JP6314757B2 - 電動車両の車体後部構造 - Google Patents

Description

本発明は、電動車両の車体後部構造に関する。

従来から、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバーが配設され、これら一対のサイドメンバーの間に、リヤサスペンションを支持するサスペンションメンバーが配設された車体後部構造を有する車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の車両の車体後部構造では、サスペンションメンバーは、車両前後方向に延びる左右一対のサイドビームと、これら一対のサイドビームを接続するフロントクロスビーム及びリヤクロスビームと、を有してなる井桁構造である。

特開２０１０−２４７６２２号公報

前記特許文献１に記載の車両では、サスペンションメンバーが井桁構造であるので、車体後部にバッテリーケースや燃料タンク等を配設する場合には、バッテリーケースや燃料タンク等のレイアウトの制限が厳しくなるという問題があった。

そこで、本発明は、後面衝突性能を損なうことなく、車体後部のレイアウトの制限を緩和することができる電動車両の車体後部構造を提供することを目的とする。

本発明に係る電動車両の車体後部構造では、サスペンションメンバーは、平面視で車両前方が開放されたＣ字状に形成される。サスペンションメンバーのサイドビームに交差するように車両前方側のクロスメンバーからサイドメンバーまで延びる左右一対の斜めメンバーが配設され、斜めメンバーとサスペンションメンバーのサイドビームとが交差する部位で結合される。また、一対のクロスメンバーの間を車両前後方向に延びる縦メンバーが配設され、縦メンバーの後端部の車幅方向位置と斜めメンバーの前端部の車幅方向位置とが合致する。

本発明に係る電動車両の車体後部構造では、サスペンションメンバーのサイドビームに交差するように車両後方側のクロスメンバーからサイドメンバーまで延びる左右一対の斜めメンバーが配設され、斜めメンバーとサスペンションメンバーのサイドビームとが交差する部位で結合される。また、一対のクロスメンバーの間を車両前後方向に延びる縦メンバーが配設され、縦メンバーの後端部の車幅方向位置と斜めメンバーの前端部の車幅方向位置とが合致する。このため、後面衝突による衝撃荷重の入力をサイドメンバーから斜めメンバー及び縦メンバー等に分散し、サイドメンバーの変形を抑制することができる。また、車輪からの衝撃荷重の入力をサスペンションメンバーのサイドビームから斜めメンバーに分散し又は斜めメンバーにより受け止めて、サスペンションメンバーの変形を抑制することができる。このため、サスペンションメンバーのフロントクロスビームを廃止して、サスペンションメンバーを、平面視で車両前方が開放されたＣ字状とすることが可能になる。

サスペンションメンバーのフロントクロスビームを廃止することができることにより、サスペンションメンバーを構成する一対のサイドビームとリヤクロスビームとで囲まれた空間を拡大することができ、この空間をバッテリースペース又は燃料タンクスペース等として活用することが可能になる。また、サスペンションメンバーを構成する一対のサイドビームとリヤクロスビームとで囲まれた空間に配設するバッテリーケース又は燃料タンクの上端位置をより低くした場合には、ラゲッジフロアの低床化による容量の拡大を図ることも可能になる。

従って、本発明に係る電動車両の車体後部構造によれば、後面衝突性能を損なうことなく、車体後部のレイアウトの制限を緩和することができる。

本発明の実施形態に係る電動車両の車体後部構造を示す底面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図１のＤ−Ｄ線断面図である。 図１のＥ−Ｅ線断面図である。 後面衝突時（フルラップ衝突）の荷重伝達経路を示す説明図である。 後面衝突時（オフセット衝突）の荷重伝達経路を示す説明図である。 後輪への荷重入力時の荷重伝達経路を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。

なお、図中、矢印ＦＲは車両前方を示し、矢印ＲＲは車両後方を示す。

本実施形態の電動車両１０は、内燃機関（図示せず）と、前記内燃機関に接続された排気管（エキゾーストパイプ）１１と、を備えるハイブリッド電動車両（ＨＥＶ）及びプラグインハイブリッド電動車両（ＰＨＥＶ）等の電動車両である。この電動車両１０は、前記内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンク１２と、排気管１１の排気下流側の端部に配設されるマフラー１３と、をさらに備える。なお、電動車両１０は、ハイブリッド電動車両及びプラグインハイブリッド電動車両に限定されず、電動車両（ＥＶ）及び燃料電池電動車両（ＦＣＥＶ）等であっても良い。

