JP7272452B2

JP7272452B2 - 自動車

Info

Publication number: JP7272452B2
Application number: JP2021551008A
Authority: JP
Inventors: 穣佐藤; 洋一山本; 裕毅米川; 拓也山下; 信也秋月; 裕司岡本; 雄祐半田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-10-09
Also published as: EP4043256A4; CN114585530A; EP4043256B1; JPWO2021070288A1; WO2021070288A1; US20230249533A1; EP4043256A1

Description

本発明は、自動車に関し、特に床裏にバッテリを搭載した自動車のリヤサスペンションメンバの取付構造に関するものである。

自動車ボディのリヤフロアの床裏であって、リヤサスペンションの後方にバッテリを搭載した自動車が知られている（特許文献１）。

特開２００４－１６１１５８号公報

しかしながら、航続距離を延ばすためにバッテリ容量をさらに拡大したい場合、上記従来のようにリヤフロアのリヤサスペンションの後方だけでは収納スペースが不十分となる。ただし、リヤサスペンションの前方にバッテリを搭載すると、リヤサスペンションメンバの取付位置と干渉するという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載できる自動車を提供することである。

本発明は、リヤサスペンションメンバアッセンブリの、左右それぞれの前側取付部と、左右それぞれの後側取付部とを、リヤフロアサイドメンバに取り付け、さらに、左右それぞれの前側取付部よりも車両前方の第1取付部を、バッテリフレームに取り付けることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、バッテリフレームは自動車ボディの床裏の構造部材に取り付けられて堅固であるため、リヤサスペンションメンバアッセンブリを充分支持することができ、操縦安定性を維持することができる。一方、リヤサスペンションメンバアッセンブリの前方の第１取付部をバッテリフレームに取り付けることで、バッテリフレームをリヤサスペンションの位置まで後方に拡大することができる。その結果、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。

本発明に係る自動車に取り付けられるバッテリフレームを示す斜視図である。図1のバッテリフレームを自動車ボディの床裏に取り付けた状態を示す斜視図である。図1のIII-III線に沿う断面図である。図1のIV-IV線に沿う断面図である。図３の底面フレームの要部を示す拡大断面図である。図1のVI-VI線に沿う断面図である。本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを含む床裏を示す底面図である。本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す底面図である。本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す平面図である。本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す側面図である。図９のXI矢視図である。図１1のXII-XII線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の車載バッテリの冷却装置を構成するバッテリフレームを示す斜視図、図２は、図1のバッテリフレームを自動車ボディの床裏に取り付けた状態を示す斜視図、図３は、図1のIII-III線に沿う断面図、図４は、図1のIV-IV線に沿う断面図、図５は、図３の底面フレームの要部を示す拡大断面図、図６は、図1のVI-VI線に沿う断面図である。

本発明の実施形態に係る自動車１は、自動車ボディ２の床裏の構造部材に取り付けられ、バッテリ４を収納するバッテリフレーム３と、リヤサスペンション６を支持するとともに、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられたリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１と、を備える。

バッテリフレーム３は、図１に示すように、板状の底面フレーム３１と、この底面フレーム３１の外周部に固定された複数の板状の側面フレーム３２，３３，３４，３５と、を含む。本実施形態の側面フレーム３２～３５は、４つの部材で構成されているが、これに限定されず、４つ未満又は５つ以上の側面フレームで構成してもよい。これら底面フレーム３１及び側面フレーム３２～３５は、特に限定はされないが、アルミニウムの押出成形品で構成することができ、アルミニウムの押出成形品で構成すれば、伝熱性、軽量化、ノイズ遮蔽性に優れたものとなる。

図４は、図1のIV-IV線に沿う断面図であって、バッテリフレーム３の左右の側面フレーム３２，３３と、前後の側面フレーム３４，３５の縦断面を示す。同図に示すように、４つの側面フレーム３２～３５は、基本的にはいずれも同様の、部分的にリブ３２１を有する中空形状の断面構造とされている。側面フレーム３２～３５を、部分的にリブ３２１を有する中空形状の断面構造とすることで、軽量化を図りつつ一定の強度を確保することができる。

底面フレーム３１は、自動車ボディ２の前後方向に沿う分割線で分割された６つのサブ底面フレーム３１Ａ～３１Ｆを溶接接合することで、１枚の平板に形成されている。すなわち、１枚のサブ底面フレームは、底面フレーム３１の前端から後端まで一つの押出成形品で構成されている。底面フレーム３１は、図５に示すように、部分的にリブ３１４を有する中空形状の断面構造とされ、アッパプレート３１１と、中空部３１３を介してこれに対面するロアプレート３１２と、中空部３１３においてアッパプレート３１１とロアプレート３１２を繋ぐリブ３１４と、を有する中空板状のフレームである。

