JP2018131136A - 車体の下部構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の課題は、車両の側面衝突時にバッテリパックをより確実に保護することができる車体の下部構造を提供する。【解決手段】本発明の車体の下部構造は、フロアパネルの下方に配置されるバッテリパック51と、車体の幅方向外側で前後方向に延在するサイドシル11と、サイドシル11にバッテリパック51を支持させるバッテリサイドフレーム61と、を備え、バッテリサイドフレーム61は、このバッテリサイドフレーム61における車幅方向内側に形成されるバッテリパック51の支持部61bよりも、車幅方向外側に位置するこのバッテリサイドフレーム61の下面61cのほうが下方に位置していることを特徴とする。【選択図】図13

Description

本発明は、車体の下部構造に関する。
従来、フロアパネルの下方にバッテリパックを配置した車体の下部構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。この車体の下部構造は、車両の側面衝突時にバッテリパックの側面の損傷を防ぐためにサイドシル側からバッテリパック側に向けて延びる延性部材を備えている。
特開2014−80117号公報
しかしながら、この車体の下部構造においては、車両の側面衝突時に入力される荷重によって、バッテリパックの側面が上方に向けて曲がるように変位する。この車体の下部構造は、このような変位によってバッテリパック内のバッテリモジュールなどの構造物を損傷する恐れがある。したがって、車両の側面衝突時にバッテリパックをより確実に保護することができる車体の下部構造が望まれている。
本発明の課題は、車両の側面衝突時にバッテリパックをより確実に保護することができる車体の下部構造を提供することにある。
前記課題を解決する車体の下部構造は、フロアパネルの下方に配置されるバッテリパックと、車体の幅方向外側で前後方向に延在するサイドシルと、前記バッテリパックと前記サイドシルとの間で車体の前後方向に延在して前記サイドシルに前記バッテリパックを支持させるバッテリサイドフレームと、を備え前記バッテリサイドフレームは、このバッテリサイドフレームにおける車体の幅方向内側に形成される前記バッテリパックの支持部よりも、車体の幅方向外側に位置するこのバッテリサイドフレームの下面のほうが下方に位置していることを特徴とする。
本発明によれば、車両の側面衝突時にバッテリパックをより確実に保護することができる車体の下部構造を提供することができる。
本発明の実施形態に係る車体の下部構造の全体斜視図である。 サイドシル構造体の断面図であり、図1のII−II断面図である。 (a)は、図1に示す第1フロアクロスメンバのIIIa−IIIa断面図、(b)は、図1に示す第2フロアクロスメンバのIIIb−IIIb断面図である。 車体の左側のサイドシル内に配置されるスティフナを、車体の左斜め前上方から見下ろした様子を示す部分斜視図である。 車体の左側のサイドシル内に配置されるスティフナを、車体の右斜め前上方から見下ろした様子を、フロアクロスメンバとの位置関係で示す部分斜視図である。 (a−1)から(a−3)は、側面衝突時に本実施形態の外側スティフナが変形する様子を示す概念図、(b−1)から(b−3)及び(c−1)から(c−3)は、(a−1)から(a−3)と対比する参考図である。 (a)及び(b)は、外側スティフナ及び内側スティフナのうち、外側スティフナにビードを有し、内側スティフナにビードを有しないスティフナに対して、側面衝突時の荷重が物体を介して入力した際の、スティフナの変形の様子を示す概念図である。 (a)及び(b)は、外側スティフナ及び内側スティフナのうち、外側スティフナにビードを有し、内側スティフナに部分的にビードを有するスティフナに対して、側面衝突時の荷重が物体を介して入力した際の、スティフナの変形の様子を示す概念図である。 バッテリパック構造体の部分断面図であり、図1のIX−IX断面図である。 バッテリパックにバッテリサイドフレームが取り付けられたバッテリパックユニットの斜視図あり、バッテリパックの上側を部分的に切り欠いてバッテリパックの内部構造を示す図である。 図10のバッテリパックユニットの分解斜視図である。 図10の矢示XII部におけるバッテリサイドフレームと、バッテリトレー及びバッテリクロスメンバとの接合関係を示す部分斜視図であり、矢示XII部付近を右斜め後の上方から見下ろした様子を示す図である。 図12のXIII−XIII断面図である。 (a)から(c)は、本発明の実施形態に係るバッテリパック構造体に側面衝突時の荷重が入力された際の、バッテリサイドフレームが変形する様子を示す概念図である。 (a)から(c)は、本発明の実施形態に係るバッテリパック構造体と対比するための参考例を示す概念図である。
次に、本発明を実施するための形態(本実施形態)の車体の下部構造について詳細に説明する。本実施形態での車体は、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池自動車などの高容量の二次電池を搭載する車両に適用するものを想定している。
図1は、本実施形態に係る車体Bの下部構造Cの全体斜視図である。なお、以下の説明における前後左右上下の方向は、車両に着座したドライバから見た方向であり、図1に矢示する前後左右上下の方向を基準とする。図1に示す左右方向は、車体Bの幅方向(以下、車幅方向とも称する)に一致し、図1に示す前後方向は、車体Bの前後方向(以下、単に前後方向とも称する)に一致する。
図1に示すように、本実施形態に係る車体Bの下部構造Cは、サイドシル構造体C1とバッテリパック構造体C2とを備えており、車両に対する側面衝突時における車幅方向内側への荷重伝達に優れた構成となっている。
なお、バッテリパック構造体C2を構成するバッテリパック51とバッテリサイドフレーム61とは、フロアパネル21の下方に配置されている。図1中、バッテリパック51とバッテリサイドフレーム61とは、作図の便宜上、相互に一体にして隠れ線(点線)で示している。
以下では、まずサイドシル構造体C1について説明した後にバッテリパック構造体C2について説明する。
≪サイドシル構造体≫
本実施形態のサイドシル構造体C1は、サイドシル11の中空部内(断面内側)に配置されるスティフナ41(図2参照)において、車幅方向内側の第1側面44a(図2参照)が、車幅方向外側の第2側面45a(図2参照)よりも上方にシフトしていることを主な特徴とする。
