JP6893384B2 - 蓄電装置搭載車両の構造 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車や電気自動車などの各種の車両において、リチウムイオン二次電池などのバッテリや、その他の蓄電装置を搭載する場合に好適な蓄電装置搭載車両の構造に関する。

蓄電装置搭載車両の構造の具体例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載された構造においては、車両用リヤシートの下方のフロア部上に、蓄電装置としてのバッテリが搭載されている。前記フロア部上のうち、前記バッテリの車両前方側近傍位置には、車幅方向に延びるクロスメンバが設けられている。一方、車両の車幅方向外方寄り領域には、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバが設けられており、これら一対のサイドメンバの相互間に、前記クロスメンバが橋渡し状態となるように設定されている。
このような構成によれば、車両用リヤシートの下方スペースを利用して、バッテリをスペース効率よく車両に搭載することが可能である。また、クロスメンバは、バッテリ搭載領域近辺の剛性を高めるため、車両が側突を生じた場合には、その衝突荷重を前記クロスメンバによって受けさせることにより、バッテリが受ける衝撃を抑制し、バッテリの破損抑制作用を得ることも可能である。

しかしながら、前記従来技術においては、次に述べるように、未だ改善すべき余地がある。

蓄電装置搭載車両においては、車両の側突時におけるバッテリの保護性能を優れたものとすることが要望される。これに対し、前記従来技術におけるクロスメンバは、車幅方向外端部が、車幅方向中央寄り領域よりも小サイズに形成された上で、サイドメンバに固定されている。このため、車両の側突が発生した際には、クロスメンバの車幅方向外端部が、比較的容易に圧縮変形し、サイドドアなどの車両側部が車室内に大きく進入する虞がある。車両の側突の種類として、ポール状のバリアと車両側部とが衝突するポール側突があるが、この場合には、車両側部が車室内により大きく進入し易くなり、バッテリが受ける衝撃は一層大きくなる。
このようなことを防止する手段としては、クロスメンバやサイドメンバの厚肉化や大型化を図り、バッテリの周辺部の車体剛性を高めることが考えられる。ただし、そのような手段を単に採用しただけでは、製造コストが上昇することに加え、重量が増加するなどの不具合を招いてしまう。

特開２０１１−１２６４３９号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、製造コストの上昇や、重量の増加などの不具合を適切に防止または抑制しながらも、車両の側突に対する蓄電装置の保護性能を優れたものとすることが可能な蓄電装置搭載車両の構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される蓄電装置搭載車両の構造は、車両のフロア部上に搭載された蓄電装置と、この蓄電装置の車両前方側近傍位置および車両後方側近傍位置の少なくとも一方に設けられ、かつ車幅方向に延びるクロスメンバと、前記車両の車幅方向外側寄りに位置するようにして前記フロア部の下側に設けられ、かつ車両前後方向に延びるサイドメンバと、を備えている、蓄電装置搭載車両の構造であって、前記クロスメンバの車幅方向外端寄り領域は、前記クロスメンバの車幅方向中央寄りの一般領域よりも幅が大きい拡幅部とされ、この拡幅部は、前記一般領域との境界部から車幅方向外方側に進むに連れて幅が拡大するように傾斜する傾斜面部と、この傾斜面部の車幅方向外方側に繋がり、かつ前記幅が一定化された非傾斜面部と、を含み、かつ前記境界部は、前記蓄電装置よりも車幅方向外方側に位置する構成とされており、前記サイドメンバは、このサイドメンバの車幅方向内端部が前記傾斜面部の下方に位置し、かつ車幅方向外端部が前記非傾斜面部の下方に位置するようにして前記拡幅部の下方に配されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
第１に、車両の側突に対する蓄電装置の保護性能を優れたものとすることが可能である。
具体的に説明すると、まずクロスメンバの車幅方向外端寄り領域は、拡幅部とされ、その剛性が大きくされた上で、サイドメンバに重なった状態に設けられているため、車両の側突が発生した場合の側突初期においては、衝突荷重が大きい場合であっても、これを拡幅部によって効果的に受け止めることができるとともに、前記拡幅部の圧縮変形などによって衝突エネルギを適切に吸収することができる。また、クロスメンバの拡幅部は、蓄電装置よりも車幅方向外方側に位置する所定の傾斜面部を含み、かつこの傾斜面部の下方に、サイドメンバの車幅方向内端部が位置するため、車両の側突の中・後期においては、蓄電装置よりも車幅方向外方側の位置において、クロスメンバを的確に曲げ変形させることが可能となる。このことにより、衝突エネルギをさらに適切に吸収することができる。その結果、車両の側突が、たとえばポール側突であって、大きな衝突荷重が車両側部に入力する場合であっても、車両側部が車室内に大きく突入しないようにして、蓄電装置が大きな衝撃を受けることを適切に防止または抑制し、蓄電装置の保護性能を優れたものとすることができる。
第２に、本発明は、クロスメンバに拡幅部を部分的に設け、かつこの拡幅部とサイドメンバとの位置関係を所定の状態に設定することにより、車両の側突時における蓄電装置保護性能を高めたものであり、クロスメンバをその全長域にわたって厚肉化したり、あるいは大型化する必要はない。また、蓄電装置の周辺部の剛性を高めるための専用部材を別途追加して設ける必要もない。このため、製造コストの上昇を抑制し得るとともに、車両の軽量化なども適切に図ることが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る蓄電装置搭載車両の構造の一例を示す一部破断要部斜視図である。 図１のII−II要部断面図である。 図１のIII−III要部断面図である。 図３に示す構造の作用説明図である。 本発明の他の例を示す要部断面図である。 本発明の他の例を示す一部破断要部斜視図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２に示す蓄電装置搭載車両の構造Ａは、車両Ｖの車室のフロア部１上に搭載されたバッテリ２（蓄電装置の一例）、リヤシート構成用の台座フレーム３、前側および後側のクロスメンバ４Ａ，４Ｂ、ならびに左右一対のサイドメンバ５を備えている。図１において、符号１８は、サイドドアを示し、符号１９は、後輪を示している。
本実施形態においては、クロスメンバ４Ａに後述する拡幅部Ｓａが設けられている。

