JP2021112924A - 車両下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成を用いて、車両外観性及び空力特性を維持しつつ、側突時に電池パック回転の発生を抑制し、良好な側突エネルギーの吸収特性を得ることで、車両ボデーの変形量を低減し、車両信頼性の向上を実現できる車両下部構造を提供する。【解決手段】車両下部構造１は、フロアクロスメンバ１０と、フロアクロスメンバ１０の車幅方向の端部に締結されたロッカ２０とフロアクロスメンバ１０の下方側に設けられた電池パック３０と、フロアクロスメンバ１０と電池パック３０の電池パック内クロス３４との上下方向の間に設けられた荷重伝達部５０とを備え、荷重伝達部５０は、電池パック内クロス３４に締結された第１荷重伝達部材５１と、フロアクロスメンバ１０に締結された第２荷重伝達部材５２とを有し、第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２は、車幅方向にて互いに対向するように設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

近年、側突による側突エネルギーを吸収して車両信頼性を高めるための車両下部構造が車両に採用されている。

例えば、特許文献１には、フロアパネルの下方に設置されたバッテリパックと、車体の車幅方向外側に車体前後方向に延設されたサイドシルと、を備えた車体の下部構造であって、サイドシルの断面内には、衝撃吸収部材が配置され、衝撃吸収部材は、上下方向に延設された荷重受部と、荷重受部の上部から車幅方向に延設された上側衝撃吸収部と、荷重受部の下部から車幅方向に延設された下側衝撃吸収部と、を備え、上側衝撃吸収部の車幅方向内側には、フロアクロスメンバが配置され、下側衝撃吸収部の車幅方向内側には、バッテリパックを支持するバッテリクロスメンバが配置されていることを特徴とする車体下部構造が開示されている。

また、例えば、特許文献２には、車体の底面を構成するセンターフロアパネルと、センターフロアパネルの下面に結合されるバッテリーケースと、センターフロアパネルの幅方向の両側に結合されてバッテリーケースの幅方向の両側に配置され、車体の前後方向に延びるボックス形状の端面を有するサイドシルと、センターフロアパネルに下端が結合され、センターフロアパネルを幅方向に横切ってサイドシルに結合されるシートクロスメンバーと、バッテリーケース、サイドシル、センターフロアパネル、及びシートクロスメンバーを順に貫くように上下に延び、バッテリーケースに固定されるパイプナットと、を含む車体下部構造が開示されている。

特開２０１７−２２６３５３号公報 特開２０１９−１０８１１３号公報

ところで、特許文献１及び特許文献２に開示の車体下部構造のような構成は、車両が側突されたときに、一部の側突エネルギーを吸収することができる。
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示の車体下部構造のような構成では、ロッカへの電池パック締結部の取付位置は、電池パックの重心位置よりも上下方向の下方、かつ車幅方向の外側にある。そのため、側突時、電池パックは、締結ボルト・カラーのような電池パック締結構造による入力されたモーメントによって、回転する。その結果、電池パックの端部側のエネルギー吸収部材は、横折れしてしまい、効率よく側突エネルギーを吸収することができなくなる。さらに、この場合、フロアクロスメンバは、側突エネルギーを耐え切れずに折れ、車両ボデーの変形量が増大する可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みて発明されたものであり、本発明の目的は、簡易な構成を用いて、車両外観性及び空力特性を維持しつつ、側突時に電池パック回転の発生を抑制し、良好な側突エネルギーの吸収特性を得ることで、車両ボデーの変形量を低減し、車両信頼性の向上を実現することができる車両下部構造を提供することである。

本発明の一態様は、車両の下方側に設けられたフロアクロスメンバと、フロアクロスメンバの車幅方向の端部に締結されたロッカと、電池パック内クロスを有し、電池パック内クロスのロッカに対する固定によって、フロアクロスメンバの下方側に設けられた電池パックと、フロアクロスメンバと電池パック内クロスとの上下方向の間に設けられた荷重伝達部と、を備え、荷重伝達部は、電池パック内クロスに締結された第１荷重伝達部材と、車幅方向にて第１荷重伝達部材とロッカとの間に位置し、フロアクロスメンバに締結された第２荷重伝達部材と、を有し、第１荷重伝達部材及び第２荷重伝達部材は、車幅方向にて、互いに対向するように設けられている、車両下部構造。