図1に示すように、サイドシル構造体C1は、サイドシル11と、ダッシュボードロア20と、フロアパネル21と、フロアクロスメンバ31と、を備えている。なお、図1中、ダッシュボードロア20は、作図の便宜上、フロントサイドフレーム71の後部近傍より上方を破断して図示を省略している。
また、サイドシル構造体C1は、サイドシル11内に配置される後記のスティフナ41(図2参照)をさらに備えている。ちなみに、サイドシル構造体C1の構成要素としてのサイドシル11は、後に詳しく説明するバッテリパック構造体C2の構成要素でもある。
<サイドシル>
サイドシル11は、車幅方向両側にそれぞれ配置される前後方向に長い中空部材である。このサイドシル11の先端部は、車体Bの前部両側で前後方向に延在するフロントサイドフレーム71の後側と接続されている。具体的には、各サイドシル11の先端部は、左右のフロントサイドフレーム71の後部側面に接続されるアウトリガ72を介してフロントサイドフレーム71と接続されている。ちなみに、フロントサイドフレーム71の後端部は、ダッシュボードロア20に接続されている。
図1中、符号32は、後記するカラー付きボルト59(図2参照)の締結部である。また、符号73は、サイドシル11の前部に一体に設けられるフロントピラーであり、符号74は、サイドシル11の前後方向の中央部に一体に設けられるセンタピラーである。
図2は、サイドシル構造体C1の断面図であり、図1のII−II断面図である。
図2に示すように、サイドシル11は、車幅方向外側に配置されるアウタパネル12と、車幅方向内側に配置されるインナパネル13と、スティフナ41を支持する支持パネル14と、を備えている。
アウタパネル12は、車幅方向外側に向けて膨らむ膨出部15と、膨出部15の上下にそれぞれ形成されるフランジ17a,17bとを備えている。ちなみに膨出部15の上面には、車体B(図1参照)に取り付けられる図示しないサイドドアの下端面の形状に対応して段差が形成されている。膨出部15の下面は、外側に凸のなだらかな湾曲面を形成している。なお、膨出部15の下面の外側には、クリップ等の締結具で樹脂製のサイドシルガーニッシュが取り付けられるが、図2中、このサイドシルガーニッシュは省略している。
インナパネル13は、車幅方向内側に向けて膨らむ膨出部16と、膨出部16の上下にそれぞれ形成されるフランジ18a,18bとを備えている。ちなみに膨出部16の側面は、スティフナ41の後記する第1側面44aの対向面部16aとなっている。この対向面部16aには、フロアパネル21の側端縁と、フロアクロスメンバ31の側端部とが接続される。また、膨出部16の上面は、スティフナ41の後記する第1上面44bと所定の距離を開けた対向面部16bとなっている。
膨出部16の下面には、バッテリパック構造体C2の構成要素である後記のバッテリサイドフレーム61の支持部16cが形成されている。本実施形態での支持部16cに対するバッテリサイドフレーム61の取り付けは、支持部16c側に設けたプレートナットにて形成される締結部32に対して、バッテリサイドフレーム61の開口Mから挿入したボルト40aを螺合する締結を想定している。
本実施形態での膨出部16の下面は、水平面になっている。
なお、ここで「水平面」とは、車体B(図1参照)を水平な地面に配置した際に、この水平面に平行な仮想面を想定している。この仮想面は、車体Bの構成部材を基準にとると、例えばフロアパネル21の基準面が配置される水平面に等しい。以下の説明における「水平面」の用語は、ここでの「水平面」の意味と同じである。
支持パネル14は、前記のようにサイドシル11内に配置されるスティフナ41を支持する部材である。この支持パネル14は、サイドシル11の中空部を車幅方向内外に区画する板体で形成されている。
この支持パネル14は、後記する外側スティフナ42の上側フランジ42bよりも下側フランジ42cが車幅方向外側に変位していることから、サイドシル11の中空部内で下側に向かうほど徐々に車幅方向外側寄りになるように傾斜している。
このようなサイドシル11は、支持パネル14の上下のそれぞれを、アウタパネル12のフランジ17a,17bとインナパネル13のフランジ18a,18bとによって挟み付けるように相互に接続することで一体になっている。これによりサイドシル11の内側は、閉断面の中空部が前記のように支持パネル14で仕切られる構成となっている。
なお、本実施形態でのアウタパネル12、インナパネル13、及び支持パネル14は、例えば引張強さが270MPa以上の、いわゆる高強度鋼板で形成されているものを想定している。
<ダッシュボードロア>
図1に示すように、本実施形態でのダッシュロアパネル20は、後記する第1フロアクロスメンバ31aを境に、フロアパネル21に切り換わって車室内の前部の床面を規定している。そして、ダッシュロアパネル20は、車室側と、パワーユニット室側とを区画する縦壁を形成するように、車体の斜め上前方に向けて延びている。
ちなみに、本実施形態でのダッシュロアパネル20は、縦壁の後側に、車幅方向に延びるクロスメンバ(図示を省略)が延びている。そして、このクロスメンバで補強されたダッシュロアパネル20の下面に、サブフレームの後部を締結するマウント部材(図示を省略)などを配置することができる。
<フロアパネル>
図1に示すように、フロアパネル21は、後記するバッテリパック51(図10参照)の上面に形成された膨出構造に対応するようにプレス成形された板体で構成されている。このフロアパネル21は、左右のサイドシル11,11同士の間に配置されている。
図2に示すように、フロアパネル21の側端縁は、前記のようにサイドシル11を構成するインナパネル13の対向面部16aに接合されている。具体的には、フロアパネル21の側端縁に形成されたフランジ21aがインナパネル13に溶接などで接続されている。なお、図2中、フロアパネル21のフランジ21aは、中空の後記するフロアクロスメンバ31内で、実線で表された端面として現れている。
また、図示しないが、フロアパネル21の側端縁は、前後方向(図2の紙面垂直方向)に延びる別部材の帯状の板体を介してサイドシル11に接合される構成とすることもできる。
