JP6705404B2 - 車両後部構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両後部構造に関し、特に、電池パックが後部荷室に配置される車両後部構造に関するものである。

電動機を駆動源とする電気自動車や、電動機とエンジンとを組み合わせたハイブリッド車両等においては、電動機に電気を供給するための電池パック（バッテリ）を車両に搭載する必要があるところ、従来から様々な電池パックの搭載構造が提案されている。

例えば、特許文献１には、バッテリケースが車両後部に搭載される車両において、衝撃荷重で傾倒する前側および後側脚部によって左右のリヤサイドフレームに結合される搭載ブラケットを介して、バッテリケースをリヤサイドフレームに搭載するようにした搭載構造が開示されている。また、この特許文献１には、バッテリケースよりも前側で、クロスメンバによって左右のリヤサイドフレームを連結することが開示されている。

特開２０１７−０１３５９３号公報

上記特許文献１のものによれば、衝撃荷重で傾倒する前側および後側脚部によって、バッテリケースとリヤサイドフレームとの相対移動が許容されることで、バッテリケースへの衝撃を緩和するとともに、クロスメンバによって左右のリヤサイドフレームの剛性が確保されることで、バッテリケースの支持剛性を向上させることができるとされている。

もっとも、電池パックが後部荷室などの車両後部に搭載される構造では、電池パックの配置によっては、電池パックと車幅方向に延びるクロスメンバ（骨格部材）とが干渉してしまうため、車幅方向に延びる骨格部材を配置することが困難な場合がある。このような場合に、車幅方向に延びる骨格部材を省略すると、車体の剛性が低下して変形量が増大することから、運動性能や強度性能が低下するという問題がある。

そこで、車幅方向に延びる骨格部材を配置することが困難な場合には、電池パック（具体的には電池パックのケースの前面部分など）を骨格部材として用いることが考えられるが、そのためには、電池パックを車体側の骨格部材に対して強固に取り付ける必要がある。

しかしながら、電池パックを車体側の骨格部材に対してあまりに強固に取り付けると、電池パックの相対移動が制限されることになる。このため、車体側の骨格部材に対する電池パックの取付け態様には、例えば後方衝突時等における電池パックへの衝撃を緩和するという観点から、工夫が必要となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電池パックが後部荷室に配置される車両後部構造において、電池パックを骨格部材として用いるとともに、後方衝突時における電池パックへの衝撃を緩和する技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る車両後部構造では、ビードが形成されたブラケットを介して車体側の骨格部材と電池パックとを接続するとともに、かかるビードの稜線部の形状に工夫を凝らすことで、車体側の骨格部材と電池パックとの接続を強固にするとともに、後方衝突時における電池パックの相対移動を許容するようにしている。

具体的には、本発明は、箱状のケースを有する電池パックが、当該電池パックの前面が左右のリヤホイールハウスインナの間に位置するように、後部荷室に配置される車両後部構造を対象としている。

そして、この車両後部構造は、上記各リヤホイールハウスインナに固定されて、リヤサスペンションからの荷重を支持するストレーナの前端部と、上記電池パックの前面の車幅方向の端部とに跨るように車幅方向に延びていて、当該ストレーナと当該電池パックとを接続する板状のブラケットを備え、上記ブラケットには、車幅方向に延び、且つ、車両前後方向に突出するビードが形成されており、上記ビードの上側および下側の稜線部のうち一側の稜線部は、車幅方向に水平に延びる一方、当該上側および下側の稜線部のうち他側の稜線部は、車幅方向に水平に延びる部位と、車幅方向内側に向かって当該一側の稜線部の方に傾斜する部位と、を含んでいることを特徴とするものである。

なお、本発明において「水平」とは、完全な水平のみならず、略水平をも含んでいる。

この構成によれば、車幅方向に延び且つ車両前後方向に突出するビードが形成されることで、鉛直軸回りの断面２次モーメントが相対的に大きくなったブラケットによって、リヤホイールハウスインナに固定されたストレーナと電池パックとを接続するので、板状のブラケットであっても、通常走行時における車両前後方向の荷重に抗することができる。

