JP2017077840A - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents
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Abstract
Description
近年増加傾向にある電気自動車やハイブリッド車両は、大型のバッテリユニットを搭載している。また、回生制動させた回生発電によって充電する電源装置を備えた車両には、通常の鉛バッテリの他にリチウムイオンバッテリ等の補助バッテリが搭載されている。
このような大型のバッテリユニットや補助バッテリ(以下、単にバッテリと総称する)は、エンジンルーム内が高温になる上、スペース的にも厳しいことから、従来と同様にエンジンルーム内に搭載することは容易ではない。
そこで、配置レイアウトの観点から、エンジンルームの外部空間、例えばフロアパネルの下方を利用してバッテリを配設したバッテリ搭載構造が提案されている。
これにより、バッテリの地上高を確保しつつ、側面衝突時にシートパイプ(シートフレーム)が変形しても、突出部に対するシートパイプの直接的な衝撃をフロアパネルの凸部によって抑制している。
これにより、比較的小さな側突荷重が作用した場合には、サイドシルやフロアパネルを含む車体側の変形が発生し難いことから、シートパイプとバッテリとの干渉による衝撃を凸部を介して抑制することができ、バッテリを保護することが可能である。
しかし、大きな側突荷重が作用した場合、バッテリを十分に保護することができない。
即ち、大きな側突荷重が作用した場合には、側突荷重によってサイドシルが車幅方向内側へ移動し、これに伴ってフロアサイドフレームも車幅方向内側へ移動する。
それ故、移動したフロアサイドフレームを介してバッテリが直接的な衝撃を受ける虞があるため、補強部材の配設や板厚増加等の対策が必要になるが、その場合、重量が増加する可能性があり、改善の余地があった。
本構成によれば、フロアフレームから台座ブラケットに入力した側突荷重を広い面積でフロアパネルに分散伝達することができ、分散能率を高くすることができる。
本構成によれば、側突荷重を取付ブラケットを介して車体剛性部材であるフロアクロスメンバに分散伝達することができ、フロアフレームに作用する側突荷重を一層低減することができる。
本構成によれば、台座ブラケットの強度を増すことができ、側突荷重の分散能率を高くすることができる。
本構成によれば、フロアフレームが車幅方向内側に移動したとき、側突荷重を取付ブラケットを介して車体剛性部材であるトルネルサイドフレームに分散伝達することができ、フロアフレームによる車幅方向内側への移動を一層抑制することができる。
以下の説明は、本発明を例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
図1〜図6に示すように、本実施例の車両Vは、車室の床面を構成する鋼板製の矩形状フロアパネル1と、このフロアパネル1と協働して前後に延びる第1閉断面C1を構成する左右1対のフロアフレーム2と、フロアパネル1の下方に車載電装品に対して供給する電力を蓄電可能なバッテリ3等を備えている。
以下、矢印F方向を前方、矢印L方向を左方、矢印U方向を上方として説明する。
フロアパネル1は、このフロアパネル1と協働して前後に延びる第2閉断面C2を構成する左右1対のトンネルサイドフレーム4と、トンネル部11を下方から部分的に覆う略矩形状の前側及び後側ブレース5,6と、フロアパネル1と協働して左右に延びる第3閉断面C3を構成するフロアクロスメンバ7と、フロアパネル1と協働して前後に延びる第4閉断面C4を構成する左右1対のフロア上部フレーム8等を備えている。
このフロアパネル1は、ダッシュパネル(図示略)の傾斜部下端から後方へ略水平状に拡がるように形成され、左右両端部が前後に延びる左右1対のサイドシル9の車幅方向内側壁部の下端部分に夫々連結されている。
