JP6021676B2 - 電気動力車両の車体構造 - Google Patents

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本発明は、電気動力車両の車体構造に関し、特に燃料タンクと電池パックを車体下部に配置する電気動力車両の車体構造に関する。
近年、エンジンと電動モータとを走行駆動源とするハイブリッド車等の電気動力車両が実用化されている。このようなエンジンと電動モータを備えた電気動力車両においては充放電可能な大容量の車両駆動用の2次電池及び燃料タンクが搭載される。
一般に車両駆動用2次電池は、必要な電力容量が得られるようにニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の電池を複数接続して構成された集合型2次電池が多く採用される。このような2次電池は、その他の付属品と共に電池パックに組み込まれて車両に搭載される。
これら燃料タンク及び2次電池を車両に搭載する種々の車体構造がある。例えば、特許文献1に開示される車体後部構造は、フロントフロアパネルの後端から上方に延びるキックアップ部と、キックアップ部の上端から後方に延びるリヤフロアパネルと、キックアップ部の後方側において車幅方向に延びる前側クロスメンバと、リヤフロアパネルの下方側において車幅方向に延びる後側クロスメンバとを有する車両の後部構造であって、前側クロスメンバと後側クロスメンバとの間に車幅方向に延びる中間クロスメンバが設置され、前側クロスメンバと中間クロスメンバとの間に複数個のバッテリがバッテリケースに収容された状態で下方から脱着可能に設置される。一方、中間クロスメンバと後側クロスメンバとの間に比較的小型の燃料タンクが配置されて金属製長尺部材によって下方から支持される。
特開2011−111124号公報
上記特許文献1の車体構造によると、リヤフロアパネルの下方側における前側クロスメンバと後側クロスメンバとの間に中間クロスメンバを配設し、前側クロスメンバと中間クロスメンバとの間に複数のバッテリが収容されたバッテリケースを着脱可能に設置し、中間クロスメンバと後側クロスメンバとの間に燃料タンクを設置することにリヤフロアパネルの下方空間にバッテリケース及び燃料タンクを配置することができる。
しかし、工場等においてバッテリケース及び燃料タンクを車体へ搭載するにあたり、複数のバッテリが収容されたバッテリケースを車体下方から前側クロスメンバと中間クロスメンバとの間に取り付ける工程と、この工程とは別な燃料タンクを中間クロスメンバと後側クロスメンバとの間に長尺部材により取り付ける工程とを有し、車体への組み付け工程の増加や作業が煩雑になることが懸念される。
また、前側クロスメンバと中間クロスメンバとの間にバッテリケースを配設し、中間クロスメンバと後側クロスメンバとの間に燃料タンクが配置されて車体下面形状が複雑になり、走行空気抵抗、即ち空力が増加すると共にバッテリケース及び燃料タンクが路面と干渉し、かつ飛び石等による損傷が懸念される。
更に、前側クロスメンバと後側クロスメンバとの間にバッテリケース及び燃料タンクを支持する中間クロスメンバを備えることから、比較的大きな燃料タンクの搭載が要求されるエンジンを走行駆動源とする車両の車体フロアとの共用化が困難である。
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、燃料タンク及び電池パックの搭載作業性に優れ、走行時の空力低減が得られると共に電池パック及び燃料タンクが路面干渉や飛び石等から保護され、かつ汎用性に優れた電気動力車両の車体構造を提供することにある。
