JP2017065493A - Collision load alleviation structure - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、衝突荷重緩和構造体に係り、特に、電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体に関する。 The present invention relates to a collision load mitigating structure, and more particularly to a collision load mitigating structure for mitigating a collision load transmitted to a battery for driving an electric automobile.
電気自動車およびハイブリッド自動車などの電動自動車に搭載されるバッテリは、大きな容量を必要とし、その重量も大きなものとなる。このため、電動自動車には、一般的に、バッテリを支持するためのバッテリフレームが設けられており、例えば車室の床下の広いスペースにバッテリフレームを設けて複数のバッテリがまとめて配置されている。ここで、電動自動車が衝突した場合に、外部からの大きな衝突荷重がバッテリに入力することを抑制する技術が求められている。 A battery mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle and a hybrid vehicle requires a large capacity and is heavy. For this reason, generally, an electric vehicle is provided with a battery frame for supporting a battery. For example, a battery frame is provided in a wide space under the floor of a passenger compartment, and a plurality of batteries are arranged together. . Here, there is a need for a technique for suppressing a large collision load from the outside from being input to the battery when the electric automobile collides.
そこで、バッテリへの衝突荷重の伝達を緩和する衝突荷重緩和構造体として、例えば、特許文献1には、車両前方から入力された荷重を確実に分散させることができる電気自動車のバッテリ支持構造が提案されている。この電気自動車のバッテリ支持構造は、フロア面から下方に突出して車両前後方向に延びると共にバッテリが支持される突出部を設け、この突出部の前端部にフロントサイドフレームの後端部が連結されている。これにより、車両前方からフロントサイドフレームに入力された荷重を突出部を介して車両後方に伝達および分散させることができる。
Therefore, as a collision load mitigation structure that mitigates transmission of a collision load to a battery, for example,
しかしながら、特許文献1の電気自動車のバッテリ支持構造は、クロスメンバーなどの車体フレームが、バッテリを支持する突出部に側方から強固に固定されている。このため、車幅方向に偏りを有する衝突荷重が突出部に伝達されると、その衝突荷重を確実に減少させることができず、バッテリに大きな衝突荷重が入力されるおそれがあった。
However, in the battery support structure for an electric vehicle disclosed in
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、バッテリへ伝達される衝突荷重を確実に減少させる衝突荷重緩和構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a collision load mitigation structure that reliably reduces the collision load transmitted to the battery.
この発明に係る衝突荷重緩和構造体は、電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体であって、前後方向に延びると共に互いの間隔が前部側に対して後部側が広くなるように形成された一対の車体フレームと、一対の車体フレームの内側に配置されてバッテリを支持するバッテリフレームとを備え、バッテリフレームは、電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が一対の車体フレームに近接配置されると共に後部側が一対の車体フレームとの間に隙間を空けて配置されるものである。 A collision load mitigating structure according to the present invention is a collision load mitigating structure for mitigating a collision load transmitted to a battery for driving an electric automobile, and extends in the front-rear direction and is spaced from the front side. A pair of vehicle body frames formed so that the rear side is widened, and a battery frame that is disposed inside the pair of vehicle body frames and supports the battery, the battery frame is a front part according to the collision of the electric vehicle The front side is disposed close to the pair of body frames and the rear side is disposed with a gap between the pair of body frames so that the rear side rotates sideways around the side.
ここで、一対の車体フレームは、車室の床下において前端部側から後端部側に向かって徐々に互いの間隔が広くなるように形成された一対のフロアサイドフレームであり、バッテリフレームは、前後方向に延びると共に前端部側が一対のフロアサイドフレームに沿って後方へ向かって互いの間隔が徐々に広くなるように形成された一対の側部フレームを有することが好ましい。 Here, the pair of vehicle body frames are a pair of floor side frames formed so that the distance from each other gradually increases from the front end side toward the rear end side under the floor of the passenger compartment. It is preferable to have a pair of side frames extending in the front-rear direction and having the front end portion formed so that the distance between the front end portions gradually increases rearward along the pair of floor side frames.
