JP7050036B2 - 車両下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、電気自動車等の車両下部構造に関する。

例えば、特許文献１には、複数の電池を収容する電池収容部を備え、開口部を電池パックカバーによって閉塞する電池パックトレー構造が開示されている。

特許第５５４１１００号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電池パックトレー構造では、例えば、車両に対して側突荷重が入力された際、サイドシルに対して付与される側突荷重に起因してサイドシルが回転するおそれがある。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、荷重が入力された際、サイドシルの回転を抑制することが可能な車両下部構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、室内にバッテリが収納されたバッテリケースを備える車両の下部構造であって、前記バッテリケースは、上部に開口部を有する有底のケースパンと、前記ケースパンの前記開口部を閉塞するケースカバーとを有し、前記ケースカバーは、上下方向において、上側に位置する上板部と、下側に位置する下板部と、前記上板部と前記下板部との間に配置されて前記上板部と前記下板部とを連結する複数の隔壁とを有し、前記各隔壁は、車幅方向に沿って直線状で略平行に延在し、前記ケースカバーの車幅方向に沿った両端部は、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びる左右一対のサイドシルに連結されていることを特徴とする。

本発明では、荷重が入力された際、サイドシルの回転を抑制することが可能な車両下部構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車両下部構造が適用された車両を下側から見た底面図である。 図１に示す車両の車両前後方向に沿った一部断面側面図である。 図１に示す車両の車両前後方向に沿った一部破断斜視図である。 図１に示す車両の車幅方向に沿った一部破断斜視図である。 図１に示す車両を上側から見た平面図である。 バッテリケースのケースカバーを下側から見た底面図である。 図６に示すケースカバーの車両前後方向に沿った一部破断側面図である。 図１に示すケースカバーの部分拡大底面図である。 サイドシルに入力された側突荷重がケースカバーに沿って車幅方向内側に沿って伝達される状態を示す模式断面図である。 バッテリＢを吊り下げて支持する吊り下げ機構を示す断面図である。 吊り下げ機構を示す一部透過斜視図である。 本出願人が案出した従来技術に係るバッテリカバーの平面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両下部構造が適用された車両を下側から見た底面図、図２は、図１に示す車両の車両前後方向に沿った一部断面側面図、図３は、図１に示す車両の車両前後方向に沿った一部破断斜視図、図４は、図１に示す車両の車幅方向に沿った一部破断斜視図、図５は、図１に示す車両を上側から見た平面図である。

なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）をそれぞれ示している。

本発明の実施形態に係る車両下部構造は、例えば、電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車等からなる車両１０に適用される。この車両１０は、図示しない高圧のバッテリと、電動機（走行用モータ）と、バッテリからの電力を制御して電動機に供給するＰＤＵ（Power Drive Unit）等の電気機器等を備えている。

図１及び図２に示されるように、車両１０は、電動機の駆動エネルギ源であるバッテリケース１２を備えている。このバッテリケース１２は、底面視して、車両前後方向に沿ったフロントサブフレーム１４とリヤサブフレーム１６との間に位置する車両中央の下部に配置されている。バッテリケース１２の車両前端は、フロントサブフレーム１４の車両後方端部に連結されている。バッテリケース１２の車両後端は、車体側部材の車体後部１８に連結されている。バッテリケース１２の車幅方向に沿った両端部は、それぞれ左右一対のサイドシル２０、２０の下面に連結されている。

また、図１に示されるように、バッテリケース１２の車両前方で車幅方向に沿った左右両側には、左右一対のフロントサスペンション機構２２、２２が配置されている。一方、バッテリケース１２の車両後方で車幅方向に沿った左右両側には、左右一対のリヤサスペンション機構２４、２４が配置されている。なお、各リヤサスペンション機構２４は、トレーリングアームを含むトレーリング式サスペンションで構成されている。

図２及び図３に示されるように、このバッテリケース１２は、上部に開口部２８を有する有底のケースパン２６と、ケースパン２６の開口部２８を閉塞して密封された室３０を形成するケースカバー３２とを備えている。バッテリケース１２の室３０内には、複数のバッテリＢ（図１０、図１１参照）が収納されている。なお、図１は、バッテリケース１２からケースパン２６を取り除いた状態、つまり、ケースカバー３２を裏側から見た状態を示している。