前記目的を達成する請求項1に記載の電気動力車両の車体構造は、車幅方向に互いに離間して車体前後方向に沿って延在する複数の前後梁部材と、該複数の前後梁部材の各前後端に接続されて車幅方向に延在する一対の車幅方向梁部材とを備えた搭載フレームと、該搭載フレームの下方を覆うアンダーカバーとを備え、燃料タンクを前記搭載フレーム上に固定し、かつ電池パックを前記搭載フレーム上でかつ前記燃料タンクの側方に固定すると共に、前記搭載フレームを車体下面に取り付けてあり、前記車幅方向梁部材は、車幅方向中央部に、下方が開放されたコ字状乃至U字状の隆起部を備え、前記アンダーカバーは、前記隆起部に嵌入され、下方が開放されたコ字状乃至U字状で車体前後方向に延在する隆起面を備え、前記燃料タンクと前記電池パックとの間に前記隆起面が介在することを特徴とする。
これによれば、アンダーカバーが取り付けられた搭載フレームに予め燃料タンク及び電池パックを固定し、燃料タンク及び電池パックが取り付けられた搭載フレームを下方から車体下面に取り付ける簡単な作業により、燃料タンク及び電池パックが同時に一括搭載されて搭載行程の大幅な短縮が可能になると共に、燃料タンク及び電池パックの搭載作業性が大幅に向上する。
更にアンダーカバーによって燃料タンク及び電池パックの下面が覆われて車体下面が平滑化されて、走行に伴う空力が抑制されて走行安定性の向上がえられる。更に燃料タンク及び電池パックが路面干渉や飛び石等から保護される。
更に、搭載フレームを取り外した車体構造は、エンジンを走行駆動源とする車両の車体構造との変更がなく、搭載フレームに代えて比較的大きな燃料タンクの搭載が可能であり、エンジンを走行駆動源とする車両との車体の共有が可能になる。
請求項2に記載の電気動力車両の車体構造は、車幅方向に互いに離間して車体前後方向に沿って延在する複数の前後梁部材と、該複数の前後梁部材の各前後端に接続されて車幅方向に延在する一対の車幅方向梁部材とを備えた搭載フレームと、該搭載フレームの下方を覆うアンダーカバーとを備え、燃料タンクを前記搭載フレーム上に固定し、かつ電池パックを前記搭載フレーム上でかつ前記燃料タンクの側方に固定すると共に、前記搭載フレームを車体下面に取り付けてあり、前記各車幅方向梁部材は、下方が開放されたコ字状乃至U字状の隆起部と、該隆起部の各下端から互いに離反する車幅方向に延在する延在部とを備え、前記複数の前後梁部材は、対向する前記各車幅方向梁部材の各延在部の車幅方向外方端部に前後端が接合する外側前後梁部材と、対向する前記各車幅方向梁部材の各延在部の車幅方向方端部に前後端が接合する内側前後梁部材とを備え、各隆起部を隔てた両側にそれぞれ前記一対の延在部及び外側前後梁部材と内側梁部材とにより燃料タンク搭載部及び電池パック搭載部を形成し、前記アンダーカバーは、前記各隆起部に下方から嵌入して下方が開放されたコ字状乃至U字状で車体前後方向に延在する隆起面と該隆起面の各下端から互いに離反する車幅方向に延在して前記燃料タンク搭載部及び前記電池パック搭載部を下方から覆う燃料タンクカバー部及び電池パックカバー部を備えたことを特徴とする。
これによれば、各車幅方向梁部材の隆起部及びアンダーカバーの隆起面によって下方にプロペラシャフト及び排気管等の配置スペースが形成され、排気管をアンダーカバーの下方に配置することによって、燃料タンク搭載部及び電池パック搭載部上に配置した燃料タンク及び電池パックがアンダーカバーによる遮熱効果により排気管の熱より保護される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の電気動力車両の車体構造。において、前記車体下面は、フロントフロアパネルと、該フロントフロアパネルの後端部から立ち上がるように設けられたキックアップ部と、キックアップ部の上部から後方に延びるリヤフロアパネルとを有し、前記搭載フレームが、前記キックアップ部に接合された前側クロスメンバと、リヤフロアパネルの下側に設けられた後側クロスメンバとに下方から架け渡されて組み付けられたことを特徴とする。
これによれば、搭載フレームが、キックアップ部の接合された前側クロスメンバと、リヤフロアパネルの下側に設けられた後側クロスメンバとに下方から架け渡されて組み付けることで、リヤフロアパネルの下方空間に燃料タンク及び電池パックを配置することができる。