また、前後方向に延びると共にバッテリフレームの前側に同一面内に位置するように配置されたサブフレームをさらに有することが好ましい。 Moreover, it is preferable to further have a sub-frame which extends in the front-rear direction and is disposed on the front side of the battery frame so as to be positioned in the same plane.
また、バッテリフレームを一対の車体フレームに固定する固定部をさらに有し、固定部は、バッテリフレームの回動に伴ってバッテリフレームの固定位置が側方へ変位することが好ましい。 In addition, it is preferable that the battery frame further includes a fixing portion that fixes the battery frame to the pair of vehicle body frames, and the fixing position of the fixing portion is displaced laterally as the battery frame rotates.
また、一対の車体フレームとバッテリフレームとの間に配置され、バッテリフレームが回動して一対の車体フレームに衝突する時の衝撃を吸収する衝撃吸収部をさらに有することが好ましい。 Further, it is preferable to further include an impact absorbing portion that is disposed between the pair of vehicle body frames and the battery frame and absorbs an impact when the battery frame rotates and collides with the pair of vehicle body frames.
この発明によれば、バッテリフレームは電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が一対の車体フレームに近接配置されると共に後部側が一対の車体フレームとの間に隙間を空けて配置されるので、バッテリへ伝達される衝突荷重を確実に減少させる衝突荷重緩和構造体を提供することが可能となる。 According to the present invention, the battery frame is disposed close to the pair of vehicle body frames so that the rear side rotates sideways around the front side according to the collision of the electric vehicle, and the rear side is a pair of Since it is arranged with a gap between the vehicle body frame and the vehicle body frame, it is possible to provide a collision load mitigating structure that reliably reduces the collision load transmitted to the battery.
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1
図1に、この発明の一実施の形態に係る衝突荷重緩和構造体を備えた電気自動車の構成を示す。この電気自動車は、車体を支持する車体フレーム1と、車体フレーム1に固定されたバッテリ筐体2と、バッテリ筐体2内に配置された複数のバッテリ3と、バッテリ筐体2の前側に配置されたサブフレーム4と、複数のバッテリ3に図示しない配線を介して電気的に接続された駆動部5とを有する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a configuration of an electric vehicle including a collision load reducing structure according to an embodiment of the present invention. The electric vehicle includes a
車体フレーム1は、バンパフレーム6と、一対のフロントアッパフレーム7と、一対のフロントサイドフレーム8と、一対のフロントピラー9と、一対のサイドシル10と、一対のフロアサイドフレーム11とを有する。
バンパフレーム6は、電気自動車の前部に配置されてバンパBを支持するもので、車幅方向に湾曲して延びるように形成されている。このバンパフレーム6およびバンパBには、電気自動車の前部が衝突した際に、最初に変形して衝突荷重を吸収するクラッシュエリアSが形成されている。
The
The bumper frame 6 is disposed at the front portion of the electric vehicle and supports the bumper B, and is formed to bend and extend in the vehicle width direction. The bumper frame 6 and the bumper B are formed with a crash area S that first deforms and absorbs the collision load when the front portion of the electric vehicle collides.
フロントアッパフレーム7は、電気自動車の両側部を前部近傍から後方へ延びるように形成されており、後端部がフロントピラー9に接続されている。
フロントサイドフレーム8は、フロントアッパフレーム7の内側を前後方向に延びるように形成され、前端部がバンパフレーム6に接続されると共に後端部がフロアサイドフレーム11に接続されている。また、フロントサイドフレーム8の後端部は、トルクボックスなどの剛性部材Rを介してサイドシル10にも接続されている。
The front upper frame 7 is formed so that both side portions of the electric vehicle extend rearward from the vicinity of the front portion, and the rear end portion is connected to the front pillar 9.
