JP7087950B2

JP7087950B2 - 車両

Info

Publication number: JP7087950B2
Application number: JP2018218238A
Authority: JP
Inventors: 大介上木原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: US20200156485A1; US11027618B2; CN111204234A; CN111204234B; JP2020082948A

Description

本開示は、車両に関する。

車両に設けられた受電装置に、たとえば、地面に配置された送電装置から非接触で電力を送電するシステムについて従来から各種提案されている。

そして、たとえば、特開２０１８－０８６９０６号公報に記載された受電装置は、サスペンションメンバに設けられている。

サスペンションメンバは、車幅方向に間隔をあけて配置された２つのサイドレールと、各サイドレールの前端側に設けられたフロントクロスメンバと、各サイドレールの後端側に設けられたリヤクロスメンバとを含む。

受電装置は、２つのサイドレールと、フロントクロスメンバと、リヤクロスメンバとによって形成される空間内に配置されている。

特開２０１８－０８６９０６号公報

車両のＥＶ走行可能距離の向上を図るため、バッテリが近年大型化している。そして、車内空間を確保するために、大型化したバッテリをたとえば、フロアパネルの下面側に配置することが考えられる。

受電装置で受電した電力はバッテリに供給することになる。そこで、バッテリおよび受電装置をワイヤーハーネスなどで接続することになるが、ワイヤーハーネスの長さを短くするためにバッテリおよび受電装置を車両前後方向に隣り合うように設けることが考えられる。

たとえば、バッテリを車両の中央側に配置し、受電装置をバッテリよりも前方側に配置することが考えられる。この際、車両底面側において、車両前方側には、フロントサスペンションメンバが設けられており、受電装置をフロントサスペンションメンバに取り付けることが考えられる。受電装置をフロントサスペンションメンバに固定して、バッテリを車両中央側に配置した場合において、車両が前突したとする。この際、受電装置が前突時の衝撃力によって後方に移動してバッテリに衝突し、バッテリが損傷することが考えられる。

なお、バッテリを車両の中央側に配置し、受電装置をバッテリよりも後方側に配置した場合においても、車両が後突されたときに同様の課題が生じる。

本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、受電装置および蓄電装置が車両底面側に配置された車両において、車両の前突時や後突時に、受電装置が蓄電装置に接触して、蓄電装置が損傷することが抑制された車両を提供することである。

本開示に係る車両は、ボディ骨格と、ボディ骨格に固定されたサスペンションメンバと、サスペンションメンバに固定された車載機器と、車載機器をサスペンションメンバに固定する固定部材と、車載機器に対して車両前後方向に隣り合う位置に設けられた蓄電装置と、固定部材よりも蓄電装置側に設けられており、車載機器と、サスペンションメンバと、ボディ骨格とを連結する連結部材とを備える。上記連結部材は、サスペンションメンバに固定される第１固定部位と、第１固定部位よりも蓄電装置側に位置し、ボディ骨格に固定される第２固定部位と、第１固定部位および第２固定部位の間に位置すると共に、車載機器に固定される第３固定部位とを含む。上記連結部材のうち第１固定部位および第２固定部位の間に位置する部位は、連結部材に外力が加えられたときに、下方に向けて屈曲するように形成された。

上記の車両によれば、車両前後方向において、車両が衝突した際に、連結部材のち、第１固定部位および第２固定部位の間に位置する部分が下方に向けて屈曲するように曲がる。当該屈曲する部分には、車載機器が接続されており、当該車載機器が下方に向けて変位する。これにより、車載機器が衝突時の衝撃力によって前後方向に移動したとしても、車載機器が蓄電装置にあたることを抑制することができる。

上記第２固定部位は、第１固定部分と、第１固定部分よりも蓄電装置側に位置する第２固定部分とを含み、連結部材のうち、第１固定部分および第２固定部分の間の剛性は、第１固定部分および第１固定部位との間の剛性よりも高い。