フロアパネル21には、後に詳しく説明するカラー付きボルト59の挿通孔21bが形成されている。ちなみに、このカラー付きボルト59は後記するバッテリパック51をフロアクロスメンバ31に取り付けるものである。この挿通孔21bは、カラー付きボルト59を構成するボルト40a部分が螺合するフロアクロスメンバ31の締結部32に対応する位置に形成されている。なお、図2中、符号30はグロメットである。本実施形態でのグロメット30は弾性合成樹脂製のものを想定している。このグロメット30は、バッテリパック51とフロアクロスメンバ31との間に所定間隔の空間を確保している。このグロメット30は、締結部32に水密性を付与することができる。
なお、カラー付きボルト59はカラーとボルトとが別体でもよく、スタッドボルトを用いてもよい。
このような本実施形態でのフロアパネル21は、アウタパネル12及びインナパネル13よりも低強度の鋼板で形成されているものを想定している。また、図示しない前記の帯状の板体は、フロアパネル21と同様の鋼材やアルミニウム合金材などで形成されているものを想定している。但し、フロアパネル21及び帯状の板体の材質はこれらに限定されるものではない。
<フロアクロスメンバ>
図1に示すように、フロアクロスメンバ31は、左右のサイドシル11同士(後記のスティフナ41(図2参照)同士)の間で車幅方向に延在するように配置されている。本実施形態でのフロアクロスメンバ31は、ダッシュボードロア20とフロアパネル21との間で車幅方向に延びる第1フロアクロスメンバ31aと、この第1フロアクロスメンバ31aよりも後方でフロアパネル21の下面に沿って延びる第2フロアクロスメンバ31bとで構成されている。なお、図1中、第2フロアクロスメンバ31bは、隠れ線(点線)で表している。
以下の説明で第1フロアクロスメンバ31aと第2フロアクロスメンバ31bとを区別する必要がない場合には、単にフロアクロスメンバ31と称する。
第1フロアクロスメンバ31aと第2フロアクロスメンバ31bには、前記した締結部32がそれぞれ4つずつ形成されている。この締結部32は、カラー付きボルト59が噛み合う雌ねじで形成されている。なお、締結部32は、プレートナットで形成され、図1中、隠れ線(点線)で表している。
図3(a)は、図1に示す第1フロアクロスメンバ31aのIIIa−IIIa断面図、図3(b)は、図1に示す第2フロアクロスメンバ31bのIIIb−IIIb断面図である。
図3(a)に示すように、第1フロアクロスメンバ31aは、フロアパネル21の前端縁と、ダッシュボードロア20の後端縁と、フロアパネル21の前端縁とを接続するように配置されている。
第1フロアクロスメンバ31aは、締結部32を形成するプレートナットを有する下半体31a1と、この下半体31a1を上方でカバーする上半体31a2とで形成されている。
本実施形態での下半体31a1は、ダッシュボードロア20の後端縁と、フロアパネル21の前端縁との高低差を埋めるように、階段状に形成されている。そして、下半体31a1の前端縁の下面と、ダッシュボードロア20の後端縁の上面とが接合され、下半体31a1の後端縁の上面と、フロアパネル21の前端縁の下面とが接合されている。
本実施形態での上半体31a2は、断面視で略L字状の屈曲板体で形成されている。そして、上半体31a2の前端縁は、ダッシュボードロア20との間に下半体31a1を挟んで接合され、上半体31a2の後端縁は、下半体31a1との間にフロアパネル21を挟んで接合されている。これにより第1フロアクロスメンバ31aは、下半体31a1と上半体31a2との間に閉断面を形成している。
図3(b)に示すように、第2フロアクロスメンバ31bは、断面視でハット状の中央膨出部内に締結部32を形成するプレートナットを有する構成となっている。そして第2フロアクロスメンバ31bは、ハット形状の鍔部に対応するフランジ部によってフロアパネル21の下面に接合されている。これにより第1フロアクロスメンバ31aは、フロアパネル21との間に閉断面を形成している。
なお、図3(a)及び(b)中、締結部32には、カラー付きボルト59(図2参照)が締結される。
このような第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bは、左右両端部にそれぞれ形成される図示しないフランジを介して前記のようにサイドシル11(図2参照)のインナパネル13(図2参照)に接続されている。これにより第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bのそれぞれの左右両端部は、サイドシル11を構成するインナパネル13の対向面部16aに当接することとなる。
<スティフナ>
図2に示すように、スティフナ41は、サイドシル11の中空部内に配置されている。
本実施形態でのスティフナ41は、車幅方向外側に配置される外側スティフナ42と、車幅方向内側に配置される内側スティフナ43と、を備えている。
外側スティフナ42は、車幅方向外側に向けて膨出する略ハット形断面を有している。具体的には、外側スティフナ42の膨出部42aは、断面視で車幅方向外側に向けて凸形状の略台形となっている。そして、外側スティフナ42は、この略台形の上下端にそれぞれ設けられる上側フランジ42b及び下側フランジ42cを含めて略ハット形断面を形成している。
また、外側スティフナ42の膨出部42aの略台形は、開脚台形が好ましく、さらに好ましくは図2に示すように各脚部同士が水平面Sに対して略等角度に開く開脚台形である。
内側スティフナ43は、車幅方向内側に向けて膨出する略ハット形断面を有している。具体的には、内側スティフナ43の膨出部43aは、車幅方向内側に向けて凸形状の略台形となっている。そして、内側スティフナ43は、この略台形の上下端にそれぞれ設けられる上側フランジ43b及び下側フランジ43cを含めて略ハット形断面を形成している。
本実施形態でのスティフナ41は、外側スティフナ42の上側フランジ42b及び内側スティフナ43の上側フランジ43b同士が支持パネル14を介して接合されている。また、外側スティフナ42の下側フランジ42c及び内側スティフナ43の下側フランジ43c同士が支持パネル14を介して接合されている。
これにより外側スティフナ42と内側スティフナ43とが一体となって、スティフナ41は、略六角形の閉断面を有する構造となっている。
本実施形態でのスティフナ41においては、内側スティフナ43によって、車幅方向内側に第1側面44aが形成されている。また、内側スティフナ43によって、スティフナ41には、第1側面44aを上下で挟むよう略台形断面の脚部に対応する第1上面44bと第1下面44cとが成されている。