上記態様の車両下部構造では、荷重伝達部を採用することによって、電池パックに生じた、車幅方向の外側に向かう慣性力を一の慣性力及び他の慣性力という２つの慣性力に分岐するとともに、分岐された一の慣性力の方向を車幅方向の外側の斜め上方に向かうように変更することができる。こうして、電池パックに、他の慣性力の反力によるモーメントと、一の慣性力によるモーメント（他の慣性力の反力によるモーメントの反対方向のモーメント）とが入力される。このため、電池パックに入力される総モーメントが「０」になり、電池パックの回転は抑制される。よって、電池パックの重心よりも外側の斜め下方に位置する、電池パックの締結構造を採用しても、電池パックの回転を確実に抑制することができる。その結果、側突時、電池パックの端部側のエネルギー吸収部材は、十分な大きさを有する車幅方向の外側に向かう他の慣性力と、車幅方向の内側に向かう他の慣性力の反力との共同作用の基で、効率よく側突エネルギーを吸収することができ、良好な側突エネルギーの吸収特性が得られる。よって、側突に係る電池パックの変形ストロークを低減することができる。
また、電池パックの回転の抑制や、変形ストローク等問題の軽減によって、側突に係るフロアクロスメンバの折れ問題を抑制することができる。よって、フロアクロスメンバの端部に取り付けられたロッカは、十分な大きさを有する車幅方向の外側に向かう慣性力と、車幅方向の内側に向かうその慣性力の反力との共同作用の基で、効率よく側突エネルギーを吸収することができ、良好な側突エネルギーの吸収特性が得られる。その結果、側突に係るフロアクロスメンバの折れ問題をより確実に軽減することができる。
さらに、荷重伝達部を採用することで、空間のうちの、第２荷重伝達部材が設けられた部分が除かれた空間をより広くすることができる。よって、その空間を配管配線のための配索スペースとして利用することができる。その結果、車両の底面をフラットにすることが可能となり、上述した荷重伝達部による効果を実現しながら、車両外観性及び空力特性を維持することができる。

本発明によれば、簡易な構成を用いて、車両外観性及び空力特性を維持しつつ、側突時に電池パック回転の発生を抑制し、良好な側突エネルギーの吸収特性を得ることで、車両ボデーの変形量を低減し、車両信頼性の向上を実現できる車両下部構造を提供することが可能となる。

第１実施形態に係る車両下部構造の構成を説明するための図である。 第１実施形態に係る車両下部構造の側突時における状態を説明するための図である。 比較例に係る車両下部構造の側突時における状態を説明するための図である。 第２実施形態に係る車両下部構造の構成を説明するための図である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面の記載において同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施の形態に限定して解するべきではない。

［第１実施形態］
＜車両下部構造１＞
まず、図１を参照しつつ、第１実施形態に係る車両下部構造１について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両下部構造１の構成を説明するための図である。

第１実施形態に係る車両下部構造１は、車両の下方側に設けられた構成である。また、車両下部構造１は、車両の車幅方向にて、左右対称な構成を有している。このため、以下の説明では、車両下部構造１の右側部分を中心に説明し、同様の構成を有する車両下部構造１の左側部分の説明を省略する。

図１に示すように、車両下部構造１は、車両の下方側に設けられたフロアクロスメンバ１０と、フロアクロスメンバ１０の車幅方向の端部に締結されたロッカ２０と、ロッカ２０に対して固定されることで、フロアクロスメンバ１０の下方側に設けられた電池パック３０と、電池パック３０とともにロッカ２０に固定されることで、電池パック３０の下方側に設けられたアンダーカバー４０と、フロアクロスメンバ１０と後述する電池パック内クロス３４との上下方向の間に設けられた荷重伝達部５０とを備える。

フロアクロスメンバ１０は、車両ボデーを構成する一部であり、車両のフロアパネル（図示せず）を補強するとともに、ロッカ２０等を取り付けるための板状部材である。このフロアクロスメンバ１０は、車両の車幅方向の端部に、車両の前後方向に沿って延設された左右のサイドシル（図示せず）の間に架設されている。

ロッカ２０は、車両とバリアとの側突が発生するとき（側突時）に、バリアが車両に与えるエネルギー、すなわち外部からの荷重を吸収するための構成である。ロッカ２０は、外部荷重によって変形することができる。

このロッカ２０は、フロアクロスメンバ１０の車幅方向の端部に、車両の前後方向に沿って延設されている。また、ロッカ２０は、ロッカ筐体２１と、ロッカ筐体２１に内部に設けられたロッカ内エネルギー吸収部材２２とを有する。

電池パック３０は、例えば、車両のモータを駆動するための、固体高分子型燃料電池（燃料電池スタック）である。この電池パック３０は、電池本体３１と、電池本体３１を支持する電池パック内クロス３４と、電池本体３１及び電池パック内クロス３４を内部に収容する電池筐体３５と、電池筐体３５の外部かつ車幅方向の端部に設けられた電池側部構造３６とを有する。以下の説明では、電池本体３１、電池パック内クロス３４、及び電池筐体３５を「電池主部構造３９」と総称することもある。