図１から図６に示すように、電動車両１０は、車体１４と、バッテリーケース１５と、サスペンションメンバー（サブフレーム）１６と、を備える。

前記車体１４は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバー１７，１７と、一対のサイドメンバー１７，１７の間を車幅方向に延びる複数のクロスメンバー１８，１９，２０と、を有する。各サイドメンバー１７は、車両前後方向に延びるサイドシル２１と、サイドシル２１の後端部に接続され、車両後方に向かうにつれて車幅方向内側に屈曲して延びる部分を有するリヤサイドメンバー２２と、から主に構成される。本実施形態では、複数のクロスメンバー１８，１９，２０を車両前方側から順にそれぞれ、第一クロスメンバー、第二クロスメンバー、第三クロスメンバーとも称する。各サイドメンバー１７及び各クロスメンバー１８，１９，２０は、フロントフロアパネル２３及びリヤフロアパネル２４と共に一体化されている。さらに、フロントフロアパネル２３の下面には、車両前後方向に延びる複数のフロントフロアメンバー２５が結合されている。各フロントフロアメンバー２５は、後端部が第一クロスメンバー１８に結合され、前端部が図示しない別のクロスメンバーに結合されている。

前記バッテリーケース１５は、その内部に複数のバッテリーモジュール２６（図６参照）を収容する金属製の筐体であり、第一クロスメンバー１８と第二クロスメンバー１９との間で且つリヤフロアパネル２４の下方に配設されている。また、バッテリーケース１５には、平面視で枠状のバッテリーフレーム２７が結合されており、このバッテリーフレーム２７の車両前方側の部分が第一ブラケット２８を介して第一クロスメンバー１８に結合されている。その一方で、バッテリーフレーム２７の車両後方側の部分は、第二ブラケット２９を介して第二クロスメンバー１９に結合されると共に、第三ブラケット３０を介してリヤサイドメンバー２２に結合されている。

バッテリーケース１５の車幅方向中央部の下面に、車両前後方向に延びて上方に向けて凹む凹部１５ａが形成され、凹部１５ａの車幅方向の両側部に沿って、後述する縦メンバー３６，３６がそれぞれ配設されている。そして、これらの縦メンバー３６，３６の間で且つ凹部１５ａ内に、排気管１１が配設されている。また、第二クロスメンバー１９を間に挟んでバッテリーケース１５の車両後方に燃料タンク１２が配設されており、この燃料タンク１２の下面にも、バッテリーケース１５と同様に、上方に向けて凹む凹部１２ａが形成されている。そして、この凹部１２ａ内に、排気管１１が配設されている。また、サスペンションメンバー１６は排気管１１よりも上方に配設され、排気管１１とは上下で交差している。

前記サスペンションメンバー１６は、第二クロスメンバー１９を間に挟んでバッテリーケース１５の車両後方に配設されている。具体的には、第二クロスメンバー１９と第三クロスメンバー２０との間で且つリヤフロアパネル２４の下方に、サスペンションメンバー１６が配設されている。このサスペンションメンバー１６は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドビーム３１，３１と、これら一対のサイドビーム３１，３１の後端部同士を接続するリヤクロスビーム３２と、を有することにより平面視で車両前方が開放されたＣ字状（又はＵ字状）に形成されている。すなわち、本実施形態では、従来設定されていたフロントクロスビーム５１（図５参照）を廃止することにより、サスペンションメンバー１６を、平面視で車両前方が開放されたＣ字状に形成している。サスペンションメンバー１６に左右一対のトレーリングアーム（サスペンションアーム）３３が支持されており、各トレーリングアーム３３に後輪３４が支持されている。

サスペンションメンバー１６の各サイドビーム３１は、前部に設けられ車両前方に向かうにつれて車幅方向外側に斜めにリヤサイドメンバー２２まで延びる前側部分３１ａと、後部に設けられ車両後方に向かうにつれて車幅方向外側に斜めにリヤサイドメンバー２２まで延びる後側部分３１ｂと、これらの前側部分３１ａと後側部分３１ｂとの間を車両前後方向に延びる中間部分３１ｃと、を一体に有する。また、各サイドビーム３１は、前側部分３１ａにてリヤサイドメンバー２２に第三ブラケット３０と共締めで結合され、後側部分３１ｂにてリヤサイドメンバー２２に結合されている。