The
フロントピラー9は、電気自動車の両側部を上下方向に延びるように形成されており、その間を接続するようにトーボードTが配置されている。このトーボードTの前側には前室R1が形成されると共にトーボードTの後側には車室R2が形成されている。
サイドシル10は、前端部がフロントピラー9の下端部に接続され、車室R2の床下を電気自動車の両側部に沿って後方へ延びるように形成されている。
フロアサイドフレーム11は、車室R2の床下においてサイドシル10の内側を前後方向に延びるように形成され、前端部がフロントサイドフレーム8に接続されると共に後端部がサイドシル10に接続されている。このため、フロアサイドフレーム11は、前端部側から後端部側に向かって徐々に側方に開くように、すなわち前端部側から後端部側へ向かって一方のフロアサイドフレーム11と他方のフロアサイドフレーム11との間隔が徐々に広くなるように配置されている。
The front pillar 9 is formed so as to extend in the vertical direction on both sides of the electric vehicle, and the toe board T is disposed so as to connect between the front pillars 9. A front chamber R1 is formed on the front side of the toe board T, and a vehicle compartment R2 is formed on the rear side of the toe board T.
The
The
バッテリ筐体2は、内部に収容された複数のバッテリ3の姿勢を強固に固定するためのもので、複数のバッテリ3をまとめて覆うと共に高い剛性を有するように形成されている。バッテリ筐体2は、車室R2の床下において一対のフロアサイドフレーム11の間に広がるように配置されている。そして、バッテリ筐体2の下部には、枠形状のバッテリフレーム12がバッテリ筐体2の外縁部に沿って設けられており、このバッテリフレーム12によりバッテリ3が下側から支持されている。
バッテリ3は、車外の電源から供給される電力で充電されるもので、バッテリ筐体2内に収容されている。バッテリ3は、駆動部5を駆動させるために大きな容量を有し、その重量も大きくなる。このため、バッテリ3を収容したバッテリ筐体2の重量は、例えば約300kgとなるなど非常に大きなものとなる。
The battery housing 2 is for firmly fixing the posture of the plurality of
The
サブフレーム4は、バンパBの近傍からバッテリフレーム12の前部に向かって前室R1内を後方へ延びるように配置されている。
駆動部5は、バッテリ3から供給される電力により駆動するモータなどから構成され、前室R1内においてタイヤなどに接続されている。
The
The drive unit 5 includes a motor that is driven by electric power supplied from the
次に、バッテリフレーム12とサブフレーム4の構成を詳細に説明する。
図2に示すように、バッテリフレーム12とサブフレーム4は、同一面内に位置するように配置されている。バッテリフレーム12は、電気自動車の両側部側を前後方向に延びる一対の側部フレーム14aと、車幅方向に延びて一対の側部フレーム14aの前端部を接続する前部フレーム14bと、車幅方向に延びて一対の側部フレーム14aの後端部を接続する後部フレーム14cとを有し、フロアサイドフレーム11の内側にほぼ同一面内に位置するように配置される。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 2, the
一対の側部フレーム14aは、前端部側にフロアサイドフレーム11に沿って近接して配置された押当部16を有する。この押当部16は、後端部側へ向かって側方へ開くように形成、すなわち後端部側へ向かって互いの間隔が徐々に広くなるように形成されている。また、一対の側部フレーム14aの後部側は、後方へ向かって真直ぐ平行に延びるように形成されており、フロアサイドフレーム11との間に隙間G1を空けて配置されている。前部フレーム14bは、トーボードTに沿って車幅方向に延びるように形成されている。また、後部フレーム14cは、車幅方向に延びるように形成され、その後方に位置する車体フレーム1、具体的には一対のフロアサイドフレーム11の間を接続するクロスメンバー17との間に隙間G2を空けて配置されている。
このように、バッテリフレーム12は、前部側が一対のフロアサイドフレーム11に近接配置されると共に後部側が一対のフロアサイドフレーム11およびクロスメンバー17との間に隙間G1およびG2を空けて配置されることにより、電気自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側を側方へ回動させることができる。なお、バッテリフレーム12は、フロアサイドフレーム11に複数の固定部15で連結して固定されている。
The pair of
As described above, the
サブフレーム4は、電気自動車の衝突により前方への慣性力が生じるバッテリフレーム12を前側から受け止めて支持するものであり、電気自動車の両側部側を前後方向に延びる一対の側部フレーム13aと、一対の側部フレーム13aの前端部を接続する前部フレーム13bと、一対の側部フレーム13aの後端部を接続する後部フレーム13cとを有する。
