JP6664902B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造に関し、特に、車体のフロアパネルの左右両側に設けられたサイドストラクチャ間にバッテリボックスが搭載される車体構造に関する。

近年、車両に搭載される電池は、リチウムイオン電池が主流となっている。リチウムイオン電池は、従来のニッケル水素電池と比べて、その容積、重量は大きく、それを収納するバッテリボックスも大型化している。また、ニッケル水素電池と異なり、リチウムイオン電池を使用する場合には、車両の衝突時にバッテリボックスに大きな外力が加わり内部のリチウムイオン電池が破壊されると、可燃性ガスが発生するおそれもある。

したがって、リチウムイオン電池を搭載するための車体構造に関しては、従来のニッケル水素電池を使用する場合よりも耐衝撃性を考慮しなければならず、電池が大型化して衝突時の外力がバッテリボックスに伝わり易くなっていることからもバッテリボックスを衝突時の外力から保護することがより求められている。

例えば、特許文献１には、リチウムイオン電池を衝突時の外力から保護するための車体後部の構造が開示されている。この技術によれば、バッテリボックスを載置するための１本のバッテリボックス用横メンバが、車体前後方向に伸びる左右のリヤフレーム間に車幅方向に架設されている。

そして、上記バッテリボックス用横メンバとその前方で車幅方向で伸張するように設置されたクロスメンバとの間には、前後方向にバッテリボックスを支持するための２本のボックス用縦メンバが架設されている。これらバッテリボックス用横メンバと２本のボックス用縦メンバを有するボックスフレームにバッテリボックスを設置している。さらに、バッテリボックスより後方に位置するリヤフレーム部分の上面には後部衝突時の衝撃力を分散させるための保護フレームが立設され、この保護フレームの上端部から前方にあるタイヤハウスを補強する部材であるタイヤハウス補強ガセットには、上方荷重伝達部材が設けられている。

この上方荷重伝達部材によって、後面衝突時に上記保護フレームが受けた衝撃荷重を、保護フレームが立設されている下方のリヤフレームと上端部に設けられた上方荷重伝達部材とに分散させることでバッテリボックスへの荷重の入力を抑制している。

特許第５５９７６８１号公報

上記特許文献１に係る技術では、上述のように「後面」衝突時の荷重がバッテリボックスに伝わることを抑制しているが、側面衝突時の場合については特別に考慮がされておらず、「側面」衝突時には、大きな外力がバッテリボックスに及んでしまうおそれがあった。また、大型かつ大重量の電池を搭載することによる車体剛性への影響についても特別に考慮がされていなかった。このため、車体剛性が十分でないために、側面衝突時には、車体のサイドストラクチャが車幅方向に倒れてしまうおそれがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の側面衝突時の外力からバッテリボックスを保護するとともに、車体剛性を向上させることのできる車体構造を提供することにある。

上記目的を解決するための請求項１に係る車体構造は、車体のフロアパネルの左右両側に設けられたサイドストラクチャ間にバッテリボックスが搭載される車体構造において、該バッテリボックスは左右の前記サイドストラクチャ間において、前記フロアパネルの上面に固定され、該バッテリボックスの近傍上方で、前記サイドストラクチャ間に車幅方向に架け渡されて固定設置された架け渡し部材を有し、該架け渡し部材と、前記サイドストラクチャの前記架け渡し部材が固定された左右の位置から前記フロアパネルまでの下側部分と、前記フロアパネルとによって側突時に外力から前記バッテリボックスを保護する補強構造を構成し、前記補強構造の架け渡し部材は、前記バッテリボックスと非結合か又は車幅方向中央部の１カ所のみで結合されることを特徴とする。

この構成によれば、サイドストラクチャに固定されている架け渡し部材の左右の端部が、バッテリボックスよりも車両幅方向外側に位置しているため、車両の側突時において、側突時の外力は、バッテリボックスよりも先に架け渡し部材に入力される。これにより、その外力による衝撃を架け渡し部材が吸収し、バッテリボックスへの衝撃を緩和することで、車両の側突時の外力からバッテリボックスを保護することができる。

