JP6977307B2 - 車両下部構造 - Google Patents

Description

本願は、車両下部構造に関する。

特許文献１には、リアフロアサイドメンバが略車両前後方向に延在されると共に、クロスメンバがリアフロアサイドメンバより上側で略車幅方向に延在され、フレームがリアフロアサイドメンバとクロスメンバとを略車両前後方向に連結した構造が記載されている。

特開２００６−２７３１３４号公報

車両下部構造として、車両前後方向に延在する一対のロッカと車両幅方向に延在する複数のクロスメンバとを、連結部材で連結して枠状のフレーム部材を形成すると、このフレーム部材の内側に重量物を搭載することが可能である。

しかし、このような枠状のフレーム部材において、リアサイドメンバがロッカからオフセットされてクロスメンバ等に結合されていると、リアサイドメンバの荷重で、フレーム部材が変形しやすい。フレーム部材の変形を抑制するために、たとえば、クロスメンバと連結部材の結合強度を高くすると、重量増を招く。

本願は、一対のロッカと複数のクロスメンバとで枠状のフレーム部材が形成された車両下部構造において、フレーム部材の変形を軽量な構造で抑制することが目的である。

第一の態様では、車両幅方向に離間して配置され車両前後方向に延在される一対のロッカと、車両前方側で一対の前記ロッカに前方連結部材を介して連結される前方クロスメンバと、車両後方側で一対の前記ロッカに後方連結部材を介して連結される後方クロスメンバとを有し、一対の前記ロッカ、前記前方クロスメンバ及び前記後方クロスメンバにより枠状を成すフレーム部材と、前記前方クロスメンバと前記後方クロスメンバの間で前記車両幅方向に延在され一対の前記ロッカに連結される中間クロスメンバと、長尺状で、車両後方側の後部が前記後方クロスメンバ又は前記後方連結部材に結合され、車両前方側の前部が前記ロッカ、前記前方クロスメンバ、前記前方連結部材又は前記中間クロスメンバに結合される架渡部材と、を有する。

この車両下部構造では、長尺状の架渡部材を有する。架渡部材の後部は、後方クロスメンバ又は後方連結部材に結合され、前部はロッカ、前方クロスメンバ、前方連結部材又は中間クロスメンバに結合される。すなわち、架渡部材は、後方クロスメンバ又は後方連結部材と、ロッカ、前方クロスメンバ、前方連結部材又は中間クロスメンバに架け渡される。したがって、フレーム部材を変形させようとする荷重が作用しても、架渡部材により変形を抑制できる。しかも、フレーム部材の変形を抑制するために、ロッカと後方クロスメンバや後方連結部材との結合強度を高める必要がないので、軽量な構造である。

第二の態様では、第一の態様において、前記後方連結部材又は前記後方クロスメンバに、前記ロッカよりも車両幅方向内側で車両後方へ延在される後方サイドメンバが結合されている。

後方サイドメンバは、ロッカよりも車両幅方向内側で車両後方へ延在されるので、後方サイドメンバからの荷重が後方連結部材又は後方クロスメンバに作用すると、この荷重はフレーム部材を変形されるように作用する。しかし、車両下部構造は架渡部材を有するので、後方サイドメンバから荷重が作用しても、フレーム部材の変形を抑制できる。

第三の態様では、第一又は第二の態様において、前記フレーム部材の枠内のフレーム下部に搭載される搭載部材を有し、前記後方連結部材が前記フレーム部材の枠内のフレーム上部で前記ロッカに連結されている。

搭載部材はフレーム下部に搭載されるのに対し、後方連結部材はフレーム上部でロッカに連結されるので、搭載部材の搭載において後方連結部材が影響しない。そして、後方連結部材がフレーム上部でロッカに連結される構造であっても、車両下部構造は架渡部材を有するので、フレーム部材の変形を抑制できる。

第四の態様では、第三の態様において、前記フレーム上部の高さが前記フレーム下部の高さより低い。

フレーム上部の高さが低いので、フレーム上部が車両の乗降口に位置していても、乗降口の開口高さを大きく確保できる。

本願では、一対のロッカと複数のクロスメンバとで枠状のフレーム部材が形成された車両下部構造において、フレーム部材の変形を軽量な構造で抑制できる。

図１は第一実施形態の車両下部構造を部分的に拡大して示す斜視図である。 図２は第一実施形態の車両下部構造を示す平面図である。 図３は第一実施形態の車両下部構造を示す図２の３−３線断面図である。 図４は第二実施形態の車両下部構造を部分的に拡大して示す斜視図である。 図５は第三実施形態の車両下部構造を部分的に拡大して示す斜視図である。 図６は第四実施形態の車両下部構造を部分的に拡大して示す斜視図である。

