JP5645147B2

JP5645147B2 - 自動車の車体構造

Info

Publication number: JP5645147B2
Application number: JP2013106278A
Authority: JP
Inventors: 雄介岡田; 秀紀竹内
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP2014226972A; CN104175851B; CN104175851A; US9205872B2; EP2805875B1; US20140338997A1; EP2805875A1

Description

本発明は、車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造に関する。

特許文献１には、車幅方向内側にバッテリーパックに対応する燃料電池スタックを取り付け、燃料電池スタックの側方域となる車幅方向外側に電気機器に対応するヒーターやＤＣ−ＤＣコンバータを取り付けた自動車の車体構造が開示されている。

特許第４６３７６６６号公報

ところで、特許文献１に開示された自動車の車体構造では、図１０に示すように、車幅方向内側にバッテリーパック１０２を取り付け、バッテリーパック１０２の側方域となる車幅方向外側に電気機器１０９を取り付けるので、側面衝突による荷重Ｐが大きいと、電気機器１０９がバッテリーパック１０２に向かって侵入し、バッテリーパック１０２やバッテリーパック１０２を構成するバッテリーセルが損傷することがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造において、側面衝突による荷重が大きい場合であっても、電気機器の侵入によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避可能な、新規かつ改良された自動車の車体構造を提供することを目的とする。

本発明は、フロアパネルと、該フロアパネルの上面に車幅方向に沿って設けられるクロスメンバと、前記フロアパネルの車幅方向中央下方に取り付けたバッテリーパックと、該バッテリーパックの車幅方向外側に取り付けた電気機器と、を備え、前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、高床となる領域と低床となる領域とを設け、前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に配置し、前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付けると共に、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付け、前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付け、前記クロスメンバは、前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に弱部を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、バッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。したがって、自動車が側面衝突すると、バッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。

このとき、本発明の一態様では、前記クロスメンバが上部に自動車のシートを支持するシートクロスメンバであることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバをシートクロスメンバが兼用できる。

また、本発明は、前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、前記フロアパネルにバッテリーパックを取り付ける高床となる領域と前記電気機器を取り付ける低床となる領域とを設け、前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に前記弱部を設けることを特徴とする。
このようにすれば、高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置でクロスメンバが折れ曲がる。したがって、自動車が側面衝突すると、高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置で折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。

また、本発明は、前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に取り付け、前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付けることを特徴とする。
このようにすれば、クロスメンバが折れ曲がると、バッテリーパックが下方に逸れ、電気機器が上方に逸れる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷を回避できる。

また、本発明は、前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付け、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付けることを特徴とする。
このようにすれば、クロスメンバが折れ曲がると、バッテリーパックがフロアストリンガとともに下がる。これにより、バッテリーパックがフロアパネルの下方に確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷を確実に回避できる。

また、本発明の一態様では、前記弱部は、前記クロスメンバを車両前後方向視でＶ字状に折り曲げ、折り曲がった前記クロスメンバは、前記バッテリーパックを下方に押し下げると共に、前記電気機器を前記バッテリーパックよりも上方に配置させることが好ましい。
このようにすれば、クロスメンバが下に折れ曲がり、電気機器が上に持ち上がるので、電気機器の侵入方向がバッテリーパックやバッテリーセルから確実に逸れ、バッテリーパックやバッテリーセルの損傷をより確実に回避できる。

また、本発明の一態様では、前記クロスメンバは、下面が開口した断面矩形の溝型であって、前記弱部は、前記断面の角部を貫通する穴を有することが好ましい。
このようにすれば、断面の角部を貫通する穴で、弱部を効率的に設けることができる。

以上説明したように本発明によれば、側面衝突による荷重が予め設定した荷重を超えた場合に、クロスメンバがバッテリーパックと電気機器との間に位置する車幅方向位置で折れ曲がる。これにより、電気機器の侵入方向がバッテリーパックから逸れ、電気機器によるバッテリーパックの損傷を回避できる。

本実施形態である自動車の車体構造の要部を示す斜視図である。図１に示した自動車の車体構造の要部を前方斜め上方から見た斜視図である。図２に示した自動車の車体構造の要部を示す平面図である。図３に示した自動車の車体構造の要部を示すＩＶ−ＩＶ線断面図である。図３に示した自動車の車体構造の要部を示すＶ−Ｖ線断面図である。図３に示した自動車の車体構造の要部を示すＶＩ−ＶＩ線断面図である。図２〜図４に示したＮｏ１クロスメンバを示す斜視図である。図７に示したＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。本実施形態である自動車の車体構造が変形した状態を示す、前方から見た概念図である従前の自動車の車体構造を示す概念図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