一対の側部フレーム13aは、前端部から後端部に向かって真直ぐ平行に延びるように形成されている。ここで、一対の側部フレーム13aは、その延長線上にバッテリフレーム12の一対の側部フレーム14aの前端部が位置するように配置されている。このため、一対の側部フレーム13aの後端部は、一対の側部フレーム14aの前端部に対向配置されることになる。また、前部フレーム13bと後部フレーム13cは、バッテリフレーム12の前部フレーム14bと平行に車幅方向に延びるように形成されている。サブフレーム4は、図示しない連結部を介してフロントサイドフレーム8に連結して固定されている。
The
The pair of
次に、この実施の形態の動作について説明する。
まず、図1および2に示す電気自動車において前部の一部に衝突体Dが衝突することにより、車幅方向に偏りを有する衝突荷重が入力される。例えば、図3に示すように、電気自動車の前部の右側部側に衝突体Dがオフセット衝突することにより、電気自動車の右側部側に左側部側と比較して大きな衝突荷重が入力される。この入力された衝突荷重は、フロントアッパフレーム7、フロントサイドフレーム8およびサブフレーム4を介して後方へと伝達される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
First, in the electric vehicle shown in FIGS. 1 and 2, a collision load having a deviation in the vehicle width direction is input when the collision body D collides with a part of the front portion. For example, as shown in FIG. 3, when the collision body D collides with the right side of the front part of the electric vehicle, a large collision load is input to the right side of the electric vehicle compared to the left side. . The input collision load is transmitted rearward through the front upper frame 7, the
この衝突により、バッテリフレーム12には、左斜め前方への慣性力が生じ、押当部16がフロアサイドフレーム11に押し当てられる。このため、バッテリフレーム12は、前方への移動が規制されて、図4に示すように、押当部16を中心に後部側が隙間G1を狭めるように左側方へ回動されることになる。
Due to this collision, an inertial force is generated in the
従来、バッテリフレーム12は、衝突により前方および側方へ移動しないように、例えば側部フレーム14aなどが車体フレーム1に強固に固定されていた。このため、車体フレーム1を介して大きな衝突荷重が一度にバッテリフレーム12に入力されるおそれがあった。
本発明においては、バッテリフレーム12を回動させることにより衝突荷重を受け流し、バッテリフレーム12に入力される衝突荷重を緩和することができる。このため、隙間G1は、バッテリフレーム12が回動可能な距離に設定されることになる。また、隙間G2は、バッテリフレーム12が回動する際に、バッテリフレーム12の後部がクロスメンバー17に接触しないように設定され、隙間G2を空けることでバッテリフレーム12を安定して回動させることができる。特に、スモールオーバーラップ衝突などの衝突荷重の偏りが大きい衝突において、本発明を好適に適用することができる。
Conventionally, for example, the
In the present invention, the collision load is received by rotating the
ここで、一対の側部フレーム14aは、押当部16において後方へ向かって徐々に間隔が広くなるように形成されているため、慣性力に従って押当部16をフロアサイドフレーム11に押し当てることにより、フロアサイドフレーム11が側方へ押し拡げられる。これにより、押当部16とフロアサイドフレーム11との間にも隙間が生じ、バッテリフレーム12をスムーズに回動させることができる。
Here, since the pair of
また、一対の側部フレーム14aは、押当部16において後方へ向かって徐々に間隔が広くなるように形成されているため、押当部16をフロアサイドフレーム11に広い面積で押し当てることができる。これにより、バッテリフレーム12の前方への移動が確実に規制されるため、バッテリフレーム12をよりスムーズに回動させることができる。
また、押当部16をフロアサイドフレーム11に押し当てる際に、バッテリフレーム12は、前側に配置されたサブフレーム4に当接される。これにより、バッテリフレーム12は、サブフレーム4に前側から支持されるため、バッテリフレーム12の前方への移動を確実に規制することができ、バッテリフレーム12をよりスムーズに回動させることができる。
Further, since the pair of
Further, when the