電池本体３１は、複数の電池セルが積層されたセル積層体３２と、このセル積層体３２の積層方向の両端に位置する一対のエンドプレート３３とを有する。一対のエンドプレート３３は、所定の圧力によってセル積層体３２を締結している。また、セル積層体３２の積層方向は、車幅方向と一致する。

電池パック内クロス３４は、２本の棒状部材によって構成されている。この電池パック内クロス３４は、電池本体３１の周囲に設けられている。具体的には、電池パック内クロス３４は、電池本体３１の車両の前後方向の両側かつ電池本体３１の上下方向の下方部分側に設けられている。また、電池パック内クロス３４は、図示しない固定手段によって、電池本体３１と一体に締結されることによって、電池本体３１への支持を実現している。

以下では、説明の便宜のために、電池本体３１の上下方向の下方部分を「電池本体３１の下方部分」と呼び、電池本体３１の上下方向の上方部分を「電池本体３１の上方部分」と呼ぶことがある。同様に、電池本体３１の下方部分に対応する電池主部構造３９の下方部分を「電池主部構造３９の下方部分」と呼び、電池本体３１の上方部分に対応する電池主部構造３９の上方部分を「電池主部構造３９の上方部分」と呼ぶことがある。

電池筐体３５は、電池本体３１の上方部分を覆うように形成されている上方筐体３５１と、電池本体３１の下方部分及び電池パック内クロス３４を覆うように形成されている下方筐体３５２とを有する。

上方筐体３５１及び下方筐体３５２とも、箱状部材である。また、上方筐体３５１及び下方筐体３５２は、それぞれの凹部を向き合うように取り付けられることで、電池本体３１及び電池パック内クロス３４を収容する内部空間を構成している。

電池側部構造３６は、電池主部構造３９を支持するとともに、車両とバリアとの側突が発生するとき（側突時）に、バリアが車両に与えるエネルギー、すなわち外部からの荷重を吸収するための構造である。また、電池側部構造３６は、電池パック横エネルギー吸収材３７と、電池パック締結構造として機能する締結ボルト・カラー３８とを有する。

電池パック横エネルギー吸収材３７は、外部荷重によって変形することができ、複数の空隙を有するブロック状部材である。この電池パック横エネルギー吸収材３７は、車幅方向の内側の端部が、電池主部構造３９の下方部分の端部に締結されている。また、電池パック横エネルギー吸収材３７は、締結ボルト・カラー３８によって、ロッカ２０の下方の面に締結されている。

こうして、電池パック３０は、電池側部構造３６の電池パック横エネルギー吸収材３７及び締結ボルト・カラー３８を介して、ロッカ２０に固定されている。また、ロッカ２０と、電池パック３０の電池主部構造３９の上方部分の端部との間に、空間Ｓ１が形成されている。

アンダーカバー４０は、車両の下部をフラットにするために設けられた板状部材である。このアンダーカバー４０は、締結ボルト・カラー３８を介して、電池パック３０とともにロッカ２０に固定されている。

荷重伝達部５０は、側突時、電池パック内クロス３４に生じる慣性力の一部の方向を変更するための構成である。なお、荷重伝達部５０の詳細は後述する。

このように、フロアクロスメンバ１０、ロッカ２０、電池パック３０、アンダーカバー４０、及び荷重伝達部５０は、第１実施形態に係る車両下部構造１を構成する。ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７は、車両下部構造１の側突エネルギーを吸収する構造を構成する。側突時、ロッカ２０は、フロアクロスメンバ１０及びバリアＢによって挟まれ、電池パック横エネルギー吸収材３７は、電池パック内クロス３４及びバリアＢによって挟まれる。また、車両下部構造１では、電池パック３０の重心Ｇは、車幅方向の図１に示す位置、かつ車両の前後方向にて電池パック３０前後方向の中央にある。このため、電池パック３０の重心Ｇの位置は、締結ボルト・カラー３８の取付位置Ｌよりも、上下方向の上方、かつ車幅方向の内側に位置する。言い換えれば、締結ボルト・カラー３８の取付位置Ｌは、電池パック３０の重心Ｇの位置に対して、車幅方向の外側の斜め下方にある。

＜荷重伝達部５０＞
次に、図１を参照しつつ、荷重伝達部５０の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、荷重伝達部５０は、電池パック内クロス３４に締結された第１荷重伝達部材５１と、フロアクロスメンバ１０に締結された第２荷重伝達部材５２とを有する。

