JP6669803B2 - 電動車両の車体前部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体フロアの下方に搭載されるバッテリパックと、後部が前記バッテリパックに固定されて前部が前記車体フロアに固定されるブラケットと、前記車体フロアの前方に前後方向に配置される車体フレームとを備える電動車両の車体前部構造に関する。

車体フレームの下面にバッテリを搭載するバッテリフレームを取り付け、バッテリフレームの前方に配置されたサブフレームの後部上面に形成したガイド面を、バッテリフレームの前部下面に形成したスラント部に対向させ、車両の前面衝突時にガイド面をスラント部に当接させることでサブフレームを下方に落下させ、バッテリフレームとの干渉によるサブフレームのクラッシュストロークの減少を回避するものが、下記特許文献１により公知である。

特開平７−１１７７２５号公報

ところで、上記従来のものは、バッテリフレームの前部にスラント部が直接設けられているため、スラント部の角度や位置を微調整するために大型部材であるバッテリフレームを再設計する必要があり、そのコストが嵩む問題がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車体フロアの下方にバッテリパックを搭載した電動車両において、前面衝突時の車体フレームのクラッシュストロークを簡単な構造で確保す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、車体フロアの下方に搭載されるバッテリパックと、後部が前記バッテリパックに固定されて前部が前記車体フロアに固定されるブラケットと、前記車体フロアの前方に前後方向に配置される車体フレームとを備える電動車両の車体前部構造であって、前記車体フレームの後端部は前上方から後下方に傾斜し、前記ブラケットは前上方から後下方に傾斜し、前後方向視で前記ブラケットの少なくとも一部は前記車体フレームの後端部に重なり、前記車体フレームの後端部の車幅方向寸法よりも前記ブラケットの車幅方向寸法の方が大きいことを特徴とする電動車両の車体前部構造が提案される。

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、前記車体フレームの後端部の車幅方向中心が前記ブラケットの車幅方向中心に対して車幅方向外側にオフセットしていることを特徴とする電動車両の車体前部構造が提案される。

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、前記車体フレームおよび前記ブラケットはそれぞれ複数あり、前記バッテリパックの高圧端子は車幅方向に隣接する二つの前記ブラケットの間に位置することを特徴とする電動車両の車体前部構造が提案される。

また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記ブラケットの前部はボルトで前記車体フロアに固定され、前記ボルトの頭部が前記ブラケットの仮想傾斜線よりも後方に位置するように、前記ブラケットの前部は上方に屈曲した後、仮想傾斜線の後方まで前方に屈曲することを特徴とする電動車両の車体前部構造が提案される。

なお、実施の形態の縦フレーム１８は本発明の車体フレームに対応する。

請求項１の構成によれば、電動車両の車体前部は、車体フロアの下方に搭載されるバッテリパックと、後部がバッテリパックに固定されて前部が車体フロアに固定されるブラケットと、車体フロアの前方に前後方向に配置される車体フレームとを備える。車体フレームの後端部は前上方から後下方に傾斜し、ブラケットは前上方から後下方に傾斜し、前後方向視でブラケットの少なくとも一部は車体フレームの後端部に重なるので、前面衝突により後退する車体フレームの後端部がブラケットに当接し、車体フレームがブラケットに沿って前上方から後下方に滑って落下することで、衝突末期にバッテリパックとの干渉により車体フレームのクラッシュストロークが減少するのを防止することができる。またバッテリパック自体に設計変更を施すことなく、バッテリパックを車体フロアに固定するブラケットを利用し、ブラケットの傾斜角や位置を変更するだけで車体フレームの後端との当接関係を調整できるので、極めて低コストである。また、車体フレームの後端部の車幅方向寸法よりもブラケットの車幅方向寸法の方が大きいので、車幅方向外側からの斜め前面衝突時に車体フレームが車幅方向内側に斜めに後退した場合であっても、車体フレームの後端部をブラケットに確実に当接させることができる。