また、本実施形態でのスティフナ41においては、外側スティフナ42によって、車幅方向外側に第2側面45aが形成されている。また、外側スティフナ42によって、スティフナ41には、第2側面45aを上下で挟むように略台形断面の脚部に対応する第2上面45bと第2下面45cとが成されている。
このようなスティフナ41の第1側面44aと第2側面45aとは互いに対向し、好ましくは互いに略平行になるように配置されている。
そして、前記のように第1側面44aは、第2側面45aよりも相対的に上方にシフトしている。ここで「相対的に上方にシフトしている」とは、第1側面44aの上下方向に渡る全ての部分が第2側面45aよりも上方に位置する好ましい態様のほか、第1側面44aの上下方向に渡る全ての部分のうちの少なくとも一部が第2側面45aよりも上方に位置する態様をも許容することを意味している。
スティフナ41の第1上面44bは、水平面に沿って形成されているものが好ましい。
スティフナ41の第1下面44cは、内側スティフナ43と外側スティフナ42との下側の接合部側からサイドシル11とフロアパネル21との接合部側に向かうように傾斜している。
また、本実施形態においては、スティフナ41の第1下面44cが水平面に対して狭角側でなす角度θ1は、スティフナ41の第2側面45aが水平面に対して狭角側でなす角度θ2よりも大きくなっている(θ1>θ2)。
また、本実施形態での外側スティフナ42においては、前記のように略台形の脚部に相当する第2上面45b及び第2下面45cが水平面Sに対して略等角度に開くものを想定している。また、第2上面45bが上方に僅かに凸となるように中央部が屈曲し、又は湾曲しており、第2下面45cが下方に僅かに凸となるように中央部が屈曲し、又は湾曲しているものを想定している。
図4は、車体B(図1参照)の左側のサイドシル11(図1参照)内に配置されるスティフナ41を、車体B(図1参照)の左斜め前上方から見下ろした様子を示す部分斜視図である。なお、図4中、サイドシル11(図2参照)のアウタパネル12(図2参照)とインナパネル13(図2参照)とは省略している。また図4中、サイドシル11の支持パネル14は、仮想線(二点鎖線)で表している。
図4に示すように、外側スティフナ42は、第2上面45bに複数のビード45b1を有している。
これらのビード45b1は、スティフナ41の延在方向に交差するように延びるとともに、スティフナ41の延在方向に並列している。ちなみに、本実施形態でのビード45b1は、第2上面45b上でスティフナ41の延在方向に対して直交する方向に延びている。
これらのビード45b1は、第2上面45bにのみ形成することもできるし、第2上面45b及び第2下面45cの両方に、又は第2下面45cにのみ形成することもできる。
ちなみに、本実施形態でビード45b1は、第2上面45b及び第2下面45cの両方に形成されるものを想定している。
なお、ビード45b1を第2上面45b及び第2下面45cの両方に形成する場合には、第2上面45bと第2下面45cとでビード45b1が交互に並ぶように形成することが望ましい。
また、本実施形態でのビード45b1は、外側スティフナ42を形成する板体に波形成形を施すことにより形成しているが、外側スティフナ42の表面に条状の突出部が形成されていればよく、ビード45b1の形成方法に特に制限はない。
なお、図4中、符号43は、内側スティフナである。
図5は、車体B(図1参照)の左側のサイドシル11(図2参照)内に配置されるスティフナ41を、車体Bの右斜め前上方から見下ろした様子を、フロアクロスメンバ31との位置関係で示す部分斜視図である。なお、図5中、サイドシル11(図2参照)のアウタパネル12(図2参照)とインナパネル13(図2参照)と外側スティフナ42のビード45b1(図4参照)は省略している。また図4中、サイドシル11の支持パネル14は、仮想線(二点鎖線)で表している。
図5に示すように、内側スティフナ43の第1上面44bにはスティフナ41の延在方向に交差するように延在するビード44b1が第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31bの延在方向端部に対応する位置に形成されている。
これらのビード44b1は、第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31bの延在方向に沿うように延びており、本実施形態でのビード44b1は、スティフナ41の延在方向に対して直交する方向に延びている。
また、このビード44b1は、第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31bごとに複数列ずつ形成されている。本実施形態でのビード44b1は、各フロアクロスメンバ31a,31bの前後方向の両縁部に合せて第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31bごとに2列ずつ形成されている。
また、第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31b同士の間に対応する内側スティフナ43の第1上面44bには、ビード44b1が形成されていない。
なお、図5中、符号42は、外側スティフナである。
次に、サイドシル構造体C1の奏する作用効果について説明する。
本実施形態に係るサイドシル構造体C1は、スティフナ41の第1側面44aが第2側面45aよりも相対的に上方にシフトしている。
このようなサイドシル構造体C1によれば、車両が側面衝突した際に、サイドシル11を介してのフロアクロスメンバ31への衝突荷重の伝達が良好となる。
また、本実施形態に係るサイドシル構造体C1においては、バッテリパック51がバッテリサイドフレーム61を介してサイドシル11(インナパネル13)の下面に支持されている。
このようなサイドシル構造体C1によれば、内側スティフナ43がバッテリパック51の支持点の邪魔にならないので、バッテリパック51を支持するレイアウト性が向上する。
また、本実施形態に係るサイドシル構造体C1においては、外側スティフナ42が略等脚台形の断面形状を有しているとともに、略等脚台形の脚部に対応する第2上面45b及び第2下面45cが外側に僅かに屈曲又は湾曲している。
次に参照する図6(a−1)から(a−3)は、側面衝突時に本実施形態の外側スティフナ42が変形する様子を示す概念図、図6(b−1)から(b−3)及び図6(c−1)から(c−3)は、図6(a−1)から(a−3)と対比する参考図である。