図２に示されるように、ケースパン２６は、側面視して略矩形状を呈し、車両前方の前壁３４ａと、車両後方の後壁３４ｂと、車幅方向に沿った左右両側に配置される左右一対の側壁３４ｃ、３４ｃ（図４参照）と、前壁３４ａ、後壁３４ｂ及び左右一対の側壁３４ｃ、３４ｃの各下端同士をそれぞれ連結する底壁３４ｄとから構成されている。

ケースカバー３２は、図示しない押し出し成形機によって押し出し成形された平板状の板体からなり、平面視して略矩形状に構成されている（図３、図４参照）。

図１に示されるように、ケースカバー３２の車両前方端部３６には、中央部に車両後方に向かって窪む（後退する）凹部３８が形成されている。この凹部３８を間にした左右両側には、車両前方に向かって突出し、フロントサスペンション機構２２に連結される一対の突出部４０、４０が設けられている。なお、図２及び図３において、参照符号７６は、車体側クロスメンバ、参照符号７８は、センタトンネルをそれぞれ示している。

図６は、バッテリケースのケースカバーを下側から見た底面図、図７は、図６に示すケースカバーの車両前後方向に沿った一部破断側面図、図８は、図１に示すケースカバーの部分拡大底面図である。なお、図８では、ケースカバー３２の車幅方向に沿った左側部分を図示し、ケースカバー３２の車幅方向に沿った右側部分の図示を省略している。

図６及び図８に示されるように、ケースカバー３２の車両後方端部４２は、車体側部材の車体後部１８に固定される複数の固定点４４を有している。この複数の固定点４４は、車両後方端部４２から入力される後突荷重の入力点４６ａ、４６ｂを囲繞するように、すなわち、入力点４６ａ、４６ｂの周囲の一部を取り囲むように配置された囲繞固定点４８を含んで構成されている。換言すると、本実施形態において、囲繞固定点４８は、リヤサスペンション機構２４から後突荷重が入力される入力点４６ａ、及び、リヤサブフレーム１６から後突荷重が入力される入力点４６ｂに近接し、入力点４６ａ、４６ｂに対し後突荷重の入力方向、つまり車両前方及び車幅方向内側を含むように配置されている。

また、ケースカバー３２の車両後方端部４２は、左右一対の切欠部５０、５０と、左右一対の突起部５２、５２と、左右一対の傾斜部５４、５４と、直線部５６とによって構成されている。各切欠部５０は、車両後方側で車幅方向に沿った左右両側に位置し、平面視して車幅方向内側に向かって略円弧状に窪むように設けられている。各突起部５２は、各切欠部５０の車両後方部位に連続し車幅方向外側の斜め方向に向かって突出するように設けられている。一対の突起部５２、５２の間は、傾斜部５４を介して車幅方向に沿って略直線状に延びる直線部５６で繋がれている。

図７に示されるように、ケースカバー３２は、上板部５８ａと下板部５８ｂと隔壁５８ｃとによってサンドイッチ構造に構成されている。すなわち、ケースカバー３２は、上下方向において、上側に位置する上板部５８ａと、下側に位置する下板部５８ｂと、上板部５８ａと下板部５８ｂとの間に配置され、上板部５８ａと下板部５８ｂとを連結する複数の隔壁５８ｃとを備えている。各隔壁５８ｃは、車幅方向に沿って直線状に延在している。車両前後方向で隣接する各隔壁５８ｃ、５８ｃの間には、車幅方向に沿って延在する中空のスリット５９（図３、図７参照）が形成されている。

また、ケースカバー３２の車幅方向に沿った両端部の上面は、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びる左右一対のサイドシル２０、２０の下面に連結されている。

押し出し成形を行う図示しない金型（口金）は、ケースカバー３２の縦断面（例えば、図３参照）に即した形状をしている。これにより、上板部５８ａ、下板部５８ｂ、及び、隔壁５８ｃは、押し出し成形により、一括して形成される。

なお、ケースカバー３２において、隣接する各隔壁５８ｃ、５８ｃ間の離間間隔は、車両前後方向で異なっている。この点については、後記で詳細に説明する。

また、ケースカバー３２の上面でその車両前後方向の周縁部及び車幅方向両側の周縁部は、上方に向かって膨出したフレームが設けられることがなく他の部位と同様に平坦面で構成されている。すなわち、ケースカバー３２の車両前後方向に沿った縁部上面、及び、車幅方向に沿った左右両側の縁部上面は、それぞれ平坦面で設けられている。