本発明によると、アンダーカバーが取り付けられた搭載フレームに燃料タンク及び電池パックを固定し、燃料タンク及び電池パックが取り付けられた搭載フレームを下方から車体下面に取り付ける簡単な作業により、燃料タンク及び電池パックが一括搭載されて搭載行程の大幅な短縮が可能になると共に、燃料タンク及び電池パックの搭載作業性が大幅に向上する。
更にアンダーカバーによって燃料タンク及び電池パックの下面が覆われて、走行に伴う空力が抑制されて走行安定性の向上が得られると共に、燃料タンク及び電池パックが路面干渉や飛び石等から保護される。
実施の形態に係る電気駆動力車両の車体構造の概要を示す側面図である。 燃料タンク、電池パック及び搭載フレームの概要を示す斜視図である。
以下、本発明にかかる電気動力車両の車体構造の一実施の形態を、図1及び図2を参照して説明する。図1は本実施の形態における電気駆動力の車体構造の概要を示す側面図であり、図2は燃料タンク、電池パック及び搭載フレームの斜視図である。なお、各図における矢印Fは車体前方方向を示す。
図1に示すように、車体構造1は、車室の前方部に設置されたトーボードの下端部から車体後方側に延在するフロントフロアパネル11と、このフロントフロアパネル11の後端部から立ち上がるように設けられたキックアップ部12と、キックアップ部12の上部から後方に延びるリヤフロアパネル13とを有する車体下面が形成される。
フロントフロアパネル11上に図示しない運転席及び助手席からなる前列の車両シートが設置され、リヤフロアパネル13上に後列の車両用シート18が設けられる。車両用シート18の後方にリヤフロアパネル13を下方に凹入させてタイヤパン等からなる収納部14が形成される。
キックアップ部12の後方に図示しない左右一対のリヤフレームがリヤフロアパネル13の下面両側に沿って前後方向に延在して設けられる。この左右のリヤフレーム間には、キックアップ部12の後面に接合されて車幅方向に延在してキックアップ部12の後面に沿って中空断面構造を形成する前側クロスメンバ15と、リヤフロアパネル13の下側でかつ車両用シート18の後方側において車幅方向に延在してリヤフロアパネル13の下面に沿って中空断面構造を形成する後側クロスメンバ16とが設けられる。
リヤフロアパネル12の下方におけるキックアップ部12と収納部14との間の凹状空間の前方側に、燃料タンク41及び電池パック42がアンダーカバー35を取り付けた搭載フレーム20を介して搭載配設され、後方側にプロペラシャフトからの駆動力を左右の後輪Wに分配伝達するデファレンシャル装置40が配置される。
図2を参照して搭載フレーム20及びアンダーカバー35について説明する。搭載フレーム20は、前後に離反して互いに対向して車幅方向に延在する前側梁部材21及び後側梁部材25の各車幅方向梁部材と、前側梁部材21と後側梁部材25との間に互いに離間して前後方向に延在して架け渡される中空矩形断面形状の外側前後梁部材31L、31R及び内側前後梁部材32L、32Rの各前後梁部材によって構成される。
前側梁部材21は、中空矩形断面形状で、車幅方向中央部において車幅方向に延在する中央上部22a及びこの中央上部22aの両端から下方に延在する左右の側部22b、22cからなる下方が開放されたコ字状乃至U字状の隆起部22と、隆起部22の側部22b及び22cの各下端から互いに離反する車幅方向に延在する左右の前側延在部23L、23Rを備えた略ハット状に形成される。
後側梁部材25は、前側梁部材21と同様の形状であって、車幅方向に延在する中央上部26a及びこの中央上部26aの両端から下方に延在する左右の側部26b、26cからなる下方が開放されたコ字状乃至U字状の隆起部26と、隆起部26の側部26b及び26cの各下端から互いに離反する車幅方向に延在する左右の後側延在部27L、27Rを備える。
