JP4556412B2

JP4556412B2 - 車体後部構造

Info

Publication number: JP4556412B2
Application number: JP2003352247A
Authority: JP
Inventors: 忠義橋村; 信一朗溝手
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005112278A

Description

本発明は車体後部構造に関し、詳しくはリアシート下部に燃料タンクを保持した電気自動車の車体後部構造に関する。

従来より、燃料電池スタックに水素と空気を供給して発電を行い、ここで得られた電気によりモータを駆動する電気自動車がある。このような電気自動車においては、水素ガスを充填した燃料タンクを車体後部のリアフロア下部に搭載したものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−６３４５７号公報（第３−７頁、図１、図６）

特開２００３−６３４５７号公報の車体構造は、フロントシートを取り付けるフロントフロアに対して、リアシートを取り付けるリアフロアの地上高を高くして、このリアフロアの下側に燃料タンクを搭載することにより、燃料タンクの搭載地上高を確保している。

上記従来例では、タンク外周に沿ってフロア面を持ち上げているため、リアシートの下方に配置されるリアシートクロスメンバもこれに合わせて中央部が上方に湾曲した略凸形状となっている。しかしながら、上記リアシートクロスメンバのように中央部の上方に湾曲した略凸形状を有するものでは、燃料タンク周辺の車幅方向における剛性が不十分となり、側面衝突による車体の変形を抑えることができなくなるおそれがあった。

上記目的を達成するため、本発明に係わる車体後部構造は、リアシート下部に、長手方向が車両前後方向と直交するように配置された燃料タンクを備え、当該燃料タンクを当該燃料タンクの長手方向に沿って配置された複数のフレームにより構成されたタンクフレームにより保持する車体後部構造であって、車両前後方向に沿って左右両側に配置されたリアサイドメンバ間に跨って設けられ、中央部が湾曲したリアシートクロスメンバを備え、前記リアサイドメンバと前記リアシートクロスメンバとの連結部を、前記複数のフレームのうちのひとつのフレームと前記リアサイドメンバとの連結部と車両前後方向において同位置となるように配置したことを要旨とする。

本発明によれば、タンクフレームの前端フレームと車体のリアシートクロスメンバとを同位置に配置することにより、車幅方向から加わる応力を上記２つの部材で受け止めることができるため、燃料タンク周辺の車幅方向における剛性を高めることができる。したがって、中央部に略凸形状を有するリアシートクロスメンバであっても、車幅方向に十分な剛性を確保できるようになり、側突による車両側方からの入力に対して、車体の変形を効果的に抑制することができる。

以下、本発明に係わる車体後部構造を実施するための最良の形態として、本発明を燃料電池自動車に適用した場合の実施例を図面を参照しながら説明する。

各図面は、実施例の説明に必要な部分のみを示し、その他の部分については図示を省略又は簡略化する。同様に断面を示すハッチングは適宜に省略する。また、図中に示す前後の矢印は乗員から見たときの方向を示す。

図１は、リアシートと燃料タンク周辺の構成を示す概略断面図である。本実施例の車体後部構造１０では、図示しないフロントシートを取り付けるフロントフロア１１に対して、リアシートを取り付けるリアフロア１２が一段高くなるように形成され、このリアフロア１２の前側上部にリアシート１３が設置されている。リアシート１３下部のリアフロア１２の前側（以下、フロアパネル１２ａ）は、中央部が車室内に向けて箱枠状に膨出して形成され、その下側にタンクフレーム１４に保持された燃料タンク１５が配置されている。なお、本実施例に示す燃料タンク１５は、燃料電池自動車用として、円筒形状を有する高圧水素タンクであり、タンクの長手方向が車両前後方向と直交するように配置されている。