第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２は、例えば、同じ構成（形状、寸法、及び材質等）を有するブロック状の剛性部材である。また、図１に示すように、第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２のそれぞれの断面視形状は、略台形状である。この略台形状は、上底と、下底と、上底及び下底に対して垂直するように形成されている第１脚と、底辺に対して傾斜し、かつ湾曲するように形成されている第２脚とを有する。

以下では、説明の便宜のために、上記略台形状の第１脚、第２脚、上底、及び下底のそれぞれに対応する第１荷重伝達部材５１の各面を、「第１面５１１」、「第２面５１２」、「上面５１３」、及び「下面５１４」と呼ぶことがある。同様に、第２荷重伝達部材５２の各面を、「第１面５２１」、「第２面５２２」、「上面５２３」、及び「下面５２４」と呼ぶことがある。なお、第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２のそれぞれの断面視形状は、三角形、矩形、正方形、その他の多辺形、又は不規則な形状であってもよい。

第１荷重伝達部材５１は、電池主部構造３９の電池筐体３５の内部、かつ電池パック内クロス３４の上面に設けられている。より詳しく説明すると、第１荷重伝達部材５１は、下面５１４が、電池パック内クロス３４の上面と接触し、第１面５１１が、第１荷重伝達部材５１よりも車幅方向の外側にある第２荷重伝達部材５２に向かうように設けられている。また、第１荷重伝達部材５１の第１面５１１は、エンドプレート３３よりも車幅方向の外側に設けられている。

第２荷重伝達部材５２は、空間Ｓ１の内部、かつフロアクロスメンバ１０の下面に設けられている。より詳しく説明すると、第２荷重伝達部材５２は、下面５２４が、フロアクロスメンバ１０の下面と接触し、第１面５２１が、第２荷重伝達部材５２よりも車幅方向の内側にある第１荷重伝達部材５１に向かうように設けられている。すなわち、第２荷重伝達部材５２の第１面５２１は、第１荷重伝達部材５１の第１面５１１と対向するように設けられている。

また、第２荷重伝達部材５２の第２面５２２は、空間Ｓ１の中心に向かって湾曲している。このため、空間Ｓ１のうちの、第２荷重伝達部材５２が設けられた部分が除かれた、配管や配線するための空間Ｓ２をより広くすることができる。

このように、第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２は、第１実施形態に係る荷重伝達部５０を構成する。第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２は、車幅方向にて、互いに対向するように設けられている。第２荷重伝達部材５２は、車幅方向にて、第１荷重伝達部材５１とロッカ２０との間に設けられている。

また、荷重伝達部５０の全体から捉えてみると、荷重伝達部５０は、車幅方向にて、第１荷重伝達部材５１の第２面５１２及び下面５１４からなる内側端部５０１と、第２荷重伝達部材５２の第２面５２２及び下面５２４からなる外側端部５０２とを有する。内側端部５０１は、電池パック内クロス３４の上面に位置する。一方、外側端部５０２は、フロアクロスメンバ１０の下面に位置する。

こうして、外側端部５０２は、内側端部５０１よりも車幅方向の外側（端部側）、かつ内側端部５０１よりも上下方向の上方に位置するように設けられている。また、内側端部５０１と外側端部５０２との仮想連結線は、電池パック３０の重心Ｇの位置に対して、外側の斜め上方に向かって傾斜している。

また、車両の側突が発生しないとき、荷重伝達部５０の第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２は、互いに分離している状態である。一方、車両の側突が発生するとき、第１荷重伝達部材５１は、電池筐体３５の上方筐体３５１を介して、第２荷重伝達部材５２と非直接に当接している。

以下では、説明の便宜のために、車両の側突が発生しないときに係る荷重伝達部５０の状態を「分離状態」と呼び、車両の側突が発生するときに係る荷重伝達部５０の状態を「当接状態」と呼ぶことがある。また、側突時に係る第１荷重伝達部材５１と第２荷重伝達部材５２との「非直接当接」を単に第１荷重伝達部材５１と第２荷重伝達部材５２との「当接」と呼ぶこともある。

このように、車両の側突が発生しないとき、荷重伝達部５０が分離状態であるため、電池パック内クロス３４に発生する力は、荷重伝達部５０を通過して伝達することができない。その結果、電池パック内クロス３４に発生する力の方向は、変化しない。

一方、車両の側突が発生するとき、荷重伝達部５０が当接状態であるため、電池パック内クロス３４に発生する力等一部は、荷重伝達部５０を介して、具体的には、荷重伝達部５０の内側端部５０１から外側端部５０２に向かって伝達する。その結果、電池パック内クロス３４に発生する力等一部の方向は、車幅方向の外側の斜め上方に変化する。