本実施形態の電動車両１０では、サスペンションメンバー１６のサイドビーム３１に交差するように、第二クロスメンバー１９から車両後方に向かうにつれて車幅方向外側に斜めにリヤサイドメンバー２２まで延びる左右一対の斜めメンバー３５，３５が配設され、斜めメンバー３５とサスペンションメンバー１６のサイドビーム３１とが交差する部位で結合されている。さらに、第一クロスメンバー１８と第二クロスメンバー１９との間を車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバー３６，３６が配設され、この縦メンバー３６の後端部はバッテリーフレーム２７に結合され、縦メンバー３６の前端部はフロントフロアメンバー２５の後端部に結合されている。すなわち、縦メンバー３６の後端部の車幅方向位置と斜めメンバー３５の前端部の車幅方向位置とが合致しており、縦メンバー３６の前端部の車幅方向位置とフロントフロアメンバー２５の後端部の車幅方向位置とが合致している。なお、縦メンバー３６の後端部を斜めメンバー３５の前端部に直接結合するようにしても良い。

また、本実施形態の電動車両１０では、図５に示されるように、燃料タンク１２は、少なくともその一部がサスペンションメンバー１６を構成する一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間内に位置するように配設される。具体的には、燃料タンク１２の下部が一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間内に位置するように配設されている。なお、図５では、参考のために、従来設定されていたフロントクロスビームを符号５１で示し、フロントクロスビーム５１を設定してサスペンションメンバーを井桁構造とした場合の燃料タンクを符号５２で、リヤフロアパネルを符号５３で示す。

以下、図７から図９を参照して、本実施形態の電動車両１０への後面衝突時の荷重伝達経路について説明する。なお、図７から図８においては、排気管１１及びマフラー１３は、図示省略している。

電動車両１０に対して後方から衝突（フルラップ衝突）による荷重Ｆが入力された場合、図７に示されるように、荷重Ｆは、まず、図示しないリヤバンパーからサイドメンバー１７の後端部に伝達され、そのままサイドメンバー１７の前端部に伝達される第一伝達経路Ｆ１を通る。その一方で、リヤバンパーからサイドメンバー１７の後端部に伝達された荷重Ｆの一部は、リヤサイドメンバー２２の途中で斜めメンバー３５に伝達され、斜めメンバー３５から縦メンバー３６及びフロントフロアメンバー２５に伝達される第二伝達経路Ｆ２を通る。

これにより、電動車両１０に対して後方から入力された荷重Ｆの内、第一伝達経路Ｆ１を通った荷重はサイドメンバー１７の前端部に伝達され、第二伝達経路Ｆ２を通った荷重は、斜めメンバー３５から縦メンバー３６及びフロントフロアメンバー２５に伝達される。このように、荷重Ｆがサイドメンバー１７と斜めメンバー３５とに分岐して伝達されることで、荷重Ｆが分散してサイドメンバー１７に集中しない。この結果、バッテリーケース１５及び燃料タンク１２が配設された部位（第一クロスメンバー１８と第三クロスメンバー２０との間）におけるサイドメンバー１７の変形を抑制することができる。

また、オフセット衝突の場合も、フルラップ衝突の場合と同様に、図８に示されるように、荷重Ｆは、まず、図示しないリヤバンパーからサイドメンバー１７の後端部に伝達され、そのままサイドメンバー１７の前端部に伝達される第一伝達経路Ｆ１を通る。その一方で、リヤバンパーからサイドメンバー１７の後端部に伝達された荷重Ｆの一部は、リヤサイドメンバー２２の途中で斜めメンバー３５に伝達され、斜めメンバー３５から縦メンバー３６及びフロントフロアメンバー２５に伝達される第二伝達経路Ｆ２を通る。

これにより、電動車両１０に対して後方から入力された荷重Ｆの内、第一伝達経路Ｆ１を通った荷重はサイドメンバー１７の前端部に伝達され、第二伝達経路Ｆ２を通った荷重は、斜めメンバー３５から縦メンバー３６及びフロントフロアメンバー２５に伝達される。このように、荷重Ｆがサイドメンバー１７と斜めメンバー３５とに分岐して伝達されることで、荷重Ｆが分散してサイドメンバー１７に集中しない。この結果、バッテリーケース１５及び燃料タンク１２が配設された部位（第一クロスメンバー１８と第三クロスメンバー２０との間）におけるサイドメンバー１７の変形を抑制することができる。