本実施形態の構造Ａが適用される車両Ｖは、たとえばハイブリッド車、または電気自動車である。バッテリ２は、それらの車両Ｖの駆動用バッテリであり、たとえばリチウムイオン二次電池、あるいはニッケル水素二次電池などである。

図２において、フロア部１は、フロアパネル材を用いて構成されている。本実施形態においては、フロア部１に段差部１０が設けられ、この段差部１０よりも車両前方側がフロントフロアパネル部１ａであり、段差部１０および段差部１０よりも車両後方側がリヤフロアパネル部１ｂである。段差部１０は、その前部がフロントフロアパネル部１ａよりも適当な高さだけ高くなった部分であって、基本的には、車両後方側に進むほど高さが徐々に高くなるように傾斜した傾斜部を含んでいる。ただし、段差部１０には、部分的に平坦化された箇所が設けられ、かつこの箇所にバッテリ２が搭載されている。

台座フレーム３は、ベンチ型のリヤシートを構築するためのものであり、シートクッション８や不図示のシートバックを載せるための台座本体部３０が、前側支持脚部３１や後側固定部３２などを利用して固定支持された構成である。台座本体部３０は、たとえば丸パイプ材などを用いて構成され、バッテリ２の上側に位置している。前側支持脚部３１の下部は、前側のクロスメンバ４Ａに連結されている。フロア部１のうち、後側固定部３２が設けられた箇所は、後側のクロスメンバ４Ｂによって補強されている。後側のクロスメンバ４Ｂは、バッテリ２の車両後方側近傍に位置し、かつ車幅方向に延びている。

前側のクロスメンバ４Ａは、バッテリ２の車両前方側近傍に位置するように設けられて車幅方向に延びている。本実施形態においては、クロスメンバ４Ａは、上壁部４０ａおよび起立壁部４０ｂを有する断面略Ｌ字状であり、フロア部１の段差部１０の前端部を補強するように、フロア部１上に配置され、かつフロア部１に接合されている。また、このクロスメンバ４Ａは、車両両側部のそれぞれの下部に位置する左右一対のロッカ６の相互間に橋渡し状となるように設定された上で、それら一対のロッカ６に接合されている。図３によく表れているように、ロッカ６は、上下部が互いに接合されたロッカインナ６ａ、ロッカアウタ６ｂ、およびそれらの内側に配されたロッカリィンフォース６ｃなどから構成され、車両前後方向に延びている。