＜荷重伝達部５０の効果＞
続いて、図１乃至図３を参照しつつ、第１実施形態に係る車両下部構造１の側突時における状態と、比較例に係る車両下部構造２の側突時における状態とを比較しながら、第１実施形態に係る荷重伝達部５０の効果を説明する。図２は、第１実施形態に係る車両下部構造１の側突時における状態を説明するための図である。図３は、比較例に係る車両下部構造２の側突時における状態を説明するための図である。

ここで、第１実施形態に係る車両下部構造１の側突時における状態を説明する前に、まず、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７による側突エネルギーの吸収特性について説明する。車両とバリアＢとの側突が発生すると、車両の車両下部構造１に、その自重により、車幅方向の外側に向かう慣性力が発生する。そのような慣性力によって、車両下部構造１がバリアＢに押し付けられる。それとともに、バリアＢに押し付けられた車両下部構造１は、バリアＢからの上述した慣性力への反力、すなわち車幅方向の内側に向かう荷重（外力）を受ける。このようなバリアＢからの反力によって、車両下部構造１のロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７は、潰されて変形し始める。つまり、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７は、車幅方向の外側に向かう慣性力と、車幅方向の内側に向かうバリアＢからの反力との共同作用によって、側突時に生じる側突エネルギーを吸収する。

また、車幅方向の内側に向かうバリアＢからの反力の大きさは、車幅方向の外側に向かう慣性力が大きさの変動とともに変動する。具体的には、車幅方向の外側に向かう慣性力が十分な大きさを有する場合、車幅方向の内側に向かうバリアＢからの反力も十分な大きさを有する。よって、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７が両者によってしっかり挟まれ、効率よく側突エネルギーを吸収することができ、良好な側突エネルギーの吸収特性が得られる。

これに対して、幅方向の外側に向かう慣性力が小さい場合、車幅方向の内側に向かうバリアＢからの反力も小さい。よって、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７が両者によってしっかり挟まれることができず、ロッカ２０、電池パック横エネルギー吸収材３７、及び車両下部構造１のその他の構成の、側突時に係る位置ずれ、横折れ及び回転等の問題が生じることがある。よって、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７は、側突エネルギーを吸収する効率が悪化し、良好な側突エネルギーの吸収特性が得られなくなる。

そこで、第１実施形態に係る車両下部構造１は、荷重伝達部５０を採用することで、上述したような問題の発生を抑制し、良好な側突エネルギーの吸収特性を有するロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７の取得を実現している。

（荷重伝達部５０の分離状態）
第１実施形態に係る車両下部構造１の側突時における状態の説明に戻る。
車両とバリアＢとの側突が発生した直後、荷重伝達部５０は分離状態である。このとき、車両の車両下部構造１に発生する慣性力は、概に、フロアクロスメンバ１０に生じる車両慣性力Ｆ１と、電池パック内クロス３４に生じる電池パック慣性力Ｆ２とを有する。

車両慣性力Ｆ１及び電池パック慣性力Ｆ２とも、車幅方向の外側に向かう慣性力である。そのとき、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれは、側突エネルギーを吸収し始める。

具体的には、電池パック横エネルギー吸収材３７は、車幅方向の外側に向かう電池パック慣性力Ｆ２と、車幅方向の内側に向かうバリアＢからの電池パック慣性力Ｆ２に対する反力との共同作用を受け始める。ロッカ２０は、車幅方向の外側に向かう車両慣性力Ｆ１と、車幅方向の内側に向かうバリアＢからの車両慣性力Ｆ１に対する反力との共同作用を受け始める。

以下では、説明の便宜のために、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれの、車幅方向にて、締結ボルト・カラー３８よりも内側に位置する部分を「締結内側部分」と呼び、締結ボルト・カラー３８を含む、締結ボルト・カラー３８よりも外側に位置する部分を「締結外側部分」と呼ぶことがある。

（荷重伝達部５０の分離状態から当接状態への移行）
次に、このような車両慣性力Ｆ１及び電池パック慣性力Ｆ２の作用によって、車両下部構造１は、車幅方向の外側にあるバリアＢに向かって移動し続ける。それとともに、バリアＢからの、車両慣性力Ｆ１及び電池パック慣性力Ｆ２のそれぞれに対する反力によって、車両下部構造１の車幅方向の外側への移動は、車幅方向の外側から内側に向かって、順次停止し始める。言い換えれば、車両下部構造１の車幅方向の外側にある構成は、車幅方向の内側にある構成よりも先に幅方向の外側への（バリアＢに向かう）移行が停止する。

