JP7100005B2

JP7100005B2 - 車両下部構造

Info

Publication number: JP7100005B2
Application number: JP2019182871A
Authority: JP
Inventors: 佑樹松嶋; 千尋櫻田; 康一 ▲高▼橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-10-03
Filing date: 2019-10-03
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2039-10-03
Also published as: CN112606907B; CN112606907A; JP2021059142A; US20210101463A1

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、特許文献１では、例えば、フロントサブフレームやフロントサスペンションから伝達される荷重をバッテリケースに対して効率的に伝達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、フロントサブフレームやフロントサスペンション機構から入力された荷重を効率的に伝達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、前記バッテリケースの一部は、鋳物部材で構成され、前記鋳物部材は、前記ケースカバーの車両前方端部に配置されていると共に、フロントサブフレームの車両後方端部に連結され、前記鋳物部材の内部には、車幅方向に沿って延びる車幅方向側壁と、車両前後方向に沿って延びる複数の前後方向側壁と、前記車幅方向側壁の下部と前記前後方向側壁の下部とを繋ぐ下壁とによって、複数の中空の室が設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明は、室内にバッテリが収納されたバッテリケースと、車両前後方向に延びる左右一対のサイドシルとを備える車両下部構造であって、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、前記バッテリケースの一部は、鋳物部材で構成され、前記鋳物部材は、前記ケースカバーの車両前方端部に配置されていると共に、フロントサブフレームの車両後方端部に連結され、前記ケースカバーは、段差のない平板状板体からなり、車幅方向に沿った左右両端の縁部上面が、前記左右一対のサイドシルの下面にそれぞれ接続されていることを特徴とする。

本発明では、フロントサブフレームやフロントサスペンション機構から入力された荷重を効率的に伝達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。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。本実施形態において、前突荷重や側突荷重等が入力された時の荷重伝達経路を示す説明図である。本出願人が案出した比較例において、前突荷重や側突荷重等が入力された時の荷重伝達経路を示す説明図である。

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から後記する鋳物部材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及び鋳物部材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、車両前方の鋳物部材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、鋳物部材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。バッテリケース１２の一部は、鋳物部材３４ａで構成されている。

また、ケースパン２６の下部の下面には、前面視して断面ハット状を呈し（図８参照）、車両前後方向に沿って延びる複数の補強部材２７が並行に取り付けられている（図１、図９参照）。

図２に示されるように、鋳物部材３４ａは、ケースカバー３２の車両前方端部に配置されていると共に、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。また、鋳物部材３４ａは、バッテリケース１２の車幅方向両端部にわたって車幅方向に沿って延びている。鋳物部材３４ａの車幅方向両端部は、左右一対のサイドシル２０、２０にそれぞれ連結されている。また、鋳物部材３４ａの車両後方端部の上部は、段差部を介してケースカバー３２の車両前方端部に連続している（図２参照）。さらに、鋳物部材３４ａは、例えば、鉄やアルミニウム等の溶融金属を図示しない金型に注入して鋳造成形された金属成形体で構成されている。

図３に示されるように、ケースパン２６の前部を構成する鋳物部材３４ａの内部には、車幅方向に沿って延びる車幅方向側壁３５ａと、車両前後方向に沿って延びる複数の前後方向側壁３５ｂと、車幅方向側壁３５ａの下部と前後方向側壁３５ｂの下部とを繋ぐ下壁３５ｃとによって中空の室３５ｄが複数形成されている。

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の車両前端は、鋳物部材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を塞いでいる。

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に連結される左右一対の突出部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１に示されるように、鋳物部材３４ａには、各突出部４０の車幅方向外側に連続する左右一対の傾斜部４２、４２が設けられている。この傾斜部４２は、突出部４０前端の車幅方向外側端部から、車幅方向外側且つ車両後方へ傾斜するように延びている。

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とを連結する複数の隔壁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。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。ケースカバー３２を構成する上板部５８ａ及び下板部５８ｂの車両前後方向前端部及び車両前後方向後端部の板厚は、車両前後方向中央部の板厚よりも厚くなっている。

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、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。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である。