図３において、クロスメンバ４Ａの車幅方向外端寄り領域は、拡幅部Ｓａとされており、この拡幅部Ｓａの上下幅Ｌａは、車幅方向中央寄りの一般領域Ｓｂの上下幅Ｌｂよりも大きい。ただし、この拡幅部Ｓａは、上下幅Ｌａが全長域にわたって一定とはされておらず、幅変化部Ｓａ’を含んでいる。この幅変化部Ｓａ’は、一般領域Ｓｂとこの拡幅部Ｓａとの境界部Ｐ１から車幅方向外方側に進むに連れて上下幅が拡大するように上壁部４０ａが傾斜する傾斜面部４１が設けられた部分である。境界部Ｐ１は、クロスメンバ４Ａが車幅方向外方側から所定以上の大きな荷重を受けた際に、拡幅部Ｓａが上向きに回転するようにクロスメンバ４Ａを曲げ変形させる起点となる剛性断点に相当する。

左右一対のサイドメンバ５は、たとえば断面ハット状の部材であり、車両Ｖの車幅方向の両外側寄りに位置するようにしてフロア部１の下側に設けられ、かつ車両前後方向に延びている。各サイドメンバ５は、拡幅部Ｓａの下方に位置し、各サイドメンバ５の車幅方
向内端部５ａは、傾斜面部４１の下方に位置する配置とされている。フロア部１のうち、サイドメンバ５の車幅方向内端部５ａが接合された部分と、それよりも車幅方向内方側の隣接部分（サイドメンバ５との非接合部分）との境界部Ｐ２は、車幅方向外方側から大きな荷重を受けた際にフロア部１の曲げ変形の起点となる剛性断点として機能し得る部位である。拡幅部Ｓａの外端部側は、サイドメンバ５よりも車幅方向外方側にはみ出した状態に設定されている。

次に、前記した蓄電装置搭載車両の構造Ａの作用について説明する。

車両Ｖの側突の一態様として、ポール側突を生じた場合、まず衝突初期においては、図４に示すように、ポール状のバリア９０から衝突荷重Ｆが入力することにより、ロッカ６、およびクロスメンバ４Ａの拡幅部Ｓａの外端寄り部分などが圧縮変形する。クロスメンバ４Ａの拡幅部Ｓａは、その上下幅Ｌａが一般領域Ｓｂの上下幅Ｌｂよりも大きくされ、剛性が高められているため、衝突初期における大きな衝突荷重Ｆを効果的に受け止めることが可能である。拡幅部Ｓａおよびロッカ６の前記した圧縮変形により、衝突エネルギの吸収が図られる。

車両Ｖのポール側突の中・後期において、クロスメンバ４Ａは、拡幅部Ｓａと一般領域Ｓｂとの境界部Ｐ１またはそれよりも車幅方向外側の近傍部分（境界部Ｐ２）を起点として、図４の矢印Ｎａで示すように、拡幅部Ｓａが上昇するように曲げ変形する。これは、既述したように、車幅方向外方からの荷重入力があった場合に、クロスメンバ４Ａにおいては、境界部Ｐ１が剛性断点となり、またフロア部１においては、境界部Ｐ２が剛性断点となり、この境界部Ｐ２は、拡幅部Ｓａの傾斜面部４１の下方に位置していることに基づく。クロスメンバ４Ａが前記したような曲げ変形を生じると、このことによって衝突エネルギがさらに吸収されることとなる。

このように、本実施形態によれば、ポール側突の初期のみならず、中・後期においても衝突エネルギを適切に吸収することができ、またクロスメンバ４Ａやフロア部１などの各部の変形や変位は、バッテリ２よりも車幅方向外側の領域において行なわせることが可能である。したがって、バッテリ２が大きな衝撃を受けることは適切に防止または抑制され、バッテリ２の保護性能に優れたものとすることができる。

本実施形態においては、クロスメンバ４Ａに拡幅部Ｓａを部分的に設け、かつこの拡幅部Ｓａとサイドメンバ５との位置関係を所定の状態に設定することにより、バッテリ２の保護性能を高めたものである。クロスメンバ４Ａの全長域を厚肉化したり、あるいは大型化する必要はなく、またバッテリ２の周辺部の強度を高めるための専用部材を別途用いる必要もない。したがって、車両Ｖの製造コストの上昇や、重量の増加などを適切に抑制することも可能である。