また、ビードの一側の稜線部が車幅方向に水平に延び、且つ、ビードの他側の稜線部が車幅方向に水平に延びる部位を含んでいることから、通常走行時における車幅方向の荷重（水平な荷重）を、相対的に剛性が高い稜線部でしっかりと受けるとともに、車体側の骨格部材であるストレーナに効率的に伝達することができる。

ところで、悪路走行時等には、リヤサスペンションからの荷重が左右のストレーナに逆相入力されることから、一方のストレーナには上向きの荷重が作用し、他方のストレーナには下向きの荷重が作用することになる。すると、電池パックの前面部分には、車幅方向で上下斜めに引張荷重が作用することになる。この点、本発明では、ビードの他側の稜線部が車幅方向内側に向かって一側の稜線部の方に傾斜する部位を含んでいることから、換言すると、斜めの引張荷重の方向と稜線部の延びる方向とが近いことから、かかる斜めの引張荷重を、相対的に剛性が高い傾斜した稜線部でしっかりと受けることができる。

これらにより、通常走行時および悪路走行時における各方向の荷重に対する、車体側の骨格部材であるストレーナと電池パックとの接続を強固にすることができ、これにより、電池パックを骨格部材として用いることができる。したがって、車幅方向に延びる骨格部材を省略した場合でも、車体の剛性の低下や変形量の増大が抑制されることから、運動性能や強度性能が低下するのを抑えることができる。

一方、後方衝突時に相対的に大きな車両前後方向の荷重が電池パックに作用した場合には、他の稜線部（一側の稜線部および他側の稜線部における水平に延びる部位）とは延びる方向が異なる、他側の稜線部における傾斜する部位に応力が集中することになる。それ故、後方衝突時には、かかる傾斜する部位が脆弱部となり、板状のブラケットが折れることで、電池パックを車両前後方向前側に移動させることができる。このように、電池パックの相対移動が許容されることで、電池パックへの衝撃を緩和することができる。

以上説明したように、本発明に係る車両後部構造によれば、電池パックを骨格部材として用いるとともに、後方衝突時における電池パックへの衝撃を緩和することができる。

本発明の実施形態に係る後部構造を備える車両を模式的に示す図であり、同図（ａ）は左側面図であり、同図（ｂ）は平面図である。 ラゲージルームに配置されるバッテリを模式的に示す斜視図である。 ブラケットを模式的に示す図であり、同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線の矢視断面図である。 悪路走行時におけるバッテリに作用する荷重を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は全体図であり、同図（ｂ）はブラケットの拡大図である。 後方衝突時におけるバッテリの状態を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は衝突初期の状態を示す図であり、同図（ｂ）は衝突後期の状態を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る後部構造を備える車両１を模式的に示す図であり、同図（ａ）は左側面図であり、同図（ｂ）は平面図である。この車両１は、例えば、電動モータ（図示せず）を走行用駆動源とする電気自動車や、電動モータとエンジン（図示せず）とを組み合わせたハイブリッド車両等であり、電動モータ等に電気を供給するための走行用のバッテリ７を備えている。

バッテリ（電池パック）７は、略矩形箱状のバッテリケース８と、このバッテリケース８に収容される二次電池やキャパシタ等の蓄電機器（図示せず）と、を有している。バッテリケース８は、例えば金属製であり、高い耐力を有していて、内部の高電圧部位を保護する役割を果たしている。

車両１は、後部座席２よりも更に車両前後方向後側にラゲージルーム（後部荷室）３を有しており、図１（ａ）に示すように、かかるラゲージルーム３にバッテリ７が配置されている。より詳しくは、本実施形態の車両後部構造では、リヤホイールハウスの車室内側を構成する左右一対のリヤホイールハウスインナ５がラゲージルーム３に設けられていて、バッテリ７は、図１（ｂ）に示すように、その前面７ａが左右のリヤホイールハウスインナ５の間に位置するように、ラゲージルーム３のフロアパネル４上に配置されている。このように配置されたバッテリ７との干渉を避けるため、本実施形態の車両後部構造では、車幅方向に延びるクロスメンバ等の骨格部材が省略されている。