上記の車両によれば、第１固定部分および第２固定部分の間に位置する部分の剛性が高いため、当該部分が衝突時の衝撃力によって潰れるように変形することを抑制することができる。これにより、衝突時の衝撃力が加えられたときに、屈曲するように曲がる部分を良好に下方に向けて変位させることができる。

本開示に係る車両によれば、受電装置および蓄電装置が車両底面側に配置された車両において、車両の前突や後突時に、受電装置が蓄電装置に接触して、蓄電装置が損傷することを抑制することができる。

非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。車両２の底面の一部を示す底面図である。サスペンションメンバ７を示す斜視図である。サスペンションメンバ７を示す側面図である。サイドメンバ２１，２２と、サスペンションメンバ７と、受電装置４と、連結部材１５，１６とを示す分解斜視図である。連結部材１５を示す斜視図である。連結部材１６を示す斜視図である。車両２が前突する前の状態において、サスペンションメンバ７と、受電装置４と、連結部材１５とを示す側面図である。車両２が前突した後の状態を示すサスペンションメンバ７と、受電装置４と、連結部材１５とを示す側面図である。車両２が前突した後におけるサスペンションメンバ７を示す平面図である。屈曲した状態を示す連結部材１５の斜視図である。

図１から図１１を用いて、本実施の形態に係る車両について説明する。図１から図１１に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、実施の形態に示す構成において、請求項に記載された構成に対応する構成には、括弧書きで請求項の構成を併記する場合がある。

図１は、非接触充電システム１を模式的に示す模式図である。非接触充電システム１は、車両２と、送電装置３とを備える。車両２は、受電装置４と、蓄電装置５と、フロアパネル６と、サスペンションメンバ７と、一対の前輪８と、一対の後輪９とを含む。

フロアパネル６およびサスペンションメンバ７は、車両２の底面側に配置されている。フロアパネル６は、車両２の中央側に配置されており、サスペンションメンバ７は、フロアパネル６よりも前方側に配置されている。たとえば、サスペンションメンバ７は、一対の前輪８の間に配置されている。

そして、蓄電装置５は、フロアパネル６の下面側に配置されており、受電装置４はサスペンションメンバ７の下面側に配置されている。

送電装置３は、たとえば、地面に配置されており、送電装置３には、外部電源１０が接続されている。

なお、送電装置３には、図示されていない送電コイルが搭載されており、送電コイルに交流電流が流れることで、送電コイルの周囲に電磁界が形成される。そして、受電装置４内にも図示されていない受電コイルが搭載されている。受電コイルは、送電コイルの周囲に形成される電磁界を通して、電力を受電する。

図２は、車両２の底面の一部を示す底面図である。ここで、車両２は、連結部材１５，１６と、ボディ骨格２０と、外装部品２５とを含む。

ボディ骨格２０は、フロアパネル６と、サイドメンバ２１と、サイドメンバ２２と、フロントクロスメンバ２３とを含む。外装部品２５は、たとえば、タイヤハウジング２６，２７を含む。

サイドメンバ２１およびサイドメンバ２２は、車両２の前後方向に延びるように形成されている。サイドメンバ２１は、車両２の左側に配置されており、サイドメンバ２２は右側に配置されている。フロントクロスメンバ２３は、車両２の前端部側に配置されており、サイドメンバ２２およびフロントクロスメンバ２３を接続するように設けられている。サスペンションメンバ７は、フロアパネル６よりも車両２の前方側に配置されている。

連結部材１５，１６は、サスペンションメンバ７と、ボディ骨格２０と、受電装置４とを連結している。図３は、サスペンションメンバ７を示す斜視図である。

サスペンションメンバ７は、リヤサブフレーム３０と、フロントサブフレーム３１とを含む。リヤサブフレーム３０は、リヤクロス部３２と、サブサイドレール部３３およびサブサイドレール部３４とを含む。

