JP2014226972A - 自動車の車体構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造において、側面衝突による荷重が大きい場合であっても、電気機器の侵入によるバッテリーパックの損傷を回避する。【解決手段】フロアパネル3と、フロアパネル3の車幅方向に沿って設けられるNo1シートクロスメンバ5と、フロアパネル3の車幅方向中央下方に取り付けたバッテリーパック2と、バッテリーパック2の車幅方向外側に取り付けた電気温水ヒーター9と、を備え、No1シートクロスメンバ5は、バッテリーパック2と電気温水ヒーター9との間に位置する車幅方向位置に弱部54を設けた。【選択図】図9

Description

本発明は、車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造に関する。
特許文献1には、車幅方向内側にバッテリーパックに対応する燃料電池スタックを取り付け、燃料電池スタックの側方域となる車幅方向外側に電気機器に対応するヒーターやDC−DCコンバータを取り付けた自動車の車体構造が開示されている。
特許第4637666号公報
ところで、特許文献1に開示された自動車の車体構造では、図10に示すように、車幅方向内側にバッテリーパック102を取り付け、バッテリーパック102の側方域となる車幅方向外側に電気機器109を取り付けるので、側面衝突による荷重Pが大きいと、電気機器109がバッテリーパック102に向かって侵入し、バッテリーパック102やバッテリーパック102を構成するバッテリーセルが損傷することがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造において、側面衝突による荷重が大きい場合であっても、電気機器の侵入によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避可能な、新規かつ改良された自動車の車体構造を提供することを目的とする。
本発明は、フロアパネルと、該フロアパネルの車幅方向に沿って設けられるクロスメンバと、前記フロアパネルの車幅方向中央下方に取り付けたバッテリーパックと、該バッテリーパックの車幅方向外側に取り付けた電気機器と、を備え、前記クロスメンバは、前記バッテリーパックと前記電気機器との間に位置する車幅方向位置に弱部を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、バッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。したがって、自動車が側面衝突すると、バッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。
このとき、本発明の一態様では、前記クロスメンバが上部に自動車のシートを支持するシートクロスメンバであることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバをシートクロスメンバが兼用できる。
また、本発明の一態様では、前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、前記フロアパネルにバッテリーパックを取り付ける高床となる領域と前記電気機器を取り付ける低床となる領域とを設け、前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に前記弱部を設けることが好ましい。
このようにすれば、高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。したがって、自動車が側面衝突すると、高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置で折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。
また、本発明の一態様では、前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に取り付け、前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付けることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバが折れ曲がると、バッテリーパックが下方に逸れ、電気機器が上方に逸れる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。
また、本発明の一態様では、前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付け、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付けることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバが折れ曲がると、バッテリーパックがフロアストリンガとともに下がる。これにより、バッテリーパックがフロアパネルの下方に確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷を確実に回避できる。
