JP5352265B2 - 自動車の後部車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の後部車体に着脱自在に固定されるサブフレームにバッテリおよび水素タンクを搭載する自動車の後部車体構造に関する。

自動車の後部車体フレームを、車体前後方向に延びる左右一対の第１リヤフレームの後端に半円状の第２リヤフレームを結合して全体としてＵ字状に形成するとともに、左右一対の第１リヤフレームの前端間および後端間をそれぞれ車幅方向に延びるミドルクロスメンバおよびリヤクロスメンバで結合して構成したものが、下記特許文献１により公知である。

特開平２００７−１３７３２６号公報

ところで、燃料電池自動車では、燃料となる水素を貯留する水素タンクと、水素を燃料として発電した電力を蓄電するバッテリとを搭載する必要がある。これらのバッテリおよび水素タンクを個別に車体に搭載すると作業性が良くないため、予めサブフレームにバッテリおよび水素タンクを固定しておき、このサブフレームを一括して車体に搭載することが考えられる。この場合、車体に後面衝突の衝撃が加わってもバッテリおよび水素タンクが損傷を受けないように、サブフレームの構造を考慮する必要がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体後部にバッテリおよび水素タンクを搭載する場合に搭載性の向上および耐衝撃性の向上を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、自動車の後部車体が、左右一対のサイドシルにそれぞれ接続されて車体前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレームと、その両リヤサイドフレーム間を接続して車幅方向に延びるリヤクロスメンバとを含み、それらリヤサイドフレーム及びリヤクロスメンバに着脱自在に固定されるリヤサブフレームに、バッテリおよび水素タンクを搭載する自動車の後部車体構造であって、前記リヤサブフレームは、車体後方に向けて凸に湾曲する湾曲部の両端から車体前方に向けて左右の直線部が延出するようにパイプ部材をＵ字状に湾曲させて構成したＵ字状フレームと、前記左右の直線部の前端間を車幅方向に接続する第１クロスメンバと、前記左右の直線部の後端間を車幅方向に接続する第２クロスメンバとを備えていて、そのリヤサブフレームの前端部が前記左右一対のリヤサイドフレームに各々着脱可能に接続されると共に、前記湾曲部の中央部後端が、該湾曲部の後側に隣接配置した前記リヤクロスメンバの前面に着脱可能に当接、固定され、前記左右の直線部、前記第１クロスメンバおよび前記第２クロスメンバにより区画された前部枠体の内部に前記バッテリを支持するとともに、前記湾曲部および前記第２クロスメンバにより区画された後部枠体の内部に前記水素タンクを支持することを特徴とする自動車の後部車体構造が提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記第２クロスメンバを、前記バッテリの支持および前記水素タンクの支持に共用することを特徴とする自動車の後部車体構造が提案される。

また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記リヤクロスメンバの前面に当接する前記湾曲部の中央部後端が、該リヤクロスメンバの上面および前面にボルトで締結した取付部材の凹部に嵌合、支持されることを特徴とする自動車の後部車体構造が提案される。

請求項１の構成によれば、車体後方に向けて凸に湾曲する湾曲部の両端から車体前方に向けて左右の直線部が延出するようにパイプ部材をＵ字状に湾曲させてＵ字状フレームを形成し、Ｕ字状フレームの左右の直線部の前端間および後端間をそれぞれ第１、第２クロスメンバで接続してリヤサブフレームを構成したので、湾曲していることで剛性が高いＵ字状フレームの湾曲部で後面衝突の荷重を受け止め、左右の直線部および第１、第２クロスメンバにより区画された前部枠体の内部に支持したバッテリと、湾曲部および第２クロスメンバにより区画された後部枠体の内部に支持した水素タンクとを効果的に保護することができる。また予めバッテリおよび水素タンクをリヤサブフレームに支持しておくことで、リヤサブフレームごとバッテリおよび水素タンクを一括して車体に搭載することが可能となって搭載性が向上するだけでなく、バッテリおよび水素タンクは周囲をＵ字状フレームおよび第１、第２クロスメンバで囲まれているので、衝突荷重による損傷をより確実に回避することができる。またリヤサブフレームの前端部が左右のリヤサイドフレームに接続されると共に、リヤサブフレームの前記湾曲部の中央部後端が、左右のリヤサイドフレーム間を接続するリヤクロスメンバの前面に着脱可能に当接、固定されるので、後面衝突によりリヤサブフレームの後端に入力された衝突荷重を強度メンバであるリヤサイドフレームに伝達し、更にそこから強度メンバである左右のサイドシルに伝達して効果的に吸収することができる。

また請求項２の構成によれば、第２クロスメンバをバッテリの支持および水素タンクの支持に共用したので、部品点数を増加およびリヤサブフレームの車体前後方向寸法の増加を回避しながら、バッテリおよび水素タンクを支持することができる。