本発明の一実施形態の車両下部構造１０２について、図面を参照して説明する。図面において、車両前方、車両上方及び車両幅方向右側をそれぞれ矢印ＦＲ、矢印ＵＰ及び矢印ＲＨで示す。

図２に示すように、車両下部構造１０２は、枠状のフレーム部材１０４を有する。フレーム部材１０４は、前側の車軸と後側の車軸の間に配置され、車両の下部を構成する部材である。

フレーム部材１０４は、車両幅方向に離間し、車両前後方向にそれぞれ延在する一対のロッカ１０６を有する。さらに、フレーム部材１０４は、車両後方側及び車両前方側に、車両幅方向に延在する後方クロスメンバ１０８及び前方クロスメンバ１１０を有する。ロッカ１０６のそれぞれの後端と後方クロスメンバ１０８の車両幅方向両端とは、後方連結部材１１２で連結されている。ロッカ１０６のそれぞれの前端と前方クロスメンバ１１０の車両幅方向両端とは、前方連結部材１１４で連結されている。このように、一対のロッカ１０６と、後方クロスメンバ１０８と前方クロスメンバ１１０とが、後方連結部材１１２及び前方連結部材１１４で連結されることで、フレーム部材１０４が全体として長方形の枠状を成す。

図３に示すように、ロッカ１０６のそれぞれは、車両幅方向の断面で、中空の閉断面形状を有している。ロッカ１０６には、上下方向の略中間位置に、段部１１６が形成されている。段部１１６よりも下側の部分であるロッカ下部１０６Ｌは、上側の部分であるロッカ上部１０６Ｕよりも車両幅方向内側（図３における右側）に張出している。すなわち、この張出部分の上面が段部１１６である。ロッカ１０６の内部にはエネルギー吸収部材１１８が設けられており、たとえば、車両側突時の衝撃のエネルギーの一部を、エネルギー吸収部材１１８の変形により吸収できる。

平面視（矢印Ａ１方向視）で、フレーム部材１０４の内側には、１つ又は複数の電池パック１２０が搭載される。電池パック１２０は、例えば直方体形状であり、厚み方向が車両上下方向に一致する向きでフレーム部材１０４に搭載される。フレーム部材１４０の内側には蓋板１４０が取り付けられており、この蓋板１４０によって、電池パック１２０が上側から覆われる。本実施形態の車両下部構造１０２を備えた車両は、電池パック１２０から供給される電力により、モータを駆動して走行する車両である。

電池パック１２０は搭載部材の一例である。本実施形態では、車両として、水素タンクに収容された水素の化学反応により得たエネルギーで駆動する車両に適用することも可能である。その場合には、水素タンクが搭載部材の一例である。

本実施形態では、図３に示すように、電池パック１２０の上下位置は、ロッカ下部１０６Ｌが形成された位置に対応しており、電池パック１２０は、段部１１６よりも上方には突出しない。

本実施形態では、ロッカ１０６において、ロッカ下部１０６Ｌ（高さＨＬ）が、ロッカ上部１０６Ｕ（高さＨＵ）よりも高い。そして、フレーム部材１０４においても、フレーム上部１０４Ｕ（段部１１６よりも上側の部分）の高さＨＵが、フレーム下部１０４Ｌ（段部１１６よりも下側の部分）の高さＨＬよりも低い。したがって、ロッカ下部１０６Ｌでは、その高さＨＬを十分に確保しているので、ロッカ下部１０６Ｌに搭載されるエネルギー吸収部材１１８の形状の制約が少ない。また、ロッカ下部１０６Ｌの高さＨＬを十分に確保しているので、高さの高い電池パック１２０を搭載しても、電池パック１２０が段部１１６の上方にはみ出さない構造を実現できる。これに対し、ロッカ上部１０６Ｕの高さＨＵはロッカ下部１０６Ｌの高さＨＬよりも低いので、たとえば、ロッカ上部１０６Ｕが車両の乗降口に位置する場合でも、乗降口へのロッカ上部１０６Ｕの出っ張りを少なし、乗降口の開口高さを大きく確保できる。

一対のロッカ１０６の間には、段部１１６の上側の位置に、１つ又は複数の中間クロスメンバ１２２が配置される。中間クロスメンバ１２２は、車両幅方向に延在しており、図２に示す例では、３つの中間クロスメンバ１２２が、車両前後方向に間隔をあけて配置されている。