リヤクロス部３２は、車両２の車幅方向に延びるように形成されており、リヤクロス部３２は、アルミニウム合金等の軽金属材のダイカストによって車体下方側が開放された開断面形状に形成されている。サブサイドレール部３３は、リヤクロス部３２の右側端部に接続されており、サブサイドレール部３３は車両の前方に向けて延びるように形成されている。サブサイドレール部３４は、リヤクロス部３２の左側端部に接続されており、車両の前方に向けて延びるように形成されている。サブサイドレール部３３，３４は、下方に向けて開口するように形成されている。

車幅方向Ｗにおいて、リヤクロス部３２の一端には連結孔３９が形成されており、リヤクロス部３２の他端には連結孔３８が形成されている。そして、連結孔３９には、図示されていないボルトによって図２に示す連結部材１６が連結され、連結孔３８には、図示されていないボルトによって、連結部材１５が連結される。

図３において、フロントサブフレーム３１は、フロントクロス部３５およびサイドレール部３６，３７を含む。フロントサブフレーム３１は、車両２の車幅方向Ｗに延びるように形成されている。サイドレール部３６は、フロントクロス部３５の右側端部に接続されており、車両２の後方に向けて延びるように形成されている。サイドレール部３７は、フロントクロス部３５の左側端部に接続されており、車両２の後方に向けて延びるように形成されている。

フロントクロス部３５およびサイドレール部３６，３７は、一体的に形成されている。フロントクロス部３５およびサイドレール部３６，３７は、アルミニウム合金等の軽金属材（展伸材）のハイドロフォーミングによって周長が略一定の連続した閉断面形状に形成されている。このため、フロントサブフレーム３１は、リヤサブフレーム３０よりも延性が高い。

そして、サブサイドレール部３３，３４の板厚は、サイドレール部３６，３７の板厚よりも厚い。このため、車両２が前突などして、サスペンションメンバ７の前方から衝撃力が加えられた際に、リヤサブフレーム３０よりも、フロントサブフレーム３１の方が変形しやすい。

図４は、サスペンションメンバ７を示す側面図である。サイドレール部３７は、端部４０と、湾曲部４１と、端部４２とを含む。

端部４０は、車両後方側に位置しており、サブサイドレール部３４に接続されている。端部４２は、車両前方側に位置しており、フロントクロス部３５に接続されている。そして、湾曲部４１は、端部４０側から端部４２側に向かうにつれて、上方に向かうにように湾曲している。なお、サイドレール部３６も、サイドレール部３７と同様に形成されている。

このため、サスペンションメンバ７において、車両前方側から衝撃力が加えられると、サイドレール部３７およびサブサイドレール部３４の連結部位４３において、サスペンションメンバ７が下方に屈曲するように折れ曲がり易くなっている。

図３に戻って、サイドレール部３６およびサブサイドレール部３３においも、連結部位４４が形成されている。そして、車両前方側からサスペンションメンバ７に衝撃力が加えられると、連結部位４４においても、下方に屈曲するようにサスペンションメンバ７が変形する。

図５は、サイドメンバ２１，２２と、サスペンションメンバ７と、受電装置４と、連結部材１５，１６とを示す分解斜視図である。

車幅方向Ｗにおいて、フロントクロス部３５の一端側に固定孔４５が形成されており、他端に固定孔４６が形成されている。

フロントクロス部３５は、固定孔４５，４６において、図示されていないボルトによって、サイドメンバ２２，２１に固定されている。

リヤクロス部３２の右側端部側には、固定孔４７および連結孔３９が形成されており、リヤクロス部３２の左側端部側には、固定孔４８および連結孔３８が形成されている。なお、固定孔４７および固定孔４８は、連結孔３９および連結孔３８よりも前側に形成されている。そして、固定孔４７，４８には、図示されていないボルトが挿入され、リヤクロス部３２がサイドメンバ２２，２１に固定されている。