さらに、電動車両１０に対して後輪３４から荷重が入力された場合には、荷重Ｆは、まず、後輪３４からサスペンションメンバー１６に伝達され、サイドビーム３１の前側部分３１ａとリヤサイドメンバー２２との結合点から第二クロスメンバー１９に伝達される第一伝達経路Ｆ１と、サイドビーム３１の後側部分３１ｂとリヤサイドメンバー２２との結合点から第三クロスメンバー２０に伝達される第二伝達経路Ｆ２と、を通る。その一方で、後輪３４からサスペンションメンバー１６に伝達された荷重Ｆの一部は、サイドビーム３１と斜めメンバー３５との結合点から斜めメンバー３５に伝達される第三伝達経路Ｆ３を通る。

これにより、後輪３４からの荷重の入力をサスペンションメンバー１６のサイドビーム３１から斜めメンバー３５に分散し又は斜めメンバー３５により受け止めて、サスペンションメンバー１６の変形を抑制することができる。このため、サスペンションメンバーのフロントクロスビーム５１を廃止して、サスペンションメンバー１６を、平面視で車両前方が開放されたＣ字状とすることが可能になる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

（１）本実施形態に係る電動車両１０の車体後部構造は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバー１７，１７と、一対のサイドメンバー１７，１７の間を車幅方向に延びる前後一対のクロスメンバー１８，１９と、一対のクロスメンバー１８，１９の間に配設されるバッテリーケース１５と、車両後方側のクロスメンバー１９を間に挟んでバッテリーケース１５の車両後方に配設されるサスペンションメンバー１６と、を備える。サスペンションメンバー１６は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドビーム３１，３１と、これら一対のサイドビーム３１，３１の後端部同士を接続するリヤクロスビーム３２と、を有することにより平面視で車両前方が開放されたＣ字状に形成される。サスペンションメンバー１６のサイドビーム３１に交差するように、車両後方側のクロスメンバー１９から車両後方に向かうにつれて車幅方向外側に斜めにサイドメンバー１７まで延びる左右一対の斜めメンバー３５，３５が配設され、斜めメンバー３５とサスペンションメンバー１６のサイドビーム３１とが交差する部位で結合される。一対のクロスメンバー１８，１９の間を車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバー３６，３６が配設され、縦メンバー３６の後端部の車幅方向位置と斜めメンバー３５の前端部の車幅方向位置とが合致する。

本実施形態に係る電動車両１０の車体後部構造では、サスペンションメンバー１６のサイドビーム３１に交差するように車両後方側のクロスメンバー１９からサイドメンバー１７まで延びる左右一対の斜めメンバー３５，３５が配設され、斜めメンバー３５とサスペンションメンバー１６のサイドビーム３１とが交差する部位で結合される。また、一対のクロスメンバー１８，１９の間を車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバー３６，３６が配設され、縦メンバー３６の後端部の車幅方向位置と斜めメンバー３５の前端部の車幅方向位置とが合致する。このため、後面衝突による衝撃荷重の入力をサイドメンバー１７から斜めメンバー３５及び縦メンバー３６に効果的に分散し、サイドメンバー１７の変形を抑制することができる。また、後輪３４からの衝撃荷重の入力をサスペンションメンバー１６のサイドビーム３１から斜めメンバー３５に分散し又は斜めメンバー３５により受け止めて、サスペンションメンバー１６の変形を抑制することができる。このため、サスペンションメンバーのフロントクロスビーム５１を廃止して、サスペンションメンバー１６を、平面視で車両前方が開放されたＣ字状とすることが可能になる。

サスペンションメンバーのフロントクロスビーム５１を廃止することができることにより、サスペンションメンバー１６を構成する一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間を拡大することができ、この空間をバッテリースペース又は燃料タンクスペース等として活用することが可能になる。また、サスペンションメンバー１６を構成する一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間内に配設するバッテリーケース１５又は燃料タンク１２の上端位置をより低くした場合には、ラゲッジフロアの低床化による容量の拡大を図ることも可能になる。

従って、本実施形態に係る電動車両１０の車体後部構造によれば、後面衝突性能を損なうことなく、車体後部のレイアウトの制限を緩和することができる。

（２）電動車両１０が、内燃機関と、内燃機関に接続された排気管１１と、を備える。バッテリーケース１５の下面に車両前後方向に延びて上方に向けて凹む凹部１５ａが形成され、凹部１５ａの車幅方向の両側部に沿って縦メンバー３６、３６がそれぞれ配設され、縦メンバー３６，３６の間に排気管１１が配設される。