また、本発明の一態様では、前記弱部は、前記クロスメンバを下に折り曲げ、前記電気機器を上に持ち上げることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバが下に折れ曲がり、電気機器が上に持ち上がるので、電気機器の侵入方向がバッテリーパックやバッテリーセルから確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷をより確実に回避できる。
また、本発明の一態様では、前記クロスメンバは、下面が開口した断面矩形の溝型であって、前記弱部は、前記断面の角部を貫通する穴を有することが好ましい。
このようにすれば、断面の角部を貫通する穴で、弱部を効率的に設けることができる。
以上説明したように本発明によれば、側面衝突による荷重が予め設定した荷重を超えた場合に、クロスメンバがバッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置で折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックの損傷を回避できる。
本実施形態である自動車の車体構造の要部を示す斜視図である。 図1に示した自動車の車体構造の要部を前方斜め上方から見た斜視図である。 図2に示した自動車の車体構造の要部を示す平面図である。 図3に示した自動車の車体構造の要部を示すIV−IV線断面図である。 図3に示した自動車の車体構造の要部を示すV−V線断面図である。 図3に示した自動車の車体構造の要部を示すVI−VI線断面図である。 図2〜図4に示したNo1クロスメンバを示す斜視図である。 図7に示したVIII−VIII線断面図である。 本実施形態である自動車の車体構造が変形した状態を示す、前方から見た概念図である 従前の自動車の車体構造を示す概念図である。
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
ここでは、エンジンのほかに駆動用モーターと駆動用バッテリー(バッテリーパック)を取り付けたハイブリッド(HV)システムまたは電気自動車(EV)システムを採用した自動車の車体構造を例に説明する。
図1は、本実施形態である自動車の車体構造の要部を示す斜視図であり、図2は、図1に示した自動車の車体構造の要部を前方斜め上方から見た斜視図である。また、図3は、図2に示した自動車の車体構造の要部を示す平面図であり、図4〜図6は、図3に示した自動車の車体構造の要部を示す断面図である。なお、図1では、車室内に前席左側となるシートのみを示し、前席右側となるシート及び後部シートを省略する。
図2に示すように、本実施形態である自動車の車体構造は、バッテリーセル21を一塊にしたバッテリーパック(駆動用バッテリー)2を車幅方向略中央に取り付けたもので、その側方域となる車幅方向外側に後述する電気温水ヒーター(電気機器)9が取り付けてある。これにより、高さ位置においてバッテリーパック2と電気温水ヒーター9とが重なる。また、自動車の車体構造は、フロアパネル3、サイドシル4、No1シートクロスメンバ5、No2シートクロスメンバ6を備えて構成してある。
図1に示すように、フロアパネル3は、車体1の内部に設けた車室を画成する床を構成するもので、その上方域に左右二列となるシート7を設置する。また、フロアパネル3の車幅方向中央には、フロアトンネルとも称される、バックボーン31(図2参照)が設けてある。バックボーン31は、車室内に膨出するとともに、前後方向に延在することにより、フロアパネル3を車幅方向右側と左側とに区切り、車幅方向右側に設置したシート(図示せず)と左側に設置したシート7とを隔てる。
図2〜図6に示すように、本実施形態に係るフロアパネル3は、バックボーン31の下方域となる床下にバッテリーパック2を取り付ける空間を確保するために、車幅方向内側となる領域32が外側となる領域33よりも高くなるように、車幅方向に階段状に形成してある。これにより、車幅方向内側となる領域32と外側となる領域33との間に境界L1,L2が設けられ、境界L1よりも内側となる領域32が高床となり、境界L2よりも外側となる領域33が低床となる。
図2〜6に示すように、サイドシル4は、車体1のサイドフレームを構成するもので、上述したフロアパネル3の側縁に沿って設けてある。これにより、フロアパネル3に設けた高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)とサイドシル4との間には凹部が形成される(図5及び図6参照)。
図2及び図4に示すように、No1シートクロスメンバ5は、側面衝突による荷重をサイドシル4から車幅方向内側へ伝達する強度部材で、前席となるシート7の前脚71(図1参照)を支持する位置で、サイドシル4とフロアパネル3に設けたバックボーン31との間に取り付けてある。これにより、No1シートクロスメンバ5が、上部に自動車のシート7を支持する。
