JP7155699B2 - 車両用電源固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用電源固定構造に関するものである。

ハイブリッド車（ＨＥＶ）には、モータのみで自走可能なタイプや、エンジンを主要動力としつつモータで補助を行うタイプのものが存在する。前者のタイプと比較して、後者のタイプでは、モータに求める駆動力がさほど大きくないため、モータの他、バッテリおよび整流器（ＤＣＤＣコンバータ）など（以下、バッテリや整流器を総称して「電源装置」と称呼する）は比較的小型のものを採用することができる。電源装置の設置の例として、特許文献１の技術では、フロントシートの下方の空間に走行用バッテリを設置している。

特開２０１８－３９４８３号公報

特許文献１の技術では、側面衝突が起こった場合の走行用バッテリの損傷抑制を目的として、走行用バッテリをフロントシートの左右一対のロアレールの間に設置している。しかしながら、現在では、電源装置自体の保護もさることながら、電源装置から延びているケーブルの損傷防止についても要請されている。ケーブルの損傷は、漏電をも招きかねないため、衝突時の車体変形までも想定にいれた十全な防止対策が求められている。

本発明は、このような課題に鑑み、衝突時に電源装置およびケーブルを損傷から効率よく保護可能な車両用電源固定構造を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる車両用電源固定構造の代表的な構成は、車両のフロアパネルと、フロアパネル上の右側または左側に配置されてその車幅方向内側から所定のケーブルが延びている電源装置とを備える車両用電源固定構造において、フロアパネルは、フロアパネルの下側を車両前後方向にわたっているサイドメンバに沿って窪んだビードを有し、電源装置は、ビードをまたいでフロアパネル上に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、衝突時に電源装置およびケーブルを損傷から効率よく保護可能な車両用電源固定構造を提供することが可能になる。

本発明の実施例にかかる車両用電源固定構造の実施場所を示す斜視図である。 図１の座席を取り外して上方から見た図である。 車両衝突時の車体変形に伴うバッテリの動きを模式的に示した図である。 図２のクロスメンバを各方向から示した図である。 図４（ｂ）の脆弱部の変形例を示した図である。

本発明の一実施の形態に係る車両用電源固定構造は、車両のフロアパネルと、フロアパネル上の右側または左側に配置されてその車幅方向内側から所定のケーブルが延びている電源装置とを備える車両用電源固定構造において、フロアパネルは、フロアパネルの下側を車両前後方向にわたっているサイドメンバに沿って窪んだビードを有し、電源装置は、ビードをまたいでフロアパネル上に配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、側面衝突時に車体に車幅方向外側から衝突荷重が加えられた場合、電源装置の下方のビードに谷折りの変形が発生し、フロアパネルのうちビードよりも車幅方向外側の領域は上に向かって移動する。この移動によって、電源装置の車幅方向外側の部位が押し上げられると共に、電源装置の車幅方向内側の部位は沈み込む。この電源装置の車幅方向内側の部位にはケーブルが接続されているが、多くの場合、ケーブルはフロアパネルを貫通して他所へ向かっている。上記の電源装置の車幅方向内側を沈み込ませる動作であれば、フロアパネルから離れる方向への動作に比べて、ケーブルを引っ張ることが無く、ケーブルを損傷から保護しつつ、衝突荷重を受け流すことが可能になる。

また、上記構成では、ビードは、サイドメンバに沿って形成されている。したがって、フロアパネルは、サイドメンバによって剛性が確保されているため、ビードを起点とする変形もある程度に抑えられ、電源装置の過度の移動を防止可能になっている。

当該車両用電源固定構造はさらに、電源装置の車両前方にてフロアパネル上を車幅方向にわたっている前側クロスメンバと、電源装置の車両後方にてフロアパネル上を車幅方向にわたっている後側クロスメンバとを備え、前側クロスメンバおよび後側クロスメンバの一方または両方は、ビードと交差する箇所に周辺よりも脆弱な所定の脆弱部を有してもよい。

上記構成によれば、前後のクロスメンバに車幅方向外側から衝突荷重がかかった場合、ビードに沿って脆弱部が形成されていることで、これらクロスメンバもフロアパネルの変形に追従することが可能になる。したがって、前述した電源装置の車幅方向内側の沈み込む動作が好適に実現される。

上記の前側クロスメンバおよび後側クロスメンバの一方または両方は、断面ハット形状の外側部材と、外側部材の内側にて車幅方向に延びているリンフォースとを含んでいて、脆弱部は、リンフォースに形成されていてもよい。

