衝突エネルギを吸収するように設計されている。

【0017】

ボデー１０の前部構造１２は、フロントクロスメンバ３８をさらに備える。フロントクロスメンバ３８は、フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒの各前端３０Ｌａ、３０Ｒａの間を、左右方向に延びている。特に限定されないが、本実施例では、各々のフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒが、前方に向かうにつれて左右方向の外側に変位しており、一対のフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒの間の距離も、前方に向かうにつれて徐々に拡大している。

【0018】

ボデー１０の前部構造１２は、一対の左フェンダーエプロンパネル２８Ｌ及び右フェンダーエプロンパネル２８Ｒをさらに備える。各々のフェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒは、車輪（図示省略）を収容するホイールハウスの内壁を画定している。各々のフェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒは、対応するフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒから上方かつ左右方向の外側に延びている。各々のフェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒには、サスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒが設けられている。各々のサスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒは、フェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒから左右方向の内側に膨出しており、その外側に車輪のサスペンションを受け入れる空間を形成する。

【0019】

ボデー１０の前部構造１２は、一対の左エプロンアッパメンバ３２Ｌ及び右エプロンアッパメンバ３２Ｒをさらに備える。各々のエプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒは、一又は複数の筒状構造を有する補強部材であり、フェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒの上縁に沿って、前後方向に延びている。一対のエプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒは、一対のフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒに対して、左右方向の外側かつ上方に位置している。エプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒの各後端３２Ｌｂ、３２Ｒｂは、左右一対のフロントピラー３６Ｌ、３６Ｒに接続されている。各々のフロントピラー３６Ｌ、３６Ｒは、概して上下方向に延びており、それらの下端３６Ｌｂ、３６Ｒｂは、ダッシュクロスメンバ２２に直接又は間接的に（例えば、ロッカ又はサイドシルを介して）接続されている。

【0020】

ボデー１０の前部構造１２は、一対の左コネクションメンバ３４Ｌ及び右コネクションメンバ３４Ｒをさらに備える。各々のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒは、フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒの中間部３０Ｌｃ、３０Ｒｃと、エプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒとの間を延びている。前述したように、各々のエプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒは、対応するフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒに対して、左右方向の外側かつ上方に位置している。従って、各々のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒについても、フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒからエプロンアッパメンバ３２Ｒ、３２Ｌに向けて、左右方向の外側かつ上方に向けて延びている。特に限定されないが、本実施例では、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒが、フェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒに沿って、特に、サスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒに沿って設けられている。コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒは、それ単独で、あるいはフェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒと共に、筒状構造を形成している。

【0021】

ボデー１０の前部構造１２は、部品マウントフレーム４０をさらに備える。部品マウントフレーム４０には、例えば電力変換ユニットといった、一又は複数の部品が搭載される。部品マウントフレーム４０は、第１マウントクロスメンバ４２と、第２マウントクロスメンバ４４と、左右一対のマウントサイドメンバ４６Ｌ、４６Ｒとを有する。第１マウントクロスメンバ４２は、左右一対のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒの間を左右方向に延びており、左右一対のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒを互いに接続している。特に限定されないが、第１マウントクロスメンバ４２の一端４２ａは、左マウントブラケット５０Ｌを介して、左コネクションメンバ３４Ｌの中間位置に接続されている。第１マウントクロスメンバ４２の他端４２ｂは、右マウントブラケット５０Ｒを介して、右コネクションメンバ３４Ｒの中間位置に接続されている。

【0022】

第２マウントクロスメンバ４４は、第１マウントクロスメンバ４２の後方において、左右方向に延びている。第２マウントクロスメンバ４４の一端４４ａは、左フロントサイドメンバ３０Ｌに接続されており、第２マウントクロスメンバ４４の他端４４ｂは、右フロントサイドメンバ３０Ｒに接続されている。第１マウントクロスメンバ４２と第２マウントクロスメンバ４４との間は、左右一対のマウントサイドメンバ４６Ｌ、４６Ｒによって接続されている。各々のマウントサイドメンバ４６Ｌ、４６Ｒは、第１マウントクロスメンバ４２から第２マウントクロスメンバ４４まで、前後方向に延びている。なお、部品マウントフレーム４０の具体的な構造は特に限定されない。但し、部品マウントフレーム４０は、少なくとも、一対のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒの間を左右方向に延びる第１マウントクロスメンバ４２を有するとよい。

【0023】

以上のように、本実施例のボデー１０の前部構造１２では、左右両側のそれぞれで、エプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒが、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒを介して、左右方向の内側に位置するフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒに連結されている。そして、一対のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒが、部品マウントフレーム４０の第１マウントクロスメンバ４２を介して互いに連結されている。このような構造によると、各々のエプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒが、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒを介してフロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒ及び部品マウントフレーム４０により、内側から支持される。これにより、例えばスモールオーバーラップ衝突試験のように、衝突時の荷重が一方のエプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒのみに集中したときでも、エプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒの内側への折れ曲がりが抑制され、衝突時のエネルギーをより多く吸収することができる。

【0024】

本実施例ではさらに、各々のコネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒが、サスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒに沿って設けられている。前述したように、サスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒは、フェンダーエプロンパネル２８Ｌ、２８Ｒから内側に膨出し、立体的な形状を有することから、その剛性や強度が比較的に高い。従って、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒがサスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒに沿って設けられていると、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒの剛性や強度を有意に高めることができる。なお、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒの一部又は全部が、サスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒと一体に構成されてもよく、あるいは、サスペンションタワー２９Ｌ、２９Ｒの一部を構成してもよい。

【0025】

本実施例ではさらに、フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒの各後端３０Ｌｂ、３０Ｒｂが、ダッシュクロスメンバ２２に接続されている。また、左右一対のエプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒの各後端３２Ｌｂ、３２Ｒｂが、左右一対のフロントピラー３６Ｌ、３６Ｒにそれぞれ接続されている。そして、左右一対のフロントピラー３６Ｌ、３６Ｒの各下端３６Ｒｂ、３６Ｌｂが、ダッシュクロスメンバ２２の両端にそれぞれ接続されている。このような構成によると、左右両側のそれぞれにおいて、エプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒ、コネクションメンバ３４Ｌ、３４Ｒ、フロントサイドメンバ３０Ｌ、３０Ｒ、ダッシュクロスメンバ２２、フロントピラー３６Ｌ、３６Ｒを含む環状構造が、平面視（図１参照）において形成される。その結果、それらの左右方向に対する剛性及び強度が有意に向上することとなり、エプロンアッパメンバ３２Ｌ、３２Ｒの内側への折れ曲がりが効果的に抑制される。

【0026】

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0027】

１０：ボデー
１２：ボデーの前部構造
１４：ボデーのキャビン
２０：ダッシュパネル
２２：ダッシュクロスメンバ
２４：バンパリインフォースメント
２６Ｌ、２６Ｒ：クラッシュボックス
２８Ｌ、２８Ｒ：フェンダーエプロンパネル
２９Ｌ、２９Ｒ：サスペンションタワー
３０Ｌ、３０Ｒ：フロントサイドメンバ
３２Ｌ、３２Ｒ：エプロンアッパメンバ
３４Ｌ、３４Ｒ：コネクションメンバ
３６Ｌ、３６Ｒ：フロントピラー
３８：フロントクロスメンバ
４０：部品マウントフレーム
４２：第１マウントクロスメンバ
４４：第２マウントクロスメンバ
４６Ｌ、４６Ｒ：マウントサイドメンバ
５０Ｌ、５０Ｒ：マウントブラケット

【図1】

【図2】

【図3】