JP6822361B2 - 車両の後部構造 - Google Patents

Description

本開示は、車両の後部構造に係り、特に、ホイールハウスの後方側にバッテリが配置される車両の後部構造に関する。

電気自動車には、駆動源となる高電圧大出力の２次電池と共に、低電圧の補機用バッテリが搭載される。電気自動車以外の車両でも、低電圧バッテリは搭載される。これらの車載用バッテリは、車両後部に配置される場合がある。

特許文献１には、車体後部両側のホイールハウスの間で前後方向に延在する左右のリアサイドフレームに結合される搭載ブラケットを介して搭載されるバッテリケースが述べられている。搭載ブラケットは、バッテリケース取付部の前後に、それぞれ下方に折れ曲がってリアサイドフレームに結合する前側脚部と後側脚部とを有する。車両が後突等による衝撃荷重を受けバッテリケースが慣性で前後方向に移動した場合には、前側脚部と後側脚部とが傾倒または折曲する。

特開２０１７−０１３５９３号公報

車両後部にバッテリを搭載する場合、その搭載空間にホイールハウスが存在することがある。ホイールハウスの後方側にバッテリを配置した場合に、車両が後突を受けると、バッテリはホイールハウスに接触し、バッテリが破損しない空間である生存空間が狭くなる可能性がある。そこで、車両が後突を受けて、ホイールハウスの存在によってバッテリの生存空間が狭くなる場合でも、バッテリの生存空間を確保できる車両の後部構造が要望される。

本開示に係る車両の後部構造は、ホイールハウスと、ホイールハウスに対し車両前後方向の後方側に離間し、且つ、ホイールハウスの車両幅方向の位置に対し車両幅方向に沿って一部重なって配置されているバッテリと、車両が受ける衝撃によって生じたバッテリによる後方側に押す力を受け止めるためのブラケットと、を備え、ブラケットは、長手方向の長壁部と短手方向の短壁部とを含み、短壁部は、バッテリに対し車両前後方向の後方側で、バッテリ下部面と同じ高さ位置において車両の床面固定部側に固定されている固定面を有し、長壁部は、短壁部の固定面から立設しバッテリの後部壁面に対し所定の間隔を空けて向かい合って延び、バッテリによる押す力がブラケットの強度限界を超えると短壁部側に折れ曲がり、折れ曲がったブラケットの上にバッテリが乗り上げた状態となる。

上記構成によれば、車両が後突を受けると、初期ではブラケットがバッテリの移動を受け止める。後突の終期において車両が変形し、バッテリがホイールハウスとブラケットとの間に挟まれて生存空間が無くなり、バッテリがブラケットを押す力が所定値を超えると、ブラケットの長壁部が短壁部側に倒れる。これにより、バッテリは長壁部が倒れたブラケットの上に乗り上げることができ、バッテリは、後方側に移動出来て、生存空間を確保できる。

上記構成の後部構造によれば、車両が後突を受けて、ホイールハウスの存在によってバッテリの生存空間が狭くなる場合でも、バッテリの生存空間を確保できる。

実施の形態に係る後部構造の断面図である。 図１のＡ部に示すブラケットの斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線におけるブラケットとバッテリの配置関係を示す断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線におけるブラケットとバッテリの配置関係を示す断面図である。 図１の後部構造の作用効果を示す図として、車両がバリアによって後突を受けた初期状態の断面図である。 図５におけるＢ部の拡大図である。 図５から時間が経過して、ブラケットが折れ曲がってバッテリの生存空間を確保した状態の断面図である。 図７におけるＣ部の拡大図である。

以下に図面を用いて本開示に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において、バッテリは、補機用の低電圧バッテリとするが、車両後部においてホイールハウスの後方側に配置されるバッテリであれば、用途、電圧は問わない。以下では、バッテリは、左後輪用のホイールハウスの後方側に配置されるものとするが、これは説明のための例示であって、車両の仕様等によって、右後輪用のホイールハウスの後方側に配置されてもよい。