図２は、ラゲージルーム３に配置されるバッテリ７を模式的に示す、左斜め前方から見た斜視図である。各リヤホイールハウスインナ５には、図２に示すように、リヤサスペンション２０からの荷重を支持する骨格部材としてのストレーナ９が固定されている。より詳しくは、ラゲージルーム３のフロアパネル４の下側には後輪を懸架するリヤサスペンション２０が設けられており、かかるリヤサスペンション２０のショックアブソーバ（図示せず）が、左右のリヤホイールハウスインナ５に固定された左右のストレーナ９にそれぞれ連結されることで、リヤサスペンション２０からの荷重がストレーナ９に入力されるようになっている。

そうして、前面７ａが左右のリヤホイールハウスインナ５の間に位置するように、ラゲージルーム３のフロアパネル４上に配置されたバッテリ７は、図２に示すように、左右のブラケット１０を介して、車体側の骨格部材としての左右のストレーナ９とそれぞれ接続されている。

各ブラケット１０は、板状に形成された例えば金属製の部材であり、ストレーナ９の前端部９ａと、バッテリケース８の前面８ａ（バッテリ７の前面７ａ）の車幅方向の端部とに跨るように車幅方向に延びている。すなわち、車幅方向右側（図２の左側）のブラケット１０は、右側のストレーナ９の前端部９ａと、バッテリケース８の前面８ａの右端部とに跨るように、また、車幅方向左側（図２の右側）のブラケット１０は、左側のストレーナ９の前端部９ａと、バッテリケース８の前面８ａの左端部とに跨るようにそれぞれ車幅方向に延びていて、車体側の骨格部材であるストレーナ９とバッテリ７とを接続している。各ブラケット１０には、車幅方向に延び、且つ、車両前後方向前側に突出するビード１０ａが例えばプレス成型等により形成されている。

図３は、車幅方向右側のブラケット１０を模式的に示す図であり、同図（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ線の矢視断面図である。なお、車幅方向右側のブラケット１０と車幅方向左側のブラケット１０とはほぼ同様の構成ゆえ、以下では車幅方向右側のブラケット１０について説明し、車幅方向左側のブラケット１０については説明を省略する。

ブラケット１０は、車両前後方向前側に突出するビード１０ａが形成されることで、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、上下に離間した上側および下側取付け板１１，１２と、上側取付け板１１の下端部および下側取付け板１２の上端部からそれぞれ前方に延びる上側および下側補強板１３，１４と、上側および下側補強板１３，１４の前端部同士を繋ぐ前側補強板１５と、を有する断面略ハット状をなしている。なお、本実施形態では、上側補強板１３、下側補強板１４および前側補強板１５が、車両前後方向前側に突出するビード１０ａに相当する。

上側および下側取付け板１１，１２は、ストレーナ９とバッテリケース８とに跨るようにして、それぞれバッテリケース８とストレーナ９とに、例えばスポット溶接やボルト等によって取り付けられている（図３（ａ）の符号１１ａおよび符号１２ａ参照）。上側取付け板１１の下端部から前方に延びる上側補強板１３は、車幅方向に水平に延びている。一方、下側取付け板１２の上端部から前方に延びる下側補強板１４は、車幅方向に水平に延びる部位１４ａと、当該部位１４ａの車幅方向内側（図３（ａ）の右側）の端部から車幅方向内側に向かって上側補強板１３の方（上方）に傾斜する部位１４ｂと、当該部位１４ｂの車幅方向内側の端部から車幅方向に水平に延びる部位１４ｃと、を含んでいる。