特に本実施形態の底面フレーム３１においては、図５に示すように、冷媒循環器５の流路５１の一部が、中空部３１３のアッパプレート３１１に接する位置に設けられている。図５は、底面フレーム３１の要部を示す拡大断面図であるが、底面フレーム３１は押出成形品で構成されていることから、底面フレーム３１の前端から後端まで図５に示す断面構造とされている。したがって、流路５１も底面フレーム３１の前端から後端まで形成されている。流路５１を中空部３１３のアッパプレート３１１に接する位置に設けることで、流路５１を流れる液体冷媒の冷却熱がアッパプレート３１１に伝わり易くなる。一方において、流路５１をロアプレート３１２に接触させず、中空部３１３の空気を介在させることにより、液体冷媒の冷却熱をロアプレート３１２から逃がさないようにすることができる。

図１に示すバッテリフレーム３は、底面フレーム３１の外周部に、溶接接合などによって４つの側面フレーム３２～３５が固定されてなり、バッテリ４は、底面フレーム３１と、これに対面する自動車ボディ２の床裏面２１と、４つの側面フレーム３２～３５とで囲まれた空間に、底面フレーム３１及び側面フレーム３２～３５の少なくとも一方に接触した状態で収納される。図１に示す符号３６は、底面フレーム３１の上面に溶接接合などにより固定された仕切り板である。

バッテリ４（組電池とも称される）は、複数のバッテリモジュール４１を含み、それぞれのバッテリモジュールは、直方体状のモジュールケースに収納されている。図示は省略するが、モジュールケースの内部には、複数の薄型電池（単電池とも称される）が積層した状態で収納されている。本実施形態においては、複数のバッテリモジュール４１の各主面４１１が、底面フレーム３１の面に垂直になるように、複数のバッテリモジュール４１が、底面フレーム３１の面上に並設されて固定される。

換言すれば、複数のバッテリモジュール４１の各側面４１２が、底面フレーム３１の面に接するように、複数のバッテリモジュール４１が、底面フレーム３１の面上に並設されて固定される。このように複数のバッテリモジュール４１を縦にして並べることで、全てのバッテリモジュール４１を底面フレーム３１に接触させることができ、全てのバッテリモジュール４１を万遍なく冷却することができる。

本実施形態のバッテリフレーム３は、図２に示すように、自動車ボディ２の床裏面２１のフロントフロアパネル２３の前部からリヤフロアパネル２４に至る範囲の、ほぼ全面にわたって取り付けられる。なお、符号２２はダッシュパネル、２５はシルをそれぞれ示す。そして、本実施形態のバッテリフレーム３においては、図１に示すように、仕切り板３６で仕切られた前方から５つの区画には同図の左下に示すバッテリ４が搭載され、仕切り板３６で仕切られた最後方の区画には、それより少量のバッテリモジュール４１が並べられたバッテリ４が搭載される。

本実施形態の冷媒循環器５は、図１に示すように、液体冷媒が流れる流路５１と、液体冷媒を流すポンプ５２と、液体冷媒を冷却する冷却器５３と、冷媒タンク５４とを含む。本実施形態の液体冷媒としては、エチレングリコールを主成分とする不凍液（ロングライフクーラントＬＬＣ）などを用いることができる。なお、図示は省略するが、冷却器５３は、自動車に搭載された自動車用空気調和装置の冷房サイクルの冷媒との間で熱交換することで、不凍液からなる液体冷媒を冷却する。

このように構成されたバッテリフレーム３は、カバー３８にて上面を閉塞したのち、図３に示すように、複数のブラケット３７を用いて、自動車ボディ２の床裏面２１に取り付けられる。具体的には、バッテリフレーム３の左右辺は、図３に示すように、自動車ボディ２の構造部材であるシル２５のシルインナパネル２５１またはシルアウタパネル２５２に取り付けられる。

また、バッテリフレーム３の後端部は、図６に示すように、ブラケット３７を用いて、自動車ボディ２の構造部材であるリヤフロアサイドメンバ２６のブラケット２６１に取り付けられる。なお、バッテリフレーム３の前端辺も同様にして、フロントフロアパネルの構造部材に直接または間接的に取り付けられる。したがって、バッテリフレーム３は、それ自体が、底面フレーム３１と、側面フレーム３２～３５と、カバー３８とにより六面全面が機械的に固定されているので、自動車ボディ２の床裏面２１に固定された堅固な物体となっている。

