JP2023178838A - ボデー及び電気自動車 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023178838000001
【課題】 アッパメンバの下壁部分より下側の空間に部品を適切に配置するための技術を提供する。
【解決手段】 車両用のボデーは、アッパメンバと、を備え、アッパメンバは、第１プレートと第２プレートとの間に、アッパメンバの長手方向に延びる内部空間を形成しており、第１プレートは、上壁部分と、内壁部分と、内壁部分の下端に沿って形成された第１フランジと、を有し、第２プレートは、下壁部分と、外壁部分と、下壁部分の内端に沿って形成されているとともに第１フランジに接合された第２フランジと、を有し、アッパメンバの長手方向における第１区間では、第１フランジ及び第２フランジが、第１方向に向けて突出しており、アッパメンバの長手方向における第２区間では、第１フランジ及び第２フランジが、第１方向とは異なる第２方向に向けて突出している。
【選択図】図４

Description

本明細書で開示する技術は、フロントピラーから前輪の上方を通過して前輪の前方へ延びるアッパメンバを備える車両用のボデー及び当該ボデーを備える電気自動車に関する。なお、電気自動車は、外部の電源によって充電される再充電式の車両、及び、エンジンを併せ持つハイブリッド車等が含まれる。
特許文献１に記載のアッパメンバは、軸直断面が中空の矩形状であり、車幅方向外側に位置しているアッパメンバアウタ（プレート）と、車幅方向内側に位置しているアッパメンバインナ（プレート）と、で構成されている。
特開２０２０－１９９９２９号公報
アッパメンバの下壁部分より下側の空間に部品を配置する場合がある。部品のレイアウトは、自動車の内部構成等に影響を受ける。特に、フロントピラーに近い側で部品を配置するのに必要な空間は、フロントピラーに遠い側において部品を配置するのに必要な空間と異なる場合がある。
本明細書では、アッパメンバの下壁部分より下側の空間に部品を適切に配置するための技術を提供する。
本明細書で開示する車両用のボデーは、前記車両の前輪の後方に位置するとともに、上下方向に沿って延びるフロントピラーと、前記フロントピラーから前記前輪の上方を通過して前記前輪の前方へ延びるアッパメンバと、を備え、前記アッパメンバは、第１プレートと、前記第１プレートに接合された第２プレートとを有し、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に、前記アッパメンバの長手方向に延びる内部空間を形成しており、前記第１プレートは、前記内部空間に上方から対向する上壁部分と、前記内部空間に内側から対向する内壁部分と、前記内壁部分の下端に沿って形成された第１フランジと、を有し、前記第２プレートは、前記内部空間に下方から対向する下壁部分と、前記内部空間に外側から対向する外壁部分と、前記下壁部分の内端に沿って形成されているとともに前記第１フランジに接合された第２フランジと、を有し、前記アッパメンバの前記長手方向における第１区間では、前記第１フランジ及び前記第２フランジが、前記内壁部分と前記下壁部分との接続箇所から第１方向に向けて突出しており、前記アッパメンバの前記長手方向における第２区間では、前記第１フランジ及び前記第２フランジが、前記接続箇所から前記第１方向とは異なる第２方向に向けて突出していてもよい。
上記の構成によれば、第１フランジと第２フランジの双方は、第１区間において第１方向に向けて突出している一方、第２区間において第１方向とは異なる第２方向に向けて突出している。即ち、アッパメンバの下壁部分より下側の空間において、第１区間に亘る空間は、第２区間に亘る空間と異なる方向に広がる。第１区間において部品を配置するために必要な空間が第２区間において部品を配置するために必要な空間と異なる場合において、第１フランジと第２フランジの双方が突出する方向を切り換えることにより、アッパメンバの下壁部分の下側に部品を適切に配置することができる。