以下に述べる形状、寸法等は、説明のための例示であって、車両後部構造の仕様等により、適宜変更が可能である。また、以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、車両の後部構造１０を示す断面図である。以下では、特に断らない限り、車両の後部構造１０を、単に、後部構造１０と呼ぶ。後部構造１０は、車両において車室よりも後方側の構造で、ラゲージルーム等における各要素の配置構造である。以下の各図において、車両前後方向、車両上下方向、車両幅方向を適宜示す。車両前後方向については、ＦＲと示す方向が車両の前方側の方向で、反対方向が車両の後方側の方向である。車両上下方向については、ＵＰと示す方向が路面に対して上方側の方向であり、反対方向が下方側で路面側の方向である。車両幅方向については、車両の前方側に向いて左方が左側方向で右方が右側方向である。また、車両の各要素が車両の幅方向に関し左右対称の配置となることが多いことから、車室側から車両外側に向かう方向をＯＵＴと示す外側方向とし、車両外側から車室側に向かう方向を内側方向と呼ぶ。

図１には、後部構造１０におけるバッテリ２０の周辺の配置関係が示される。バッテリ２０は、車両において、各種電気機器に電力を供給する低電圧の蓄電装置である。蓄電装置本体は略直方体の形状のバッテリケースに収納されているので、図１以下では、バッテリケースの外形を有するものをバッテリ２０と呼ぶ。略直方体のバッテリ２０の後部壁面２２は、車両幅方向に平行に配置されるので、図１には、バッテリ２０を含んで、車両前後方向に平行な線に沿った断面図を示す。すなわち、図１は、（車両前後方向）×（車両上下方向）平面における断面図である。図１で格子状に示す細い線は、車両前後方向に沿った位置と、車両上下方向に沿った高さ位置を示すもので、隣接する線の間隔は１０ｃｍである。これは説明のための例示であって、隣接する線の間隔は適宜変更が可能である。

図１において、バッテリトレイ２４は、バッテリ２０が搭載される皿状の部品である。バッテリトレイ２４とバッテリ２０とは、図示しない締結手段で互いに固定される。締結手段としては、ボルトとナット、めねじ穴とボルト等のねじ締結手段が用いられる。

リアフロアガイドパネル２６は、車両後部における床面を構成するパネル部材で、図示しない車両のボデーに固定される。バッテリトレイ２４は、ボルトとナットを用いた締結手段２５によって、リアフロアガイドパネル２６に固定される。

バッテリクランプ２８は、バッテリ２０を上方側から押えて固定する部材である。図１では、バッテリクランプ２８として、バッテリ２０の上面側の部分のみが示されているが、バッテリ２０の両側面にバッテリトレイ２４から立設した２つのブラケットを用い、両ブラケットの間を例えば鋼板等で結合して、バッテリクランプ２８が形成される。バッテリクランプ２８用のブラケットは、車両のボデーを構成するリアサイドメンバ等から立設してもよい。バッテリクランプ２８は、バッテリ２０の端子３４に接触しない位置に配置される。バッテリ２０は、バッテリクランプ２８とバッテリトレイ２４との間に挟まれて、上下方向の移動に対する固定が行われる。

ホイールハウス３０は、車両の左後輪を覆うリアホイールハウスの内で、リアホイールハウスの車両幅方向内側部を構成するリアホイールハウスインナである。図１には図示されないが、リアホイールハウスの車両幅方向外側部を構成するのはリアホイルハウスアウタである。ここでは、リアホイールハウスインナを、単に、ホイールハウス３０と呼ぶ。バッテリ２０は、後部構造１０において、ホイールハウス３０に対し車両前後方向の後方側に離間して配置される。さらに、ホイールハウス３０の車両幅方向の位置に対し、バッテリ２０は車両幅方向に沿って一部重なって配置される。図１には締結手段２５が示されているので、バッテリ２０と締結手段２５とを含み、車両前後方向に平行な線に沿った断面図において、バッテリ２０の前方側にホイールハウス３０が存在することを示す。バッテリ２０の幅方向に沿って車室側に向うと、バッテリ２０の前方側にホイールハウス３０が存在しなくなる。「車両幅方向に沿って一部重なって配置される」とは、バッテリ２０の幅方向に沿って、バッテリ２０の前方側にホイールハウス３０が存在する位置と、バッテリ２０の前方側にホイールハウス３０が存在しない位置とがあることを意味する。