中間クロスメンバ１２２は、その長手方向（車両幅方向）の両端部においてロッカ１０６に結合される。本実施形態では、中間クロスメンバ１２２は、車両前後方向に間隔をあけて３本配置されている。図２において、３本の中間クロスメンバ１２２を、車両前方側から、中間クロスメンバ１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃとして区別する。

図１に示すように、後方連結部材１１２におけるロッカ１０６との結合部位は、ロッカ上部１０６Ｕに位置している。このため、後方連結部材１１２が、ロッカ下部１０６Ｌ、すなわち電池パック１２０の配置スペースに影響しない。

後方連結部材１１２は、ロッカ１０６よりも上方に位置する連結部材上部１１２Ｕを有している。図１から分かるように、連結部材上部１１２Ｕは、ロッカ１０６に対し、車両上方且つ車両幅方向内側にオフセットされた部位である。

後方連結部材１１２のそれぞれには、後方サイドメンバ１２４が結合されている。後方連結部材１１２に対する後方サイドメンバ１２４の結合位置１２４Ａは、本実施形態では、フレーム部材１０４の後角部１０４Ｃ（ロッカ１０６を後方へ延長した部分と後方サイドメンバ１２４を車両幅方向へ延長した部分の交点）よりも、車両幅方向内側且つ車両上側へオフセットされている。したがって、後方サイドメンバ１２４は、ロッカ１０６に対し、車両上方且つ車両幅方向内側にオフセットされている。そして、後方サイドメンバ１２４は、結合位置１２４Ａから、車両後方へ延在されている。

複数の中間クロスメンバ１２２のうち、最も車両後方側の中間クロスメンバ１２２Ｃと、後方クロスメンバ１０８の間には、架渡部材１２６が架け渡されている。架渡部材１２６の前部１２６Ａは中間クロスメンバ１２２Ｃにおいてロッカ１０６の近傍に結合され、後部１２６Ｂは後方クロスメンバ１０８において後方連結部材１１２の近傍に結合されている。したがって、架渡部材１２６の後部１２６Ｂは、後角部１０４Ｃよりも、車両幅方向内側へオフセットされた位置である。

次に、本実施形態の作用を説明する。

本実施形態の車両下部構造１０２では、図１に示すように、中間クロスメンバ１２２Ｃと、後方クロスメンバ１０８の間に、架渡部材１２６が架け渡されている。架渡部材１２６の後部１２６Ｂは、後方クロスメンバ１０８に結合され、前部１２６Ａは中間クロスメンバ１２２に結合されている。ここで、後方クロスメンバ１０８に車両後方から荷重が作用した場合の荷重の伝達経路としては、後方連結部材１１２からロッカ１０６に至る経路Ｆ１と、後方クロスメンバ１０８に至る経路Ｆ２とがある。さらに本願では、架渡部材１２６を有するので、上記２つの経路の他に、後方連結部材１１２から架渡部材１２６を経てロッカ１０６に至る経路Ｆ３がある。このように、後方からの荷重の一部を架渡部材１２６に作用させることで、結合部１１２Ａにおける屈曲を、架渡部材１２６がない構造と比較して、効果的に抑制できる。

特に、後方クロスメンバ１０８には、ロッカ１０６よりも車両幅方向内側へオフセットされた結合位置１２４Ａで、後方サイドメンバ１２４が結合されている。したがって、たとえば後突時に車両前方への荷重が後方サイドメンバ１２４から作用すると、後方クロスメンバ１０８及び後方連結部材１１２は、結合部１１２Ａを中心として矢印Ｒ１方向へ回転しようとする。しかし、この場合でも、本実施形態では架渡部材１２６が設けられているので、矢印Ｒ１方向への後方クロスメンバ１０８及び後方連結部材１１２の回転を抑制できる。後方クロスメンバ１０８及び後方連結部材１１２の回転を抑制することで、フレーム部材１０４の変形も抑制できる。なお、後方クロスメンバ１０８及び後方連結部材１１２を矢印Ｒ１方向へ回転させようとする力は、後方サイドメンバ１２４から作用する荷重に限定されない。

しかも、このような回転を抑制するために、結合位置１２４Ａにおけるロッカ１０６と後方連結部材１１２の結合強度を高めたり、ロッカ１０６の高さや板厚を増加させたりする必要がなく、フレーム部材１０４の重量増を抑制できる。

また、本実施形態では、ロッカ１０６において、ロッカ下部１０６Ｌよりも高さの低いロッカ上部１０６Ｕに後方連結部材１１２の結合部１１２Ａが設けられ、電池パック１２０の搭載に影響しない構造である。そして、結合部１１２Ａの高さを十分に確保できない構造であっても、架渡部材１２６を設けることで、後方クロスメンバ１０８及び後方連結部材１１２の回転を抑制している。