図１０は、バッテリＢを吊り下げて支持する吊り下げ機構を示す断面図、図１１は、吊り下げ機構を示す一部透過斜視図である。図１０及び図１１に示されるように、ケースカバー３２の下面には、バッテリＢを吊り下げて支持する吊り下げ機構６０が設けられている。この吊り下げ機構６０は、ケースカバー３２の下面である天井面６２に車両前後方向に沿って所定間隔離間して固定され、車幅方向に沿って延びる複数のクロスバー６４と、クロスバー６４に設けられたねじ孔に螺入されるボルト６６とを備えている。バッテリＢの上部には、車両前後方向に向かって突出しボルト挿通孔６７を有する複数の取付部６８が設けられている。

図１１に示されるように、バッテリＢの取付部６８のボルト挿通孔６７にボルト６６を挿通し、ボルト６６のねじ部をクロスバー５４のねじ孔に螺入させることで、剛性・強度が高いケースカバー３２の下面に、複数のバッテリＢを吊り下げて支持することができる。

また、図３～図５に示されるように、ケースカバー３２の上面には、フロアパネル７０が配置されている。ケースカバー３２と上下方向で重畳するフロアパネル７０の一部には、複数のパネル開口部７２が設けられている。

さらに、図５に示されるように、車両１０は、左右一対のサイドシル２０、２０と、左右シートフレーム７４、７４と、左右一対のサイドシル２０、２０を互いに繋ぐ車体側クロスメンバ７６とを備えている。車体側クロスメンバ７６は、その軸直断面がハット状を呈し（図３参照）、両側の下部フランジがフロアパネル７０の上面に接合されている。

各サイドシル２０は、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びている。図９に示されるように、各サイドシル２０は、車幅方向外側に配置されたサイドシルアウタ２０ａと、車幅方向内側に配置されたサイドシルインナ２０ｂと、サイドシルアウタ２０ａとサイドシルインナ２０ｂとの間に介装されたサイドシルスティフナ２０ｃとを有する。

図５に示されるように、各シートフレーム７４は、各サイドシル２０とセンタトンネル７８との間に配置され、車体側クロスメンバ７６を跨いで車両前後方向に沿って延びている。左シートフレーム７４及び右シートフレーム７４は、中央のセンタトンネル７８を境界として車幅方向の左側及び右側にそれぞれ配置され、車幅方向に沿って対向する一対のフレーム部材８０、８０によって構成されている。

各シートフレーム７４の軸直断面は、略Ｌ字状を呈している（後記する図９参照）。各シートフレーム７４は、略水平に延びる水平板７４ａと、水平板７４ａの車幅方向内側端部から屈曲して下方に向かって延びる縦壁７４ｂとを有している。水平板７４ａの車両前後方向に沿った中央部７４ｃは、車体側クロスメンバ７６に接合されている。水平板７４ａの車幅方向外側端部７４ｄは、サイドシル２０のサイドシルインナ２０ｂに接合されている。縦壁７４ｂの下方端部７４ｅは、フロアパネル７０の上面に接合されている。

本実施形態に係る車両下部構造が適用された車両１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。図９は、サイドシルに入力された側突荷重がケースカバーに沿って車幅方向内側に沿って伝達される状態を示す模式断面図である。

本実施形態では、ケースカバー３２を、上板部５８ａ、下板部５８ｂ、及び、複数の隔壁５８ｃからなるサンドイッチ構造とすることで、ケースカバー３２の車幅方向の剛性・強度を向上させることができる。例えば、側突荷重Ｆがサイドシル２０に入力された際、サイドシル２０に入力された側突荷重Ｆを、高い剛性・強度を有するケースカバー３２の車幅方向内側に沿って効率的に伝達することができる（図９参照）。

また、本実施形態のケースカバー３２は、上板部５８ａ、下板部５８ｂ、及び、複数の隔壁５８ｃからなるサンドイッチ構造となっているため、車両前後方向を軸とする曲げ荷重に対しても、高い剛性・強度を有する。一方、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びる左右一対のサイドシル２０、２０の下面と、ケースカバー３２とが連結されている。このため、本実施形態では、サイドシル２０から下方のケースカバー３２に対して伝達される側突荷重Ｆに対しても、サイドシル２０及びケースカバー３２の上下方向に対する変位を抑制することができる。この結果、本実施形態では、側突荷重入力時におけるサイドシル２０の回転を抑制することができる。よって、本実施形態では、側突荷重Ｆがサイドシル２０に入力された場合であっても、図示しないドアの開閉の健全性が保持される。