前記第１区間は、前記第２区間よりも後方に位置しており、前記第１方向は、前記接続箇所から離れるにつれて、外側へ変位する方向であってもよい。
上記の構成によれば、第１区間において車両の外側へと広がる空間を確保することができる。
前記アッパメンバの前記第１区間に接続されたサスペンションタワーをさらに備えてもよい。
サスペンションは、車両の内側だけでなく、車両の外側にも揺動する。上記の構成によれば、サスペンションが揺動する空間を車両の外側へと広げることができる。
前記第２方向は、前記接続箇所から離れるにつれて、内側へ変位する方向であってもよい。
上記の構成によれば、第２区間において車両の内側へと広がる空間を確保することができる。
本明細書は、さらに、電気自動車を開示する。電気自動車は、上記のボデーと、前記ボデーに固定されているとともに、外部の充電装置が着脱可能に接続される充電口と、前記ボデーに固定されているとともに、前記充電装置によって供給される電力によって充電されるバッテリと、前記充電口と前記バッテリとの間を電気的に接続する電気ケーブルと、を備え、前記電気ケーブルは、前記第１区間から前記第２区間に亘って前記アッパメンバの前記下壁部分に沿って配置されているとともに、前記第２区間で前記車両の内側に向かって配策されていてもよい。
上記の構成によれば、アッパメンバの下壁部分より下側の空間に電気ケーブルを適切に配策することができる。
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
電気自動車の模式図を示す。 アッパメンバの周囲の側面図を示す。 図２のIII－III線における断面図を示す。 図２のVI－VI線における断面図を示す。 アッパメンバを下方から見た斜視図を示す。
（電気自動車２の構成；図１）
電気自動車２は、ボデー４と、前輪８と、後輪（符号省略）と、充電口２０と、バッテリ２２と、電力変換装置２４と、を備える。なお、図１の矢印「Ｆｒｏｎｔ」は、車両の前方方向を示している。矢印「Ｕｐ」は、車両の上方方向を示している。以後の図でも、矢印の意味は同じである。
バッテリ２２は、電気自動車２に搭載されている走行用のモータ（図示省略）に電力を供給する。バッテリ２２は、例えば、リチウムイオン電池であり、再充電が可能な電源である。
充電口２０には、外部の充電装置（図示省略）が着脱可能に接続される。充電装置が充電口２０に接続されると、充電装置からバッテリ２２に電力が供給される。これにより、バッテリ２２が充電される。
電力変換装置２４は、充電装置の電力をバッテリ２２の充電に適した電力に変換する。電力変換装置２４の入力端子は、入力側の電気ケーブル７０（図１では図示省略、図３及び図４参照）を介して、充電口２０に接続されている。また、電力変換装置２４の出力端子は、出力側の電気ケーブル（図示省略）を介して、バッテリ２２に接続されている。充電口２０は、入力側の電気ケーブル７０、電力変換装置２４、及び、出力側の電気ケーブルを介して、バッテリ２２と電気的に接続されている。
ボデー４は、特に限定されないが、金属で構成されている。ボデー４の内部には、キャビン６（即ち客室及び荷室）が形成されている。ボデー４は、フロントピラー１２と、アッパメンバ１４と、フロントサイドメンバ１６と、サスペンションタワー１８と、を備える。各メンバ１２～１８は、ボデー４の骨格を形成し、車両の左側と右側の双方に配置されている。
フロントピラー１２は、キャビン６の前方を画定する。フロントピラー１２は、前輪８の後方に位置するとともに、上下方向に沿って延びる。アッパメンバ１４は、車両のフロントコンパートメント７の上方を画定する。アッパメンバ１４は、フロントピラー１２から前輪８の上方を通過して前輪８の前方へ延びる。フロントサイドメンバ１６は、フロントコンパートメント７の下方を画定する。サスペンションタワー１８は、前輪８のサスペンション（図示省略）を支持する。サスペンションタワー１８の上端は、アッパメンバ１４に固定されており、サスペンションタワー１８の下端は、フロントサイドメンバ１６に固定されている。