図10,図11,図13に示すように、左右1対のトンネルサイドフレーム4は、断面略ハット状に形成され、トンネル部11の左右両端位置においてフロアパネル1の下面に左右両フランジ部4d,4eが夫々接合されている。
図4に示すように、前側ブレース5は、フロアパネル1の前端側部分に対応したトンネル部11の左右両端位置を連結し、後側ブレース6は、フロアパネル1の中間部分に対応したトンネル部11の左右両端位置を連結している。これらブレース5,6は、フロアパネル1の振動抑制のために設けられた補強部材である。
図1〜図3に示すように、フロアクロスメンバ7の後方には、左右1対の後側フロアクロスメンバ10が設けられている。これら1対の後側フロアクロスメンバ10は、トンネル部11を間に介して左右1対のサイドシル9の車幅方向内側壁部同士を連結している。フロアクロスメンバ7と後側フロアクロスメンバ10は、左右の前席シートをスライドレールを介して支持している(何れも図示略)。
フロアフレーム2の下側壁部2cは、トンネルサイドフレーム4の下側壁部4cよりも低い高さ位置になるように配設されている。
図15に示すように、フロアフレーム2のフロアクロスメンバ7よりも前側部分は、左右両フランジ部2d,2eがフロア上部フレーム8の左右両フランジ部8d,8eにフロアパネル1を間に介して三重溶接によって夫々接合されている。
バッテリ3は、略直方体状ユニットに形成され、膨出部12の下方にフロアパネル1から僅かに離隔した状態で配設されている。このバッテリ3は、充放電可能な複数(例えば8つ)のバッテリモジュール(二次電池)を備え、後述する取付ブラケット21に支持されている。
図1〜図3に示すように、膨出部12は、フロアパネル1の右半部において右側の後側フロアクロスメンバ10よりも前側位置で且つ右側のサイドシル9とトンネル部11の間に形成されている。
図3,図13,図15に示すように、膨出部12は、フロアパネル1の大半を占める一般面よりも高い高さ位置に略矩形状の平坦部を形成する上側折曲部12aと、この上側折曲部12aよりも下方に形成され且つ一般面から上方に向けて折れ曲がった下側折曲部12bとを備え、断面略台形状に突出形成されている。
尚、下側折曲部12bによって囲まれた部分が、膨出部12に相当している。
また、折曲部とは、フロアパネル1の曲率が一般面に対して急激に変化する湾曲状の変曲部であって、側面衝突時、変形の起点となり得る変曲部を含むものである。
本実施例では、上側折曲部12aの左端側部分がトンネルサイドフレーム4の右側壁部4bよりも左側で且つ下側折曲部12bの左端側部分がトンネルサイドフレーム4の左側壁部4aよりも右側に位置するように形成されている。それ故、折曲部12a,12bの左端側部分が第2閉断面C2の一部に形成されている。また、上側折曲部12aの右端側部分がフロアフレーム2の左側壁部2aよりも右側で且つ下側折曲部12bの右端側部分がフロアフレーム2の右側壁部2bよりも左側に位置するように形成されている。それ故、折曲部12a,12bの右端側部分が第1閉断面C1の一部に形成されている。
これにより、折曲部12a,12bの左端側部分及び右端側部分の強度増加を図っている。
これにより、折曲部12a,12bの右端側部分をフロアフレーム2とフロア上部フレーム8とによって上下両方向から挟み込むことにより、折曲部12a,12bの右端側部分を第1閉断面C1及び第4閉断面C4からなる閉断面の節部分として取り込むことができる。
図4,図5,図13に示すように、取付ブラケット21は、バッテリ3及び後述する荷重伝達部材22を下方から支持すると共に、これらを車体側に取付可能に構成されている。
図7,図8に示すように、取付ブラケット21は、鋼板をプレス加工することによって成形され、バッテリ3及び荷重伝達部材22を支持する本体部21aと、車体側に取付けるための5つの取付部21b〜21f等を備えている。
複数の支持ボルト穴b1は、本体部21aの左端側部分及び右端側部分に夫々前後に整列するように4つづつ、計8つ設けられている。複数の支持ボルト穴b2は、本体部21aの右端部分の支持ボルト穴b1よりも右側位置において本体部21aの後半部に前後1対設けられている。