図6(a−1)に示す本実施形態での外側スティフナ42に物体Obが側面衝突すると、図6(a−2)に示すように、略等脚台形の脚部における屈曲部又は湾曲部が外側に向けて突出するように外側スティフナ42は変形する。そして、図6(a−3)に示すように、略等脚台形の脚部は、サイドシル11の支持パネル14に対して略垂直に立脚部分を形成する。これにより、外側スティフナ42は、側面衝突時の荷重を車幅方向内側へと効率よく伝達する。
これに対して参考例としての図6(b−1)に示す外側スティフナ42では、略台形の片方の脚部がサイドシル11の支持パネル14に対して略垂直に立脚している。このような外側スティフナ42に側面衝突時の荷重が伝達されると、図6(b−2)に示すように、外側スティフナ42は、略垂直の脚部側が屈曲する。これにより外側スティフナ42は、図6(b−3)に示すように、支持パネル14の面上で倒壊する。つまり、この外側スティフナ42は、車幅方向内側への荷重の伝達が不十分になる場合がある。
また、参考例としての図6(c−1)に示す外側スティフナ42では、略等脚台形の脚部が屈曲又は湾曲せずに平坦になっている。このような外側スティフナ42に側面衝突時の荷重が伝達されると、図6(c−2)に示すように、脚部が外側スティフナ42の断面を閉じる方向に屈曲する。これにより外側スティフナ42は、図6(c−3)に示すように、支持パネル14の面上で座屈する。したがって、この外側スティフナ42は、車幅方向内側への荷重の伝達が不十分になる場合がある。
このように本実施形態での略等脚台形の外側スティフナ42(図6(a−1)参照)は、他の参考例の外側スティフナ42(図6(b−1)、図6(c−1)参照)に比べて、側面衝突時の荷重の伝達が良好となる。
また、本実施形態に係るサイドシル構造体C1においては、スティフナ41の第1下面44c(内側スティフナ43の下面)が水平面に対して狭角側でなす角度θ1が、第2下面45c(外側スティフナ42の下面)が水平面に対して狭角側でなす角度θ2よりも大きくなるように設定されている。
このようなサイドシル構造体C1によれば、内側スティフナ43の下面の傾斜角度が急になって、サイドシル11を介してのフロアクロスメンバ31への衝突荷重の伝達が良好となる。
また、本実施形態に係るサイドシル構造体C1においては、スティフナ41の第2上面45b(外側スティフナ42の上面)及びスティフナ41の第2下面45c(外側スティフナ42の下面)のうちの少なくとも一方の面に、ビード45b1が形成されている。
このようなサイドシル構造体C1によれば、ビード45b1によって、サイドシル11を介してのフロアクロスメンバ31への衝突荷重の伝達が良好となる。
また、本実施形態に係るサイドシル構造体C1においては、内側スティフナ43は、フロアクロスメンバ31の延在方向端部に対応する位置に、車幅方向に沿って延びるビード44b1を備えている。
このようなサイドシル構造体C1によれば、ビード44b1によって、サイドシル11を介してのフロアクロスメンバ31への衝突荷重の伝達が良好となる。
また、本実施形態に係るサイドシル構造体C1においては、内側スティフナ43のビード44b1は、第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31bのそれぞれの延在方向端部に対応する位置にのみ2列ずつ形成されている。また、第1及び第2フロアクロスメンバ31a,31b同士の間では、内側スティフナ43には、ビード44b1が形成されていない。
このようなサイドシル構造体C1によれば、車両が側面衝突した際に、次のように車幅方向内側への侵入量を低減することができる。
図7(a)及び(b)は、外側スティフナ42及び内側スティフナ43のうち、外側スティフナ42にビード45b1を有し、内側スティフナ43にビード44b1を有しないスティフナ41に対して、側面衝突時の荷重が物体Obを介して入力した際の、スティフナ41の変形の様子を示す概念図である。
図8(a)及び(b)は、外側スティフナ42及び内側スティフナ43のうち、外側スティフナ42にビード45b1を有し、内側スティフナ43に部分的にビード44b1を有するスティフナ41に対して、側面衝突時の荷重が物体Obを介して入力した際の、スティフナ41の変形の様子を示す概念図である。
図7(a)から(b)に示すように、スティフナ41に物体Obから側面衝突時の荷重が入力されると、第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bの間でスティフナ41の圧壊が進行する。この際、外側スティフナ42のビード45b1によって、側面衝突時に外側スティフナ42が潰れる荷重を高めることができる。これにより衝突エネルギの吸収効率を高めることができる。
図8(a)から(b)に示すように、スティフナ41に物体Obから側面衝突時の荷重が入力されると、第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bの間には、内側スティフナ43にビード44b1を有しないために、スティフナ41の圧壊が進行する。
その一方で、第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bに対応する部分で、内側スティフナ43にはビード44b1が形成されている。これによりビード44b1を有する内側スティフナ43部分では、入力した荷重による潰れが抑制されて、衝突荷重が効率よく第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bに伝達される。
つまり、この図8(a)に示すスティフナ41によれば、第一に、側面衝突時の荷重を、サイドシル11(図1参照)を介して第1フロアクロスメンバ31a及び第2フロアクロスメンバ31bに伝達することができる。また、このスティフナ41によれば、第二に、サイドシル11(スティフナ41)を潰してバッテリパック51への侵入量を低減することができる。つまり、このスティフナ41によれば、側面衝突時の相反するこれらの第一及び第二の特性を両立させることができる。
≪バッテリパック構造体≫
次に、本実施形態のバッテリパック構造体C2(図1参照)について説明する。
バッテリパック構造体C2は、バッテリサイドフレーム61(図13参照)における車幅方向内側に形成されるバッテリパック51(図13参照)の支持部61b(図13参照)よりも、車幅方向外側に位置するこのバッテリサイドフレーム61の下面61c(図13参照)のほうが下方に位置していることを主な特徴とする。