このような形状により、上側取付け板１１と上側補強板１３とがなす第１上側稜線部（一側の稜線部）１６、および、上側補強板１３と前側補強板１５とがなす第２上側稜線部（一側の稜線部）１７は、それぞれ車幅方向に水平に延びている。一方、下側取付け板１２と下側補強板１４とがなす第１下側稜線部（他側の稜線部）１８は、水平に延びる部位１４ａ，１４ｃに対応して車幅方向に水平に延びる部位１８ａ，１８ｃと、傾斜する部位１４ｂに対応して車幅方向内側に向かって上方に傾斜する部位１８ｂと、を含んでいる。また、下側補強板１４と前側補強板１５とがなす第２下側稜線部（他側の稜線部）１９も、水平に延びる部位１４ａ，１４ｃに対応して車幅方向に水平に延びる部位１９ａ，１９ｃと、傾斜する部位１４ｂに対応して車幅方向内側に向かって上方に傾斜する部位１９ｂと、を含んでいる。なお、第１下側稜線部１８における傾斜する部位１８ｂと、第２下側稜線部１９における傾斜する部位１９ｂとは、車幅方向におけるストレーナ９とバッテリケース８との隙間に対応する位置に設けられている。

以上のような構成により、本実施形態では、以下に説明するように、例えば通常走行時や悪路走行時には、バッテリ７（より正確にはバッテリケース８）を骨格部材として用いることができるとともに、後方衝突時に相対的に大きな荷重がバッテリ７に作用した場合には、バッテリ７への衝撃を緩和することが可能になっている。

先ず、車幅方向に延び且つ車両前後方向前側に突出するビード１０ａを形成することで、上側および下側取付け板１１，１２の後面を通る鉛直軸（図３（ｂ）の図心Ｃ）回りのブラケット１０の断面２次モーメントを相対的に大きくすることができる。このように、断面２次モーメントが相対的に大きくなったブラケット１０によって、リヤホイールハウスインナ５に固定されたストレーナ９とバッテリ７（バッテリケース８）とを接続するので、板状のブラケット１０であっても、通常走行時における車両前後方向の荷重（曲げモーメント等）に抗することができる。

また、ビード１０ａの第１上側稜線部１６および第２上側稜線部１７が車幅方向に水平に延びとともに、ビード１０ａの第１下側稜線部１８が車幅方向に水平に延びる部位１８ａ，１８ｃを含み、且つ、第２下側稜線部１９が車幅方向に水平に延びる部位１９ａ，１９ｃを含んでいることから、通常走行時における車幅方向の荷重を、相対的に剛性が高い稜線部１６，１７，１８ａ，１８ｃ，１９ａ，１９ｃでしっかりと受けるとともに、車体側の骨格部材であるストレーナ９に効率的に伝達することができる。

図４は、悪路走行時におけるバッテリ７に作用する荷重を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は全体図であり、同図（ｂ）はブラケット１０の拡大図である。悪路走行時には、図４（ａ）で示すように、リヤサスペンション２０からの荷重が左右のストレーナ９に逆相入力されることから、車幅方向右側（図４（ａ）の左側）のストレーナ９には上向きの荷重が作用し（黒塗り矢印参照）、車幅方向左側（図４（ａ）の右側）のストレーナ９には下向きの荷重が作用する（白抜き矢印参照）ことになる。すると、バッテリケース８の前面部分には、図４（ａ）の矢印で示すように、車幅方向で上下斜めに引張荷重が作用することになる。ここで、ビード１０ａの第１下側稜線部１８および第２下側稜線部１９が、車幅方向内側に向かって上方に傾斜する部位１８ｂ，１９ｂを含んでいることから、換言すると、図４（ｂ）に示すように、斜めの引張荷重の方向と稜線部１８ｂ，１９ｂの延びる方向とが近いことから、かかる斜めの引張荷重を、相対的に剛性が高い傾斜した稜線部１８ｂ，１９ｂでしっかりと受けることができる。

これらにより、通常走行時および悪路走行時における各方向の荷重に対する、車体側の骨格部材であるストレーナ９とバッテリ７との接続を強固にすることができ、これにより、バッテリ７（より正確にはバッテリケース８）を骨格部材として用いることができる。したがって、車幅方向に延びる骨格部材を省略した場合でも、車体の剛性の低下や変形量の増大が抑制されることから、運動性能や強度性能が低下するのを抑えることができる。