図7及び図8に示すように、No1シートクロスメンバ5は、下面が開口した断面矩形の溝型の部材で、上板部51、前板部52、後板部53を有する。上板部51は、上面にシート7を支持する前脚71を取り付けるための部分で、車幅方向に水平に形成してある。前板部52は、上板部51の前縁から下方に延び、上板部51の前縁に稜線をなす角部5Aを形成する。また、図4に示すように、前板部52の下縁は、フロアパネル3の形状に沿って形成してあり、フロアパネル3の低床となる領域33(境界L2よりも外側)で深くなり、高床となる領域(L1よりも内側)で浅くなる。さらに、図7に示すように、前板部52の下縁には、車体前側に延びる縁521が設けてあり、フロアパネル3に接合している。後板部53は、前板部52と同様、上板部51の後縁から下方に延び、上板部51の後縁に稜線をなす角部5Bを形成する。また、後板部53の下縁は、前板部52の下縁と同様、フロアパネル3の形状に沿って形成してあり、フロアパネル3の低床となる領域33(境界L2よりも外側)で深くなり、高床となる領域32(L1よりも内側)で浅くなる。さらに、後板部53の下縁には、車体後側に延びる縁531が設けてあり、フロアパネル3に接合している。
図3及び図6に示すように、No2シートクロスメンバ6は、No1シートクロスメンバ5と同様、側面衝突による荷重をサイドシル4からフロアパネル3やフロアパネル3に設けたバックボーン31へ伝達する強度部材で、前席となるシート7の後脚(図示せず)を支持する位置で、サイドシル4とフロアパネル3に設けたバックボーン31との間に取り付けてある。これにより、No2シートクロスメンバ6が、上部に自動車のシート7を支持する。
No2シートクロスメンバ6は、No1シートクロスメンバ5に較べて小さな剛性を有するもので、第1の部材61と第2の部材62とを接続することにより構成してある。No2シートクロスメンバ6は、第1の部材61の一端がサイドシル4に接続してあり、第2の部材62の一端がフロアパネル3に形成したバックボーン31に接続してある。
No2シートクロスメンバ6を構成する第1の部材61は、No1シートクロスメンバ5よりも高さが低い部材であるが、No1シートクロスメンバ5と同様、下面が開口した断面矩形の溝型の部材で、フロアパネル3の低床となる領域33(境界L2よりも外側)に取り付けてある。No2シートクロスメンバ6を構成する第2の部材62は、第1の部材61と同様、下面が開口した断面矩形の溝型の部材であって、フロアパネル3の低床となる領域(境界L1よりも外側)で第1の部材61に向けて湾曲するように形成してある。そして、第2の部材62は、フロアパネル3の高床となる領域32(境界L1よりも内側)から低床となる領域33(境界L2よりも外側)の中程までの間に取り付けてある。
また、図2及び図4〜図6に示すように、フロアパネル3の低床となる領域33(L2よりも外側)の床下内側となる位置にフロアストリンガ8が設けてある。フロアストリンガ8は、車体前後方向に延在する強度部材であり、フロアパネル3を挟んでNo1シートクロスメンバ5とNo2シートクロスメンバ6とに取り付けてある。
また、フロアストリンガ8は、バックボーン31の下方域となるフロアパネル3の床下にバッテリーパック2を取り付ける取付部材となり、バッテリーパック2に設けたバッテリーブラケット22が取り付けてある。
また、No1シートクロスメンバ5とNo2シートクロスメンバ6とに跨がって上述したシート7が取り付けてある。
また、図1〜図3に示すように、バッテリーパック2の側方域となる、前席左側となるシート7の略真下には、電気温水ヒーター(電気機器)9が取り付けてある。図2及び図3に示すように、電気温水ヒーター9は、フロアパネル3の低床となる領域33(境界L2よりも外側)に取り付けてあり、フロアパネル3とシート7との間に収容される。
また、上述した本実施形態に係るNo1シートクロスメンバ5には、バッテリーパック2と電気温水ヒーター9との間に位置する車幅方向位置で、かつ、予め設定した荷重を超える荷重でNo1シートクロスメンバ5が折れ曲がる弱部54が設けてある。
具体的には、フロアパネル3の高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)となる車幅方向位置に弱部54が設けてある。図7及び図8に示すように、弱部54は、車体前後方向に一対の穴541,542を有する。図2及び図3に示すように、一対の穴541,542は、フロアパネル3の高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)と平行となる位置に設けてある。図7及び図8に示すように、一方の穴541は、矩形であって、上板部51の前縁に形成した角部5Aを貫通し、他方の穴542は、一方の穴541よりも大きめの矩形の穴であって、上板部51の後縁に形成した角部5Bに近接した位置を貫通する。
ここで、No1シートクロスメンバ5に弱部54を設け、No2シートクロスメンバ6に弱部を設けなかったのは、No1シートクロスメンバ5の剛性がNo2シートクロスメンバ6の剛性よりも大きいことによるものであり、側面衝突による荷重Pが予め定めた荷重を超えた場合にNo1シートクロスメンバ5が折り曲がれば電気温水ヒーター9の侵入方向がバッテリーパック2から逸れることによる。
また、一対の穴541,542をフロアパネル3の高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)と平行となる位置に設けたのは、高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)を境に折り曲げるためであり、折れ曲がり線の形状や位置の変動が許容できる場合には、一つの穴(例えば、一方の穴541)だけで弱部54を形成することも可能である。