図9は、バッテリパック構造体C2の部分断面図であり、図1のIX−IX断面図である。
図9に示すように、バッテリパック構造体C2は、前記したサイドシル11と、バッテリパック51と、バッテリサイドフレーム61と、を備えて構成されている。
バッテリパック51は、前記したようにフロアパネル21の下方に配置されるとともに、カラー付きボルト59によってフロアパネル21上で車幅方向に延びるフロアクロスメンバ31と締結されている。そして、前記したように、バッテリパック51とフロアクロスメンバ31との間には、グロメット30によって所定間隔の空間が形成されている。
また、バッテリパック51は、バッテリサイドフレーム61とボルト40aで締結されている。そして、バッテリサイドフレーム61とサイドシル11とは、ボルト40a及びプレートナットからなる締結部32にて接合されている。
なお、図9中、符号12はアウタパネルであり、符号13はインナパネルであり、符号14は支持パネルである。符号41は、外側スティフナ42と内側スティフナ43とで構成されるスティフナである。
また、符号58は、バッテリパック51を構成するバッテリフレーム57のバッテリクロスメンバであり、符号R1は、後記するバッテリクロスメンバ58のリブである。
以下に、バッテリパック51及びバッテリサイドフレーム61についてさらに詳しく説明する。
<バッテリパック>
図10は、バッテリパック51にバッテリサイドフレーム61が取り付けられたバッテリパックユニットUの斜視図あり、バッテリパック51の上側を部分的に切り欠いてバッテリパック51の内部構造を示す図である。
図10に示すように、バッテリパック51は、上下に薄い略直方体の形状を有している。
バッテリパック51の内側には、複数のバッテリモジュール52が前後左右に整列して配置されている。バッテリモジュール52は、例えばリチウムイオン二次電池などで構成されている。また、バッテリパック51の内側には、例えばジャンクションボード、DC−DCコンバータなどからなる電気補器部品群53が配置されている。また、図示しないが、バッテリパック51の内側には、送風機構を有する冷却装置なども配置されている。
これらのバッテリモジュール52、電気補器部品群53、冷却装置などは、後に詳しく説明するバッテリフレーム57を介してバッテリパック51内に支持されている。
図10中、符号58は、バッテリフレーム57を構成するバッテリクロスメンバである。
図11は、図10のバッテリパックユニットUの分解斜視図である。
図11に示すように、バッテリパック51は、バッテリカバー55と、バッテリトレー56と、バッテリフレーム57と、を備えている。また、バッテリパック51は、図11中、図示を省略しているが、前記のバッテリモジュール52、電気補器部品群53、冷却装置などを備えている。
バッテリカバー55は、バッテリパック51の上側半体の外形を形成している。本実施形態でのバッテリカバー55は、プレス成形した板体で形成されている。このバッテリカバー55は、バッテリパック51内に配置される前記のバッテリモジュール52(図10参照)などの構造物の上面形状に対応して板体が部分的に膨出した膨出構造を有している。
また、バッテリカバー55には、カラー付きボルト59が挿通される複数の挿通孔55aが形成されている。この挿通孔55aには、グロメット30が配置される。これによりバッテリカバー55とフロアクロスメンバ31とは、前記したように所定の距離で離隔する。
これらの挿通孔55aは、第1フロアクロスメンバ31a(図1参照)及び第2フロアクロスメンバ31b(図1参照)に形成される締結部32(図1参照)に対応する位置に設けられている。
バッテリトレー56は、バッテリパック51の下側半体の外形を形成している。バッテリトレー56は、バッテリカバー55と略同じ平面形状を有している。このバッテリトレー56は、バッテリカバー55と貝合わせになって、前記のバッテリモジュール52などを内側に収納するバッテリパック51のケーシングを構成している。このバッテリトレー56には、バッテリカバー55の挿通孔55aに対応する位置に、前記のカラー付きボルト59の挿通孔56aが形成されている。
なお、バッテリカバー55及びバッテリトレー56のそれぞれの周囲には、複数の貫通孔H1が形成されている。これらの貫通孔H1は、バッテリカバー55とバッテリトレー56とで互いに対応する位置に形成されている。これらの貫通孔H1には、バッテリカバー55とバッテリトレー56とが貝合わせに閉じられる際に、これらを相互に締結するボルト(図示省略)が挿通される
バッテリフレーム57は、バッテリパック51内で車幅方向に延びるバッテリクロスメンバ58を備えている。
本実施形態でのバッテリクロスメンバ58は、バッテリパック51内の前方で車幅方向に延びる第1バッテリクロスメンバ58aと、第1バッテリクロスメンバ58aの後方で車幅方向に延びる第2バッテリクロスメンバ58bとで構成されている。なお、以下の説明において、第1バッテリクロスメンバ58aと第2バッテリクロスメンバ58bとを区別する必要がない場合には、単にバッテリクロスメンバ58と称する。
第1バッテリクロスメンバ58aには、カラー付きボルト59の挿通孔58a1が形成されている。この挿通孔58a1は、第1フロアクロスメンバ31a(図1参照)の締結部32(図1参照)に対応する位置に形成されている。
第2バッテリクロスメンバ58bには、カラー付きボルト59の挿通孔58b1が形成されている。この挿通孔58b1は、第2フロアクロスメンバ31b(図1参照)の締結部32(図1参照)に対応する位置に形成されている。
また、このようなバッテリクロスメンバ58には、後記するように、断面内側で車幅方向に沿って延びるリブR1(図12参照)が形成されている。
バッテリフレーム57は、第1バッテリクロスメンバ58aと第2バッテリクロスメンバ58bとの間で車幅方向に延びるバッテリセンタクロスメンバ57aをさらに備えている。
また、バッテリフレーム57は、第1バッテリクロスメンバ58a、第2バッテリクロスメンバ58b及びバッテリセンタクロスメンバ57a同士を連結するように、前後方向に延びる4つの連結メンバ57bをさらに備えている。ちなみに、4つの連結メンバ57bのうち、2つは、バッテリパック51内の左右にそれぞれ配置されている。また、他の2つは、バッテリパック51内の車幅方向の中央部に並ぶように配置されている。
<バッテリサイドフレーム>
図9に示すように、バッテリサイドフレーム61は、サイドシル11とバッテリパック51との間に配置されている。