ここでは、エンジンのほかに駆動用モーターと駆動用バッテリー（バッテリーパック）を取り付けたハイブリッド（ＨＶ）システムまたは電気自動車（ＥＶ）システムを採用した自動車の車体構造を例に説明する。

図１は、本実施形態である自動車の車体構造の要部を示す斜視図であり、図２は、図１に示した自動車の車体構造の要部を前方斜め上方から見た斜視図である。また、図３は、図２に示した自動車の車体構造の要部を示す平面図であり、図４〜図６は、図３に示した自動車の車体構造の要部を示す断面図である。なお、図１では、車室内に前席左側となるシートのみを示し、前席右側となるシート及び後部シートを省略する。

図２に示すように、本実施形態である自動車の車体構造は、バッテリーセル２１を一塊にしたバッテリーパック（駆動用バッテリー）２を車幅方向略中央に取り付けたもので、その側方域となる車幅方向外側に後述する電気温水ヒーター（電気機器）９が取り付けてある。これにより、高さ位置においてバッテリーパック２と電気温水ヒーター９とが重なる。また、自動車の車体構造は、フロアパネル３、サイドシル４、Ｎｏ１シートクロスメンバ５、Ｎｏ２シートクロスメンバ６を備えて構成してある。

図１に示すように、フロアパネル３は、車体１の内部に設けた車室を画成する床を構成するもので、その上方域に左右二列となるシート７を設置する。また、フロアパネル３の車幅方向中央には、フロアトンネルとも称される、バックボーン３１（図２参照）が設けてある。バックボーン３１は、車室内に膨出するとともに、前後方向に延在することにより、フロアパネル３を車幅方向右側と左側とに区切り、車幅方向右側に設置したシート（図示せず）と左側に設置したシート７とを隔てる。

図２〜図６に示すように、本実施形態に係るフロアパネル３は、バックボーン３１の下方域となる床下にバッテリーパック２を取り付ける空間を確保するために、車幅方向内側となる領域３２が外側となる領域３３よりも高くなるように、車幅方向に階段状に形成してある。これにより、車幅方向内側となる領域３２と外側となる領域３３との間に境界Ｌ１，Ｌ２が設けられ、境界Ｌ１よりも内側となる領域３２が高床となり、境界Ｌ２よりも外側となる領域３３が低床となる。

図２〜６に示すように、サイドシル４は、車体１のサイドフレームを構成するもので、上述したフロアパネル３の側縁に沿って設けてある。これにより、フロアパネル３に設けた高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）とサイドシル４との間には凹部が形成される（図５及び図６参照）。

図２及び図４に示すように、Ｎｏ１シートクロスメンバ５は、側面衝突による荷重をサイドシル４から車幅方向内側へ伝達する強度部材で、前席となるシート７の前脚７１（図１参照）を支持する位置で、サイドシル４とフロアパネル３に設けたバックボーン３１との間に取り付けてある。これにより、Ｎｏ１シートクロスメンバ５が、上部に自動車のシート７を支持する。

図７及び図８に示すように、Ｎｏ１シートクロスメンバ５は、下面が開口した断面矩形の溝型の部材で、上板部５１、前板部５２、後板部５３を有する。上板部５１は、上面にシート７を支持する前脚７１を取り付けるための部分で、車幅方向に水平に形成してある。前板部５２は、上板部５１の前縁から下方に延び、上板部５１の前縁に稜線をなす角部５Ａを形成する。また、図４に示すように、前板部５２の下縁は、フロアパネル３の形状に沿って形成してあり、フロアパネル３の低床となる領域３３（境界Ｌ２よりも外側）で深くなり、高床となる領域（Ｌ１よりも内側）で浅くなる。さらに、図７に示すように、前板部５２の下縁には、車体前側に延びる縁５２１が設けてあり、フロアパネル３に接合している。後板部５３は、前板部５２と同様、上板部５１の後縁から下方に延び、上板部５１の後縁に稜線をなす角部５Ｂを形成する。また、後板部５３の下縁は、前板部５２の下縁と同様、フロアパネル３の形状に沿って形成してあり、フロアパネル３の低床となる領域３３（境界Ｌ２よりも外側）で深くなり、高床となる領域３２（Ｌ１よりも内側）で浅くなる。さらに、後板部５３の下縁には、車体後側に延びる縁５３１が設けてあり、フロアパネル３に接合している。

図３及び図６に示すように、Ｎｏ２シートクロスメンバ６は、Ｎｏ１シートクロスメンバ５と同様、側面衝突による荷重をサイドシル４からフロアパネル３やフロアパネル３に設けたバックボーン３１へ伝達する強度部材で、前席となるシート７の後脚（図示せず）を支持する位置で、サイドシル４とフロアパネル３に設けたバックボーン３１との間に取り付けてある。これにより、Ｎｏ２シートクロスメンバ６が、上部に自動車のシート７を支持する。