自動車の車体後部の斜視図 図１の２方向矢視図 図２の３方向拡大矢視図 図２の４−４線拡大断面図 図２の５−５線拡大断面図

以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、燃料電池自動車の後部には、左右一対のリヤサイドフレ
ーム１１，１１が車体前後方向に配置されており、それらの前端は車室の左右両側部を車体前後方向に延びる左右一対のサイドシル１２，１２の後端に接続される。左右のリヤサイドフレーム１１，１１の前端間が車幅方向に延びるミドルクロスメンバ１３により接続され、かつ後端間が車幅方向に延びるリヤクロスメンバ１４により接続される。

車体後部に着脱自在に固定されるリヤサブフレーム１５は、円形断面あるいは楕円形断面のパイプ材をＵ字状に湾曲させたＵ字状フレーム１６を備える。Ｕ字状フレーム１６は、車体後方に向かって凸に湾曲する半円状の湾曲部１６ａと、湾曲部１６ａの両端から車体前方に向かって直線状に延びる左右一対の直線部１６ｂ，１６ｂとを一体に備える。

Ｕ字状フレーム１６の直線部１６ｂ，１６ｂの左右前端間は車幅方向に延びる第１クロスメンバ１７により接続され、Ｕ字状フレーム１６の直線部１６ｂ，１６ｂの左右後端間、つまり湾曲部１６ａの左右前端間は車幅方向に延びる第２クロスメンバ１８により接続され、Ｕ字状フレーム１６の湾曲部１６ａの後部間は車幅方向に延びる第３クロスメンバ１９により接続される。第１〜第３クロスメンバ１７〜１９は断面四角形のパイプ部材からなり、その下面を半円状に切り欠いた部分がＵ字状フレーム１６に上方から嵌合して溶接により固定される（図４参照）。

その結果、リヤサブフレーム１５には、車体前側に位置してＵ字状フレーム１６の左右の直線部１６ｂ，１６ｂおよび第１、第２クロスメンバ１７，１８により区画された矩形状の前部枠体２０と、車体後側に位置してＵ字状フレーム１６の湾曲部１６ａおよび第２クロスメンバ１８により区画された半円状の後部枠体２１とが形成される。

第１クロスメンバ１７はＵ字状フレーム１６の左右の直線部１６ｂ，１６ｂから車幅方向外側に長めに突出しており、その突出部が左右各２本のボルト２２，２２で左右のリヤサイドフレーム１１，１１の上面に着脱自在に固定される（図１および図４参照）。また前記湾曲部１６ａの後側にはリヤクロスメンバ１４が隣接配置されており、そのリヤクロスメンバ１４の前面に当接する湾曲部１６ａの中央部後端は、金属板を屈曲させた取付部材２３の凹部に嵌合し、その取付部材２３をリヤクロスメンバ１４の上面および前面にボルト２４，２４；２５，２５で締結することで固定される（図５参照）。

直方体状のバッテリ２６は、リヤサブフレーム１５の矩形状の前部枠体２０の下面に吊り下げ支持される。即ち、バッテリ２６の左右両側部に金属帯板で矩形状に形成した取付バンド２８，２８が巻き付けられており、各々の取付バンド２８の前後の固定部２８ａ，２８ｂが第１クロスメンバ１７の下面のブラケット１７ａ（図２および図４参照）および第２クロスメンバ１８の下面のブラケット１８ａ（図２参照）にそれぞれボルト２９，３０で締結される。

また水素タンク２７は、高圧に耐えるように中央の円筒部２７ａの両端に半球部２７ｂ，２７ｂを結合した形状を有しており、リヤサブフレーム１５の半円状の後部枠体２１の下面に吊り下げ支持される。即ち、水素タンク２７の左右両側部に金属帯板で円形に形成した取付バンド３１，３１が巻き付けられており、各々の取付バンド３１の前後の固定部３１ａ，３１ｂが第２クロスメンバ１８の下面のブラケット１８ｂ（図２および図３参照）および第３クロスメンバ１９の下面のブラケット１９ａ（図２参照）にそれぞれボルト３２，３３で締結される。

以上のように、予めバッテリ２６および水素タンク２７をリヤサブフレーム１５に支持しておくことで、リヤサブフレーム１５ごとバッテリ２６および水素タンク２７を一括して車体に搭載することが可能となって搭載性が向上するだけでなく、既存の電気自動車やガソリン自動車のフレームに大きな改造を施すことなく、バッテリ２６および水素タンク
２７を搭載することが可能となる。