また、架け渡し部材と、サイドストラクチャの下側部分と、フロアパネルとによって囲まれた構造体が、車体のせん断面方向の補強構造を形成するので、車両の側突時に受ける外力に対して車体剛性を向上させることができる。これにより車両の側突時の外力によってサイドストラクチャが車幅方向に倒れることを抑制することができ、また、前記せん断面方向の補強構造によって、車体剛性が向上し、車体の振動を抑制することができるので、フロアパネルや、シート等で低周波振動が生じることを抑制することができる。

請求項２に係る車体構造は、請求項１に記載の車体構造において、前記補強構造は、前記架け渡し部材を前記バッテリボックスの車両前方側の正面壁部の上端縁に沿って伸長するように設置し、かつ、前記バッテリボックスの正面壁部の上端縁の一部に固定することによって構成したことを特徴とする。

この構成によれば、上記架け渡し部材が、バッテリボックスの車両前方側の正面壁部の上端縁の少なくとも一部で固定されているので、バッテリボックスの正面壁部の略全体を面剛性のための構造として利用することができる。これにより、バッテリボックスの正面壁部を有効的に利用し、車体のせん断面方向の剛性を向上させることができる。

請求項３に係る車体構造は、請求項１に記載の車体構造において、前記補強構造は、前記架け渡し部材を構成要素の一部とする前記左右のサイドストラクチャ間に架け渡された枠状構造体によって形成されたことを特徴とする。

この構成によれば、左右のサイドストラクチャ間に架け渡された枠状構造体が、車体のせん断面方向の面剛性の補強構造として利用される。また、枠状の構造を採ったことで、上記架け渡し部材は、補強され、せん断面方向の剛性がより高められている。さらに、枠状構造体をバッテリボックスと非固定とすることで、側突時の衝撃が、枠状構造体を介してバッテリケースに伝わることが防止される。

請求項４に係る車体構造は、請求項１から３の何れか一項に記載の車体構造において、前記架け渡し部材の前記サイドストラクチャへの固定設置は、前記サイドストラクチャの構成要素である左右のタイヤハウス間に架け渡されて行われたことを特徴とする。

この構成によれば、タイヤハウスは、サイドストラクチャを構成する要素の中で剛性が低く、潰れ易い部分であるので、側突時にタイヤハウスが潰れることによって、側突時の衝撃が吸収される。したがって、衝撃力の架け渡し部材への伝達が抑制され、バッテリボックスへの衝突時の衝撃による影響が抑制される。

本発明によれば、車両の側突時の外力からバッテリボックスを保護することで、バッテリボックスの内部に収納された電池を保護することができ、また、車体のせん断面方向の剛性を向上させることで、車体剛性の強化が図られている。

本発明の実施の形態に係る車体構造において、架け渡し部材がサイドストラクチャ間に架け渡されて固定設置された状態を示す斜視図。 架け渡し部材の構造を説明するための一部分解斜視図。 架け渡し部材をサイドストラクチャ間に架け渡して固定設置する方法を説明するための分解斜視図。 左右のタイヤハウス間に架け渡された梯子状の枠状構造体を示す斜視図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、枠状構造体の変形例を示す斜視図。

以下、本発明に係る車体構造の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車体構造において、架け渡し部材がサイドストラクチャ間に車幅方向に架け渡されて固定設置された状態を示している。車体１０のフロアパネル１６の左右両側にはそれぞれ、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌがフロアパネル１６の上面に対して略垂直に設けられている。フロアパネル１６の上面の左右のサイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌ間には、略直方体のバッテリボックス１４が固定設置された状態で搭載されている。

バッテリボックス１４の大きさは、バッテリボックス１４の車両幅方向側の側面壁部がそれぞれ、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌに接近するほどであり、バッテリボックス１４内には、大容量で、かつ、約１４０ｋｇの重量を有するリチウムイオン電池が収納されている。