充電口２０は、アッパメンバ１４に固定されている。バッテリ２２は、キャビン６の底でボデー４に固定されている。電力変換装置２４は、フロントコンパートメント７内に配置されており、フロントサイドメンバ１６に固定されている。
（アッパメンバ１４の構成；図２～図５）
アッパメンバ１４は、第１メンバ１４ａと、第２メンバ１４ｂと、第３メンバ１４ｃと、で構成される。第１メンバ１４ａの後端は、フロントピラー１２に接合されている。第１メンバ１４ａの前端は、第２メンバ１４ｂの後端に接合されている。第２メンバ１４ｂは、第１メンバ１４ａから下方へ傾斜して延びている。第２メンバ１４ｂの前端は、第３メンバ１４ｃの後端に接合されている。第３メンバ１４ｃは、第２メンバ１４ｂから下方へ垂れ下がっている。第３メンバ１４ｃの前端は、バンパーリインフォースメント（図示省略）に接合されている。なお、変形例では、アッパメンバ１４は、複数個のメンバ１４ａ～１４ｃに分割されていなくてもよく、１個のメンバであってもよい。
（第１メンバ１４ａの構成；図３）
図３に示すように、第１メンバ１４ａは、第１プレート１０２と、第２プレート１０４と、で構成される。第２プレート１０４は、第１プレート１０２に接合されている。第１プレート１０２と第２プレート１０４との間に、第１メンバ１４ａの長手方向に延びる内部空間１００ａが形成されている。
第１プレート１０２は、内部空間１００ａに上方から対向する上壁部分１０２ａと、内部空間１００ａに車両の内側から対向する内壁部分１０２ｂと、を有する。さらに、第１プレート１０２は、上壁部分１０２ａの上端に沿って形成されている上端フランジ１０２ｃと、内壁部分１０２ｂの下端に沿って形成されている下端フランジ１０２ｄと、を有する。なお、図３の矢印「Ｉｎｓｉｄｅ」は、車両の内側方向を示している。矢印「Ｏｕｔｓｉｄｅ」は、車両の外側方向を示している。以後の図でも、矢印の意味は同じである。
第２プレート１０４は、内部空間１００ａに下方から対向する下壁部分１０４ａと、内部空間１００ａに外側から対向する外壁部分１０４ｂと、を有する。さらに、第２プレート１０４は、外壁部分１０４ｂの上端に沿って形成された上端フランジ１０４ｃと、下壁部分１０４ａの内端に沿って形成されている下端フランジ１０４ｄと、を有する。
第１プレート１０２の上端フランジ１０２ｃは、第２プレート１０４の上端フランジ１０４ｃに接合されている。例えば、上端フランジ１０２ｃは、上端フランジ１０４ｃに溶接されている。また、第１プレート１０２の下端フランジ１０２ｄは、第２プレート１０４の下端フランジ１０４ｄに接合されている。例えば、下端フランジ１０２ｄは、下端フランジ１０４ｄに溶接されている。
上端フランジ１０２ｃ及び１０４ｃは、外側方向に突出している。一方、下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄは、下方外側方向にと突出している。別言すれば、下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄは、内壁部分１０２ｂと下壁部分１０４ａとの接続箇所１１０から突出しており、その突出方向は、接続箇所１１０から離れるにつれて、外側へ変位する方向である。即ち、突出方向は、内壁部分１０２ｂを基準として外側へ向かう方向である。
第１プレート１０２の内壁部分１０２ｂには、サスペンションタワー１８が接続されている。サスペンションタワー１８の内部空間６０では、サスペンション（図示省略）が揺動する。図３の破線６０ａが、サスペンションの揺動範囲の外端を示し、破線６０ｂが、揺動範囲の内端を示す。図３に示すように、下端フランジ１０２ｄと下端フランジ１０４ｄを下方外側方向に突出させることにより、揺動範囲をサスペンションタワー１８の内部空間６０だけでなく、アッパメンバ１４の下方の空間まで広げることができる。