よって、バリアＢからの反力によって、車幅方向にて、外側に位置する第２荷重伝達部材５２は、内側に位置する第１荷重伝達部材５１よりも先に、車幅方向の外側への移動が停止する。一方、このとき、電池パック慣性力Ｆ２によって、第１荷重伝達部材５１は、車幅方向の外側、すなわち停止した第２荷重伝達部材５２に向かう側に移動し続ける。その結果、分離している第１荷重伝達部材５１及び第２荷重伝達部材５２は、当接する。こうして、荷重伝達部５０は、車両とバリアＢとの側突が発生した直後の分離状態から、当接状態に移行する。

また、荷重伝達部５０が分離状態から当接状態へ移行するとともに、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれのバリアＢと当接する締結外側部分は、側突エネルギーを吸収し、車幅方向の内側に向けて押し潰されて（圧縮されて）変形する。

具体的には、電池パック横エネルギー吸収材３７の締結外側部分は、車幅方向の外側に向かう電池パック慣性力Ｆ２と、車幅方向の内側に向かう、バリアＢからの電池パック慣性力Ｆ２の反力との共同作用によって、側突時に生じる側突エネルギーを吸収し、車幅方向の内側に向かって変形する。ロッカ２０の締結外側部分は、車幅方向の外側に向かう車両慣性力Ｆ１と、車幅方向の内側に向かう、バリアＢからの車両慣性力Ｆ１の反力との共同作用によって、側突時に生じる側突エネルギーを吸収し、車幅方向の内側に向かって変形する。

（荷重伝達部５０の当接状態）
続いて、荷重伝達部５０の当接状態において、図２に示すように、荷重伝達部５０によって、電池パック慣性力Ｆ２は、荷重伝達部５０を通過して伝達する分岐慣性力（後述する分岐慣性力Ｆ３）と、荷重伝達部５０を通過せず電池パック内クロス３４を介して伝達する分岐慣性力（後述する第２電池パック慣性力Ｆ４）とに分岐する。

具体的には、電池パック慣性力Ｆ２の一部である分岐慣性力Ｆ３は、荷重伝達部５０の内側端部５０１から外側端部５０２に向かって伝達する。このため、分岐慣性力Ｆ３の方向は、車幅方向の外側の斜め上方に向かう。

また、分岐慣性力Ｆ３が外側端部５０２に到達した後に、分岐慣性力Ｆ３の方向は、再び車幅方向の外側に向かう方向に戻る。その結果、外側端部５０２に伝達された分岐慣性力Ｆ３は、同方向の車両慣性力Ｆ１と合流し、車幅方向の外側に向かう第２車両慣性力Ｆ５を構成する。

一方、電池パック慣性力Ｆ２の他の一部である分岐慣性力は、第２電池パック慣性力Ｆ４を構成する。この第２電池パック慣性力Ｆ４は、荷重伝達部５０を通せず、元の車幅方向の外側に向かう方向のままで、電池パック内クロス３４を介して伝達する。

こうして、分離状態の荷重伝達部５０に係る車両下部構造１に生じた慣性力に比べて、当接状態の荷重伝達部５０に係る車両下部構造１に生じた慣性力に、車幅方向の外側の斜め上方に向かう分岐慣性力Ｆ３が導入されるとともに、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれに作用する慣性力の大きさが調整される。具体的には、ロッカ２０に作用する第２車両慣性力Ｆ５は、車両慣性力Ｆ１よりも大きく、電池パック横エネルギー吸収材３７に作用する第２電池パック慣性力Ｆ４は、電池パック慣性力Ｆ２よりも小さい。

また、上述した荷重伝達部５０の当接状態に係る慣性力の変化とともに、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれは、十分な大きさを有する第２車両慣性力Ｆ５及び第２電池パック慣性力Ｆ４の作用によって、バリアＢに押し付けられる。そのとき、締結外側部分がすでに潰されているため、締結内側部分は、バリアＢの反力作用によって潰され始める。

また、上述したように、締結ボルト・カラー３８の取付位置Ｌは、電池パック３０の重心Ｇの位置に対して、外側の斜め下方にある。このため、締結内側部分のうち最も外側にある締結ボルト・カラー３８は、バリアＢからの第２電池パック慣性力Ｆ４の反力を受けている。この第２電池パック慣性力Ｆ４の反力によって、電池パック３０に、重心Ｇを回転中心とし、時計回り方向のモーメントＮ１（図示せず）が入力される。それとともに、電池パック３０は、車幅方向の外側の斜め上方に向かう分岐慣性力Ｆ３を受けている。この分岐慣性力Ｆ３によって、電池パック３０に、重心Ｇを回転中心とし、反時計回り方向のモーメントＮ２（図示せず）が入力される。また、モーメントＮ２は、モーメントＮ１とほぼ同じ大きさである。このため、モーメントＮ２とモーメントＮ１とは、互いの作用を解消する。その結果、電池パック３０に入力された総モーメントが「０」になり、電池パック３０の回転は抑制される。