また、本実施形態では、ケースカバー３２が押し出し成形によって形成されている。これにより、本実施形態では、ケースカバー３２を構成する上板部５８ａ、下板部５８ｂ、及び、複数の隔壁５８ｃを一体で形成することができるため、剛性・強度をより一層向上させることができる。また、本実施形態では、側突荷重入力時におけるサイドシル２０の回転をより一層抑制することができる。

さらに、本実施形態では、ケースカバー３２の上面にフロアパネル７０を配置し、ケースカバー３２と上下方向で重畳するフロアパネル７０にパネル開口部７２（図３～図５参照）を設けている。本実施形態では、パネル開口部７２を設けることで、フロアパネル７０とケースカバー３２とによる二重底を削除している。これにより、本実施形態では、地上からフロアパネル７０面までの空間を有効活用すると共に、二重底に起因するノイズバイブレーションを抑制して車両下部の剛性・強度を向上させることができる。さらに、本実施形態では、従来と比較して剛性・強度が高められたケースカバー３２自体が、フロアバネル７０の役割を果たして軽量化を達成することができる。

さらにまた、本実施形態では、各サイドシル２０に隣接して車両前後方向に沿って延びる左右一対のシートフレーム７４、７４を設けることで、サイドシル２０から入力された側突荷重Ｆを、各シートフレーム７４を介してケースカバー３２に伝達することができる。これにより、本実施形態では、側突荷重の吸収効率を向上させることができる。

さらにまた、本実施形態では、各シートフレーム７４が、軸直断面略Ｌ字状を呈し、略水平に延びる水平板７４ａと、水平板７４ａの車幅方向内側端部から屈曲して下方に向かって延びる縦壁７４ｂとを有し、水平板７４ａの車幅方向外側端部は、サイドシル２０に接合され、縦壁７４ｂの下方端部は、フロアパネル７０の上面に接合されている。これにより、本実施形態では、軸直断面略Ｌ字状を呈するシートフレーム７４によって、サイドシル２０とフロアパネル７０とを繋ぐことができ、サイドシル２０上面に車幅方向に付与される側突荷重Ｆ（サイドシル２０を回転させる方向に付与される荷重）を、フロアパネル７０を介して、ケースカバー３２へ伝達することができる。この結果、本実施形態では、側突荷重入力時におけるサイドシル２０の回転をより一層抑制することができる。

本実施形態では、車両前後方向で隣接する各隔壁５８ｃ間の離間間隔が、車両前後方向で異なっている。

すなわち、本実施形態では、隣接する各隔壁５８ｃ間の離間間隔を車両前後方向で変えることで、ケースカバー３２の部位間に強度差を設けている。この強度差によって、ケースカバー３２には、例えば、剛性・強度が高い保護領域と、保護領域よりも剛性・強度が低い圧潰領域とをそれぞれ配置することができる。この結果、本実施形態では、ケースカバー３２に対して衝突荷重が入力された際のモードコントロールを行うことができる。

さらにまた、本実施形態では、ケースカバー３２の車両前後方向に沿った縁部上面、及び、車幅方向に沿った縁部上面を、それぞれ平坦面とすることで、従来のケースカバー１００の周縁部に設けられていたフレーム１０２（図１２参照）を不要とすることができる。これにより、本実施形態では、法規上要求された圧潰性能を充足させることができると共に、ケースカバー３２の製造工程を簡素化して容易に製造することができる。

さらにまた、本実施形態では、従来と比較して、ケースカバー３２自体の剛性・強度を向上させることで、ケースカバー３２の下面に、バッテリＢを吊り下げて支持する吊り下げ機構６０を設けることができる。この吊り下げ機構６０は、車幅方向に沿って延び車両前後方向に沿って所定間隔離間してケースカバー３２の下面に固定された複数のクロスバー６４を有する。複数のクロスバー６４には、ねじ孔が設けられ、バッテリＢの上部には、車両前後方向に沿って突出しボルト挿通孔６７を有する複数の取付部６８が設けられている。