本実施形態では、ケースカバー３２を、押し出し成形された平板状の板体とすることで、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、ケースカバー３２の剛性・強度を従来と比較してより一層向上させ、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、例えば、フロントサスペンション機構２２、フロントサブフレーム１４、左右前輪を介して入力された衝突荷重（前突荷重、側突荷重、オフセット荷重等を含む）がバッテリケース１２の車両前方端部３６に設けられた鋳物部材３４ａ（ケースパン２６の車両前方端部を構成）に伝達される。鋳物部材３４ａに伝達された衝突荷重は、剛性・強度が高められたケースカバー３２及びケースパン２６の車両後方に沿って伝達される。ケースカバー３２は、上板部５８ａと下板部５８ｂとが隔壁５８ｃによって繋がるサンドイッチ構造となっており、剛性・強度が高められている。また、ケースパン２６の下部には、断面ハット状を呈する補強部材２７が車両前後方向に沿って略平行に複数配置されている。すなわち、本実施形態では、鋳物部材３４ａにより衝突荷重が分散して車両後方に伝達される。この結果、本実施形態では、フロントサブフレーム１４、フロントサスペンション機構２２、左右前輪等から入力された衝突荷重を効率的にバッテリケース１２に流入させて吸収することができる。これにより、バッテリケース１２を構造部材として有効活用することができる。

図９は、本実施形態において、前突荷重や側突荷重等が入力された時の荷重伝達経路を示す説明図、図１０は、本出願人が案出した比較例において、前突荷重や側突荷重等が入力された時の荷重伝達経路を示す説明図である。なお、図１０に示す比較例では、本実施形態の鋳物部材３４ａに対応するものが何ら配置されていないと共に、ケースカバー１００の外周に、周縁部に沿って膨出するフレーム１０２が設けられている。

図９に示されるように、本実施形態では、前突荷重、側突荷重、フロントサブフレーム１４からの入力荷重、フロントサスペンション機構２２からの入力荷重等の荷重Ｆ１が、バッテリケース１２の車両前方端部３６に設けられた鋳物部材３４ａに伝達される。さらに、高強度を有する鋳物部材３４ａに伝達された荷重Ｆ１は、鋳物部材３４ａの車両後方端部に連続するケースカバー３２に導入されて車両後方に沿って導出される。このように、本実施形態では、前突荷重や側突荷重等を含む荷重Ｆ１が、鋳物部材３４ａ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。

これに対して、図１０に示されるように、比較例では、前突荷重、側突荷重、フロントサブフレーム１４からの入力荷重、フロントサスペンション機構２２からの入力荷重等の荷重Ｆ２が、サイドシル１０４や、ケースカバー１００の車幅方向外側のフレーム１０２に沿って車両後方に伝達される。すなわち、比較例では、本実施形態の鋳物部材３４ａのような荷重を受容して分散させる部材が無いため、応力集中が発生するおそれがある。

また、本実施形態において、鋳物部材３４ａ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。これにより、本実施形態では、例えば、フロントサスペンション機構２２、フロントサブフレーム１４、左右前輪を介して入力された衝突荷重（前突荷重、側突荷重、オフセット荷重等を含む）のうち、特にフロントサブフレーム１４から伝達される衝突荷重を、バッテリケース１２の車両前方端部３６に設けられた鋳物部材３４ａ（ケースパン２６の車両前方端部を構成）を介してバッテリケース１２に導入し、好適に吸収することができる。

さらに、本実施形態において、鋳物部材３４ａ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に連結される左右一対の突出部４０、４０を有している。これにより、本実施形態では、例えば、フロントサスペンション機構２２、フロントサブフレーム１４、左右前輪を介して入力された衝突荷重（前突荷重、側突荷重、オフセット荷重等を含む）のうち、特にフロントサスペンション機構２２から伝達される衝突荷重を、バッテリケース１２の車両前方端部３６に設けられた各突出部４０を介してバッテリケース１２に導入し、好適に吸収することができる。

さらにまた、本実施形態において、鋳物部材３４ａは、各突出部４０前端の車幅方向外側端部から、車幅方向外側且つ車両後方へ延びる傾斜部４２を有している。これにより、本実施形態では、例えば、フロントサスペンション機構２２、フロントサブフレーム１４、左右前輪を介して入力された衝突荷重（前突荷重、側突荷重、オフセット荷重等を含む）のうち、特に側突荷重やオフセット荷重を、鋳物部材３４ａの傾斜部４２を介してバッテリケース１２に導入し、より効率的に吸収することができる。

さらにまた、本実施形態において、バッテリケース１２の車幅方向に沿った両端部は、左右一対のサイドシル２０、２０にそれぞれ連結されている。鋳物部材３４ａは、バッテリケース１２の車幅方向両端部にわたって車幅方向に延在している。これにより、本実施形態では、左右一対のサイドシル２０、２０間を車幅方向に沿って延在する鋳物部材３４ａを設けることで、車体側部材の剛性・強度を好適に補強することができる。

さらにまた、本実施形態において、ケースパン２６の下部には、前面視して断面ハット状を呈し、車両前後方向に沿って延びる複数の補強部材２７が設けられている。これにより、本実施形態では、ケースパン２６の車両前後方向に対する剛性・強度が向上し、鋳物部材３４ａを介して伝達される車両前後方向の荷重を好適に吸収することができる。