図２はタンクフレーム周りの構成を示す底面斜視図、図３は図２の矢視Ａから見たときの正面図である（フロントフロア等を省略）。

図２に示すように、車体後部には、車両の前後方向に沿って左右両側にリアサイドメンバ１６，１７が配置されており、これら左右のリアサイドメンバ１６，１７に跨ってリアシートクロスメンバ１８（図１，図３参照）、及びリアクロスメンバ１９，２０が各々連結部で連結されている。そして、左右のリアサイドメンバ１６，１７の近傍には、リアクロスメンバ１９，２０を前後方向に連結する連結メンバ２１が左右に配設されている。リアシートクロスメンバ１８は、図３に示すように、燃料タンク１５の外周に沿ってフロア面が持ち上げられているため、これに合わせて中央部が上方に湾曲した略凸形状となっている。そして、リアシートクロスメンバ１８の中央部の上方に湾曲した部分は、図１に示すように、フロアパネル１２ａの角部に位置している。

また、図３に示すように、燃料タンク１５近傍にあるリアサイドメンバ１６，１７の車両内側フランジ部１６ａ，１７ａは、フランジ形状の向きが上向きとなるよう形成され、リアフロア１２に固定されている。一方、車両外側フランジ部は、フランジ形状が下向きとなるように車両側面内側に固定されている。なお、車両外側フランジ部は、フロアに（平行に）固定してもよい。

タンクフレーム１４は、複数のフレームからなるかご形の構造体であり、図２に示すように、主要なフレームとして、燃料タンク１５の底部の前後を支持する底部前フレーム１４ａ，底部後フレーム１４ｂと、同じ底部の左右を支持する底部左フレーム１４ｃ，底部右フレーム１４ｄと、燃料タンク１５の高さ方向中間部の前後を支持する胴部前フレーム１４ｅ，胴部後フレーム１４ｆと、同じ高さ方向中間部の左右を支持する胴部左フレーム１４ｇ，胴部右フレーム１４ｈと、胴部後フレーム１４ｆの左右両側部から上方に向けて左右に連設したエクステンションフレーム１４ｉと、これら左右のエクステンションフレーム１４ｉの上端部を連結する連結フレーム１４ｊとを備えている。

本実施例において、タンクフレーム１４の前端フレームとなる胴部前フレーム１４ｅは、図１に示すように、リアシートクロスメンバ１８と車両前後方向において同位置となるように配置され、リアシートクロスメンバ１８と連結部で連結している。

前記各フレーム１４ａ〜１４ｊはいずれも金属パイプ材で形成されている。このうち、胴部前フレーム１４ｅと、胴部左フレーム１４ｇ及び胴部右フレーム１４ｈとの連結部分となる左右両端部には前取付ブラケット２２が、また連結フレーム１４ｊの左右両端部には後取付ブラケット２３が取り付けられている。

タンクフレーム１４の内側には、胴部前フレーム１４ｅ，底部前フレーム１４ａ，底部後フレーム１４ｂ，胴部後フレーム１４ｆに亘って燃料タンク１５の略下半分を抱持する左右一対の固定側ベルト２４が取付られている。燃料タンク１５は、これら一対の固定側ベルト２４上に載置された状態で、その上方から左右一対の略半円状の緊縛ベルト２５を被せ、これら固定側ベルト２４及び緊縛ベルト２５の前・後端部をボルト・ナットで締結することにより、タンクフレーム１４上に固定される。

上記のようにして燃料タンク１５を固定したタンクフレーム１４は、前取付ブラケット２２をリアサイドメンバ１６，１７の前端部下面と、また後取付ブラケット２３を左右の連結メンバ２１の下面にそれぞれ図示しないボルト・ナットにより締結することにより車体後部に固定される。

このように、リアサイドメンバ１６，１７、リアシートクロスメンバ１８、リアクロスメンバ１９，２０等により車体後部に形成される構造体と、上述した複数のフレームにより構成されたタンクフレーム１４により、燃料タンク１５のプロテクタ構造が得られる。