こうして、電池パック３０が車幅方向の外側に向かって移動する姿勢が維持される。ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれの締結内側部分は、側突エネルギーを吸収し、車幅方向の内側に向けて押し潰されて（圧縮されて）変形する。

具体的には、電池パック横エネルギー吸収材３７の締結内側部分は、車幅方向の外側に向かう第２電池パック慣性力Ｆ４と、車幅方向の内側に向かう、バリアＢからの第２電池パック慣性力Ｆ４の反力との共同作用によって、側突時に生じる側突エネルギーを吸収し、車幅方向の内側に向かって変形する。ロッカ２０の締結内側部分は、車幅方向の外側に向かう第２車両慣性力Ｆ５と、車幅方向の内側に向かう、バリアＢからの第２車両慣性力Ｆ５の反力との共同作用によって、側突時に生じる側突エネルギーを吸収し、車幅方向の内側に向かって変形する。

その後、側突エネルギーがロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７によって完全に吸収されると、車両下部構造１の移動と、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７の変形とが停止する。

（比較例）
一方、図３に示すように、比較例に係る車両下部構造２と、第１実施形態に係る車両下部構造１との構成上の相違は、比較例に係る車両下部構造２が第１実施形態に係る荷重伝達部５０を備えていないことである。

このため、車両とバリアＢとの側突が発生した直後、及びロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれの締結外側部分が変形するときにおいて、比較例に係る車両下部構造２に係る状態は、第１実施形態に係る車両下部構造１の状態とほぼ変わっていない。

一方、ロッカ２０及び電池パック横エネルギー吸収材３７のそれぞれの締結内側部分が変形するとき、比較例に係る車両下部構造２は第１実施形態に係る荷重伝達部５０を備えていないため、比較例に係る車両下部構造２に第１実施形態に係る幅方向の外側の斜め上方に向かう分岐慣性力Ｆ３が発生しない。また、この場合、締結ボルト・カラー３８は、バリアＢからの電池パック慣性力Ｆ２の反力を受けている。その結果、この電池パック慣性力Ｆ２の反力によって、電池パック３０に、重心Ｇを回転中心とし、時計回り方向のモーメントＮ３が入力され、電池パック３０が回転する。

また、電池パック３０の回転により、電池パック横エネルギー吸収材３７は、図３の矢印に示された位置から、横折れする。こうして、電池パック横エネルギー吸収材３７を車幅方向の外側に向かってバリアＢに押し付ける慣性力は、低下する。よって、バリアＢからのこの慣性力に対する反力も低下する。その結果、電池パック横エネルギー吸収材３７は、十分な慣性力及びその反力によって挟まれることができず、側突エネルギーを吸収する効率が悪化する。

さらに、電池パック横エネルギー吸収材３７の側突エネルギーを吸収する効率の悪化を起因に、ロッカ２０及びフロアクロスメンバ１０は、通常よりも大きい側突エネルギーを吸収することになる。その結果、図３に示すように、フロアクロスメンバ１０は、側突エネルギーの作用を耐え切れず、折れることがある。この場合、車両ボデーの変形量が増大してしまう。

このように、荷重伝達部５０を採用していない比較例に係る車両下部構造２に比べて、第１実施形態に係る車両下部構造１は、荷重伝達部５０を採用することによって、車両下部構造１、具体的には電池パック３０に生じた、車幅方向の外側に向かう慣性力（電池パック慣性力Ｆ２）を一の慣性力及び他の慣性力（分岐慣性力Ｆ３及び第２電池パック慣性力Ｆ４）という２つの慣性力に分岐するとともに、分岐された一の慣性力（分岐慣性力Ｆ３）の方向を車幅方向の外側の斜め上方に向かうように変更することができる。こうして、電池パック３０に、他の慣性力（第２電池パック慣性力Ｆ４）の反力によるモーメントＮ１と、一の慣性力（分岐慣性力Ｆ３）による、モーメントＮ１と反対方向のモーメントＮ２とが入力される。このため、電池パック３０に入力される総モーメントが「０」になり、電池パック３０の回転は抑制される。よって、電池パック３０の重心Ｇよりも外側の斜め下方に位置する、電池パック３０の締結構造（締結ボルト・カラー３８）を採用しても、電池パック３０の回転を確実に抑制することができる。その結果、側突時、電池パック３０の端部側のエネルギー吸収部材（電池パック横エネルギー吸収材３７）は、十分な大きさを有する車幅方向の外側に向かう他の慣性力（第２電池パック慣性力Ｆ４）と、車幅方向の内側に向かう他の慣性力（第２電池パック慣性力Ｆ４）の反力との共同作用の基で、効率よく側突エネルギーを吸収することができ、良好な側突エネルギーの吸収特性が得られる。よって、側突に係る電池パック３０の変形ストロークを低減することができる。