Ｎｏ２シートクロスメンバ６は、Ｎｏ１シートクロスメンバ５に較べて小さな剛性を有するもので、第１の部材６１と第２の部材６２とを接続することにより構成してある。Ｎｏ２シートクロスメンバ６は、第１の部材６１の一端がサイドシル４に接続してあり、第２の部材６２の一端がフロアパネル３に形成したバックボーン３１に接続してある。

Ｎｏ２シートクロスメンバ６を構成する第１の部材６１は、Ｎｏ１シートクロスメンバ５よりも高さが低い部材であるが、Ｎｏ１シートクロスメンバ５と同様、下面が開口した断面矩形の溝型の部材で、フロアパネル３の低床となる領域３３（境界Ｌ２よりも外側）に取り付けてある。Ｎｏ２シートクロスメンバ６を構成する第２の部材６２は、第１の部材６１と同様、下面が開口した断面矩形の溝型の部材であって、フロアパネル３の低床となる領域（境界Ｌ１よりも外側）で第１の部材６１に向けて湾曲するように形成してある。そして、第２の部材６２は、フロアパネル３の高床となる領域３２（境界Ｌ１よりも内側）から低床となる領域３３（境界Ｌ２よりも外側）の中程までの間に取り付けてある。

また、図２及び図４〜図６に示すように、フロアパネル３の低床となる領域３３（Ｌ２よりも外側）の床下内側となる位置にフロアストリンガ８が設けてある。フロアストリンガ８は、車体前後方向に延在する強度部材であり、フロアパネル３を挟んでＮｏ１シートクロスメンバ５とＮｏ２シートクロスメンバ６とに取り付けてある。

また、フロアストリンガ８は、バックボーン３１の下方域となるフロアパネル３の床下にバッテリーパック２を取り付ける取付部材となり、バッテリーパック２に設けたバッテリーブラケット２２が取り付けてある。

また、Ｎｏ１シートクロスメンバ５とＮｏ２シートクロスメンバ６とに跨がって上述したシート７が取り付けてある。
また、図１〜図３に示すように、バッテリーパック２の側方域となる、前席左側となるシート７の略真下には、電気温水ヒーター（電気機器）９が取り付けてある。図２及び図３に示すように、電気温水ヒーター９は、フロアパネル３の低床となる領域３３（境界Ｌ２よりも外側）に取り付けてあり、フロアパネル３とシート７との間に収容される。

また、上述した本実施形態に係るＮｏ１シートクロスメンバ５には、バッテリーパック２と電気温水ヒーター９との間に位置する車幅方向位置で、かつ、予め設定した荷重を超える荷重でＮｏ１シートクロスメンバ５が折れ曲がる弱部５４が設けてある。

具体的には、フロアパネル３の高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）となる車幅方向位置に弱部５４が設けてある。図７及び図８に示すように、弱部５４は、車体前後方向に一対の穴５４１，５４２を有する。図２及び図３に示すように、一対の穴５４１，５４２は、フロアパネル３の高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）と平行となる位置に設けてある。図７及び図８に示すように、一方の穴５４１は、矩形であって、上板部５１の前縁に形成した角部５Ａを貫通し、他方の穴５４２は、一方の穴５４１よりも大きめの矩形の穴であって、上板部５１の後縁に形成した角部５Ｂに近接した位置を貫通する。

ここで、Ｎｏ１シートクロスメンバ５に弱部５４を設け、Ｎｏ２シートクロスメンバ６に弱部を設けなかったのは、Ｎｏ１シートクロスメンバ５の剛性がＮｏ２シートクロスメンバ６の剛性よりも大きいことによるものであり、側面衝突による荷重Ｐが予め定めた荷重を超えた場合にＮｏ１シートクロスメンバ５が折り曲がれば電気温水ヒーター９の侵入方向がバッテリーパック２から逸れることによる。

また、一対の穴５４１，５４２をフロアパネル３の高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）と平行となる位置に設けたのは、高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）を境に折り曲げるためであり、折れ曲がり線の形状や位置の変動が許容できる場合には、一つの穴（例えば、一方の穴５４１）だけで弱部５４を形成することも可能である。

また、上板部５１の前縁側（角部５Ａ）と後縁側（角部５Ｂに近接した位置）の両方に穴５４１，５４２を設けることで、Ｎｏ１シートクロスメンバ５の折れ曲がる位置（折れ曲がり線）を安定化できる。

また、一方の穴５４１が上板部５１の前縁に形成した角部５Ａを貫通するのは、稜線を崩すことにより、Ｎｏ１シートクロスメンバ５が効率的、かつ正確に折り曲がるからである。一方、他方の穴５４２が上板部５１の後縁に形成した角部５Ｂを貫通してないのは、角部５Ｂの内側に沿って電気信号を入出力するハーネスを通すことによるもので、これにより、穴にハーネスが擦れることを回避できる。したがって、ハーネスを通す必要がない場合には、他方の穴５４２が後縁に形成した角部５Ｂを貫通してもよい。

