JP2018131136A - 車体の下部構造 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
なお、図4中、符号43は、内側スティフナである。
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。
なお、図5中、符号42は、外側スティフナである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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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