また、上板部51の前縁側(角部5A)と後縁側(角部5Bに近接した位置)の両方に穴541,542を設けることで、No1シートクロスメンバ5の折れ曲がる位置(折れ曲がり線)を安定化できる。
また、一方の穴541が上板部51の前縁に形成した角部5Aを貫通するのは、稜線を崩すことにより、No1シートクロスメンバ5が効率的、かつ正確に折り曲がるからである。一方、他方の穴542が上板部51の後縁に形成した角部5Bを貫通してないのは、角部5Bの内側に沿って電気信号を入出力するハーネスを通すことによるもので、これにより、穴にハーネスが擦れることを回避できる。したがって、ハーネスを通す必要がない場合には、他方の穴542が後縁に形成した角部5Bを貫通してもよい。
また、他方の穴542を一方の穴541よりも大きく形成したのは、他方の穴542が後縁に形成した角部5Bを貫通しないことによるもので、大きな穴とすることにより、角部5Bを貫通しない場合にも折り曲げることが可能である。
上述した本実施形態である自動車の車体構造は、予め設定した荷重を超える荷重でバッテリーパック2と電気温水ヒーター9との間に位置する車幅方向位置でNo1シートクロスメンバ5が折れ曲がる。したがって、側面衝突による荷重Pが予め設定した荷重を超えると、図9に示すように、バッテリーパック2と電気温水ヒーター9との間に位置する車幅方向位置でNo1シートクロスメンバ5が折れ曲がる。
より具体的には、予め設定した荷重を超える荷重で高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)となる車幅方向位置で折れ曲がる。したがって、自動車の側面衝突による荷重Pが予め設定した荷重を超えると、高床となる領域32の低床となる領域側の縁部(境界L1)となる車幅方向位置でNo1シートクロスメンバ5が折れ曲がる。これにより、電気温水ヒーター9の侵入方向がバッテリーパック2から逸れ、電気温水ヒーター9によるバッテリーパック2やバッテリーセル21の損傷を回避できる。
また、上述した自動車の車体構造は、No1シートクロスメンバ5が折れ曲がると、バッテリーパック2がフロアストリンガ8とともに下がる。これにより、電気温水ヒーター9の侵入方向がバッテリーパック2から確実に逸れ、バッテリーパック2やバッテリーセル21の損傷を確実に回避できる。
また、上述した自動車の車体構造は、No1シートクロスメンバ5が下に折れ曲がり、電気温水ヒーター9が上に持ち上がる。これにより、電気温水ヒーター9の侵入方向がバッテリーパック2やバッテリーセル21から確実に逸れ、バッテリーパック2やバッテリーセル21の損傷をより確実に回避できる。
なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、自動車の車体構造の構成、動作も本発明の実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
本発明は、車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造に好適である。
1 車体
2 バッテリーパック
21 バッテリーセル
22 バッテリーブラケット
3 フロアパネル
31 バックボーン
32 車幅方向内側となる領域(高床となる領域)
33 車幅方向外側となる領域(低床となる領域)
4 サイドシル
5 No1シートクロスメンバ(クロスメンバ)
5A,5B 角部
51 上板部
52 前板部
53 後板部
54 弱部
541,542 穴
6 No2シートクロスメンバ
61 第1の部材
62 第2の部材
7 シート
71 前脚
8 フロアストリンガ
9 電気温水ヒーター(電気機器)
P 側面衝突による荷重
本発明は、フロアパネルと、該フロアパネルの上面に車幅方向に沿って設けられるクロスメンバと、前記フロアパネルの車幅方向中央下方に取り付けたバッテリーパックと、該バッテリーパックの車幅方向外側に取り付けた電気機器と、を備え、前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、高床となる領域と低床となる領域とを設け、前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に配置し、前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付けると共に、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付け、前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付け、前記クロスメンバは、前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に弱部を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、バッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。したがって、自動車が側面衝突すると、バッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。