ロアバックパネル３２は、車体の後壁部を構成するパネル部材である。ロアバックパネル３２とリアフロアガイドパネル２６とは、溶接あるいはボルトとナットによる締結手段によって、互いに固定される。車両が外部のバリア７０（図５参照）によって後突を受けるときは、バリア７０がロアバックパネル３２に衝突して、リアフロアガイドパネル２６等に衝撃を伝える。

ブラケット４０は、車両が受ける衝撃によって生じたバッテリ２０の移動を受け止めるための部材である。車両が後突を受けてロアバックパネル３２が衝撃を受ける場合に、リアフロアガイドパネル２６が車両前後方向に沿って前方側に移動しようとするがバッテリ２０はその質量が大きいので慣性によって元の位置に留まろうとする。これによって、バッテリ２０は、リアフロアガイドパネル２６に対し相対的に移動することになる。ブラケット４０は、この相対的移動を受けとめて、バッテリ２０を車両前後方向に沿った前方側に押し戻すバッテリ固定部材である。

図２は、ブラケット４０の斜視図である。ブラケット４０は、バッテリ２０の幅方向の大きさに従って幅寸法が選択される。図２は、その一部の例示である。ブラケット４０は、適当な強度を有する金属板材を所定の形状に成形したもので、短手方向の短壁部４２と、長手方向の長壁部４４とを含む。

短壁部４２は、バッテリトレイ２４を介して車両の床面固定部であるリアフロアガイドパネル２６に固定される固定部４６を有する固定面４７を含む。固定部４６は、バッテリトレイ２４との溶接点である。溶接に代えて、ボルトとナットの締結手段を用いてもよい。固定部４６によってバッテリトレイ２４に固定された状態の短壁部４２は、バッテリ２０に対し車両前後方向の後方側に配置される。固定面４７以外の部分も含め、短壁部４２の下面の車両高さ方向に沿った高さ位置は、図１に示すように、バッテリ２０の下部面２３と同じ高さ位置である。

長壁部４４は、短壁部４２の固定面４７及び固定面４７と同じ高さ位置にある他の部分から車両上下方向に沿って上方側に立設する立壁である。長壁部４４は、立上り壁部４８、斜面壁部５０、移動受面５２、逃げ面５４を含む複数の壁部を接続した複合壁部である。ここで、移動受面５２は、バッテリ２０の後部壁面２２に対向する壁面で、衝撃を受けた場合のバッテリ２０の移動を受け止める壁面である。

短壁部４２から直接的に垂直に立設して移動受面５２とせずに、複合壁部としたのは、移動受面５２が受ける外力が所定の大きさを超えるまでは長壁部４４が短壁部４２側に倒れない適当な強度とするためである。長壁部４４が短壁部４２側に倒れる外力の所定の大きさは、後部構造１０において、バッテリ２０がホイールハウス３０とブラケット４０とに挟まれて生存空間が無くなった場合に、バッテリ２０がブラケット４０を押す力に設定される。この外力の所定の大きさは、後部構造１０と車両が後突を受けるときの衝撃力の大きさ等から、シミュレーションあるいは実験的に求めることができる。

位置決め部５６は、ブラケット４０をバッテリトレイ２４に固定した後にバッテリ２０をバッテリトレイ２４に搭載する場合のバッテリ２０とブラケット４０との間の車両前後方向に沿った位置決めを行う部分である。位置決め部５６は、ブラケット４０において、長壁部４４の立上り壁部４８と斜面壁部５０について、スリット加工と折曲成形等を行って形成される。