外側前後梁部材31Lは、その前端が前側梁部材21の前側延在部23Lにおける車幅方向外方端部の下面に結合し、後端が後側梁部材25の後側延在部26Lの車幅方向外方端部の下面に結合して前側梁部材21と後側梁部材25とに架け渡される。内側前後梁部材32Lは、外側前後梁部材31Lと車幅方向に離間して前端が前側梁部材21の前側延在部23Lにおける車幅方向内方端部の下面に結合し、後端が後側梁部材25の後側延在部27Lの車幅方向内方端部の下面に結合して前側梁部材21と後側梁部材25とに架け渡される。
これら前側梁部材21の前側延在部23L、後側梁部材25の後側延在部27L、外側前後梁部31L及び内側前後梁部材32Lによって矩形枠状の燃料タンク搭載部33Lが形成される。
外側前後梁部材31Rは、前端が前側梁部材21の前側延在部23Rにおける車幅方向外方端部の下面に結合し、後端が後側梁部材25の後側延在部27Rの車幅方向外方端部の下面に結合して前側梁部材21と後側梁部材25とに架け渡される。内側前後梁部材32Rは、外側前後梁部材31Rと車幅方向に離間して前端が前側梁部材21の前側延在部23Rにおける車幅方向内方端部の下面に結合し、後端が後側梁部材25の後側延在部27Rの車幅方向内方端部の下面に結合して前側梁部材21と後側梁部材25とに架け渡される。
これら前側梁部材21の前側延在部23R、後側梁部材25の後側延在部26R、外側前後梁部31R及び内側前後梁部材32Rによって矩形枠状の電池パック搭載部33Rが形成される。
前側梁部材21の各前側延在部23L及び23Rに、下方から車体側となる前側クロスメンバ15の下面にボルト結合するための取付部28La及び28Raが先端に形成された前側取付ブラケット28L、28Rが設けられる。同様に後側梁部材25の後側延在部27L及び27Rに、下方から後側クロスメンバ16の下面にボルト結合するための取付部29La及び29Raが先端に形成された後側取付ブラケット29L、29Rが設けられる。
アンダーカバー35は、車幅方向中央部において上面36a及び両側面36b、36cを有する断面コ字状乃至U字状で前後方向に延在すると共に前端及び後端が前側梁部材21の隆起部22及び後側梁部材25の隆起部26に下方から嵌入可能な隆起面36と、隆起面36の側面36b及び36cの下端縁から互いに離反する車幅方向に延在する略矩形板状で燃料タンク搭載部33L及び電池パック搭載部33Rを下方から覆う燃料タンクカバー部37L及び電池パックカバー部37Rとが一体形成される。
燃料タンクカバー部37Lは、その前縁37Laが前側梁部材21の前側延在部23L及び外側前後梁部材31L、内側前後梁部材32Lの前端より前方に突出し、後縁37Lbが後側梁部材25の後側延在部27L及び外側前後梁部材31L、内側前後梁部材32Lの後端より後方に突出し、側縁37Lcが前側梁部材21の前側延在部23L、後側梁部材25の後側延在部27L及び外側前後梁部材31Lの側端より車幅方向外方に突出し、下面が前縁37Laから後縁37Lbに亘って平滑に形成される。
一方、電池パックカバー部37Rは、その前縁37Raが前側梁部材21の前側延在部23R及び外側前後梁部材31R、内側前後梁部材32Rの前端より前方に突出し、後縁37Rbが後側梁部材25の後側延在部27R及び外側前後梁部材31R、内側前後梁部材32Rの後端より後方に突出し、側縁37Rcが前側梁部材21の前側延在部23R、後側梁部材25の後側延在部27R及び外側前後梁部材31Rの側端より車幅方向外方に突出し、下面が前縁37Raから後縁37Rbに亘って平滑に形成される。
このように形成されるアンダーカバー35は、隆起面36の前部及び後部がそれぞれ前側梁部材21の隆起部22及び後側梁部在25の隆起部26の下面に下方から嵌入してボルト等によって結合し、かつ燃料タンクカバー部37Lを外側前後梁部材31L及び内側前後梁部材32Lの下面に下方からボルト等によって結合し、電池パンクカバー部37Rを外側前後梁部材31R及び外側梁部材32Rの下面に下方からボルト等によって結合することで搭載フレーム20の下面に結合される。