以上のように構成された車体後部構造１０によれば、タンクフレーム１４の胴部前フレーム１４ｅがリアシートクロスメンバ１８と車両前後方向に置いて同位置となるように配置されているため、とくに燃料タンク１５の車幅方向から加わる応力を胴部前フレーム１４ｅとリアシートクロスメンバ１８とで受け止めることができる。したがって、リアシートクロスメンバ１８の形状が図３に示すように、中央部がフロア面に合わせて上方に湾曲した略凸形状であっても、車幅方向に十分な剛性を確保することができるため、側面衝突（以下、側突）などの車両側方からの入力に対して、車体の変形を効果的に抑制することができる。

また、リアサイドメンバ１６，１７の車両内側フランジ部１６ａ，１７ａのフランジ形状の向きが上向きとなるように形成したことにより、リアサイドメンバ１６，１７の外側面間（外〜外）の間隔を変えることなしに、内側面間（内〜内）の間隔を広げることができる。このため、同じ車幅を確保したままで、より大容量の燃料タンク１５を搭載することができる。同時に、リアサイドメンバ１６，１７の断面形状を従来車と同等とすることができるため、従来車と同等の剛性を確保しつつ、側面衝突によるタンクへの損傷を低減することができる。

次に、車体後部構造１０におけるリアシート１３の車幅方向両端下部の構造について説明する。

図１に示すように、リアシート下部のフロアパネル１２ａを車室内に向けて持ち上げ、その下側に燃料タンク１５を配置した構造において、リアシート下部の全面に亘ってフロアパネル１２ａを持ち上げると、車体パネル側部の変更部品が多くなるためにコスト増となり、また見栄えにも影響を与えるおそれがある。

図４は、リアシート１３の車幅方向両端下部（以下、両端下部）の従来構造を示す概略正面図であり、図２の矢視Ａ方向から見たときの右側領域を示している。従来は上記理由から図４に示すように、フロアパネル１２ａのうち、リアシート下方の中央部はフロア面を持ち上げ、リアシート下方の両側端部はフロア面を持ち上げることなく、他の部分と同じ高さに保っていた。

しかしながら、図４に示すような構造では、リアシート１３の両端下部における高さ方向の剛性が低くなるため、側突時に乗員１００がドア１１０側に相対移動した際に、乗員１００が着席している側のリアシート側部が図のように下方にたわみ、乗員１００のドア１１０方向への倒れ込みが大きくなる傾向にあった。このため、側突時に乗員１００は衝突物１２０（とくに衝突部分）へ近づくことになり、ダメージが大きくなるおそれがある。

また、側突時の乗員へのダメージを減らすためにリアシート１３の剛性を上げてたわみを少なくすると、シートのクッション性が悪くなるという不具合を生じることになる。とくに、シート厚を増して剛性を上げるようにした場合は、シート位置が高くなるためヘッドクリアランスが少なくなり、乗員に圧迫感や閉塞感を与えることになる。ちなみに、本実施例のように、リアシート下部に燃料タンクを配置するためにフロアパネルを車室内に向けて持ち上げた構造においては、乗降性が悪くなるとともに、ヘッドクリアランスも少なくなるため、フロアパネルを持ち上げたことによるこれら影響をできるだけ少なくすることが求められている。

そこで、本実施例の車体後部構造１０では、図３に示すように、リアシート１３の両端下部に支持部材としてのブラケット３１，３２を配置して、リアシート１３の両端下部とフロアパネル１２ａとの間を連結している。ブラケット３１，３２の平面的な配置を図５に、また外観形状を図６の斜視図に示す。なお、図６では右側のブラケット３２について示すが、左側のブラケット３１も形状が左右対称となる以外は同じように構成されている。