上記の構成によっても、クロスメンバはフロアパネルの変形に追従することが可能になる。したがって、前述した電源装置の車幅方向内側の沈み込む動作が好適に実現される。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。かかる実施例に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施例にかかる車両用電源固定構造（以下、固定構造１００）の実施場所を示す斜視図である。以下、図１その他の本願のすべての図面において、車両前後方向をそれぞれ矢印F(Forward)、B(Backward)、車幅方向の左右をそれぞれ矢印L(Leftward)、R(Rightward)、車両上下方向をそれぞれ矢印U(Upward)、D(Downward)で例示する。

当該固定構造１００は、車室内のうち、前列の座席１０２、１０３それぞれの下方にて、フロアパネル１０４に電源装置（図２のバッテリ１０６およびコンバータ１０８）を固定していている。そして、当該固定構造１００には、独自の機能として、車両衝突時、特に側面衝突が起こった場合に、バッテリ１０６やコンバータ１０８、およびケーブル類の損傷を抑える機能を実現している。

図２は、図１の座席１０２、１０３を取り外して上方から見た図である。フロアパネル１０４のうち、車幅方向中央にはセンタトンネル１１０が設けられ、車幅方向の両端にはサイドシル１１２が設けられている。また、フロアパネル１０４の上には、センタトンネル１１０と各サイドシルとに車幅方向にわたるよう、右側では前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６とが設けられ、左では前側クロスメンバ１１７と後側クロスメンバ１１９とが設けられている。各前側クロスメンバおよび各後側クロスメンバとには、ブラケット１１８ａ等を介して、座席用の左右一対のスライドレール１２０ａ、１２０ｂおよびスライドレール１２２ａ、１２２ｂが設けられている。

バッテリ１０６は、モータ等の電子機器に電気を供給する電源装置であり、フロアパネル１０４の右側にて、前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６、およびスライドレール１２０ａ、１２０ｂに囲われた範囲に配置されている。バッテリ１０６は、おおよそ矩形であって、複数のブラケットによってフロアパネル１０４の上に取り付けられている。バッテリ１０６の車幅方向内側（以下、車内側と略称する）からは複数のケーブル１２４が延びていて、ケーブル１２４はバッテリ１０６から車内側のフロアパネル１０４の上に配索されて他所に向かっている。

コンバータ１０８は、電圧を変換したり安定化させたりする電源装置であり、フロアパネル１０４の右側にて、前側クロスメンバ１１７と後側クロスメンバ１１９、およびスライドレール１２２ａ、１２２ｂに囲われた範囲に配置されている。コンバータ１０８の車内側からは複数のケーブル１２６が延びていて、ケーブル１２６はコンバータ１０８からフロアパネル１０４の貫通孔１２８を通って他所に向かっている。

当該固定構造１００では、車両衝突時の荷重を吸収すべく、フロアパネル１０４にビード１３０、１３２が形成されている。ビード１３０、１３２は、フロアパネル１０４に前後方向に延びる窪みであって、変形を誘発して衝突荷重を吸収する役目を担っている。バッテリ１０６およびコンバータ１０８は、それぞれビード１３０、１３２をまたいでフロアパネル１０４に配置されている。ビード１３０は、フロアパネル１０４に過度の変形を招かないよう、剛性の高いサイドメンバ１３４、１３６に沿って形成されている。サイドメンバ１３４、１３６は、フロアパネル１０４の下側を車両前後方向にわたって設けられている。

図３は、車両衝突時の車体変形に伴うバッテリ１０６の動きを模式的に示した図である。図３は、図２のバッテリ１０６を車両後方から見て示している。以下、ビード１３０、１３２（図２参照）を代表して、バッテリ１０６側のビード１３０を例に挙げて説明を行う。

車両衝突の例として、電信柱等のポールに横から衝突した状況、いわゆるポール側面衝突を想定する。図３に示すように、車両に右側方から荷重Ｐ１がかかると、まずサイドシル１１２が車内側に変形する。

バッテリ１０６は、フロアパネル１０４の上に、ビード１３０をまたいで取り付けられている。詳しくは、バッテリ１０６の車内側は、ビード１３０よりも車内側にて、取付ブラケット１４６ａによってフロアパネル１０４に取り付けられている。バッテリ１０６の車幅方向外側（以下、車外側と略称する）のうち、前方は、ビード１３０よりも車外側にて、取付ブラケット１４６ｂによって、前側クロスメンバ１１４を介してフロアパネル１０４の上に取り付けられている。バッテリ１０６の車外側の後方は、ビード１３０よりも車外側にて、取付ブラケット１４６ｃによってフロアパネル１０４の上に取り付けられている。

