JP7085523B2 - 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、フロアパネルの車幅方向外側に配置されて車両前後方向に延びるサイドシル（ロッカ）と、フロアパネル上に配置されて車幅方向に延びるクロスメンバとを備えた車両下部構造が開示されている。

特許文献１に開示された車両下部構造では、さらに、サイドシルとフロアクロスメンバとの車幅方向端部とを連結するサブサイドシル（サブロッカ）が設けられている。特許文献１では、このサブサイドシル（サブロッカ）を設けることで、サイドシルに対して側突荷重が入力された際、サイドシル（ロッカ）の車幅方向内側への倒れ込みを効果的に抑制することができる、としている。

特開２０１６－５２８６３号公報

ところで、特許文献１では、サブサイドシル（サブロッカ）に対して、フロアクロスメンバの車幅方向両端部が接合（固定）されている。このため、特許文献１に開示された車両下部構造をバッテリケースに適用した場合、例えば、バッテリケース内に収容されるバッテリの種類や大きさに対応して、バッテリケース内の配置位置を変更することが困難である。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、バッテリの種類や大きさに対応して、バッテリケース内の配置を変更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、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するバッテリケースと、前記バッテリケースの上部に位置するフロアパネルと、前記フロアパネルの上面に固定される左右一対のシートフレームと、前記バッテリケース内を車幅方向に沿って延在し、前記各シートフレームに締結されるクロスメンバと、を備え、前記各シートフレームは、車両前後方向に沿って延び、前記クロスメンバを締結可能な取付孔が車両前後方向に沿って複数設けられ、前記取付孔に対して締結されるボルトを有し、前記ボルトは、前記ケースカバーの上下面に対して、前記シートフレームと、前記フロアパネルと、前記クロスメンバとをそれぞれ共締めしていることを特徴とする。

本発明では、バッテリの種類や大きさに対応して、バッテリケース内の配置を変更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。 図５に示す左右のシートフレームに対してバッテリ側クロスメンバを車両前後方向に沿って取付位置を変更可能に設けた状態を示す平面図である。 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。 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。 図６に対応し、ボルトを介して、ケースカバーに対しシートフレーム、フロアパネル、及び、バッテリ側クロスメンバがそれぞれ共締めされた状態を示す断面図である。

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、図６は、図５に示す左右のシートフレームに対してバッテリ側クロスメンバを車両前後方向に沿って変位可能に設けた状態を示す平面図である。

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、図示しない複数のバッテリが収納されている。なお、図１は、バッテリケース１２から後記する前壁３４ａを除いたケースパン２６を取り除いた状態、つまり、ケースカバー３２及び前壁３４ａ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結合する底壁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）。このケースカバー３２の前端は、前壁３４ａの後部上端に突き当たるようにしてケースパン２６の開口部２８を閉塞している（図２、図３参照）。

図１に示されるように、前壁３４ａ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７は、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７に示されるように、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とを結合する複数の隔壁５８ｃとを有するサンドイッチ構造をしている。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。なお、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。

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。

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、
フロアパネル７０の上面に固定される左右一対のシートフレーム７４、７４と、車体側クロスメンバ７６とを備えている。左右一対のシートフレーム７４、７４は、車両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ている。各シートフレーム７４は、車幅方向外側の各サイドシル２０に接続される左右一対の外側シートフレーム８０ａ、８０ａと、センタトンネル７８に接続される左右一対の内側シートフレーム８０ｂ、８０ｂとから構成されている。

各外側シートフレーム８０ａと各内側シートフレーム８０ｂとは、それぞれ車幅方向に沿って対向するように配置されている。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。車体側クロスメンバ７６は、センタトンネル７８を境界とした車幅方向の左側および右側において、各外側シートフレーム８０ａと各内側シートフレーム８０ｂとを互いに繋いでいる。

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８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６に示されるように、左シートフレーム７４及び右シートフレーム７４は、それぞれ車幅方向に沿って延びるバッテリ側クロスメンバ（クロスメンバ）８２によって繋がれている（図６参照）。なお、バッテリ側クロスメンバ８２については、後記で詳細に説明する。

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８参照）。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（図３参照）。図８に示されるように、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。

図５に示されるように、各シートフレーム７４の水平板７４ａには、バッテリ側クロスメンバ８２（図６参照）を車幅方向に沿って締結するための複数の取付孔８４が設けられている。

左右のサイドシル２０側の各外側シートフレーム８０ａは、各取付孔８４が平面視して車幅方向に延びる長孔によって構成されている。中央のセンタトンネル７８側の各内側シートフレーム８０ｂは、各取付孔８４が平面視して円形状孔部によって構成されている。なお、サイドシル２０側の取付孔８４を長孔とすることで、車幅方向の製造誤差及び取付誤差をそれぞれ吸収することができる。また、バッテリ側クロスメンバ８２は、ケースカバー３２及びフロアパネル７０に対して締結固定される（図９参照）。

複数の取付孔８４は、各外側シートフレーム８０ａ及び各内側シートフレーム８０ｂの車両前後方向に沿って所定間隔離間して配置されている。なお、本実施形態では、４つの取付孔８４を配置した場合をその一例として示しているが、これに限定されるものではなく、２以上の複数の取付孔８４が配置されていればよい。また、取付孔８４の個数が異なる各種の各外側シートフレーム８０ａ及び各内側シートフレーム８０ｂを予め準備し、バッテリの種類や大きさに対応して任意のシートフレーム７４を選択するようにしてもよい。