図５は、後方衝突時におけるバッテリ７の状態を模式的に説明する図であり、同図（ａ）は衝突初期の状態を示す図であり、同図（ｂ）は衝突後期の状態を示す図である。図５の白抜き矢印で示すように、後方衝突初期に相対的に大きな車両前後方向の荷重がバッテリ７に作用した場合には、他の稜線部（第１上側稜線部１６および第２上側稜線部１７、並びに、第１下側稜線部１８および第２下側稜線部１９における水平に延びる部位１８ａ，１８ｃ，１９ａ，１９ｃ）とは延びる方向が異なる、第１下側稜線部１８および第２下側稜線部１９における傾斜する部位１８ｂ，１９ｂに、応力が集中することになる。また、第１下側稜線部１８および第２下側稜線部１９における傾斜する部位１８ｂ，１９ｂは、車幅方向におけるストレーナ９とバッテリケース８との隙間に対応する位置に設けられていることから、ストレーナ９の前端部９ａやバッテリケース８の前面８ａと密着する、第１下側稜線部１８における水平に延びる部位１８ａ，１８ｃに比して破断し易くなっている。それ故、後方衝突初期には、かかる傾斜する部位１８ｂ，１９ｂが脆弱部となり、図５（ａ）の×印で示すように板状のブラケット１０が折れることで、バッテリ７に対する車体側の拘束が解かれることになる。これにより、図５（ｂ）の黒塗り矢印で示すように、衝突後期にバッテリ７を車両前後方向前側に移動させることができる。このように、バッテリ７の相対移動が許容されることで、バッテリ７への衝撃を緩和することができる。

なお、ブラケット１０の材質、厚さ、大きさ、ビード１０ａの高さ等は、第１上側稜線部１６、第２上側稜線部１７、第１下側稜線部１８および第２下側稜線部１９の剛性等を考慮しつつ、通常走行時および悪路走行時にはブラケット１０が破断せず、且つ、後方衝突時に想定される荷重が作用した場合にブラケット１０が破断するように、適宜設定される。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態では、上側補強板１３が車幅方向に水平に延びる一方、下側補強板１４が車幅方向内側に向かって上方に傾斜する部位１４ｂを含むようにしたが、これに限らず、例えば、下側補強板１４が車幅方向に水平に延びる一方、上側補強板１３が車幅方向内側に向かって下方に傾斜する部位を含むようにしてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、電池パックを骨格部材として用いるとともに、後方衝突時における電池パックへの衝撃を緩和することができるので、電池パックが後部荷室に配置される車両後部構造に適用して極めて有益である。

１ 車両
３ ラゲージルーム（後部荷室）
５ リヤホイールハウスインナ
７ バッテリ（電池パック）
７ａ 前面
８ バッテリケース
８ａ 前面
９ ストレーナ
９ａ 前端部
１０ ブラケット
１０ａ ビード
１６ 第１上側稜線部（一側の稜線部）
１７ 第２上側稜線部（一側の稜線部）
１８ 第１下側稜線部（他側の稜線部）
１８ａ，１８ｃ 水平に延びる部位
１８ｂ 傾斜する部位
１９ 第２下側稜線部（他側の稜線部）
１９ａ，１９ｃ 水平に延びる部位
１９ｂ 傾斜する部位
２０ リヤサスペンション

Claims (1)

1. 箱状のケースを有する電池パックが、当該電池パックの前面が左右のリヤホイールハウスインナの間に位置するように、後部荷室に配置される車両後部構造であって、
   上記各リヤホイールハウスインナに固定されて、リヤサスペンションからの荷重を支持するストレーナの前端部と、上記電池パックの前面の車幅方向の端部とに跨るように車幅方向に延びていて、当該ストレーナと当該電池パックとを接続する板状のブラケットを備え、
   上記ブラケットには、車幅方向に延び、且つ、車両前後方向に突出するビードが形成されており、
   上記ビードの上側および下側の稜線部のうち一側の稜線部は、車幅方向に水平に延びる一方、当該上側および下側の稜線部のうち他側の稜線部は、車幅方向に水平に延びる部位と、車幅方向内側に向かって当該一側の稜線部の方に傾斜する部位と、を含んでいることを特徴とする車両後部構造。

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