図５および図６は、本発明の他の実施形態を示している。これらの図において、前記実施形態と同一または類似の要素には、前記実施形態と同一の符号を付すこととし、重複説明は省略する。

図５に示す実施形態においては、フロア部１のサイドメンバ５の車幅方向内端部５ａとこれに隣接する箇所との境界部Ｐ２が、クロスメンバ４Ａの一般領域Ｓｂと拡幅部Ｓａとの境界部Ｐ１の略直下に位置している。
既述したように、境界部Ｐ１，Ｐ２は、ともに剛性断点として機能する部位であるため、本実施形態によれば、車両Ｖの側突発生時の中・後期において、クロスメンバ４Ａを境界部Ｐ１の位置、すなわちバッテリ２よりも車幅方向外側の位置において的確に屈曲させることがより確実化される。

図６に示す実施形態においては、クロスメンバ４Ａの拡幅部Ｓａの前後幅Ｌａ’が、一般領域Ｓｂの前後幅Ｌｂ’よりも大きくされており、拡幅部Ｓａと一般領域Ｓｂとの上下幅は略同一とされている。傾斜面部４１は、平面視において傾斜している。
本実施形態であっても、先の実施形態と同様に、車両Ｖの側突時には、本発明が意図する作用を得ることが可能である。本実施形態および先の実施形態から理解されるように、本発明でいう拡幅部の幅は、上下幅に限らず、前後幅などであってもよい。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る蓄電装置搭載車両の構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、バッテリ２の車両前方側近傍に位置する前側のクロスメンバ４Ａに拡幅部Ｓａを設けた構成とされているが、これに代えて、または加えて、たとえばバッテリ２の車両後方側近傍に位置する後側のクロスメンバ４Ｂ、またはこれとは別に設けられた他のクロスメンバに拡幅部を設けた構成とすることもできる。バッテリ２の車両前方側近傍に拡幅部を有するクロスメンバを設ける場合、このクロスメンバは、上述したクロスメンバ４Ａとは異なる箇所に設けられたものとすることもできる。
バッテリが搭載される箇所は、リヤシートの下方領域に限らず、限定されない。
本発明でいう蓄電装置は、バッテリに限らず、キャパシタなども含む。
好ましくは、本発明が意図する蓄電装置搭載車両の構造は、車両の左右両サイドに対応して設けられるが、車両の片側サイドのみに本発明が意図する蓄電装置搭載車両の構造が設けられている場合であっても、本発明の技術的範囲に包摂される。

Ａ 蓄電装置搭載車両の構造
Ｐ１ 境界部
Ｓａ 拡幅部
Ｓｂ 一般領域
Ｖ 車両
１ フロア部
２ バッテリ（蓄電装置）
４Ａ クロスメンバ
５ サイドメンバ
５ａ 車幅方向内端部（サイドメンバの）

Claims (1)

1. 車両のフロア部上に搭載された蓄電装置と、
   この蓄電装置の車両前方側近傍位置および車両後方側近傍位置の少なくとも一方に設けられ、かつ車幅方向に延びるクロスメンバと、
   前記車両の車幅方向外側寄りに位置するようにして前記フロア部の下側に設けられ、かつ車両前後方向に延びるサイドメンバと、
   を備えている、蓄電装置搭載車両の構造であって、
   前記クロスメンバの車幅方向外端寄り領域は、前記クロスメンバの車幅方向中央寄りの一般領域よりも幅が大きい拡幅部とされ、
   この拡幅部は、前記一般領域との境界部から車幅方向外方側に進むに連れて幅が拡大するように傾斜する傾斜面部と、この傾斜面部の車幅方向外方側に繋がり、かつ前記幅が一定化された非傾斜面部と、を含み、かつ前記境界部は、前記蓄電装置よりも車幅方向外方側に位置する構成とされており、
   前記サイドメンバは、このサイドメンバの車幅方向内端部が前記傾斜面部の下方に位置し、かつ車幅方向外端部が前記非傾斜面部の下方に位置するようにして前記拡幅部の下方に配されていることを特徴とする、蓄電装置搭載車両の構造。

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