また請求項２の構成によれば、車体フレームの後端部の車幅方向中心がブラケットの車幅方向中心に対して車幅方向外側にオフセットしているので、車幅方向外側からの斜め前面衝突時に車体フレームが車幅方向内側に斜めに後退した場合であっても、車体フレームの後端部をブラケットに確実に当接させることができる。

また請求項３の構成によれば、車体フレームおよびブラケットはそれぞれ複数あり、バッテリパックの高圧端子は車幅方向に隣接する二つのブラケットの間に位置するので、バッテリパックの高圧端子をその車幅方向両側に位置する二つのブラケットで保護することができる。

また請求項４の構成によれば、ブラケットの前部はボルトで車体フロアに固定され、ボルトの頭部がブラケットの仮想傾斜線よりも後方に位置するように、ブラケットの前部は上方に屈曲した後、仮想傾斜線の後方まで前方に屈曲するので、前面衝突により後退する車体フレームの後端部がブラケットの前部を固定するボルトと干渉しなくなり、車体フレームをスムーズに後退させてブラケットで確実に落下させることができる。

電動車両の車体前部の縦断面図である。（第１の実施の形態） 図１の２方向矢視図である。（第１の実施の形態） 前面衝突時の作用説明図である。（第１の実施の形態） 図２に対応する図である。（第２の実施の形態）

第１の実施の形態

以下、図１〜図３に基づいて本発明の第１の実施の形態を説明する。

図１および図２に示すように、電動車両の車体前部は、車体フロア１１の前端から上方に立ち上がるダッシュパネルロア１２を備えており、車体フロア１１の前部かつダッシュパネルロア１２の下部から前方に延出する左右一対のフロントサイドフレーム１３，１３の前端に、四角枠状のフロントバルクヘッド１４が接続される。車体フロア１１の前部下面に車幅方向に延びるフロントクロスメンバ１５が設けられるとともに、左右のフロントサイドフレーム１３，１３の前部に下向きに延びる左右一対の支持部材１６，１６が設けられており、フロントクロスメンバ１５の下面および左右の支持部材１６，１６の下端に、ステアリング装置、前輪のサスペンション装置、空調用のコンプレッサ等を支持するフロントサブフレーム１７が吊り下げられる。

フロントサブフレーム１７は、前後方向に延びる左右一対の縦フレーム１８，１８と、左右の縦フレーム１８，１８の前後方向中央部を車幅方向に連結するクロスメンバ１９と、クロスメンバ１９の後方で左右の縦フレーム１８，１８を連結するＸ字状の補強メンバ２０とを備える。フロントサブフレーム１７の左右の縦フレーム１８，１８の後部は、そこを下から上に貫通する２本のボルト２１，２１をフロントクロスメンバ１５の内部に設けた２個のナット２２，２２に螺合して締結され、更に一端を前記ボルト２１，２１で共締めされた左右一対のステー２３，２３の他端が、左右のフロントサイドフレーム１３，１３の後端に２本のボルト２４，２４で締結される。

車体フロア１１の下面には、ケース２５およびカバー２６を備えて走行用のバッテリを収納するバッテリパック２７が搭載される。車体フロア１１の補強部である左右一対のバッテリパック支持部２８，２８がフロントクロスメンバ１５の後面に接するように下向きに突設されており、このバッテリパック支持部２８，２８にバッテリパック２７のケース２５が左右一対のブラケット２９，２９を介して吊り下げ支持される。各ブラケット２９は、上側取付部２９ａと、下側取付部２９ｂと、上側取付部２９ａおよび下側取付部２９ｂを接続するガイド部２９ｃとを備える。

各ブラケット２９の上側取付部２９ａはＬ字状に屈曲し、その上部を下から上に貫通するボルト３０でバッテリパック支持部２８の底壁２８ａに締結される。ブラケット２９の下側取付部２９ｂはガイド部２９ｃの下端から後方に延び、バッテリパック２７のケース２５の底壁２５ａに溶接される。ブラケット２９のガイド部２９ｃは、下側取付部２９ｂから上側取付部２９ａに向かって前上がりに傾斜しており、それを前後に延長した仮想傾斜線Ｌに対して上側取付部２９ａ、ボルト３０の頭部３０ａおよび下側取付部２９ｂは後方に位置している。またバッテリパック支持部２８の底壁２８ａから前上がりに傾斜して延びるガイド壁２８ｂも前記仮想傾斜線Ｌ上に位置している。