また、バッテリサイドフレーム61は、図10に示すように、バッテリパック51の車幅方向外側に沿って前後方向に延在している。
また、図11に示すように、バッテリサイドフレーム61には、バッテリカバー55及びバッテリトレー56の左右に形成された貫通孔H1に挿通されるボルト(図示省略)が螺合するねじ孔H2が形成されている。
また、バッテリサイドフレーム61には、サイドシル11(図2参照)の支持部16c(図2参照)にバッテリサイドフレーム61を締結するためのボルト40a(図2参照)の挿通孔H3が形成されている。
なお、図11中、符号64は、左右のバッテリサイドフレーム61,61の後端部の間で車幅方向に延在するクロスビームである。このクロスビーム64には、バッテリカバー55及びバッテリトレー56の後部に形成された貫通孔H1に挿通されるボルト(図示省略)が螺合するねじ孔H4が形成されている。
次に参照する図12は、図10の矢示XII部におけるバッテリサイドフレーム61と、バッテリトレー56及びバッテリクロスメンバ58との接合関係を示す部分斜視図であり、矢示XII部付近を右斜め後の上方から見下ろした様子を示す図である。また、図12は、バッテリサイドフレーム61、バッテリトレー56、及びバッテリクロスメンバ58の断面図を含んでいる。
図12に示すように、バッテリサイドフレーム61は、複数の仕切壁Wで区画された中空部を有するL字断面を有するブロック部61aと、このブロック部61aの車幅方向内側(図12の左側)の下端から車幅方向内側にさらに延出するリブからなるバッテリパック51(図9参照)の支持部61bとを有して構成されている。
ブロック部61aは、ベース部61a1とこのベース部61a1から略垂直に立ち上がる縦壁部61a2とによって前記のL字断面を形成している。
ベース部61a1の上面には、ボルト40a(図2参照)の挿通孔H3(図11参照)が形成されている。また、縦壁部61a2の上面には、ボルト40a(図2参照)が螺合するねじ孔H2(図11参照)が形成されている。図12中、符号H1は、バッテリトレー56に形成される前記の貫通孔H1である。
このようなバッテリサイドフレーム61の車幅方向内側面には、バッテリフレーム57を構成するバッテリクロスメンバ58の車幅方向の端面がバッテリトレー56を介して対向している。
本実施形態でのバッテリクロスメンバ58は、前記したように断面内側に車幅方向に沿って延びるリブR1を有している。具体的には、バッテリクロスメンバ58は、中空部を有する矩形の閉断面を有しており、リブR1は、バッテリクロスメンバ58の中空部を上下に仕切るように略水平に延びている。なお、図示しないがカラー付きボルト59がバッテリクロスメンバ58を貫通する部分においては、リブR1にはカラー付きボルト59の挿通孔が形成されている。
図12中、符号58cは、バッテリクロスメンバ58のフランジであり、符号80は、バッテリサイドフレーム61に対するバッテリクロスメンバ58の締結点である。
図13は、図12のXIII−XIII断面図である。また、図13には、サイドシル11におけるバッテリサイドフレーム61の支持部16cを仮想線(二点鎖線)で描いている。
図13に示すように、本実施形態のバッテリパック構造体C2は、バッテリサイドフレーム61の車幅方向内側に形成されるバッテリパック51の支持部61bよりも、車幅方向外側に位置するバッテリサイドフレーム61の下面61cのほうが下方に位置している。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリクロスメンバ58のリブR1が車幅方向に延びている。そしてサイドシル11に形成されるバッテリサイドフレーム61の支持部16cは、リブR1の延長線上で重なる位置になるように設定されている。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリサイドフレーム61の中空部を仕切る仕切壁Wのうちの水平に延びる仕切壁Wが、支持部16cから車体幅方向内側に延びる延長部Exを構成している。そして、延長部Exは、リブR1の延在方向の延長線上で重なる位置に形成されている。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリサイドフレーム61におけるバッテリパック51の支持部61bと、バッテリクロスメンバ58とがボルト40aによって上下方向に互いに結合されている。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリサイドフレーム61の車体幅方向内側の方が車体幅方向外側よりも強度が高く設定されている。具体的には、バッテリサイドフレーム61の車体幅方向内側に配置されるバッテリサイドフレーム61の構成部材m2は、車体幅方向外側に配置される構成部材m1よりも厚くなっている。
ちなみに、車体幅方向内側と車体幅方向外側との強度差は、このような構成部材の厚さによるものに限定されるものではない。したがって、車体幅方向内側と車体幅方向外側との強度差は、強度差が異なる2種以上の構成部材を使用することによって設定することもできる。また、このような強度差は、バッテリサイドフレーム61の車体幅方向外側寄りに補強を施すことによっても設定することができる。なお、補強の態様としては、特に制限はないが、リブ、溝などの立体構造によるもののほか、バッテリサイドフレーム61の表面への硬質膜の付与などが挙げられる。
このような強度差は、車体幅方向内側から車体幅方向外側へと段階的に設定することができるし、徐々に強度が増加するように設定することもできる。
次に、バッテリパック構造体C2の奏する作用効果について説明する。
本実施形態のバッテリパック構造体C2は、バッテリパック51の支持部61bよりも、車幅方向外側に位置するバッテリサイドフレーム61の下面61cのほうが下方に位置している。
このようなバッテリパック構造体C2によれば、側面衝突時に入力される荷重によって、バッテリサイドフレーム61が上方に向けて曲がろうとする力を低減させることができる。
図14(a)から(c)は、本実施形態のバッテリパック構造体C2に側面衝突時の荷重が入力された際の、バッテリサイドフレーム61が変形する様子を示す概念図である。
図15(a)から(c)は、本実施形態のバッテリパック構造体C2と対比するための参考例を示す概念図である。