図６に示すように、本実施例におけるブラケット３１，３２は略箱形に形成され、乗員の足下側は側面部３２ａにより覆われ、車両後部側は開口部３２ｂが形成されている。また、ブラケット３１，３２は、リアシート下部のフロアパネル１２ａのうち、リアシート下方の中央部に位置するフロア面１２０ａと、リアシート１３の両側下部に位置するフロア面１２０ｂに、それぞれボルト３３，３４により取り付けられている。なお、ブラケット３１，３２は、例えば金属の平板をプレス又は曲げ加工することにより作製することができる。

以上のように構成されたリアシート構造によれば、リアシート１３の両端下部に設けたブラケット３１，３２により、リアシート１３の両端下部おける高さ方向の剛性が高くなるため、図４に示すように、側突時に乗員１００が着席している側のリアシート側部が下方にたわむことがなくなり、乗員１００のドア１１０方向への倒れ込みを小さくすることができる。したがって、側突時において乗員１００は衝突物１２０のうち、とくに衝撃の大きな衝突部分に近づく可能性が少なくなるため、身体へのダメージを小さくすることができる。また、側突時の乗員へのダメージを減らすためにリアシート１３の剛性を高める必要がないため、コスト増やシートのクッション性が悪くなるなどの不具合を生じることがない。同様に、リアシート１３の剛性を高めるためにシート厚を大きくする必要がないため、適切なヘッドクリアランスを確保することができる。すなわち、図７の側面図に示すように、リアシート１３の厚みｔを従来と同等（又は少なく）することができるため、ルーフ部下面１３０と乗員１００との間に所定の距離ｄ（ヘッドクリアランス）を確保することができ、乗員に圧迫感や閉塞感を与えることがない。したがって、本実施例のように、リアシート下部に燃料タンクを配置するためにフロアパネルを車室内に向けて持ち上げたことにより生じる乗降性の悪化やヘッドクリアランスが少なくなる影響を最小限に止めることができる。

更に、ブラケット３１，３２は平板を加工して略箱形に形成したものであるため、ブラケットの取り付けによる質量増加が少なく、また取り付けもボルト止めであるため、取り付けの作業性にも優れている。

図８は、リアシート１３の両端下部に配置される支持部材の他の実施例を示す正面図である。本実施例では、図９（ａ）に示すように、中空の棒状部材であるパイプ材３５ａと、その両端に設けられた接続部材であるフランジ３５ｂにより構成された円柱形ブラケット３５を支持部材とし、この円柱形ブラケット３５により、リアシート１３の両端下部とフロアパネル１２ａ（フロア面１２０ｂ）との間を連結している。また、図９（ｂ）に示すように中空の棒状部材である角材３６ａと、その両端に設けられた接続部材であるフランジ３６ｂにより構成された角柱形ブラケット３６を支持部材としてもよい。なお、中空の棒状部材としては、図９（ａ）、（ｂ）に示すようなパイプ状、角柱状の部材に限定されるものではなく、同等に機能する部材一般を適用することができる。

一方、本実施例におけるリアシート１３には、シート下面の車幅方向に亘って骨格材（骨格部材）１３ａが設けられている。この骨格材１３ａは、金属又は硬質プラスチックなどの単一部材又はこれらを組み合わせて構成された剛性体である。円柱形ブラケット３５（又は角柱形ブラケット３６）は、図８に示すように、リアシート１３の両端下部とフロアパネル１２ａ（フロア面１２０ｂ）との間に設置され、それぞれの面に対して図示しないボルトにより取り付けられている。

以上のように構成されたリアシート構造においても、前実施例と同様に、リアシート１３の両端下部おける高さ方向の剛性が高くなるため、側突時に乗員が着席している側のリアシート側部が下方にたわむことがなくなり、乗員の倒れ込みが小さくなる。したがって、乗員が衝撃の大きな衝突部分に近づく可能性を少なくすることができ、身体へのダメージを小さくすることができる。その他、前実施例と同じ効果を発揮することができる。