また、充電口２０から延びた電気ケーブル７０は、第１メンバ１４ａの下壁部分１０４ａに沿って配置されている。電気ケーブル７０は、前方に向かって配策されている。図３に示すように、電気ケーブル７０は、３本であり、２本の電力ケーブルと１本の信号ケーブルで構成されている。なお、電気ケーブル７０を構成するケーブルの本数は、３本に限らない。
（第２メンバ１４ｂの構成；図４）
図４に示すように、第２メンバ１４ｂも、第１プレート１０６と、第２プレート１０８と、で構成される。第１プレート１０６と第２プレート１０８との間に、第２メンバ１４ｂの長手方向に延びる内部空間１００ｂが形成されており、第２メンバ１４ｂの内部空間１００ｂは、第１メンバ１４ａの内部空間１００ａと連通している。
第１プレート１０６も、第１プレート１０２と同様に、上壁部分１０６ａと、内壁部分１０６ｂと、を有する。第２プレート１０８も、第２プレート１０４と同様に、下壁部分１０８ａと、外壁部分１０８ｂと、を有する。
第１プレート１０６の上端フランジ１０６ｃは、第２プレート１０４の上端フランジ１０８ｃに接合されている。第１プレート１０６の下端フランジ１０６ｄは、第２プレート１０８の下端フランジ１０８ｄに接合されている。
上端フランジ１０６ｃ及び１０８ｃは、外側方向に突出している。一方、下端フランジ１０６ｄ及び１０６ｄは、下方内側方向に突出している。別言すれば、下端フランジ１０６ｄ及び１０６ｄは、内壁部分１０６ｂと下壁部分１０８ａとの接続箇所１１２から突出しており、その突出方向は、接続箇所１１２から離れるにつれて、内側へ変位する方向である。即ち、突出方向は、内壁部分１０６ｂを基準として内側へ向かう方向である。
第２メンバ１４ｂの下端フランジ１０６ｄ及び１０８ｄの突出方向は、第１メンバ１４ａの下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄの突出方向とは異なる。
電気ケーブル７０は、第１メンバ１４ａが配置されている第１区間５０（図２参照）から第２メンバ１４ｂが配置されている第２区間５２（図２参照）に亘ってアッパメンバ１４の下壁部分１０４ａ及び１０８ａに沿って配置されている。電気ケーブル７０は、第２区間５２内で内側に向かって配策され、フロントコンパートメント７内の電力変換装置２４に接続されている。
（第１メンバ１４ａと第２メンバ１４ｂの接続箇所；図５）
第２メンバ１４ｂの後端は、第１メンバ１４ａの前端に挿入される。第２メンバ１４ｂの下端フランジ１０６ｄ及び１０８ｄの前端には、切欠き１０６ｅ及び１０８ｅが形成されている。上述したように、第１メンバ１４ａの下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄは、第２メンバ１４ｂの下端フランジ１０６ｄ及び１０８ｄとは異なる方向に突出している。切欠き１０６ｅ及び１０８ｅにより、異なる方向に突出している第１メンバ１４ａの下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄの曲げアールを避けて、第２メンバ１４ｂの後端を第１メンバ１４ａの前端に挿入することができる。
また、前方からのフラット衝突又は前方からのオフセット衝突のときにアッパメンバ１４は座屈する。アッパメンバ１４が座屈することにより、キャビン６へ伝達する荷重がアッパメンバ１４によって吸収される。しかし、アッパメンバ１４が座屈する箇所が安定しないと、アッパメンバ１４の荷重を吸収する機能が適切に発揮されない可能性がある。
下端フランジ１０６ｄ及び１０８ｄの切欠き１０６ｅ及び１０８ｅが、アッパメンバ１４の脆弱な箇所となる。衝突時において切欠き１０６ｅ及び１０８ｅがアッパメンバ１４の座屈の起点となる。アッパメンバ１４が座屈する箇所が安定し、アッパメンバ１４の荷重を吸収する機能を適切に発揮させることができる。
切欠き１０６ｅ及び１０８ｅは、第１メンバ１４ａの下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄの曲げアールを避ける機能だけでなく、アッパメンバ１４が座屈する箇所を安定化させる機能も兼ねる。