バッテリーケース１５の下面に車両前後方向に延びて上方に向けて凹む凹部１５ａが形成され、凹部１５ａの車幅方向の両側部に沿って縦メンバー３６，３６がそれぞれ配設され、縦メンバー３６，３６の間に排気管１１が配設されることにより、排気管１１とバッテリーケース１５との間（凹部１５ａ）に空気流を流すことができ、排気管１１からバッテリーケース１５への熱伝達を抑制することが可能になる。また、排気管１１とバッテリーケース１５との間に縦メンバー３６を配設することにより、バッテリーケース１５の断熱を図ることが可能になる。さらに、バッテリーケース１５の下面に凹部１５ａを形成して、バッテリーケース１５の表面積を拡大することにより、バッテリーケース１５の放熱性能を向上することが可能になる。

（３）車両前方側のクロスメンバー１８から車両前方に向けて延びる左右一対のフロントフロアメンバー２５、２５が配設され、フロントフロアメンバー２５の後端部の車幅方向位置と縦メンバー３６の前端部の車幅方向位置とが合致する。

縦メンバー３６の前端部から車両前方に向けて延びるフロントフロアメンバー２５が配設されることにより、後面衝突による衝撃荷重の入力を斜めメンバー３５、縦メンバー３６及びフロントフロアメンバー２５へとより効果的に分散し、サイドメンバー１７の変形を抑制することができる。

（４）電動車両１０が、内燃機関と、内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンク１２と、を備える。燃料タンク１２がサスペンションメンバー１６を構成する一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間内に配設される。

前述のようにサスペンションメンバーのフロントクロスビーム５１を廃止することができることにより、サスペンションメンバー１６を構成する一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間を拡大することができ、この空間を燃料タンクスペースとして活用することが可能になる。また、サスペンションメンバー１６を構成する一対のサイドビーム３１，３１とリヤクロスビーム３２とで囲まれた空間に配設する燃料タンク１２の上端位置をより低くした場合には、ラゲッジフロアの低床化による容量の拡大を図ることも可能になる。

ところで、本発明の電動車両の車体後部構造は前述の実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

１０ 電動車両
１１ 排気管
１２ 燃料タンク
１５ バッテリーケース
１５ａ 凹部
１６ サスペンションメンバー
１７ サイドメンバー
１８ 車両前方側のクロスメンバー（第一クロスメンバー）
１９ 車両後方側のクロスメンバー（第二クロスメンバー）
２５ フロントフロアメンバー
３１ サイドビーム
３２ リヤクロスビーム
３５ 斜めメンバー
３６ 縦メンバー

Claims (4)

1. 車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバーと、
   これら一対のサイドメンバーの間を車幅方向に延びる前後一対のクロスメンバーと、
   前記一対のクロスメンバーの間に配設されるバッテリーケースと、
   車両後方側の前記クロスメンバーを間に挟んで前記バッテリーケースの車両後方に配設されるサスペンションメンバーと、を備え、
   前記サスペンションメンバーは、車両前後方向に延びる左右一対のサイドビームと、これら一対のサイドビームの後端部同士を接続するリヤクロスビームと、を有することにより平面視で車両前方が開放されたＣ字状に形成され、
   前記サスペンションメンバーの前記サイドビームに交差するように、車両後方側の前記クロスメンバーから車両後方に向かうにつれて車幅方向外側に斜めに前記サイドメンバーまで延びる左右一対の斜めメンバーが配設され、前記斜めメンバーと前記サスペンションメンバーの前記サイドビームとが交差する部位で結合され、
   前記一対のクロスメンバーの間を車両前後方向に延びる左右一対の縦メンバーが配設され、前記縦メンバーの後端部の車幅方向位置と前記斜めメンバーの前端部の車幅方向位置とが合致する
   ことを特徴とする電動車両の車体後部構造。
2. 内燃機関と、前記内燃機関に接続された排気管と、を備え、
   前記バッテリーケースの下面に車両前後方向に延びて上方に向けて凹む凹部が形成され、この凹部の車幅方向の両側部に沿って前記縦メンバーがそれぞれ配設され、これらの前記縦メンバーの間に前記排気管が配設された
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の車体後部構造。
3. 車両前方側の前記クロスメンバーから車両前方に向けて延びる左右一対のフロントフロアメンバーが配設され、前記フロントフロアメンバーの後端部の車幅方向位置と前記縦メンバーの前端部の車幅方向位置とが合致する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動車両の車体後部構造。
4. 内燃機関と、前記内燃機関に供給する燃料を貯留する燃料タンクと、を備え、
   前記燃料タンクが前記サスペンションメンバーを構成する前記一対のサイドビームと前記リヤクロスビームとで囲まれた空間内に配設された
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電動車両の車体後部構造。

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