フロアパネル１０４は、車外側からの荷重Ｐ１を受けると、バッテリ１０６の下方のビード１３０を起点として谷折りの変形を誘発する。すると、フロアパネル１０４のうちビード１３０よりも車外側の領域は、ビード１３０を起点として矢印Ｐ２で示す回転する動きで上に向かって移動する。

フロアパネル１０４の矢印Ｐ２に沿った移動によって、バッテリ１０６の車外側の部位が押し上げられると共に、バッテリ１０６の車内側の部位は車内側へ押されつつ、矢印Ｐ２とは反対の回転である矢印Ｐ３に沿って沈み込む。バッテリ１０６の車内側の部位にはケーブル１２４（図２参照）が接続されているが、多くの場合、ケーブル１２４はフロアパネル１０４の上に配索されて他所へ向かっている。上記のバッテリ１０６の車内側を沈み込ませる動作であれば、フロアパネル１０４から離れる方向への動作に比べて、ケーブル１２４を引っ張ることが無く、ケーブル１２４を損傷から保護しつつ、荷重Ｐ１を受け流すことができる。

当該固定構造１００では、ビード１３０は、サイドメンバ１３４に沿って形成されている。サイドメンバ１３４は、フロアパネル１０４から下方へ突出する断面ハット形状で、開口側がフロアパネル１０４に接合されている。下方へ窪むビード１３０は、サイドメンバ１３４の断面ハット形状の範囲内に沿って、フロアパネル１０４に形成されている。すなわち、ビード１３０は、フロアパネル１０４のうち、サイドメンバ１３４によって剛性が確保された範囲内に形成されている。この構成であると、ビード１３０を起点とするフロアパネル１０４の変形は、サイドメンバ１３４によってある程度に抑えられる。したがって、バッテリ１０６の過度の移動を防ぐことができる。

図４は、図２のクロスメンバを各方向から示した図である。図４（ａ）は、前側クロスメンバ１１４を車両後方から見て示している。当該固定構造１００では、各クロスメンバにも、衝突時に変形を誘発しやすい部位として、各脆弱部を設けている。例えば、前側クロスメンバ１１４のバッテリ１０６側の壁面、すなわち後壁には、周辺よりも脆弱な脆弱部１４０として、車幅方向に長軸を有する楕円状の肉抜きが形成されている。脆弱部１４０は、後壁のうち、ビード１３０に交差する箇所に設けられている。脆弱部１４０としては、肉抜きの他、切欠きや窪みなど、荷重が集中しやすい構成や剛性の低下した構成として実現することができる。

図４（ｂ）は、図２の前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６を上方から見た図である。後側クロスメンバ１１６もまた、バッテリ１０６側である前壁に、脆弱部１４２として肉抜きが形成されている。これら構成によれば、図４（ａ）に示す荷重Ｐ１がかかった場合、例えば前側クロスメンバ１１４は、脆弱部１４０を起点として、フロアパネル１０４の矢印Ｐ２で示す回転する移動に追従して変形することができる。このように、前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６は、フロアパネル１０４のビード１３０を起点とした変形に追従し、衝突荷重を吸収するとともに、前述したバッテリ１０６の沈み込む移動を好適に実現することが可能になる。

上記構成では、車幅方向外側から衝突荷重である荷重Ｐ１がかかった場合、例えば前側クロスメンバ１１４であれば、脆弱部１４０を起点として、ある程度に車両前方に突出する“くの字”に変形する。また、後側クロスメンバ１１６であれば、脆弱部１４２を起点として、車両後方へくの字に変形する。したがって、前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６に囲まれた領域は、前後に広がる。

前側クロスメンバ１１４の変形によって、脆弱部１４０、１４２よりも車外側の取付ブラケット１４６ｂ、１４６ｃは、やや車内側に移動する。したがって、前側クロスメンバ１１４の変形は、前述したバッテリ１０６の車内側への沈み込む移動を補助することができ、バッテリ１０６に対する衝突荷重の受け流しに貢献する。

なお、当該固定構造１００では、前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６との両方に脆弱部１４０、１４２を設けているが、一方のみに設ける構成であっても衝突荷重の吸収に役立てることは可能である。

当該固定構造１００では、レールブラケット１１８ａもまた、衝突荷重の吸収に役立っている。複数のレールブラケットのうち、レールブラケット１１８ａ、１１８ｂは、ビード１３０および脆弱部１４０、１４２よりも車外側にて、前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６に設置されている。