ここで、固定孔４７，４８に挿入されたボルトによって、サスペンションメンバ７は、サイドメンバ２２，２１に強固に固定されている。

リヤクロス部３２のうち固定孔４７，４８の開口縁部およびその周囲に位置する部分は、サイドメンバ２２，２１のキックアップの近傍に固定されることになる。

サスペンションメンバ７には、連結部位４４および固定孔４７の間に位置する部分に、固定孔５１が形成されており、連結部位４３および固定孔４８の間に位置する部分に、固定孔５０が形成されている。そして、固定孔５１，５０には、受電装置４に形成されたフランジ８２，８３が固定されている。

なお、受電装置４の上面側には、フランジ８０と、フランジ８１と、フランジ８２と、フランジ８３とが形成されている。フランジ８２，８３は、フランジ８０，８１よりも車両前方側に形成されている。

そして、サスペンションメンバ７の連結孔３９には、図示されていないボルトによって連結部材１６が連結されており、連結孔３８には、図示されていないボルトによって連結部材１５が連結されている。

連結部材１６は、固定部位７０と、固定部位７１と、固定部位７２と、固定部位７３とを含む。

固定部位７０は、サスペンションメンバ７の連結孔３９に固定されている。固定部位７２は、サイドメンバ２２に固定されており、固定部位７３もサイドメンバ２２に固定されている。固定部位７１には、受電装置４に形成されたフランジ８０が固定されている。

連結部材１５には、固定部位７５と、固定部位７６と、固定部位７７と、固定部位７８とが形成されている。そして、固定部位７５は、サスペンションメンバ７の連結孔３８に連結されており、固定部位７６には、受電装置４のフランジ８１が固定されている。

固定部位７７は、サイドメンバ２１に固定されており、固定部位７８は、サイドメンバ２１に固定されている。

ここで、連結部材１６および連結部材１５は、車両前後方向に延びる仮想線に対して対称的に形成されている。そこで、連結部材１５について主に説明する。

図６は、連結部材１５を示す斜視図である。
連結部材１５は、板状に形成されており、固定部位７５，７６，７７，７８が位置する部分には、それぞれ、ボルト孔７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａが形成されており、各ボルト孔７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａには、図示されていないボルトが挿入される。これにより、連結部材１５が、サスペンションメンバ７、受電装置４およびサイドメンバ２１に固定される。

ここで、固定部位７５とは、ボルト孔７５ａの周囲に位置する部分であって、ボルトによって、サスペンションメンバ７に密着する部分である。

同様に、固定部位７６は、ボルト孔７６ａの周囲に位置する部分であって、ボルトによって、フランジ８１に密着する部分であり、固定部位７７，７８は、ボルト孔７７ａ、７８ａの周囲に位置する部分であって、サイドメンバ２１に密着する部分である。

なお、車両前側から後方側に向けて、固定部位７５と、固定部位７６と、固定部位７７と、固定部位７８とが順次並ぶように形成されている。

そして、連結部材１５のうち、固定部位７５および固定部位７７の間に位置する部分には、屈曲部８５が形成されている。固定部位７６は、屈曲部８５が位置する部分に形成されている。

屈曲部８５は、下方に向けて屈曲するように形成されており、屈曲部８５は、車幅方向Ｗに延びるように形成されている。

そして、連結部材１５の上面において、固定部位７７および固定部位７８の間に位置する部分には、ビード８６が形成されている。このビード８６が位置する部分の厚さは、ビード８６以外の部分における厚さよりも厚く形成されている。

これにより、固定部位７７および固定部位７８の間に位置する部分の剛性は、固定部位７５および固定部位７７の間に位置する部分の剛性よりも高い。

図７は、連結部材１６を示す斜視図である。連結部材１６には、ボルト孔７０ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａが形成されており、ボルト孔７０ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａは、車両２の前方側から後方側に向けて順次配列するように形成されている。

そして、固定部位７０は、ボルト孔７０ａの周囲に位置しており、同様に、固定部位７１，７２，７３は、ボルト孔７１ａ，７２ａ，７３ａの周囲に位置している。連結部材１６にも、固定部位７２および固定部位７０の間に位置する部分に屈曲部８７が形成されている。屈曲部８７も車幅方向Ｗに延びるように形成されており、屈曲部８７も下方に向けて屈曲するように形成されている。そして、固定部位７１は、屈曲部８７に位置している。