位置決め部５６の作用について、図３、図４を用いて説明する。図３、図４は、図１のブラケット４０周辺の拡大図で、車両前後方向の位置を示す細線、車両上下方向の位置を示す細線も示した。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿ったブラケット４０の断面図を含む拡大図である。ブラケット４０においてＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図は、位置決め部５６を含まない部分の断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿ったブラケット４０の断面図を含む拡大図である。ブラケット４０においてＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図は、位置決め部５６を含む部分の断面図である。

図３は、バッテリトレイ２４にブラケット４０を固定し、白抜矢印で示すようにバッテリ２０をバッテリトレイ２４の上に組付ける組付作業を示す図である。図３は、締結手段２５を含む断面図であるので、バッテリトレイ２４は締結手段２５の高さ分だけ、他の部分よりも低い底面も示されている。締結手段２５が設けられないバッテリトレイ２４の底面は、ブラケット４０の短壁部４２の固定面４７の下面と同じ高さ位置である。バッテリ２０は、白抜矢印の方向に下ろされて、バッテリトレイ２４における締結手段２５が設けられない部分の底面上に搭載される。換言すれば、バッテリ２０の下部面２３の車両上下方向に沿った高さ位置は、ブラケット４０の短壁部４２の固定面４７と同じ高さ位置にある。

図３に示すように、バッテリ２０は、後部壁面２２から突き出る突出部２９を有する。バッテリ２０をバッテリトレイ２４上に組付ける組付作業は、突出部２９が下りる軌跡を組付軌跡６０として、ブラケット４０と組付軌跡６０とが干渉しないように、ブラケット４０の移動受面５２とバッテリ２０の後部壁面２２との間に所定の間隔６２を設ける。所定の間隔６２を設けると、ブラケット４０の立上り壁部４８と突出部２９との間にかなり大きなガタ６４が生じ、組付作業においてバッテリ２０の組付位置が定まらない。

そこで、位置決め部５６が利用される。図４に示すように、ブラケット４０の短壁部４２から立上がる位置決め部５６の立上り壁部５８の車両前後方向における位置は、移動受面５２の車両前後方向における位置と同じである。したがって、位置決め部５６の立上り壁部５８は、組付軌跡６０とほぼ同じ位置に配置されるので、突出部２９との間のガタ６４が発生せず、組付作業においてバッテリ２０の組付位置が定まる。

上記構成のブラケット４０の作用効果について、図５から図８を用いて詳細に説明する。これらの図においても、車両前後方向の位置を示す細線、車両上下方向の位置を示す細線も示した。

図５は、車両が外部のバリア７０によって後突された初期状態を示す図である。バリア７０は、後部構造１０に衝撃力Ｆを与えるが、後部構造１０は変形等をほとんど生じてなく、図１とほぼ同じ状態である。

図６は、図５におけるＢ部の拡大図である。後部構造１０がバリア７０から衝撃力Ｆを受けると、図示しない車両のボデーに接続されているリアフロアガイドパネル２６が車両前後方向に沿って前方側に行き、質量のあるバッテリ２０は慣性でその位置に留まろうとしてブラケット４０に慣性力Ｇを与える。ブラケット４０は慣性力Ｇを受けとめて、リアフロアガイドパネル２６に対しバッテリ２０が相対的に移動することを抑制する。これが後突の初期状態におけるブラケット４０の作用効果である。

図７は、図５から時間が経過し、後突の終期における後部構造１１を示す図である。後部構造１１では、バリア７０からの衝撃力Ｆを受けて、ホイールハウス３０の後方側であってバッテリ２０の前方側から、リアフロアガイドパネル２６が潰れ始めて、車両前後方向に沿った長さが短くなったリアフロアガイドパネル２７となる。バリア７０は車両前後方向の前方側に侵出し、ロアバックパネル３２が一部損傷したロアバックパネル３３となり、ホイールハウス３０も一部が損傷したホイールハウス３１となる。これによって、バッテリ２０は、ホイールハウス３１とブラケット４０との間に挟まれて、生存空間が無くなった状態になる。この状態では、バッテリ２０がブラケット４０を押す力が大きくなり、所定値を超えると、ブラケット４０はその強度限界を超える力を受けて、折れ曲がった状態のブラケット４１となる。そして、バッテリ２０は、折れ曲がったブラケット４１の上に乗り上げたバッテリ２１となり、後方側に移動でき、これにより、バッテリ２１の生存空間を確保できる。これが、後突の終期におけるブラケット４０の作用効果である。