とくに、本実施例においては、リアシート１３に骨格材１３ａを設けたことにより、シート自体に剛性を持たせることができるため、側突時における車体の変形を効果的に抑制することができる。また、中空の棒状部材と、その両端に設けられた接続部材により支持部材を構成したため、支持部材自体の断面係数が大きくなり、車体の剛性を高めることができので、側突時の車体の変形量を抑えて、安全な乗員スペースを確保することができる。

リアシートと燃料タンク周辺の構成を示す概略断面図。タンクフレーム周りの構成を示す底面斜視図。図２の矢視Ａから見たときの正面図。リアシートの両端下部の従来構造を示す概略正面図。ブラケットの配置を示す平面図。ブラケットの外観形状を示す斜視図。乗員とルーフ部下面との位置関係を示す側面図。リアシートの両端下部に配置される支持部材の他の実施例を示す正面図。支持部材の具体例を示す斜視図。（ａ）は円柱形ブラケットの斜視図。（ｂ）は角柱形ブラケットの斜視図。

符号の説明

１０…車体後部構造
１１…フロントフロア
１２…リアフロア
１２ａ…フロアパネル
１３…リアシート
１３ａ…骨格材
１４…タンクフレーム
１４ａ…底部前フレーム
１４ｂ…底部後フレーム
１４ｃ…底部左フレーム
１４ｄ…底部右フレーム
１４ｅ…胴部前フレーム（前端フレーム）
１４ｆ…胴部後フレーム
１４ｇ…胴部左フレーム
１４ｈ…胴部右フレーム
１４ｉ…エクステンションフレーム
１４ｊ…連結フレーム
１５…燃料タンク
１６，１７…リアサイドメンバ
１８…リアシートクロスメンバ
１９，２０…リアクロスメンバ
３１，３２…ブラケット
３２ａ…側面部
３２ｂ…開口部
３５…円柱形ブラケット
３６…角柱形ブラケット
１００…乗員
１１０…ドア
１２０…衝突物
１２０ａ，１２０ｂ…フロア面
１３０…ルーフ部下面

Claims

リアシート下部に、長手方向が車両前後方向と直交するように配置された燃料タンクを備え、当該燃料タンクを当該燃料タンクの長手方向に沿って配置された複数のフレームにより構成されたタンクフレームにより保持する車体後部構造であって、
車両前後方向に沿って左右両側に配置されたリアサイドメンバ間に跨って設けられ、中央部が湾曲したリアシートクロスメンバを備え、
前記リアサイドメンバと前記リアシートクロスメンバとの連結部を、前記複数のフレームのうちのひとつのフレームと前記リアサイドメンバとの連結部と車両前後方向において同位置となるように配置したことを特徴とする車体後部構造。
前記タンクフレームは、前記燃料タンクの底部の前後を支持する底部前・後フレームと、前記燃料タンクの左右を支持する底部左・右フレームと、前記燃料タンクの高さ方向中間部の前後を支持する胴部前・後フレームと、前記燃料タンクの高さ方向中間部の左右を支持する胴部左・右フレームとを備えることを特徴とする請求項１に記載の車体後部構造。
前記燃料タンク近傍にある前記リアサイドメンバの車両内側のフランジ部を、上向きにしてフロア面固定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車体後部構造。
前記燃料タンクは、リアシート下方のフロアパネルをリアフロア主面より高く形成した段部内に配置され、前記リアシート下方の車幅方向両側端部と前記フロアパネルとの間に空間を有する車体後部構造であって、
前記リアシート下方の車幅方向両側端部と前記フロアパネルとの間を支持部材により連結したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の車体後部構造。
前記支持部材は、略箱形に形成された構造体であることを特徴とする請求項４に記載の車体後部構造。
前記支持部材は、中空の棒状部材とその両端に設けられた接続部材とから構成された構造体であることを特徴とする請求項４に記載の車体後部構造。
前記リアシート下面の車幅方向に亘って骨格部材を設けたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の車体後部構造。