（本実施例の効果）
本実施例の構成によれば、アッパメンバ１４の下端フランジ（即ち１０２ｄ、１０４ｄ、１０６ｄ及び１０８ｄ）は、第１区間５０において下方外側方向に向けて突出している一方、第２区間５２において下方内側方向に向けて突出している。即ち、アッパメンバ１４の下壁部分（即ち１０４ａ及び１０８ａ）より下側において、第１区間５０に亘る空間は、第２区間５２に亘る空間と異なる方向に広がる。上記のように、電気ケーブル７０は、第１区間５０において前方に向かって配策される一方で、第２区間５２において内側に向かって配策される。このような場合において、下端フランジが突出する方向を切り換えることにより、アッパメンバ１４の下壁部分より下側の空間に電気ケーブル７０を適切に配置することができる。
また、第２区間５２では、第２メンバ１４ｂが下方へ傾斜していることにより、第２メンバ１４ｂと前輪８との間の空間が狭い。第２区間５２では、電気ケーブル７０だけでなく、他の部品（例えばヘッドランプ（図示省略）のケーブル）も配置される。下端フランジが下方内側方向に突出することにより、第２区間５２に亘る空間を内側に広げて、電気ケーブル７０を含む各種の部品を配置する空間を確保することができる。
（対応関係）
電気自動車２、ボデー４、フロントピラー１２、アッパメンバ１４、サスペンションタワー１８、充電口２０、バッテリ２２、電気ケーブル７０が、それぞれ、「電気自動車」、「ボデー」、「フロントピラー」、「アッパメンバ」、「サスペンションタワー」、「充電口」、「バッテリ」、「電気ケーブル」の一例である。第１プレート１０２及び１０６が、「第１プレート」の一例である。第２プレート１０４及び１０８が、「第２プレート」の一例である。内部空間１００ａ及び１００ｂが、「内部空間」の一例である。上壁部分１０２ａ及び１０６ａ、内壁部分１０２ｂ及び１０６ｂが、それぞれ、「上壁部分」、「内壁部分」の一例である。下壁部分１０４ａ及び１０８ａ、外壁部分１０４ｂ及び１０８ｂが、それぞれ、「下壁部分」、「外壁部分」の一例である。下端フランジ１０２ｄ及び１０６ｄ、下端フランジ１０４ｄ及び１０８ｄは、それぞれ、「第１フランジ」、「第２フランジ」の一例である。接続箇所１１０及び１１２は、「接続箇所」の一例である。第１区間５０、第２区間５２は、それぞれ、「第１区間」、「第２区間」の一例である。下方外側方向、下方内側方向が、それぞれ、「第１方向」、「第２方向」の一例である。
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。充電口２０は、アッパメンバ１４にとは異なる他のメンバ（例えばフロントピラー１２）に固定されてもよい。一般的に言えば、「充電口」は、「ボデー」に固定されていればよい。
第１区間５０における下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄは、下方外側方向とは異なる方向（例えば、下方内側方向）に突出していてもよい。また、第２区間５２における下端フランジ１０６ｄ及び１０８ｄは、下方内側方向とは異なる方向（例えば、下方外側方向）に突出していてもよい。一般的に言えば、「第２方向」は、「第１方向」と異なる方向であればよい。
アッパメンバ１４の下壁部分１０４ａ及び１０８ａより下側の空間に配置される部品は、サスペンション又は電気ケーブル７０とは異なる他の部品であってもよい。本変形例では、「電気ケーブル」を省略可能である。
また、サスペンションの揺動範囲の外端６０ａは、アッパメンバ１４の下壁部分１０４ａより下側の空間まで広げなくてもよい。例えば、下壁部分１０４ａより下側の空間に多くの部品を配置するために、下端フランジ１０２ｄ及び１０４ｄは、内壁部分１０２ｂと平行な下方方向、又は、下方内側方向に突出してもよい。