一方、フロントサブフレーム１７の各縦フレーム１８は、アッパー部材１８ａおよびロア部材１８ｂを外周フランジで結合した中空閉断面部材であり、バッテリパック支持部２８のガイド壁２８ｂおよびブラケット２９のガイド部２９ｃの前方に対峙するアッパー部材１８ａの後端には、前記仮想傾斜線Ｌと平行なガイド壁１８ｃが形成される。バッテリパック２７のケース２５の前壁２５ｂに設けられた高圧端子３１からは、フロントサイドフレーム１３，１３の上方に配置されたジャンクションボード（不図示）に向けて高圧ケーブル３２が引き出される。

図２から明らかなように、縦フレーム１８の後端部の車幅方向寸法Ｗ２に対してブラケット２９の車幅方向寸法Ｗ１は小さいが、ブラケット２９の車幅方向中心Ｃ１に対して縦フレーム１８の後端部の車幅方向中心Ｃ２は車幅方向外側にオフセットしている。

次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。

車両が前面衝突してフロントサブフレーム１７がフロントサイドフレーム１３，１３に対して後方に移動すると、フロントサブフレーム１７の左右の縦フレーム１８，１８の後端のガイド壁１８ｃ，１８ｃが、バッテリパック支持部２８，２８のガイド壁２８ｂ，２８ｂとブラケット２９，２９のガイド部２９ｃ，２９ｃとに当接する。フロントサブフレーム１７のガイド壁１８ｃ，１８ｃは仮想傾斜線Ｌに沿って前上方から後下方に傾斜し、かつバッテリパック支持部２８，２８のガイド壁２８ｂ，２８ｂおよびブラケット２９，２９のガイド部２９ｃ，２９ｃも仮想傾斜線Ｌに沿って前上方から後下方に傾斜するため、図３に示すように、フロントサブフレーム１７の後端部は仮想傾斜線Ｌに沿って下方に滑り、バッテリパック支持部２８，２８が破断してボルト２１，２１が抜け落ちる。

その結果、フロントサブフレーム１７は前後方向に圧壊しながら後退し、衝突末期にフロントサブフレーム１７の後端部がバッテリパック２７の前端部と干渉せずに下方に落下することで、フロントサブフレーム１７との衝突によるバッテリパック２７の損傷が防止されるだけでなく、フロントサブフレーム１７の後退により車体前部のクラッシュストロークが確保され、衝突エネルギーの吸収効果が高められる。以上のように、バッテリパック２７の形状自体に設計変更を施すことなく、バッテリパック２７を車体に固定するブラケット２９，２９を利用し、ブラケット２９，２９の傾斜角や位置を変更するだけでフロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８のガイド壁１８ｃ，１８ｃとの当接関係を調整できるので、極めて低コストである。

しかもブラケット２９，２９の車幅方向中心Ｃ１に対して縦フレーム１８，１８の後端部の車幅方向中心Ｃ２は車幅方向外側にオフセットしているので、図２の矢印Ａ方向からの斜め衝突時にフロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８の後端部が車幅方向内向きに斜めに後退した場合であっても、縦フレーム１８，１８の後端部をブラケット２９，２９に確実に当接させて落下させることができる。

またブラケット２９，２９の前部はボルト３０，３０でバッテリパック支持部２８，２８に固定されるが、ボルト３０，３０の頭部３０ａ，３０ａが仮想傾斜線Ｌよりも後方に位置するようにブラケット２９，２９の上側取付部２９ａ，２９ａを上方に屈曲させた後、仮想傾斜線Ｌの後方まで前方に屈曲させたので、前面衝突により後退するフロントサブフレーム１７の後端部がボルト３０，３０の頭部３０ａ，３０ａと干渉しなくなり、フロントサブフレーム１７をスムーズに後退させてブラケット２９，２９で確実に落下させることができる。