図4,図5に示すように、取付部21b〜21dは、本体部21aの左端部分の前端側部分、途中部分、後端側部分に夫々形成され、トンネルサイドフレーム4の下側壁部4cにボルトによって締結固定される。取付部21eは、本体部21aの後端部分に形成され、フロアパネル1にボルトによって締結固定される。取付部21fは、本体部21aの右端部分の途中部分から上方へ屈曲した後、右方に屈曲する断面略クランク状に形成されている。この取付部21fは、後述する台座ブラケット23にボルトによって締結固定される。
複数の固定ボルト穴b3は、取付部21b,21d,21fに夫々前後1対設けられ、取付部21eに左右1対設けられ、取付部21cに1つ設けられている。
後側程車幅方向外側に移行するフロアフレーム2の車幅方向内側に直方体状のバッテリ3を配置した場合、バッテリ3とフロアフレーム2との離隔距離が前後方向で異なり、側面衝突時、側突荷重がバッテリ3に局所的に作用する虞がある。
図6に示すように、荷重伝達部材22は、フロアパネル1の下方において、フロアフレーム2とバッテリ3との間に介装され、車両Vの側面衝突時、バッテリ3に局所的に作用する側突荷重を回避可能に構成されている。この荷重伝達部材22は、衝撃吸収能率に優れた金属材料、例えばアルミ合金材料で一体的に構成されている。
具体的には、第1〜第4リブ部22e〜22hは、フロアフレーム2の左側壁部2aに対して略直交するように配設されている。
第1リブ部22e及び第3リブ部22gの左側下端部分には、ねじ穴を有する取付部22i,22jが夫々形成されている。これら取付部22i,22jは、取付ブラケット21の1対の支持ボルト穴b2にボルトによって締結固定されている。
これにより、側面衝突時、フロアフレーム2が左方に移動して第1壁面部22cに接触した際、第1壁面部22cに作用した側突荷重を第2壁面部22dに対して均等に分散して伝達することができ、結果的に、バッテリ3に対する局所的な荷重集中を回避している。
台座ブラケット23は、取付ブラケット21の取付部21fを車体側に支持している。
図12(a)〜図12(c)に示すように、台座ブラケット23は、鋼材をプレス加工することにより、底面視にて左側程前後長が長くなるように形成され、右方からの側面視にて上側程前後長が長くなるように形成されている。
台座ブラケット23は、下側フランジ部23aと、台座部23bと、側壁部23cと、上側フランジ部23dと、1対の補強部23e等から構成されている。
台座部23bは、前後1対のボルト穴を備え、これら1対のボルト穴を取付部21fの固定ボルト穴b3と夫々位置合わせしてボルト締結することにより、取付ブラケット21の取付部21fと重畳連結可能に構成されている。
図10に示すように、上側フランジ部23dは、側壁部23cの上端部に連なりフロアパネル1に連結されている。
図12(c),図14に示すように、上側フランジ部23dは、前後方向中間部分が下方に凹入するように形成されている。図11に示すように、上側フランジ部23dの前端側部分と後端側部分が、フロアクロスメンバ7の前側フランジ部7dと後側フランジ部7eにフロアパネル1を間に介して溶接にて接合されている。
これにより、取付ブラケット21の取付部21b〜21dがトンネルサイドフレーム4の下側壁部4cに固定され、取付部21fがフロアパネル1とフロアフレーム2に固着された台座ブラケット23に固定されるため、側面衝突時、側突荷重を台座ブラケット23を介してフロアフレーム2に分散伝達し、フロアフレーム2が左側に移動したとき、側突荷重を取付ブラケット21を介してトルネルサイドフレーム4に分散伝達してフロアフレーム2の左方への移動を抑制している。しかも、バッテリ3が取付ブラケット21に固着されているため、フロアフレーム2が左側に移動した場合であっても、バッテリ3が取付ブラケット21に追随して左側に移動することから、バッテリ3に対するフロアフレーム2からの直接的な衝撃を抑制することができる。