図９に示されるように、バッテリ側クロスメンバ８２は、バッテリケース１２の内部である室３０内に設けられている。図６及び図９に示されるように、バッテリ側クロスメンバ８２は、この各シートフレーム７４の各外側シートフレーム８０ａ及び各内側シートフレーム８０ｂの取付孔８４に対してボルト８６を挿通し、図示しないナットを締結することで、バッテリ側クロスメンバ８２を連結することができる。すなわち、ボルト８６を介して、ケースカバー３２の上下面に対して外側シートフレーム８０ａ（内側シートフレーム８０ｂ）、フロアパネル７０、及び、バッテリ側クロスメンバ８２がそれぞれ共締めされる（図９参照）。

このバッテリ側クロスメンバ８２は、その取付位置が車両前後方向に沿って調整可能に設けられている。すなわち、車両前後方向に沿って配置された複数の取付孔８４の内、任意の取付孔８４を選択し、ボルト８６及びナット（図示せず）によってバッテリ側クロスメンバ８２を各外側シートフレーム８０ａ及び各内側シートフレーム８０ｂに取り付けることで、バッテリ側クロスメンバ８２を車両前後方向に沿った任意の取付位置に変更させることができる。なお、図６において、太線白抜き矢印は、バッテリ側クロスメンバ８２の車両前後方向に沿ってその取付位置が変更可能な範囲を示したものである。

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８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、図９は、図６に対応し、ボルトを介して、ケースカバーに対しシートフレーム、フロアパネル、及び、バッテリ側クロスメンバがそれぞれ共締めされた状態を示す断面図である。

本実施形態では、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８参照）。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。

また、本実施形態では、各シートフレーム７４が、車両前後方向に沿って延び、バッテリ側クロスメンバ８２を締結可能な取付孔８４が車両前後方向に沿って複数設けられている。これにより、本実施形態では、バッテリ側クロスメンバ８４の取付位置（ボルト８６による締結位置）を車両前後方向に沿って適宜調整することができる。この結果、本実施形態では、バッテリの種類や大きさに対応して、バッテリケース１２内の配置を変更することが可能になると共に、バッテリ側クロスメンバ８２を剛性・強度の高いシートフレーム７４と車両上下方向において重畳する位置に配置することができる。

さらに、本実施形態では、各シートフレーム７４が、サイドシル２０に接続される左右一対の外側シートフレーム８０ａ、８０ａと、センタトンネル７８に接続される左右一対の内側シートフレーム８０ｂ、８０ｂとから構成されている。各外側シートフレーム８０ａ及び各内側シートフレーム８０ｂには、それぞれ複数の取付孔８４が車両前後方向に沿って複数配置されている。各外側シートフレーム８０ａの取付孔８４は、長孔形状で構成されている。各内側シートフレーム８０ｂの取付孔８４は、円形形状で構成されている。これにより、本実施形態では、バッテリ側クロスメンバ８２を各シートフレーム７４に対して取り付ける際の取付誤差や、製造誤差等をそれぞれ吸収することができる。

さらにまた、本実施形態では、各外側シートフレーム８０ａが、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とによって断面Ｌ字状に構成されている。水平板７４ａの車幅方向外側端部７４ｄは、サイドシル２０に接合され、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。また、水平板７４ａには、複数の取付孔８４が車両前後方向に沿って配置されている。

本実施形態では、各外側シートフレーム８０ａが、断面Ｌ字形状を呈する水平版７４ａ及び縦壁７４ｂによってサイドシル２０とフロアパネル７０とを繋いでいるため、側突荷重に対するサイドシル２０の回転を好適に抑制することができる。さらに、水平板７４ａに設けられた取付孔８４に挿通されるボルト８６を介して、外側シートフレーム８０ａとフロアパネル７０とバッテリ側クロスメンバ８２とがそれぞれ締結されることで、サイドシル２０の回転をより一層抑制することができる。

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
７０ フロアパネル
７４ シートフレーム
７４ａ 水平板
７４ｂ 縦壁
７４ｄ 車幅方向外側端部
７４ｅ 下方端部
７８ センタトンネル
８０ａ 外側シートフレーム
８０ｂ 内側シートフレーム
８２ バッテリ側クロスメンバ（クロスメンバ）
８４ 取付孔

Claims (3)

1. 室内にバッテリが収納され、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するバッテリケースと、
   前記バッテリケースの上部に位置するフロアパネルと、
   前記フロアパネルの上面に固定される左右一対のシートフレームと、
   前記バッテリケース内を車幅方向に沿って延在し、前記各シートフレームに締結されるクロスメンバと、
   を備え、
   前記各シートフレームは、車両前後方向に沿って延び、前記クロスメンバを締結可能な取付孔が車両前後方向に沿って複数設けられ、
   前記取付孔に対して締結されるボルトを有し、
   前記ボルトは、前記ケースカバーの上下面に対して、前記シートフレームと、前記フロアパネルと、前記クロスメンバとをそれぞれ共締めし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、
   前記各シートフレームは、サイドシルに接続される左右一対の外側シートフレームと、センタトンネルに接続される左右一対の内側シートフレームとを有し、
   前記各外側シートフレーム及び前記各内側シートフレームには、それぞれ前記複数の取付孔が車両前後方向に沿って複数配置され、
   前記各外側シートフレームの前記取付孔は、長孔形状からなり、
   前記各内側シートフレームの前記取付孔は、円形形状からなることを特徴とする車両下部構造。
3. 請求項２記載の車両下部構造において、
   前記各外側シートフレームは、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、
   前記水平板には、前記複数の取付孔が車両前後方向に沿って配置されていることを特徴とする車両下部構造。

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