また、電池パック３０の回転の抑制や、変形ストローク等問題の軽減によって、側突に係るフロアクロスメンバ１０の折れ問題を抑制することができる。よって、フロアクロスメンバ１０の端部に取り付けられたロッカ２０は、十分な大きさを有する車幅方向の外側に向かう慣性力（第２車両慣性力Ｆ５）と、車幅方向の内側に向かうその慣性力（第２車両慣性力Ｆ５）の反力との共同作用の基で、効率よく側突エネルギーを吸収することができ、良好な側突エネルギーの吸収特性が得られる。その結果、側突に係るフロアクロスメンバ１０の折れ問題をより確実に軽減することができる。

さらに、一般的に電池パックとロッカとの間の空間Ｓ１に、荷重伝達する充填剤をその空間Ｓ１を埋めるように充填することの替わりに、荷重伝達部５０を採用することで、空間Ｓ１のうちの、第２荷重伝達部材５２が設けられた部分が除かれた部分である空間Ｓ２をより広くすることができる。よって、空間Ｓ２を配管配線のための配索スペースとして利用することができる。充填剤を使用する場合に係る、配管配線がアンダーカバー４０の外部に行うことを回避することができる。その結果、車両の底面をフラットにすることが可能となり、上述した荷重伝達部５０による効果を実現しながら、車両外観性及び空力特性を維持することができる。

つまり、第１実施形態では、荷重伝達部５０を採用することで、簡易な構成を用いて、車両外観性及び空力特性を維持しつつ、側突時に電池パック回転の発生を抑制し、良好な側突エネルギーの吸収特性を得ることで、車両ボデーの変形量を低減し、車両信頼性の向上を実現できる車両下部構造１を提供することができる。

［第２実施形態］
続いて、図４を参照しつつ、第２実施形態に係る車両下部構造３について詳細に説明する。第２実施形態に係る車両下部構造３の構成を説明するための図である。

第２実施形態に係る車両下部構造３は、第１荷重伝達部材５１の構成が第１実施形態と異なる。このため、以下では、第２実施形態の第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点、すなわち第２実施形態に係る第１荷重伝達部材５１の構成について説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については言及しない。

第２実施形態に係る第１荷重伝達部材５１は、電池パック３０の車幅方向の外側に位置するエンドプレート３３によって構成されている。この場合、図４に示すように、エンドプレート３３の下方部分が電池パック内クロス３４に剛結されることで、エンドプレート３３と電池パック内クロス３４と締結を実現している。その結果、エンドプレート３３の上方部分は、第１荷重伝達部材５１の機能を実現することができる。

このような第１荷重伝達部材５１の機能を有するエンドプレート３３を採用することで、車両下部構造３の構成部品数を減少することができる。よって、車両下部構造３の簡易化及び製造コストの軽減を実現することができる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

１…車両下部構造、１０…フロアクロスメンバ、２０…ロッカ、３０…電池パック、４０…アンダーカバー、５０…荷重伝達部、５１…第１荷重伝達部材、５２…第２荷重伝達部材

Claims (1)

1. 車両の下方側に設けられたフロアクロスメンバと、
   前記フロアクロスメンバの車幅方向の端部に締結されたロッカと、
   電池パック内クロスを有し、前記電池パック内クロスの前記ロッカに対する固定によって、前記フロアクロスメンバの下方側に設けられた電池パックと、
   前記フロアクロスメンバと前記電池パック内クロスとの上下方向の間に設けられた荷重伝達部と、を備え、
   前記荷重伝達部は、前記電池パック内クロスに締結された第１荷重伝達部材と、車幅方向にて前記第１荷重伝達部材と前記ロッカとの間に位置し、前記フロアクロスメンバに締結された第２荷重伝達部材と、を有し、
   前記第１荷重伝達部材及び前記第２荷重伝達部材は、車幅方向にて、互いに対向するように設けられている、
   車両下部構造。

Images