なお、サブフレーム4は、一対の側部フレーム13aの延長線上にバッテリフレーム12の一対の側部フレーム14aの前端部が位置するため、バッテリフレーム12を前側から確実に支持することができる。また、サブフレーム4は、バッテリフレーム12の前部フレーム14bと平行に後部フレーム13cが配置されるため、バッテリフレーム12に対して幅広い面積で当接することができ、バッテリフレーム12を前側から強固に支持することができる。また、サブフレーム4は、バッテリフレーム12より低い剛性を有することが好ましい。これにより、サブフレーム4がバッテリフレーム12を支持する際に、サブフレーム4を優先的に変形させることができ、バッテリフレーム12に入力される衝突荷重を抑制することができる。
また、バッテリフレーム12の前側にサブフレーム4を配置するだけでバッテリフレーム12の前方への移動を抑制するため、バッテリフレーム12の前部フレーム14bなどを車体フレーム1に強固に固定する必要がなく、電気自動車を軽量化すると共に組立を簡単化することができる。
In addition, since the front end part of a pair of
Further, since the forward movement of the
本実施の形態によれば、バッテリフレーム12の前部側を一対のフロアサイドフレーム11に近接配置すると共にバッテリフレーム12の後部側を一対のフロアサイドフレーム11およびクロスメンバー17との間に隙間G1およびG2を空けて配置することで、バッテリフレーム12は電気自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動されるため、バッテリ3へ伝達される衝突荷重を確実に減少させることができる。
According to the present embodiment, the front side of the
実施の形態2
固定部15は、バッテリフレーム12の回動に伴ってバッテリフレーム12の固定位置が側方へ変位するように固定されることが好ましい。
例えば、図5に示すように、実施の形態1の固定部15に換えて固定部21を配置することができる。この固定部21は、図6に示すように、2つの穴22および23と、この穴22および23を連通する連通路24とがフロアサイドフレーム11側の接続位置に形成されている。2つの穴22および23は、同じ径を有すると共に一方の穴22が他方の穴23に対して車幅方向内側に配置されている。一方の穴22には固定具25が挿入されており、フロアサイドフレーム11に固定されている。連通路24は、固定具25の径より小さな幅で形成されている。このため、固定具25は、通常、一方の穴22内に留められており、バッテリフレーム12の回動に伴って所定の圧力が固定部21に付加された時に、固定具25は連通路24を拡げながら側方へ変位して他方の穴23へ移動する。
Embodiment 2
The fixing
For example, as shown in FIG. 5, a fixing
本実施の形態によれば、バッテリフレーム12の回動に伴って固定部21の固定位置が側方へ変位するため、バッテリフレーム12を安定して回動させることができる。また、固定具25は連通路24を拡げながら側方へ変位するため、バッテリフレーム12に入力される衝突荷重を吸収することができ、バッテリ3へ伝達される衝突荷重を確実に減少させることができる。
According to the present embodiment, as the
なお、上記の実施の形態1および2において、一対のフロアサイドフレーム11とバッテリフレーム12との間に、バッテリフレーム12が回動して一対のフロアサイドフレーム11に衝突する時の衝撃を吸収する衝撃吸収部を配置することが好ましい。
例えば、図7に示すように、実施の形態1において、バッテリフレーム12の一対の側部フレーム14aの外側面に衝撃吸収部31を新たに配置することができる。この衝撃吸収部31は、バッテリフレーム12が回動してフロアサイドフレーム11に衝突する場合に、潰れるように変形することでバッテリフレーム12に入力される衝突荷重を吸収するものである。なお、衝撃吸収部31は、樹脂材料などから構成することができる。
In the first and second embodiments, the impact when the
For example, as shown in FIG. 7, in
また、上記の実施の形態1および2では、本発明の衝突荷重緩和構造体を電気自動車に適用したが、駆動部を電気で駆動させるなど、大きな容量のバッテリを搭載した電動自動車であればよく、電気自動車に限られるものではない。例えば、ハイブリッド自動車に本発明の衝突荷重構造体を適用することもできる。 In the first and second embodiments, the collision load mitigation structure of the present invention is applied to an electric vehicle. However, any electric vehicle equipped with a battery with a large capacity, such as driving a drive unit with electricity, may be used. It is not limited to electric vehicles. For example, the collision load structure of the present invention can be applied to a hybrid vehicle.