連結部材１６の上面のうち、固定部位７２および固定部位７３の間に位置する部分には、ビード８８が形成されている。このため、連結部材１６のうち、ビード８８が位置する部分の厚さは、他の部分の厚さよりも厚い。このため、固定部位７２および固定部位７３の間に位置する部分の剛性は、固定部位７２および固定部位７０の間に位置する部分の剛性よりも高い。

図８は、車両２が前突する前の状態において、サスペンションメンバ７と、受電装置４と、連結部材１５とを示す側面図である。

そして、図９は、車両２が前突した後の状態を示すサスペンションメンバ７と、受電装置４と、連結部材１５とを示す側面図であり、図１０は、車両２が前突した後におけるサスペンションメンバ７を示す平面図である。

図９において、蓄電装置５は、車両２の前端部から離れているため、蓄電装置５の搭載位置は大きくは変動しない。

ここで、サイドメンバ２１の前端部側は変形する一方で、サイドメンバ２１のうち、連結部材１５の固定部位７３が固定される部分は、サイドメンバ２１の前端部から離れている。このため、当該部分の位置も、衝突の前後で大きく変動しない。

ここで、前突前においてサスペンションメンバ７のサイドレール部３７は、車両２の前側に向かうにつれて上方に向かうように湾曲している。さらに、サブサイドレール部３４の剛性は高いため、前突時において、サイドレール部３７は連結部位４３において、下方に向けて曲がるように屈曲する。

さらに、サスペンションメンバ７は、前突の衝撃によって、車両２の後方に向けて移動する。

サスペンションメンバ７の移動に伴い、サスペンションメンバ７に固定された受電装置４も後方に移動する。

この際、連結部材１５は、サスペンションメンバ７に連結されているため、連結部材１５にも、衝撃力が加えられる。これにより、連結部材１５は変形する。

図１１は、屈曲した状態を示す連結部材１５の斜視図である。この図１１および図９において、連結部材１５に衝撃力が加えられると、連結部材１５の屈曲部８５において、下方に向けて屈曲する。

屈曲部８５は、予め下方に屈曲するように形成されており、さらに、ビード８６によって、固定部位７７および固定部位７８の間に位置する部分の剛性は高い。

その結果、連結部材１５は、連結部材１５に加えられる衝撃力によって、屈曲部８５において屈曲する。

連結部材１５のうち、固定部位７７および固定部位７８の間に位置する部分は、剛性が高い。このため、連結部材１５に衝撃力が加えられたとしても、固定部位７７および固定部位７８の間の長さが短くなるように、連結部材１５が変形することが抑制されている。

そして、連結部材１５は、固定部位７８において強固に固定されているため、連結部材１５に衝撃力が加えられたとしても、固定部位７８とサイドメンバ２１との固定状態が維持される。

その結果、連結部材１５のうち、固定部位７８および屈曲部８７の間に位置する部分は、固定部位７８から屈曲部８５側に向かうにつれて下方に向かうように傾斜する。

ここで、固定部位７６は、屈曲部８５に設けられているため、固定部位７６に固定されたフランジ８１は、変形した連結部材１５によって下方に押し下げられる。

フランジ８１は、受電装置４の後端側に形成されているため、受電装置４の後端側は、下方に向けて押し下げられることになる。

このように、受電装置４の後端側が下方に移動することで、図９に示すように、受電装置４が蓄電装置５の下方に入り込むように変位する。これにより、受電装置４が蓄電装置５に衝突することを抑制することができる。

なお、前突時に、連結部材１５が受電装置４のフランジ８１を下方に変位させることで、受電装置４の後端側を下方に変位させることについて説明したが、図５において、連結部材１６によっても受電装置４の後端側も下方に変位する。