略棒状の架け渡し部材１２は、バッテリボックス１４の車両前方側である略長方形の正面壁部１４ｆの上辺である上端縁１４ｕに沿って伸長するように設置されており、架け渡し部材１２の長さ方向両端部は、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌの構成要素である左右のタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌ間に架け渡されて固定されている。そして、架け渡し部材１２は、架け渡し部材１２に設けられたブラケット１２ｂを介して、バッテリボックス１４の正面壁部１４ｆの上端縁１４ｕで固定されている。

図２は、架け渡し部材１２の具体的構造を示しており、図３は、架け渡し部材１２をサイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌ間に架け渡して固定設置する方法を示している。なお、図２及び図３において、図１に示した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図２において、架け渡し部材１２は、金属製の角パイプで形成された架け渡し部材本体部１２ｃと、架け渡し部材本体部１２ｃの長さ方向中央部に幅方向外側に突出するように取り付けられている平板状のブラケット１２ｂと、架け渡し部材本体部１２ｃの長さ方向両端部にそれぞれ取り付けられている固定部材１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌによって構成されている。

ブラケット１２ｂは、２本のビス１００ｂ−１、１００ｂ−２によって架け渡し部材本体部１２ｃに固定されており、また、固定部材１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌの、架け渡し部材本体部１２ｃへの取り付けは、図示のように、架け渡し部材本体部１２ｃの長さ方向両端部を、それぞれ固定部材１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌに形成されたそれぞれの内部空間に挿入することによって行われる。

さらに、ブラケット１２ｂには、ボルトを通すための貫通孔１２ｈが形成され、固定部材１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌには、図示のように、それぞれ、ボルトを通すための２個の貫通孔が形成されている。

図３において、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌの構成要素である左右のタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌの車内側の面上には、それぞれ取り付け部２０ａ―Ｒ，２０ａ―Ｌが突出して形成されており、それぞれ貫通孔が２個形成されている（２０ａ―Ｒに形成された貫通孔は１個だけ図示されている）。

架け渡し部材１２を左右のタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌ間に架け渡して固定設置する方法は、左右のタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌに形成された取り付け部２０ａ―Ｒ，２０ａ―Ｌを、それぞれ車両前後方向の両側から固定部材１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌで挟んだ状態で、それぞれ２個の貫通孔にボルトを通すことによって行われる。

また、架け渡し部材１２をバッテリボックス１４に固定する方法は、ブラケット１２ｂに形成された貫通孔１２ｈと、バッテリボックス１４の上面に形成された小孔１４ｈが合わさるように、ブラケット１２ｂをバッテリボックスの上面に載置し、貫通孔１２ｈにボルトを通すことによって行われる。

図１において、タイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌ間に車幅方向に架け渡された架け渡し部材１２の長さ方向両端部に位置する左右の固定部材１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌは、バッテリボックス１４よりも車両幅方向外側に位置しているので、車両の側面衝突時の外力は、バッテリボックス１４よりも先に架け渡し部材１２に入力される。これにより、架け渡し部材１２が側面衝突時の衝撃を吸収することで、バッテリボックス１４に衝撃が及ぶことを抑制することができる。

また、架け渡し部材１２が架け渡されているタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌは、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌの構成要素の中でも、壊れ易く、潰れ易い部分である。このため、車両の側面衝突時には、タイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌが潰れることによって、タイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌが衝撃を吸収し、架け渡し部材１２への衝撃を緩和することができる。これにより、架け渡し部材１２を介して伝わるバッテリボックス１４への衝撃の影響を緩和することができる。

タイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌの付近には、燃料計やフィラーパイプ等の重要な装備が存在しない。架け渡し部材１２の架け渡し位置をこれらの重要な装備から遠ざけることによって、側突時にこれらの装備を破損させるリスクを減少させることができる。これにより、架け渡し部材１２を架け渡す場所としてタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌは最適である。

架け渡し部材１２は、ブラケット１２ｂを介してバッテリボックス１４に間接的に固定されている。これにより、車両の側突時に架け渡し部材１２に入力した外力が、架け渡し部材１２を介してバッテリボックス１４に伝わることを抑制することができる。また、ブラケット１２ｂを、大きな外力が架け渡し部材１２に入力した場合には、ブラケットが破損し、バッテリボックス１４と分離する程度の強度に形成することで、側突時の衝撃がバッテリボックス１４に伝わることを抑制することができる。