さらにまた、本実施形態において、ケースカバー３２は、車両上下方向において、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との間に配置されて上板部５８ａと下板部５８ｂとを連結する複数の隔壁５８ｃとを有している。本実施形態では、ケースカバー３２を、上板部５８ａ、下板部５８ｂ、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の水平方向の荷重に対する剛性・強度を向上させ、鋳物部材３４ａを介して伝達される車両前後方向の荷重を好適に吸収することができる。

さらにまた、本実施形態において、ケースカバー３２を構成する上板部５８ａ及び下板部５８ｂの車両前後方向前端部及び車両前後方向後端部の板厚は、車両前後方向中央部の板厚よりも厚くなっている。本実施形態では、ケースカバー３２の上板部５８ａ及び下板部５８ｂの車両前後方向前端部及び車両前後方向後端部の板厚を中央部よりも厚くすることで、ケースカバー３２の車両前端部及び車両後端部の剛性・強度を向上させ、バッテリケース１２の車両前方又は車両後方から入力される衝突荷重を効率的にバッテリケース１２に導入させて吸収することができる。この結果、本実施形態では、バッテリケース１２を構造部材として有効活用することができる。

さらにまた、本実施形態において、バッテリケース１２の鋳物部材３４ａは、車体側部材の剛性・強度を補強する部材としての機能を併有する。これにより、車両下部でフロントサブフレーム１４よりも車両後方部位の車体側部材の剛性・強度を鋳物部材３４ａによって補強することができる。換言すると、他の部材と比較して高い剛性・強度が要求される車両ボデイの骨格の一部を、バッテリケース１２の鋳物部材３４ａで補うことができる。

さらにまた、本実施形態では、車両前部及び車両側部から入力された荷重Ｆ１が、鋳物部材３４ａを経由してケースカバー３２に伝達されることで、荷重Ｆ１を好適に吸収することができる。

１０車両
１２バッテリケース
１４フロントサブフレーム
２２フロントサスペンション機構
２６ケースパン
２７補強部材
２８開口部
３０室
３２ケースカバー
３４ａ鋳物部材
４０突出部
４２傾斜部
５８ａ上板部
５８ｂ下板部
５８ｃ隔壁
Ｆ１、Ｆ２荷重

Claims

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、
前記バッテリケースの一部は、鋳物部材で構成され、
前記鋳物部材は、前記ケースカバーの車両前方端部に配置されていると共に、フロントサブフレームの車両後方端部に連結され、
前記鋳物部材の内部には、車幅方向に沿って延びる車幅方向側壁と、車両前後方向に沿って延びる複数の前後方向側壁と、前記車幅方向側壁の下部と前記前後方向側壁の下部とを繋ぐ下壁とによって、複数の中空の室が設けられていることを特徴とする車両下部構造。
室内にバッテリが収納されたバッテリケースと、車両前後方向に延びる左右一対のサイドシルとを備える車両下部構造であって、
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、
前記バッテリケースの一部は、鋳物部材で構成され、
前記鋳物部材は、前記ケースカバーの車両前方端部に配置されていると共に、フロントサブフレームの車両後方端部に連結され、
前記ケースカバーは、段差のない平板状板体からなり、車幅方向に沿った左右両端の縁部上面が、前記左右一対のサイドシルの下面にそれぞれ接続されていることを特徴とする車両下部構造。
請求項１又は２記載の車両下部構造において、
前記鋳物部材は、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に連結される一対の突出部を有することを特徴とする車両下部構造。
請求項３記載の車両下部構造において、
前記鋳物部材は、前記各突出部前端の車幅方向外側端部から、車幅方向外側且つ車両後方へ延びる傾斜部を有することを特徴とする車両下部構造。
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、
前記バッテリケースの車幅方向に沿った両端部は、左右一対のサイドシルにそれぞれ連結され、
前記鋳物部材は、前記バッテリケースの車幅方向両端部にわたって車幅方向に延在することを特徴とする車両下部構造。
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、
前記ケースパンの下部には、前面視して断面ハット状を呈し、車両前後方向に沿って延びる複数の補強部材が設けられていることを特徴とする車両下部構造。
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、
前記ケースカバーは、車両上下方向において、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、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することを特徴とする車両下部構造。
請求項７記載の車両下部構造において、
前記上板部及び前記下板部の車両前後方向前端部及び車両前後方向後端部の板厚は、車両前後方向中央部の板厚よりも厚くなっていることを特徴とする車両下部構造。