また、本発明は、前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、前記フロアパネルにバッテリーパックを取り付ける高床となる領域と前記電気機器を取り付ける低床となる領域とを設け、前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に前記弱部を設けることを特徴とする
このようにすれば、高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。したがって、自動車が側面衝突すると、高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置で折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。
また、本発明は、前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に取り付け、前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付けることを特徴とする
このようにすれば、クロスメンバが折れ曲がると、バッテリーパックが下方に逸れ、電気機器が上方に逸れる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。
また、本発明は、前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付け、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付けることを特徴とする
このようにすれば、クロスメンバが折れ曲がると、バッテリーパックがフロアストリンガとともに下がる。これにより、バッテリーパックがフロアパネルの下方に確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷を確実に回避できる。
また、本発明の一態様では、前記弱部は、前記クロスメンバを車両前後方向視でV字状に折り曲げ、折り曲がった前記クロスメンバは、前記バッテリーパックを下方に押し下げると共に、前記電気機器を前記バッテリーパックよりも上方に配置させることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバが下に折れ曲がり、電気機器が上に持ち上がるので、電気機器の侵入方向がバッテリーパックやバッテリーセルから確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷をより確実に回避できる。
また、上述した自動車の車体構造は、No1クロスメンバ5が車両前後方向視でV字状に折れ曲がり、折れ曲がったNo1クロスメンバは、バッテリーパック2を下方に押し下げると共に、電気温水ヒーター9をバッテリーパック2よりも上方に配置させる。これにより、電気温水ヒーター9の侵入方向がバッテリーパック2やバッテリーセル21から確実に逸れ、バッテリーパック2やバッテリーセル21の損傷をより確実に回避できる。

Claims (7)

  1. フロアパネルと、該フロアパネルの車幅方向に沿って設けられるクロスメンバと、前記フロアパネルの車幅方向中央下方に取り付けたバッテリーパックと、該バッテリーパックの車幅方向外側に取り付けた電気機器と、を備え、
    前記クロスメンバは、前記バッテリーパックと前記電気機器との間に位置する車幅方向位置に弱部を設けたことを特徴とする自動車の車体構造。
  2. 前記クロスメンバが上部に自動車のシートを支持するシートクロスメンバであることを特徴とする請求項1に記載の自動車の車体構造。
  3. 前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、前記フロアパネルにバッテリーパックを取り付ける高床となる領域と前記電気機器を取り付ける低床となる領域とを設け、
    前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に前記弱部を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の自動車の車体構造。
  4. 前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に取り付け、前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付けたことを特徴とする請求項3に記載の自動車の車体構造。
  5. 前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付け、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付けたことを特徴とする請求項4に記載の自動車の車体構造。
  6. 前記弱部は、前記クロスメンバを下に折り曲げ、前記電気機器を上に持ち上げることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の自動車の車体構造。
  7. 前記クロスメンバは、下面が開口した断面矩形の溝型であって、前記弱部は、前記断面の角部を貫通する穴を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の自動車の車体構造。
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