図３に示すように、レールブラケット１１８ａは、バッテリ１０６よりも上方に延びて、スライドレール１２０ａを支えている（レールブラケット１１８ｂ（図４（ｂ））も同様）。スライドレール１２０ａは、前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６の上方に、前後方向に延びるように配置されている。図４（ａ）に示すスライドレール１２０ａは、荷重Ｐ１がかかると車内側に傾くように移動する。したがって、スライドレール１２０ａは、レールブラケット１１８ａ、１１８ｂを介して、前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６の矢印Ｐ２に沿った変形を促すことが可能になっている。

以下、図５の前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６を代表して、後側クロスメンバ１１６を例に挙げる。図５は、図４（ｂ）の脆弱部１４２の変形例を示した図である。図５（ａ）は、後側クロスメンバ１１６を示した図である。後側クロスメンバ１１６は、複数の部材で構成されている。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の後側クロスメンバ１１６を分解した図である。図５（ｂ）では、後側クロスメンバ１１６の外側部材１１６ａを、一部切断してフロアパネル１０４から上方へ取り外した状態で示している。

後側クロスメンバ１１６は、断面ハット形状の外側部材１１６ａと、外側部材１１６ａの内側にて車幅方向に延びているリンフォース１１６ｂとを含んで構成されている。脆弱部としては、外側部材１１６ａに肉抜き状の脆弱部１４２（図４（ａ）参照）を設ける他、リンフォース１１６ｂに窪み状の脆弱部１４４を設けることも可能である。

脆弱部１４４は、リンフォース１１６ｂの上面に、ビード１３０に沿った窪みとして形成されている。この脆弱部１４４によっても、後側クロスメンバ１１６は、脆弱部１４４を起点として、フロアパネル１０４の回転する変形（図３の矢印Ｐ２参照）に追従して変形することが可能になる。したがって、この構成によっても、前述したバッテリ１０６の車内側の沈み込む動作を、好適に実現することが可能になる。

リンフォース１１６ｂは、外側部材１１６ａに比べて、形状の自由度が高い。各クロスメンバは車体剛性を支える必要があり、衝突荷重の他にも、座席を支えるための荷重や、振動および騒音などの要件に応じた剛性を備える必要がある。これらの要件を外側部材１１６ａで満たしつつ、リンフォース１１６ｂに脆弱部１４４を形成することで、車体剛性の確保と衝突荷重の吸収との両立を図ることが可能になる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、車両固定構造に利用することができる。

１００…当該固定構造、１０２…座席、１０４…フロアパネル、１０６…バッテリ、１０８…コンバータ、１１０…センタトンネル、１１２…サイドシル、１１４…前側クロスメンバ、１１６…後側クロスメンバ、１１６ａ…外側部材、１１６ｂ…リンフォース、１１７…前側クロスメンバ、１１８ａ…前側のレールブラケット、１１８ｂ…後側のレールブラケット、１１９…後側クロスメンバ、１２０ａ…車外側のスライドレール、１２０ｂ…車内側のスライドレール、１２２ａ…車外側のスライドレール、１２２ｂ…車内側のスライドレール、１２４…ケーブル、１２６…ケーブル、１２８…貫通孔、１３０…右側のビード、１３２…左側のビード、１３４…右側のサイドメンバ、１３６…左側のサイドメンバ、１４０…前側クロスメンバの脆弱部、１４２…後側クロスメンバの脆弱部、１４４…変形例の脆弱部、１４６ａ～１４６ｃ…取付ブラケット、Ｐ１…車外側からの荷重、Ｐ２…フロアパネルの変形を示す矢印、

Claims (2)

1. 車両のフロアパネルと、該フロアパネル上の右側または左側に配置されてその車幅方向内側から所定のケーブルが延びている電源装置とを備える車両用電源固定構造において、
   前記フロアパネルは、該フロアパネルの下側を車両前後方向にわたっているサイドメンバに沿って窪んだビードを有し、
   前記電源装置は、前記ビードをまたいで前記フロアパネル上に配置されていて、
   当該車両用電源固定構造はさらに、
   前記電源装置の車両前方にて前記フロアパネル上を車幅方向にわたっている前側クロスメンバと、
   前記電源装置の車両後方にて前記フロアパネル上を車幅方向にわたっている後側クロスメンバとを備え、
   前記前側クロスメンバおよび前記後側クロスメンバの一方または両方は、前記ビードと交差する箇所に周辺よりも脆弱な所定の脆弱部を有することを特徴とする車両用電源固定構造。
2. 前記前側クロスメンバおよび前記後側クロスメンバの一方または両方は、断面ハット形状の外側部材と、該外側部材の内側にて車幅方向に延びているリンフォースとを含んでいて、
   前記脆弱部は、前記リンフォースに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電源固定構造。

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