さらにバッテリパック２７の高圧端子３１は車幅方向に隣接する二つのブラケット２９，２９の間に位置するので、車幅方向外側からの衝撃に対してバッテリパック２７の高圧端子３１を二つのブラケット２９，２９で保護することができる。

第２の実施の形態

次に、図４に基づいて本発明の第２の実施の形態を説明する。

第１の実施の形態では、フロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８の後端部の車幅方向寸法Ｗ２がブラケット２９，２９の車幅方向寸法Ｗ１よりも大きく設定されているが、第２の実施の形態では、逆にブラケット２９，２９の車幅方向寸法Ｗ１がフロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８の後端部の車幅方向寸法Ｗ２がよりも大きく設定されている。これにより、前面衝突によりフロントサブフレーム１７が種々の方向に後退した場合であても、フロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８後端部をブラケット２９，２９に一層確実に当接させることができる。

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、実施の形態ではフロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８の後端のガイド壁１８ｃ，１８ｃが、バッテリパック支持部２８，２８のガイド壁２８ｂ，２８ｂと、ブラケット２９，２９のガイド部２９ｃ，２９ｃとに当接可能であるが、バッテリパック支持部２８，２８のガイド壁２８ｂ，２８ｂは必ずしも必要ではなく、省略することが可能である。

また実施の形態ではフロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８の後端部にガイド壁１８ｃ，１８ｃを設けているが、ガイド壁１８ｃ，１８ｃは必ずしも必要ではなく、縦フレーム１８，１８の後端部がブラケット２９，２９のガイド部２９ｃ，２９ｃに当接可能であれば良い。

また本発明の車体フレームは実施の形態のフロントサブフレーム１７の縦フレーム１８，１８に限定されるものではない。

１１ 車体フロア
１８ 縦フレーム（車体フレーム）
２７ バッテリパック
２９ ブラケット
３０ ボルト
３０ａ 頭部
３１ 高圧端子
Ｃ１ ブラケットの車幅方向中心
Ｃ２ 車体フレームの後端部の車幅方向中
Ｗ１ ブラケットの車幅方向寸法
Ｗ２ 車体フレームの後端部の車幅方向寸法
Ｌ ブラケットの仮想傾斜線

Claims (4)

1. 車体フロア（１１）の下方に搭載されるバッテリパック（２７）と、後部が前記バッテリパック（２７）に固定されて前部が前記車体フロア（１１）に固定されるブラケット（２９）と、前記車体フロア（１１）の前方に前後方向に配置される車体フレーム（１８）とを備える電動車両の車体前部構造であって、
   前記車体フレーム（１８）の後端部は前上方から後下方に傾斜し、前記ブラケット（２９）は前上方から後下方に傾斜し、前後方向視で前記ブラケット（２９）の少なくとも一部は前記車体フレーム（１８）の後端部に重なり、前記車体フレーム（１８）の後端部の車幅方向寸法（Ｗ２）よりも前記ブラケット（２９）の車幅方向寸法（Ｗ１）の方が大きいことを特徴とする電動車両の車体前部構造。
2. 前記車体フレーム（１８）の後端部の車幅方向中心（Ｃ２）が前記ブラケット（２９）の車幅方向中心（Ｃ１）に対して車幅方向外側にオフセットしていることを特徴とする、請求項１に記載の電動車両の車体前部構造。
3. 前記車体フレーム（１８）および前記ブラケット（２９）はそれぞれ複数あり、前記バッテリパック（２７）の高圧端子（３１）は車幅方向に隣接する二つの前記ブラケット（２９）の間に位置することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電動車両の車体前部構造。
4. 前記ブラケット（２９）の前部はボルト（３０）で前記車体フロア（１１）に固定され、前記ボルト（３０）の頭部（３０ａ）が前記ブラケット（２９）の仮想傾斜線（Ｌ）よりも後方に位置するように、前記ブラケット（２９）の前部は、上方に屈曲した後、仮想傾斜線（Ｌ）の後方まで前方に屈曲することを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電動車両の車体前部構造。

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