さらに、図１において、架け渡し部材１２を、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌの構成要素であるタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌ間に架け渡した状態で固定設置することで、架け渡し部材１２と、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌの構成要素であるタイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌの架け渡し部材１２が固定設置された左右の位置からフロアパネル１６までの下側部分と、フロアパネル１６とで囲まれた車両正面視ロ字型の構造部を形成する。

これにより、車体１０のせん断面方向の補強構造を構成し、車両の側突時の外力に対して車体構造を向上させることができる。また、この補強構造により、車両の側面衝突時の外力によって、サイドストラクチャ１８Ｒ，１８Ｌが車両幅方向に倒れることを抑制することができる。さらに、車体剛性を向上させることにより、フロアパネル１６やシートにおいて低周波振動が生ずることを抑制することができる。

また、図１に示すように、架け渡し部材１２が、バッテリボックス１４の車両前方側である略長方形の正面壁部１４ｆの上端縁１４ｕに沿って伸張するように設置され、その上端縁１４ｕの中央部でバッテリボックス１４に固定されている。これにより、略長方形の正面壁部１４ｆの略全体を、車体１０のせん断面方向の面剛性構造として利用し、せん断面方向の車体剛性を向上させることができる。

図４は、左右のタイヤハウス２０Ｒ，２０Ｌ間に架け渡された梯子状の枠状構造体２２を示す。なお、図４において、図１に示した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

枠状構造体２２は、タイヤハウス２０Ｒ，２０Ｌ間に架け渡された架け渡し部材１２と、架け渡し部材１２の真下で、かつ、フロアパネル１６の上面に近接した位置でタイヤハウス２０Ｒ，２０Ｌ間に車幅方向に架け渡された第２の架け渡し部材２２ｈと、架け渡し部材１２と第２の架け渡し部材２２ｈの両部材に直交し、架け渡し部材１２と第２の架け渡し部材２２ｈの間に等間隔に架け渡された５個の垂直部材２２ｖ−１、２２ｖ−２、２２ｖ−３、２２ｖ−４、２２ｖ−５によって構成されている。

第２の架け渡し部材２２ｈは、上述の架け渡し部材１２と材質、構造が同じであり、架け渡し部材１２と同様の方法によってタイヤハウス２０Ｒ，２０Ｌ間に架け渡されて固定設置されている。垂直部材２２ｖ−１、２２ｖ−２、２２ｖ−３、２２ｖ−４、２２ｖ−５は、金属製の角パイプによって形成されており、架け渡し部材１２及び第２の架け渡し部材２２ｈとは、溶接によって固定されている。

また、第２の架け渡し部材２２ｈは、第２の架け渡し部材２２ｈに取り付けられた固定部材（図示せず）によってフロアパネル１６の上面に固定されている。これにより、枠状構造体２２は、フロアパネル１６に対して略垂直に立設した状態で左右のタイヤハウス２０Ｒ，２０Ｌ間に架け渡されて固定設置されている。枠状構造体２２は、タイヤハウス２０Ｒ、２０Ｌ間に架け渡された梯子状の面剛性構造を形成することで、少ない部材で、容易に、車体１０のせん断方向の補強構造の剛性を向上させることができる。

また、枠状構造体２２は、バッテリボックス１４と固定されておらず、分離している状態であるため、車両の側面衝突時の外力が枠状構造体２２に入力しても、その衝撃が枠状構造体２２を介してバッテリボックス１４に伝わることを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に示した範囲に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態では、枠状構造体２２は、第２の架け渡し部材２２ｈを構成要素としているが、第２の架け渡し部材２２ｈを用いないことも可能である。