また湾曲部１６ａおよび一対の直線部１６ｂ，１６ｂを有するＵ字状フレーム１６をパイプ部材をＵ字状に湾曲させて構成し、そのＵ字状フレーム１６を車幅方向に延びる第１〜第３クロスメンバ１７〜１９で接続してリヤサブフレーム１５としたので、リヤサブフレーム１５を低コストで製造することができる。しかも湾曲していることで剛性が高いＵ字状フレーム１６の湾曲部１６ａで後面衝突の荷重を受け止めるので、左右の直線部１６ｂ，１６ｂおよび第１、第２クロスメンバ１７，１８により区画された前部枠体２０の内部に支持したバッテリ２６と、湾曲部１６ａおよび第２、第３クロスメンバ１８，１９により区画された後部枠体２１の内部に支持した水素タンク２７とを効果的に保護することができる。特に、バッテリ２６および水素タンク２７は、周囲を３６０°に亙ってＵ字状フレーム１６および第１〜第３クロスメンバ１７〜１９で囲まれているので、衝突荷重に対する損傷をより確実に回避することができる。

更に、リヤサブフレーム１５の第２クロスメンバ１８をバッテリ２６の取付バンド２８，２８の支持および水素タンク２７の取付バンド３１，３１の支持に共用したので、部品点数を増加させることなく、またリヤサブフレーム１５の車体前後方向の寸法を増加させることなく、バッテリ２６および水素タンク２７を支持することができる。また平面視が矩形状のバッテリ２６をリヤサブフレーム１５の平面視が矩形状の前部枠部２０に支持し、平面視が繭形の水素タンク２７をリヤサブフレーム１５の平面視が半円状の後部枠体２１に支持したので、リヤサブフレーム１５における空間の利用効率が向上する。

更にまた、リヤサブフレーム１５の前端をリヤサイドフレーム１１，１１に接続したので、後面衝突によりリヤサブフレーム１５の湾曲部１６ａに入力された衝突荷重を、リヤサブフレーム１５の左右の直線部１６ｂ，１６ｂから強度メンバである左右のリヤサイドフレーム１１，１１に伝達し、更にそこから強度メンバである左右のサイドシル１２，１２に伝達して効果的に吸収することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施の形態のＵ字状フレーム１６は湾曲部１６ａの後端に第３クロスメンバ１９を備えているが、その第３クロスメンバ１９は省略することも可能である。この場合、水素タンク２７を支持する取付バンド３１，３１を湾曲部１６ａに固定したブラケットに締結すれば良い。

１１ リヤサイドフレーム
１２ サイドシル
１４ リヤクロスメンバ
１５ リヤサブフレーム
１６ Ｕ字状フレーム
１６ａ 湾曲部
１６ｂ 直線部
１７ 第１クロスメンバ
１８ 第２クロスメンバ
２０ 前部枠体
２１ 後部枠体
２６ バッテリ
２７ 水素タンク

Claims (3)

1. 自動車の後部車体が、左右一対のサイドシル（１２）にそれぞれ接続されて車体前後方向に延びる左右一対のリヤサイドフレーム（１１）と、その両リヤサイドフレーム（１１）間を接続して車幅方向に延びるリヤクロスメンバ（１４）とを含み、それらリヤサイドフレーム（１１）及びリヤクロスメンバ（１４）に着脱自在に固定されるリヤサブフレーム（１５）に、バッテリ（２６）および水素タンク（２７）を搭載する自動車の後部車体構造であって、
   前記リヤサブフレーム（１５）は、車体後方に向けて凸に湾曲する湾曲部（１６ａ）の両端から車体前方に向かって左右の直線部（１６ｂ）が延出するようにパイプ部材をＵ字状に湾曲させて構成したＵ字状フレーム（１６）と、前記左右の直線部（１６ｂ）の前端間を車幅方向に接続する第１クロスメンバ（１７）と、前記左右の直線部（１６ｂ）の後端間を車幅方向に接続する第２クロスメンバ（１８）とを備えていて、そのリヤサブフレーム（１５）の前端部が前記左右一対のリヤサイドフレーム（１１）に各々着脱可能に接続されると共に、前記湾曲部（１６ａ）の中央部後端が、該湾曲部（１６ａ）の後側に隣接配置した前記リヤクロスメンバ（１４）の前面に着脱可能に当接、固定され、
   前記左右の直線部（１６ｂ）、前記第１クロスメンバ（１７）および前記第２クロスメンバ（１８）により区画された前部枠体（２０）の内部に前記バッテリ（２６）を支持するとともに、前記湾曲部（１６ａ）および前記第２クロスメンバ（１８）により区画された後部枠体（２１）の内部に前記水素タンク（２７）を支持することを特徴とする自動車の後部車体構造。
2. 前記第２クロスメンバ（１８）を、前記バッテリ（２６）の支持および前記水素タンク（２７）の支持に共用することを特徴とする、請求項１に記載の自動車の後部車体構造。
3. 前記リヤクロスメンバ（１４）の前面に当接する前記湾曲部（１６ａ）の中央部後端が、該リヤクロスメンバ（１４）の上面および前面にボルト（２４，２５）で締結した取付部材（２３）の凹部に嵌合、支持されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の自動車の後部車体構造。

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