1 車体フレーム、2 バッテリ筐体、3 バッテリ、4 サブフレーム、5 駆動部、6 バンパフレーム、7 フロントアッパフレーム、8 フロントサイドフレーム、9 フロントピラー、10 サイドシル、11 フロアサイドフレーム、12 バッテリフレーム、14a,13a 側部フレーム、14b,13b 前部フレーム、14c,13c 後部フレーム、15,21 固定部、16 押当部、17 クロスメンバー、22,23 穴、24 連通路、25 固定具、31 衝撃吸収部、B バンパ、S クラッシュエリア、R 剛性部材、T トーボード、R1 前室、R2 車室、G1,G2 隙間、D 衝突体。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前後方向に延びると共に互いの間隔が前部側に対して後部側が広くなるように形成された一対の車体フレームと、
前記一対の車体フレームの内側に配置されて前記バッテリを支持するバッテリフレームと
を備え、
前記バッテリフレームは、電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が前記一対の車体フレームに近接配置されると共に後部側が前記一対の車体フレームとの間に隙間を空けて配置される衝突荷重緩和構造体。 A collision load mitigation structure for mitigating a collision load transmitted to a battery for driving an electric vehicle,
A pair of vehicle body frames that extend in the front-rear direction and are spaced apart from each other so that the rear side is wider than the front side;
A battery frame that is disposed inside the pair of vehicle body frames and supports the battery;
The battery frame is disposed close to the pair of body frames such that the rear side rotates sideways around the front side in response to a collision of the electric vehicle, and the rear side is the pair of body frames. Collision load relaxation structure that is placed with a gap between them.
前記バッテリフレームは、前後方向に延びると共に前端部側が前記一対のフロアサイドフレームに沿って後方へ向かって互いの間隔が徐々に広くなるように形成された一対の側部フレームを有する請求項1に記載の衝突荷重緩和構造体。 The pair of vehicle body frames are a pair of floor side frames formed so that a distance between the front end portion side and the rear end portion side gradually increases under the floor of the passenger compartment,
2. The battery frame according to claim 1, wherein the battery frame includes a pair of side frames that extend in the front-rear direction and have a front end portion that is formed so that a distance between the battery frames gradually increases rearward along the pair of floor side frames. The collision load relaxation structure as described.
前記固定部は、前記バッテリフレームの回動に伴って前記バッテリフレームの固定位置が側方へ変位する請求項1〜3のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。 A fixing portion for fixing the battery frame to the pair of vehicle body frames;
The collision load mitigating structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the fixing portion is configured such that a fixing position of the battery frame is displaced laterally as the battery frame rotates.
5. The shock absorber according to claim 1, further comprising an impact absorbing portion that is disposed between the pair of vehicle body frames and the battery frame and absorbs an impact when the battery frame rotates and collides with the pair of vehicle body frames. The collision load relaxation structure according to any one of the above.
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