図８は、図７のＣ部の拡大図で、折れ曲がる前のブラケット４０とバッテリ２０から、折れ曲がったブラケット４１とブラケット４１に乗り上げたバッテリ２１への状態変化を示す。ブラケット４０でバッテリ２０の後方側への移動が制限された状態から、ブラケット４０が折れ曲がり、バッテリトレイ２４に取付けられた短壁部４２に長壁部４４の移動受面５２がほぼ平行となる。折れ曲がってバッテリトレイ２４にほぼ平行となったブラケット４１には、バッテリ２１の下部面２３’が乗り上げる。ブラケット４１に乗り上げたバッテリ２１は、折れ曲がる前のブラケット４０に移動が制限されていたバッテリ２０に対し、車両前後方向に沿って後方側に移動するので、バッテリ２１の生存空間は、バッテリ２０の生存空間よりも広くなる。

上記構成の後部構造１０によれば、車両が衝撃を受けると、車両の床面固定部側に固定されているブラケット４０がバッテリ２０の移動を受け止める。後突のように大きな衝撃を受けた場合には、後突の初期ではブラケット４０がバッテリ２０の移動を受け止めるが、車両が後突によって変形し、バッテリ２０がホイールハウス３０とブラケット４０との間に挟まれて生存空間が無くなる。その場合に、バッテリ２０がブラケット４０を押す力が所定の大きさを超えると、ブラケット４０の長壁部４４の移動受面５２が短壁部４２側に倒れるので、バッテリ２０は長壁部４４が倒れたブラケット４１の上に乗り上げる。ブラケット４１に乗り上げたバッテリ２１は、後方側に移動出来て、生存空間を確保できる。このように、車両が後突を受けて、ホイールハウス３０の存在によってバッテリ２０の生存空間が狭くなる場合でも、バッテリ２０の生存空間を確保できる。

１０，１１ （車両の）後部構造、２０，２１ バッテリ、２２ 後部壁面、２３，２３’ （バッテリ）下部面、２４ バッテリトレイ、２５ 締結手段、２６，２７ リアフロアガイドパネル、２８ バッテリクランプ、２９ 突出部、３０，３１ ホイールハウス、３２，３３ ロアバックパネル、３４ 端子、４０，４１ ブラケット、４２ 短壁部、４４ 長壁部、４６ 固定部、４７ 固定面、４８ 立上り壁部、５０ 斜面壁部、５２ 移動受面、５４ 逃げ面、５６ 位置決め部、５８ 立上り壁部、６０ 組付軌跡、６２ 所定の間隔、６４ ガタ、７０ バリア。

Claims (1)

1. ホイールハウスと、
   前記ホイールハウスに対し車両前後方向の後方側に離間し、且つ、前記ホイールハウスの車両幅方向の位置に対し車両幅方向に沿って一部重なって配置されているバッテリと、
   車両が受ける衝撃によって生じた前記バッテリによる前記後方側に押す力を受け止めるためのブラケットと、
   を備え、
   前記ブラケットは、
   長手方向の長壁部と短手方向の短壁部とを含み、
   前記短壁部は、前記バッテリに対し車両前後方向の後方側で、バッテリ下部面と同じ高さ位置において前記車両の床面固定部側に固定されている固定面を有し、
   前記長壁部は、前記短壁部の前記固定面から立設し前記バッテリの後部壁面に対し所定の間隔を空けて向かい合って延び、前記バッテリによる前記押す力が前記ブラケットの強度限界を超えると前記短壁部側に折れ曲がり、折れ曲がった前記ブラケットの上に前記バッテリが乗り上げた状態となる、車両の後部構造。

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