この車両Vのバッテリ搭載構造によれば、台座ブラケット23がフロアフレーム2の左側壁部2aとフロアパネル1とに連結されているため、フロアフレーム2に左側に向かう側突荷重が作用したとき、側突荷重を台座ブラケット23を介してフロアフレーム2に分散伝達することができる。しかも、台座部23bが取付ブラケット21の右側端部に重ね合わせて連結可能で且つフロアフレーム2の左側壁部2aの近傍位置に配置されているため、フロアフレーム2が左側に移動したとき、側突荷重を取付ブラケット21を介して車体側に分散伝達することができる。これにより、フロアフレーム2に作用する側突荷重を低減し、フロアフレーム2による左側への移動を抑制することができる。
1〕前記実施形態のバッテリは、充放電可能なバッテリであれば良く、通常の鉛バッテリ、電気自動車の駆動用バッテリ、ハイブリッド車両用バッテリ、回生発電によって充電する電源装置を備えた車両の補助バッテリ等何れのバッテリの搭載にも適用可能である。
6〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
1 フロアパネル
2 フロアフレーム
2a 左側壁部
3 バッテリ
4 トンネルサイドフレーム
4c 下側壁部
7 フロアクロスメンバ
7d 前側フランジ部
7e 後側フランジ部
11 トンネル部
21 取付ブラケット
21f 取付部
23 台座ブラケット
23a 下側フランジ部
23b 台座部
23c 側壁部
23d 上側フランジ部
23e 補強部
C1 第1閉断面
C2 第2閉断面
C3 第3閉断面
Claims (5)
- 車室床面を構成するフロアパネルと、このフロアパネルの下面側にフロアパネルと協働して前後方向に延びる左右1対の閉断面を構成する左右1対のフロアフレームとを備え、前記フロアパネルの下方で且つ前記フロアフレームの車幅方向内側にバッテリを配設した車両のバッテリ搭載構造において、
前記バッテリを下方から支持して車体側に取付けるための取付ブラケットと、
前記フロアフレームの車幅方向内側壁部とフロアパネルとに連結され且つ前記取付ブラケットの車幅方向外側端部に重ね合わせて連結可能な台座部を有する台座ブラケットとを備え、
前記台座部が前記フロアフレームの車幅方向内側壁部の近傍位置に配置されたことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。 - 前記台座ブラケットは、前記フロアフレームの車幅方向内側壁部に連結された下側フランジ部と、前記下側フランジ部の上端部に連なる台座部と、前記台座部の車幅方向内端部から立上がる側壁部と、前記側壁部の上端部に連なりフロアパネルに連結された上側フランジ部とを備え、底面視にて車幅方向内側程前後長が長く形成されたことを特徴とする請求項1に記載の車両のバッテリ搭載構造。
- 前側フランジ部及び後側フランジ部が形成され且つ前記フロアパネルの上面側にフロアパネルと協働して車幅方向に延びる閉断面を構成するフロアクロスメンバを備え、
前記台座ブラケットの上側フランジ部が、前記前側フランジ部及び後側フランジ部に前記フロアパネルを介して接合されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の車両のバッテリ搭載構造。 - 前記台座ブラケットが、前記台座部と側壁部と上側フランジ部とを連結し且つ前記台座部と側壁部に対して傾斜している補強部を備えたことを特徴とする請求項3に記載の車両のバッテリ搭載構造。
- 前記フロアパネルの車幅方向中央部分に車室側へ突出して前後方向に延びるトンネル部と、
前記トンネル部の左右両端位置に前記フロアパネルの下面側にフロアパネルと協働して前後方向に延びる左右1対の閉断面を構成する左右1対のトルネルサイドフレームとを備え、
前記取付ブラケットの車幅方向内側端部が、前記トルネルサイドフレームの下側壁部に連結されたことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の車両のバッテリ搭載構造。
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