また、本明細書で開示する技術は、電気自動車２に限らず、例えば、エンジンで駆動するエンジン車に採用されてもよい。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
２ ：電気自動車
４ ：ボデー
６ ：キャビン
７ ：フロントコンパートメント
８ ：前輪
１２ ：フロントピラー
１４ ：アッパメンバ
１４ａ ：第１メンバ
１４ｂ ：第２メンバ
１４ｃ ：第３メンバ
１６ ：フロントサイドメンバ
１８ ：サスペンションタワー
２０ ：充電口
２２ ：バッテリ
２４ ：電力変換装置
５０ ：第１区間
５２ ：第２区間
６０ ：内部空間
６０ａ ：内端
６０ａ ：外端
７０ ：電気ケーブル
１００ａ ：内部空間
１００ｂ ：内部空間
１０２ ：第１プレート
１０２ａ ：上壁部分
１０２ｂ ：内壁部分
１０２ｃ ：上端フランジ
１０２ｄ ：下端フランジ
１０４ ：第２プレート
１０４ａ ：下壁部分
１０４ｂ ：外壁部分
１０４ｃ ：上端フランジ
１０４ｄ ：下端フランジ
１０６ ：第１プレート
１０６ａ ：上壁部分
１０６ｂ ：内壁部分
１０６ｃ ：上端フランジ
１０６ｄ ：下端フランジ
１０６ｅ ：切欠き
１０８ ：第２プレート
１０８ａ ：下壁部分
１０８ｂ ：外壁部分
１０８ｃ ：上端フランジ
１０８ｄ ：下端フランジ
１０８ｅ ：切欠き
１１０ ：接続箇所
１１２ ：接続箇所

Claims (5)

  1. 車両用のボデーであって、
    前記車両の前輪の後方に位置するとともに、上下方向に沿って延びるフロントピラーと、
    前記フロントピラーから前記前輪の上方を通過して前記前輪の前方へ延びるアッパメンバと、
    を備え、
    前記アッパメンバは、第１プレートと、前記第１プレートに接合された第２プレートとを有し、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に、前記アッパメンバの長手方向に延びる内部空間を形成しており、
    前記第１プレートは、前記内部空間に上方から対向する上壁部分と、前記内部空間に内側から対向する内壁部分と、前記内壁部分の下端に沿って形成された第１フランジと、を有し、
    前記第２プレートは、前記内部空間に下方から対向する下壁部分と、前記内部空間に外側から対向する外壁部分と、前記下壁部分の内端に沿って形成されているとともに前記第１フランジに接合された第２フランジと、を有し、
    前記アッパメンバの前記長手方向における第１区間では、前記第１フランジ及び前記第２フランジが、前記内壁部分と前記下壁部分との接続箇所から第１方向に向けて突出しており、
    前記アッパメンバの前記長手方向における第２区間では、前記第１フランジ及び前記第２フランジが、前記接続箇所から前記第１方向とは異なる第２方向に向けて突出している、
    ボデー。
  2. 前記第１区間は、前記第２区間よりも後方に位置しており、
    前記第１方向は、前記接続箇所から離れるにつれて、外側へ変位する方向である、請求項１に記載のボデー。
  3. 前記アッパメンバの前記第１区間に接続されたサスペンションタワーをさらに備える、請求項２に記載のボデー。
  4. 前記第２方向は、前記接続箇所から離れるにつれて、内側へ変位する方向である、請求項２又は３に記載のボデー。
  5. 請求項４に記載のボデーと、
    前記ボデーに固定されているとともに、外部の充電装置が着脱可能に接続される充電口と、
    前記ボデーに固定されているとともに、前記充電装置によって供給される電力によって充電されるバッテリと、
    前記充電口と前記バッテリとの間を電気的に接続する電気ケーブルと、
    を備え、
    前記電気ケーブルは、前記第１区間から前記第２区間に亘って前記アッパメンバの前記下壁部分に沿って配置されているとともに、前記第２区間で前記車両の内側に向かって配策されている、
    電気自動車。
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