具体的には、車両２が前突すると、図６において、連結部材１６も屈曲部８７において下方に向けて屈曲する。

そして、連結部材１６においても、固定部位７１および固定部位７３の間位置する部分であって、屈曲部８７から少し間隔をあけた位置にビード８８が形成されている。このため、たとえば、固定部位７２および固定部位７３の間に位置する部分が前突時の衝撃力によってもつぶれることが抑制されている。これにより、前突時に、固定部位７２および固定部位７３の間に位置する部分が、固定部位７３を中心として回転し、固定部位７２側に位置する部分が下方に向けて変位する。これに伴い、固定部位７１に固定された受電装置４のフランジ８０も、下方に向けて移動することになる。

このように、受電装置４の後端側にフランジ８０，８１が形成されており、前突時にフランジ８０，８１に連された連結部材１６，１５がフランジ８０，８１を下方に移動させる。これにより、前突時に、受電装置４の後端側が下方に変位することで、受電装置４が後方に変位したとしても、受電装置４の後方側に配置された蓄電装置５に受電装置４が接触することを抑制することができる。

なお、上記の実施の形態においては、受電装置４を蓄電装置５よりも前側に配置した例について説明したが、受電装置４を蓄電装置５よりも後方側に配置した場合にも適用することができる。

たとえば、受電装置４をリヤサスペンションメンバに固定する。そして、受電装置４のうち、蓄電装置５側の端部と、リヤサイドフレームと、リヤサスペンションメンバとを連結部材で連結するようにしてもよい。なお、当該連結部材は、連結部材１５，１６と同様に形成されている。

また、上記の実施の形態においては、受電装置４を固定する構造として連結部材１５，１６を受電装置４に取り付けた構造について説明したが、固定する対象としては、受電装置４に限られず、たとえば、燃料タンクなどの他の車載機器についても適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１非接触充電システム、２車両、３送電装置、４受電装置、５蓄電装置、６フロアパネル、７サスペンションメンバ、８前輪、９後輪、１０外部電源、１５，１６連結部材、２０ボディ骨格、２１，２２サイドメンバ、２３フロントクロスメンバ、２５外装部品、２６，２７タイヤハウジング、３０リヤサブフレーム、３１フロントサブフレーム、３２リヤクロス部、３３，３４サブサイドレール部、３５フロントクロス部、３６，３７サイドレール部、３８，３９連結孔、４０，４２端部、４１湾曲部、４３，４４連結部位、４５，４６，４７，４８，５０，５１固定孔、７０，７１，７２，７３，７５，７６，７７，７８固定部位、７０ａ，７１ａ，７２ａ，７３ａ，７５ａ，７６ａ，７７ａ，７８ａボルト孔、８０，８１，８２，８３フランジ、８５，８７屈曲部、８６，８８ビード。

Claims

ボディ骨格と、
前記ボディ骨格に固定されたサスペンションメンバと、
前記サスペンションメンバに固定された車載機器と、
前記車載機器を前記サスペンションメンバに固定する固定部材と、
前記車載機器に対して車両前後方向に隣り合う位置に設けられた蓄電装置と、
前記固定部材よりも前記蓄電装置側に設けられており、前記車載機器と、前記サスペンションメンバと、前記ボディ骨格とを連結する連結部材と、
を備え、
前記連結部材は、
前記サスペンションメンバに固定される第１固定部位と、
前記第１固定部位よりも前記蓄電装置側に位置し、前記ボディ骨格に固定される第２固定部位と、
前記第１固定部位および前記第２固定部位の間に位置すると共に、前記車載機器に固定される第３固定部位とを含み、
前記連結部材のうち前記第１固定部位および前記第２固定部位の間に位置する部位は、前記連結部材に外力が加えられたときに、下方に向けて屈曲するように形成された、車両。
前記第２固定部位は、第１固定部分と、前記第１固定部分よりも前記蓄電装置側に位置する第２固定部分とを含み、
前記連結部材のうち、前記第１固定部分および第２固定部分の間の剛性は、前記第１固定部分および前記第１固定部位との間の剛性よりも高い、請求項１に記載の車両。