また、他方の穴５４２を一方の穴５４１よりも大きく形成したのは、他方の穴５４２が後縁に形成した角部５Ｂを貫通しないことによるもので、大きな穴とすることにより、角部５Ｂを貫通しない場合にも折り曲げることが可能である。

上述した本実施形態である自動車の車体構造は、予め設定した荷重を超える荷重でバッテリーパック２と電気温水ヒーター９との間に位置する車幅方向位置でＮｏ１シートクロスメンバ５が折れ曲がる。したがって、側面衝突による荷重Ｐが予め設定した荷重を超えると、図９に示すように、バッテリーパック２と電気温水ヒーター９との間に位置する車幅方向位置でＮｏ１シートクロスメンバ５が折れ曲がる。

より具体的には、予め設定した荷重を超える荷重で高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）となる車幅方向位置で折れ曲がる。したがって、自動車の側面衝突による荷重Ｐが予め設定した荷重を超えると、高床となる領域３２の低床となる領域側の縁部（境界Ｌ１）となる車幅方向位置でＮｏ１シートクロスメンバ５が折れ曲がる。これにより、電気温水ヒーター９の侵入方向がバッテリーパック２から逸れ、電気温水ヒーター９によるバッテリーパック２やバッテリーセル２１の損傷を回避できる。

また、上述した自動車の車体構造は、Ｎｏ１シートクロスメンバ５が折れ曲がると、バッテリーパック２がフロアストリンガ８とともに下がる。これにより、電気温水ヒーター９の侵入方向がバッテリーパック２から確実に逸れ、バッテリーパック２やバッテリーセル２１の損傷を確実に回避できる。

また、上述した自動車の車体構造は、Ｎｏ１クロスメンバ５が車両前後方向視でＶ字状に折れ曲がり、折れ曲がったＮｏ１クロスメンバは、バッテリーパック２を下方に押し下げると共に、電気温水ヒーター９をバッテリーパック２よりも上方に配置させる。これにより、電気温水ヒーター９の侵入方向がバッテリーパック２やバッテリーセル２１から確実に逸れ、バッテリーパック２やバッテリーセル２１の損傷をより確実に回避できる。

なお、上記のように本発明の各実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、自動車の車体構造の構成、動作も本発明の実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

本発明は、車幅方向内側にバッテリーパックを取り付け、バッテリーパックの側方域となる車幅方向外側に電気機器を取り付けた自動車の車体構造に好適である。

１車体
２バッテリーパック
２１バッテリーセル
２２バッテリーブラケット
３フロアパネル
３１バックボーン
３２車幅方向内側となる領域（高床となる領域）
３３車幅方向外側となる領域（低床となる領域）
４サイドシル
５Ｎｏ１シートクロスメンバ（クロスメンバ）
５Ａ，５Ｂ角部
５１上板部
５２前板部
５３後板部
５４弱部
５４１，５４２穴
６Ｎｏ２シートクロスメンバ
６１第１の部材
６２第２の部材
７シート
７１前脚
８フロアストリンガ
９電気温水ヒーター（電気機器）
Ｐ側面衝突による荷重

Claims

フロアパネルと、該フロアパネルの上面に車幅方向に沿って設けられるクロスメンバと、前記フロアパネルの車幅方向中央下方に取り付けたバッテリーパックと、該バッテリーパックの車幅方向外側に取り付けた電気機器と、を備え、
前記フロアパネルを車幅方向に階段状に形成することにより、高床となる領域と低床となる領域とを設け、
前記バッテリーパックを前記高床となる領域の床下に配置し、前記低床となる領域の床下となる位置で前記クロスメンバに車両前後方向に延びるフロアストリンガを取り付けると共に、前記フロアストリンガに前記バッテリーパックを取り付け、
前記電気機器を前記低床となる領域の床上に取り付け、
前記クロスメンバは、前記高床となる領域の低床となる領域側の縁部となる車幅方向位置に弱部を設けたことを特徴とする自動車の車体構造。
前記クロスメンバが上部に自動車のシートを支持するシートクロスメンバであることを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。
前記弱部は、前記クロスメンバを車両前後方向視でＶ字状に折り曲げ、折り曲がった前記クロスメンバは、前記バッテリーパックを下方に押し下げると共に、前記電気機器を前記バッテリーパックよりも上方に配置させることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車の車体構造。
前記クロスメンバは、下面が開口した断面矩形の溝型であって、前記弱部は、前記断面の角部を貫通する穴を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の自動車の車体構造。