なお、架渡部材１２６の前部１２６Ａの結合部位は、中間クロスメンバ１２２に限定されず、同様に、架渡部材１２６の後部１２６Ｂの結合部位も、後方クロスメンバ１０８に限定されない。すなわち、以下に示す各実施形態の構造を採り得る。

図４に示す第二実施形態の車両下部構造２０２では、架渡部材１２６の前部１２６Ａがロッカ１０６に結合され、後部１２６Ｂが後方連結部材１１２の連結部材上部１１２Ｕに結合されている。これにより、ロッカ１０６に対する架渡部材１２６の傾きが第一実施形態よりも小さくなり、架渡部材１２６はロッカ１０６と平行に近づくので、後方クロスメンバ１０８及び後方連結部材１１２の回転を効果的に抑制できる。

図５に示す第三実施形態の車両下部構造３０２では、架渡部材１２６の前部１２６Ａが中間クロスメンバ１２２Ｃに結合され、後部１２６Ｂが後方連結部材１１２の連結部材上部１１２Ｕに結合されている。

図６に示す第四実施形態の車両下部構造４０２では、架渡部材１２６の前部１２６Ａがロッカ１０６に結合され、後部１２６Ｂが後方クロスメンバ１０８に連結されている。

上記した第一〜第四実施形態の他にも、たとえば、架渡部材１２６の前部１２６Ａを前方クロスメンバ１１０、中間クロスメンバ１２２Ａ又は中間クロスメンバ１２２Ｂに結合してもよい。

上記した第一実施形態〜第四実施形態の構造では、架渡部材１２６は、フレーム部材１０４の平面視で、後角部１０４Ｃに近い位置となる。これにより、たとえば、架渡部材１２６が、リヤシートの下側に納まる構造を実現できる。

本願の架渡部材１２６を、前方連結部材１１４におけるフレーム部材１０４の変形抑制に適用することも可能である。すなわち、架渡部材１２６の前部が前方クロスメンバ１１０又は前方連結部材１１４に結合され、後部がロッカ１０６、後方クロスメンバ１０８又は中間クロスメンバ１２２に結合された構造を採り得る。この構造では、フレーム部材１０４に対し車両前方側から荷重が作用した場合に、前方連結部材１１４とロッカ１０６との結合部における変形を抑制できる。そして、前方連結部材１１４とロッカ１０６との結合部における変形を抑制するためにこれらの結合強度を高める必要がないので、軽量な構造を実現できる。

１０２ 車両下部構造
１０４ フレーム部材
１０４Ｌ フレーム下部
１０４Ｕ フレーム上部
１０６ ロッカ
１０６Ｌ ロッカ下部
１０６Ｕ ロッカ上部
１０８ 後方クロスメンバ
１１０ 前方クロスメンバ
１１２ 後方連結部材
１１４ 前方連結部材
１２０ 電池パック(搭載部材の一例）
１２２ 中間クロスメンバ
１２４ 後方サイドメンバ
１２６ 架渡部材
１２６Ａ 前部
１２６Ｂ 後部
２０２ 車両下部構造
３０２ 車両下部構造
４０２ 車両下部構造

Claims (2)

1. 車両幅方向に離間して配置され車両前後方向に延在される一対のロッカと、車両前方側で一対の前記ロッカに前方連結部材を介して連結される前方クロスメンバと、車両後方側で一対の前記ロッカに後方連結部材を介して連結される後方クロスメンバとを有し、一対の前記ロッカ、前記前方クロスメンバ及び前記後方クロスメンバにより枠状を成すフレーム部材と、
   前記前方クロスメンバと前記後方クロスメンバの間で前記車両幅方向に延在され一対の前記ロッカに連結される中間クロスメンバと、
   長尺状で、車両後方側の後部が前記後方クロスメンバ又は前記後方連結部材に結合され、車両前方側の前部が前記ロッカ、前記前方クロスメンバ、前記前方連結部材又は前記中間クロスメンバに結合される架渡部材と、
   前記フレーム部材の枠内のフレーム下部に搭載される搭載部材と、
   を有し、
   前記後方連結部材が前記フレーム部材の枠内のフレーム上部で前記ロッカに連結されている車両下部構造。
2. 前記後方連結部材又は前記後方クロスメンバに、前記ロッカよりも車両幅方向内側で車両後方へ延在される後方サイドメンバが結合されている請求項１に記載の車両下部構造。

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