このようにアンダーカバー35が取り付けられた搭載フレーム20を車体に取り付けるにあたり、予め、搭載フレーム20の燃料タンク搭載部33L上、例えば前側梁部材21の前側延在部23L及び後側梁部材25の後側延在部27L上に亘って燃料タンク41が搭載されて、前側延在部23L及び後側延在部27Lにボルト結合、或いは、前側延在部23Lと後側延在部27Lに架け渡される金属製長尺部材等によって固定する。一方、電池パック搭載部33R上、例えば前側梁部材21の前側延在部23R及び後側梁部材25の後側延在部27R上に亘って電池パック42が搭載されて、前側延在部23R及び後側延在部27Rにボルト結合、或いは、前側延在部23Rと後側延在部27Rに架け渡される金属製長尺部材等によって固定する。
このように燃料タンク41及び燃料タンク41の側方に電池パック42が固定された搭載フレーム20を、図1に仮想線で示すよう車体下方から、キックアップ部12と収容部14との間の空間に嵌入するように挿入して、前側取付ブラケット28Lの取付部28La及び前側取付ブラケット28Rの取付部28Raを前側クロスメンバ15の下面に当接すると共に後側取付ブラケット29Lの取付部29La及び後側取付部29Rの取付部29Raを後側クロスメンバ16の下面に当接して搭載フレーム20の車体1に対する位置決めをする。
しかる後、前側取付ブラケット28L及び28Rの各取付部28La、28Raを前側クロスメンバ14の下面にボルト結合し、かつ後側取付ブラケット29L及び29Rの各取付部29La、29Raを後部クロスメンバ15の下面にボルト結合することで搭載フレーム20が取り付けられる。
これにより、搭載フレーム20が、リヤフロアパネル13の下方側におけるキックアップ部12の接合された前側クロスメンバ15と、リヤフロアパネル13の下側に設けられた後側クロスメンバ16とに下方から架け渡されて組み付けることで、キックアップ部12の後方におけるリヤフロアパネル13の下方空間に燃料タンク41及び電池パック42が配置される。
このように下面にアンダーカバー35が取り付けられた搭載フレーム20に予め燃料タンク41及び燃料タンク41の側方に電池パック42を固定し、燃料タンク41及び電池パック42が取り付けられた搭載フレーム20を下方から前側クロスメンバ15及び後側クロスメンバ16に下方から取り付ける簡単な作業により、燃料タンク41及び電池パック42が同時、即ち一括搭載が得られ搭載行程の大幅な短縮が可能になると共に、燃料タンク41及び電池パック42の搭載作業性が大幅に向上する。
更にアンダーカバー35によってフロントフロアパネル11の後端から連続するように、燃料タンク41及び電池パック42の下面が覆われて車体下面が平滑化されて、走行に伴うフロア下の気流が整流されて空力が抑制されて走行安定性の向上がえられる。更にアンダーカバー35によって燃料タンク41及び電池パック42が路面干渉や飛び石等から保護される。
また、前側梁部材21の隆起部22、後側梁部材25の隆起部26、及びアンダーカバー35の隆起面36によって下方にプロペラシャフト及び排気管等の配置スペースが形成され、排気管をアンダーカバー35の下方に配置することによって、アンダーカバー35による遮熱効果により燃料タンク41及び電池パック42が排気管の熱より保護される。
更に、搭載フレーム20を取り外した車体構造は、エンジンを走行駆動源とする車両の車体構造との変更はなく、搭載フレーム20に代えて比較的大きな燃料タンクの搭載が可能であり、エンジンを走行駆動源とする車両との車体の共有が可能になる。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では搭載フレーム20の左側に燃料タンク搭載部を形成し右側に電池パック搭載部を形成したが、右側に燃料タンク搭載部を形成し左側に電池パック搭載部を形成することもできる。前側梁部材21及び後側梁部材25の車幅方向中央部に隆起部22、26を形成し、アンダーカバー35に隆起面36を形成したが、前側梁部材21及び後側梁部材25を直線状に変更し、アンダーカバー35を平板状にすることもできる。