図５は、枠状構造体２２の変形例を示している。なお、図５において、図４に示した要素と同様の要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５（Ａ）に示されている枠状構造体２４は、枠状構造体２２の構成要素から第２の架け渡し部材を除外した構造を有している。５個の垂直部材２４ｖ−１、２４ｖ−２、２４ｖ−３、２４ｖ−４、２４ｖ−５のそれぞれの一端は、架け渡し部材１２に溶接されて固定され、それぞれの他端は、フロアパネル１６（図示せず）の上面に固定されている。これにより、枠状構造体２４は、枠状構造体２２よりも少ない部材で面剛性構造を形成し、容易に、車体１０のせん断方向の剛性を付加的に補強することができる。

図５（Ｂ）に示されている枠状構造体２６は、上述した枠状構造体２２の構成要素に、８個の交差部材２６ｃ−１、２６ｃ−２、２６ｃ−３、２６ｃ−４、２６ｃ−５、２６ｃ−６、２６ｃ−７、２６ｃ−８を追加した構造を有している。枠状構造体２６においては、図示のように、それぞれの垂直部材２６ｖ−１、２６ｖ−２、２６ｖ−３、２６ｖ−４、２６ｖ−５間にそれぞれ２個の交差部材２６ｃ−１、２６ｃ−２、２６ｃ−３、２６ｃ−４、２６ｃ−５、２６ｃ−６、２６ｃ−７、２６ｃ−８が斜めに架け渡されて固定されている。

これにより、枠状構造体２６は、面剛性構造としての強度をさらに向上させ、車体１０のせん断方向の剛性を付加的に補強することができる。

１０ 車体
１２ 架け渡し部材
１２ｂ ブラケット
１２ｃ 架け渡し部材本体部
１２ｈ 貫通穴
１２ａ−Ｒ、１２ａ−Ｌ 固定部材
１４ バッテリボックス
１４ｆ 正面壁部
１４ｈ 小孔
１４ｕ 上端部
１６ フロアパネル
１８Ｒ、１８Ｌ サイドストラクチャ
２０Ｒ、２０Ｌ タイヤハウス
２０ａ−Ｒ、２０ａ−Ｌ 取り付け部
２２、２４、２６ 枠状構造体
２２ｈ、２６ｈ 第２の架け渡し部材
２２ｖ−１、２２ｖ−２、２２ｖ−３、２２ｖ−４、２２ｖ−５、２６ｖ−１、２６ｖ−２、２６ｖ−３、２６ｖ−４、２６ｖ−５、 垂直部材
２６ｃ−１、２６ｃ−２、２６ｃ−３、２６ｃ−４、２６ｃ−５、２６ｃ−６、２６ｃ−７、２６ｃ−８ 交差部材

Claims (5)

1. 車体のフロアパネルの左右両側に設けられたサイドストラクチャ間にバッテリボックスが搭載される車体構造において、
   該バッテリボックスは左右の前記サイドストラクチャ間において、前記フロアパネルの上面に固定され、
   該バッテリボックスの近傍上方で、前記サイドストラクチャ間に車幅方向に架け渡されて固定設置された架け渡し部材を有し、
   該架け渡し部材と、前記サイドストラクチャの前記架け渡し部材が固定された左右の位置から前記フロアパネルまでの下側部分と、前記フロアパネルとによって側突時に外力から前記バッテリボックスを保護する補強構造を構成し、
   前記補強構造の架け渡し部材は、前記バッテリボックスと非結合か又は車幅方向中央部の１カ所のみで結合されることを特徴とする車体構造。
2. 前記補強構造は、
   前記架け渡し部材を前記バッテリボックスの車両前方側の正面壁部の上端縁に沿って伸長するように設置し、かつ、前記バッテリボックスの正面壁部の上端縁の一部に固定することによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記補強構造は、
   前記架け渡し部材を構成要素の一部とする前記左右のサイドストラクチャ間に架け渡された枠状構造体によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
4. 前記架け渡し部材の前記サイドストラクチャへの固定設置は、
   前記サイドストラクチャの構成要素である左右のタイヤハウス間に架け渡されて行わ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車体構造。
5. 前記補強構造の架け渡し部材は、ブラケットを介して前記バッテリボックスに間接的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の車体構造。

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