本実施形態では、剛性・強度が高いケースカバー３２の下面にバッテリＢを吊り下げて支持することができ、バッテリＢ下部の支持部材が不要となる。従来では、例えば、バッテリＢの下部を支持する図示しないブラケットを用いていたが、本実施形態では、そのブラケットを不要として部品点数を削減し且つ重量を軽減して、コストダウンすることができる。

さらにまた、本実施形態では、ケースカバー３２の車両後方端部に、車体側部材の車体後部１８に固定される複数の固定点４４を設けている。この複数の固定点４４は、後突荷重の入力点４６ａ、４６ｂを囲繞するように配置された囲繞固定点４８を含んでいる（図８参照）。

これにより、本実施形態では、リヤサスペンション機構２４から後突荷重が入力される入力点４６ａ、及び、リヤサブフレーム１６から後突荷重が入力される入力点４６ｂを複数の囲繞固定点４８で囲むことで、車体後部の剛性・強度を向上させることができる。また、リヤサスペンション機構２４から入力される荷重及びリヤサブフレーム１６から入力される荷重を、車両後方端部４２を介してケースカバー３２に対して効率的に伝達することができる。

１０ 車両
１２ バッテリケース
２０ サイドシル
２６ ケースパン
２８ 開口部
３０ 室
３２ ケースカバー
４２ 車両後方端部
４４ 固定点
４６ａ、４６ｂ 入力点
４８ 囲繞固定点
５８ａ 上板部
５８ｂ 下板部
５８ｃ 隔壁
６４ クロスバー
６７ ボルト挿通孔
６８ 取付部
７０ フロアパネル
７２ パネル開口部
７４ シートフレーム
７４ａ 水平板
７４ｂ 縦壁
Ｆ 側突荷重
Ｂ バッテリ

Claims (8)

1. 室内にバッテリが収納されたバッテリケースを備える車両の下部構造であって、
   前記バッテリケースは、上部に開口部を有する有底のケースパンと、前記ケースパンの前記開口部を閉塞するケースカバーとを有し、
   前記ケースカバーは、上下方向において、上側に位置する上板部と、下側に位置する下板部と、前記上板部と前記下板部との間に配置されて前記上板部と前記下板部とを連結する複数の隔壁とを有し、
   前記各隔壁は、車幅方向に沿って直線状で略平行に延在し、
   前記ケースカバーの車幅方向に沿った両端部は、車幅方向に沿った左右両側にそれぞれ配置され、車両前後方向に沿って延びる左右一対のサイドシルに連結されていることを特徴とする車両下部構造。
2. 請求項１記載の車両下部構造において、
   前記ケースカバーは、押し出し成形によって形成されていることを特徴とする車両下部構造。
3. 請求項１又は請求項２記載の車両下部構造において、
   前記ケースカバーの上面には、フロアパネルが配置され、
   前記ケースカバーと上下方向で重畳する前記フロアパネルには、パネル開口部が設けられていることを特徴とする車両下部構造。
4. 請求項３記載の車両下部構造において、
   さらに、前記各サイドシルに隣接して車両前後方向に沿って延びる左右一対のシートフレームを備え、
   前記各シートフレームは、軸直断面が略Ｌ字状を呈し、略水平に延びる水平板と、前記水平板の車幅方向内側端部から屈曲して下方に向かって延びる縦壁とを有し、
   前記水平板の車幅方向外側端部は、前記サイドシルに結合され、
   前記縦壁の下方端部は、前記フロアパネルの上面に結合されていることを特徴とする車両下部構造。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の車両下部構造において、
   車両前後方向で隣接する前記各隔壁間の離間間隔は、車両前後方向で異なっていることを特徴とする車両下部構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の車両下部構造において、
   前記ケースカバーの車両前後方向に沿った縁部上面、及び、車幅方向に沿った縁部上面は、それぞれ平坦面で設けられていることを特徴とする車両下部構造。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の車両下部構造において、
   前記ケースカバーの下面には、車幅方向に沿って延びる複数のクロスバーが車両前後方向に沿って所定間隔離間して固定され、
   前記各クロスバーには、ねじ孔が設けられ、
   前記バッテリの上部には、車両前後方向に向かって突出し、ボルト挿通孔を有する複数の取付部が設けられていることを特徴とする車両下部構造。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の車両下部構造において、
   前記ケースカバーの車両後方端部は、車体側部材の車両後部に固定される複数の固定点を有し、
   前記複数の固定点は、後突荷重の入力点を囲繞するように配置された囲繞固定点を含むことを特徴とする車両下部構造。

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