また、前側梁部材21と後側梁部材25との間に車幅方向に延在する梁部材を配置したり、前後方向に延在する前後梁部材を更に追加的に配置することもできる。
1 車体構造
11 フロントフロアパネル
12 キックアップ部
13 リヤフロアパネル
14 収納部
15 前側クロスメンバ
16 後側クロスメンバ
18 車両用シート
20 搭載フレーム
21 前側梁部材(車幅方向梁部材)
22 隆起部
23L、23R 前側延延部(延在部)
25 後側梁部材(車幅方向梁部材)
26 隆起部
27L、27R 後側延在部(延在部)
31L、31R 外側前後梁部材(前後梁部材)
32L、32R 内側前後梁部材(前後梁部材)
33L 燃料タンク搭載部
33R 電池パック搭載部
35 アンダーカバー
36 隆起面
37L 燃料タンクカバー部
37R 電池パックカバー部
41 燃料タンク
42 電池パック

Claims (3)

  1. 車幅方向に互いに離間して車体前後方向に沿って延在する複数の前後梁部材と、該複数の前後梁部材の各前後端に接続されて車幅方向に延在する一対の車幅方向梁部材とを備えた搭載フレームと、
    該搭載フレームの下方を覆うアンダーカバーとを備え、
    燃料タンクを前記搭載フレーム上に固定し、かつ電池パックを前記搭載フレーム上でかつ前記燃料タンクの側方に固定すると共に、前記搭載フレームを車体下面に取り付けてあり、
    前記車幅方向梁部材は、車幅方向中央部に、下方が開放されたコ字状乃至U字状の隆起部を備え、
    前記アンダーカバーは、前記隆起部に嵌入され、下方が開放されたコ字状乃至U字状で車体前後方向に延在する隆起面を備え、
    前記燃料タンクと前記電池パックとの間に前記隆起面が介在することを特徴とする電気動力車両の車体構造。
  2. 車幅方向に互いに離間して車体前後方向に沿って延在する複数の前後梁部材と、該複数の前後梁部材の各前後端に接続されて車幅方向に延在する一対の車幅方向梁部材とを備えた搭載フレームと、
    該搭載フレームの下方を覆うアンダーカバーとを備え、
    燃料タンクを前記搭載フレーム上に固定し、かつ電池パックを前記搭載フレーム上でかつ前記燃料タンクの側方に固定すると共に、前記搭載フレームを車体下面に取り付けてあり、
    前記各車幅方向梁部材は、
    下方が開放されたコ字状乃至U字状の隆起部と、
    該隆起部の各下端から互いに離反する車幅方向に延在する延在部とを備え、
    前記複数の前後梁部材は、
    対向する前記各車幅方向梁部材の各延在部の車幅方向外方端部に前後端が接合する外側前後梁部材と、
    対向する前記各車幅方向梁部材の各延在部の車幅方向方端部に前後端が接合する内側前後梁部材とを備え、
    各隆起部を隔てた両側にそれぞれ前記一対の延在部及び外側前後梁部材と内側梁部材とにより燃料タンク搭載部及び電池パック搭載部を形成し、
    前記アンダーカバーは、
    前記各隆起部に下方から嵌入して下方が開放されたコ字状乃至U字状で車体前後方向に延在する隆起面と
    該隆起面の各下端から互いに離反する車幅方向に延在して前記燃料タンク搭載部及び前記電池パック搭載部を下方から覆う燃料タンクカバー部及び電池パックカバー部を備えたことを特徴とする電気動力車両の車体構造。
  3. 前記車体下面は、
    フロントフロアパネルと、該フロントフロアパネルの後端部から立ち上がるように設けられたキックアップ部と、キックアップ部の上部から後方に延びるリヤフロアパネルとを有し、
    前記搭載フレームが、前記キックアップ部に接合された前側クロスメンバと、リヤフロアパネルの下側に設けられた後側クロスメンバとに下方から架け渡されて組み付けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の電気動力車両の車体構造。
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