図14(a)から(c)に示すように、本実施形態のバッテリパック構造体C2では、前記したようにバッテリサイドフレーム61における支持部61bよりも、下面61cのほうが下方に位置している。そして、側面衝突時の荷重が物体Obを介してサイドシル11に入力されると、図14(b)に示すように、サイドシル11の下面が変形し、それにつられてバッテリサイドフレーム61の車幅方向外側を上方に向けて持ち上げようとする力が働く。その一方で、支持部61bよりも下面61cのほうが下方に位置しているので、図14(b)中、F方向にバッテリサイドフレーム61の曲げ力が発生する。
これにより図14(c)に示すように、前記のバッテリサイドフレーム61の車幅方向外側を上方に向けて持ち上げようとする力がキャンセルされて、バッテリサイドフレーム61が上方に変位することを抑制することができる。したがって、このバッテリパック構造体C2によれば、車両の側面衝突時にバッテリパック51をより確実に保護することができる。
これに対して参考例では、図15(a)に示すように、バッテリサイドフレーム61の支持部61bと下面61cとに高低差がない。そのため、図15(b)に示すように、バッテリサイドフレーム61の車幅方向外側を上方に向けて持ち上げようとする力が働いた際に、図14(b)と異なってF方向の曲げ力は発生しない。
そのため参考例では、図15(c)に示すように、バッテリサイドフレーム61の車幅方向外側が持ち上がるように変形する。
つまり、図14(a)に示す本実施形態のバッテリパック構造体C2は、図15(a)に示す参考例と比べて、車幅方向内側への荷重の伝達性に優れる。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリクロスメンバ58のリブR1が車幅方向に延びている。そしてサイドシル11に形成されるバッテリサイドフレーム61の支持部16cは、リブR1の延長線上で重なる位置になるように設定されている。
このようなバッテリパック構造体C2によれば、側面衝突時にサイドシル11を介して入力された荷重が、バッテリサイドフレーム61からバッテリクロスメンバ58へと効率よく伝達することができる。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリサイドフレーム61の中空部を仕切る仕切壁Wのうちの水平に延びる仕切壁Wが、支持部16cから車体幅方向内側に延びる延長部Exを構成している。そして、延長部Exは、リブR1の延在方向の延長線上で重なる位置に形成されている。
このようなバッテリパック構造体C2によれば、側面衝突時にサイドシル11を介して入力された荷重が、バッテリサイドフレーム61からリブR1へと効率よく伝達することができる。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリサイドフレーム61におけるバッテリパック51の支持部61bと、バッテリクロスメンバ58とがボルト40aによって上下方向に互いに結合されている。
このようなバッテリパック構造体C2によれば、側面衝突時にバッテリサイドフレーム61とバッテリパック51とが面接触するので、車体幅方向内側への荷重の伝達効率に優れる。
また、本実施形態のバッテリパック構造体C2においては、バッテリサイドフレーム61の車体幅方向内側の方が車体幅方向外側よりも強度が高く設定されている。
このようなバッテリパック構造体C2によれば、バッテリサイドフレーム61の車体幅方向外側で側面衝突時のストロークを確保しつつ、車体幅方向内側の高い強度によって、サイドシル11の車幅方向内側への侵入量を低減させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
11 サイドシル
12 アウタパネル
13 インナパネル
14 支持パネル
16c 支持部
20 ダッシュボードロア
21 フロアパネル
30 グロメット
31 フロアクロスメンバ
31a 第1フロアクロスメンバ
31b 第2フロアクロスメンバ
41 スティフナ
42 外側スティフナ
43 内側スティフナ
44b1 ビード
44a 第1側面
44b 第1上面
44c 第1下面
45b1 ビード
45a 第2側面
45b 第2下面
45c 第2下面
51 バッテリパック
57 バッテリフレーム
58 バッテリクロスメンバ
58a 第1バッテリクロスメンバ
58b 第2バッテリクロスメンバ
61 バッテリサイドフレーム
61b 支持部
61c 下面
B 車体
C 下部構造
C1 サイドシル構造体
C2 バッテリパック構造体
Ex 延長部
R1 リブ
R2 リブ
S 水平面

Claims (5)

  1. フロアパネルの下方に配置されるバッテリパックと、
    車体の幅方向外側で前後方向に延在するサイドシルと、
    前記バッテリパックと前記サイドシルとの間で車体の前後方向に延在して前記サイドシルに前記バッテリパックを支持させるバッテリサイドフレームと、
    を備え
    前記バッテリサイドフレームは、このバッテリサイドフレームにおける車体の幅方向内側に形成される前記バッテリパックの支持部よりも、車体の幅方向外側に位置するこのバッテリサイドフレームの下面のほうが下方に位置していることを特徴とする車体の下部構造。
  2. 前記バッテリサイドフレームは、車体の幅方向内側の方が車体の幅方向外側よりも強度が高く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の車体の下部構造。
  3. 前記バッテリパック内には、車体幅方向に延在するバッテリクロスメンバが配置され、
    前記バッテリクロスメンバは、前記バッテリクロスメンバの延在方向に沿って延びるリブを有し、
    前記サイドシルに対する前記バッテリサイドフレームの支持部は、前記リブの延在方向の延長線上で重なる位置に設定されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車体の下部構造。
  4. 前記バッテリサイドフレームは、前記サイドシルに対する前記支持部から車体幅方向内側に延びる延長部を有し、
    前記延長部は、前記リブの延在方向の延長線上で重なる位置に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の車体の下部構造。
  5. 前記バッテリサイドフレームと前記バッテリクロスメンバとは、上下方向に互いに結合されていることを特徴とする請求項3に記載の車体の下部構造。
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