次に、リヤサスペンション６を支持するリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１について説明する。リヤサスペンション６は、その詳細の図示を省略するが、後輪を支持するサスペンションアームと、コイルスプリングと、ショックアブソーバ（ダンパー）と、必要に応じてトーションバーと、ラテラルロッドとを備える懸架装置であり、図１０の側面図にショックアブソーバをリヤサスペンション６として示す。本発明に係る自動車１は、リヤサスペンション６の形式には特に限定されず、種々の形式のリヤサスペンションが適用できる。

リヤサスペンション６は、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１に支持され、このリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１は、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられている。リヤフロアサイドメンバ２６は、自動車ボディ２の構造部材であり、リヤフロアパネル２４の床裏の左右両側部のそれぞれに、前端から後端まで延在して、溶接などによって固定されている。

図７は、本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを含む床裏を示す底面図、図８は、図７のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを抽出して示す底面図、図９は、図７のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを抽出して示す平面図、図１０は、本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す側面図、図１１は、図９のXI矢視図、図１２は、図１1のXII-XII線に沿う断面図である。

リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１は、プレス加工した複数の鋼板を溶接などにより接合して構成した構造部材であり、図９の平面図に示すように、左側の前側取付部６２１と後側取付部６２２とを懸架するように湾曲して形成された第1リヤサスペンションメンバ６２と、右側の前側取付部６３１と後側取付部６３２とを懸架するように湾曲して形成された第２リヤサスペンションメンバ６３と、第１リヤサスペンションメンバ６２と第２リヤサスペンションメンバ６３とを、車両の前後それぞれにて懸架する２つの第３リヤサスペンションメンバ６４，６４と、を含む。

リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１は、左右それぞれの前側取付部６２１，６３１と、左右それぞれの後側取付部６２２，６３２とにおいて、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられる。この場合、左右それぞれの前側取付部６２１，６３１とリヤフロアサイドメンバ２６との間、及び左右それぞれの後側取付部６２２，６３２とリヤフロアサイドメンバ２６との間には、インシュレータ（不図示）などが介装される。

また、第１リヤサスペンションメンバ６２及び第２リヤサスペンションメンバ６３それぞれの前部には、車両前方にそれぞれ延在するピンステイパネル６５が溶接などにより固定されている。ピンステイパネル６５は、鋼板をプレス加工した部品であるが、第１リヤサスペンションメンバ６２や第２リヤサスペンションメンバ６３とは別部材とされ、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１の第１の脆弱部を構成する。したがって、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１のうちのピンステイパネル６５が最初に座屈する強度とされている。

本実施形態のリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１では、ピンステイパネル６５の先端に第１取付部６６が設けられている。この第１取付部６６は、左右それぞれの前側取付部６２１，６３よりも車両前方に位置し、この第１取付部６６において、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１がバッテリフレーム３に取り付けられている。

すなわち、図１１及び図１２に示すように、ピンステイパネル６５の先端部にはボルト６７が挿通するボルト孔（不図示）が形成されている。一方、バッテリフレーム３の後部の左右それぞれには、同じくボルト６７が挿通するボルト孔（不図示）が形成されたブラケット３９が溶接などにより固定されている。ピンステイパネル６５のボルト孔とブラケット３９のボルト孔は、ボルト６７が挿通できるように、対応する位置に形成されている。そして、同図に示すように、ピンステイパネル６５の先端の第１取付部６６が、ボルト６７とナット６８を用いてバッテリフレーム３のブラケット３９に取り付けられている。なお、符号６９は、ボルト６７を締め込む際にナット６８が連れ回りするのを防止するナットプレートである。

また、本実施形態のボルト６７は、ピンステイパネル６５に次ぐリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１の脆弱部を構成する強度とされている。すなわち、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１のうち、ピンステイパネル６５の次に座屈する強度とされている。

本実施形態の自動車において、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１は、左右それぞれの前側取付部６２１，６３１と、左右それぞれの後側取付部６２２，６３２という４点において、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられる。これに加えて、左右それぞれの前側取付部６２１，６３１より前方に設けた第１取付部６６を、バッテリフレーム３の左右後端部に取り付け、都合６点でリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１を自動車ボディ２に取り付けている。

以上のとおり、本実施形態の自動車１によれば、自動車ボディ２の床裏面２１の構造部材であるシル２５やリヤフロアサイドメンバ２６などに取り付けられ、バッテリ４を収納するバッテリフレーム３と、リヤサスペンション６を支持するとともに、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられたリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１と、を備え、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１は、少なくとも、左右それぞれの前側取付部６２１，６３１と、左右それぞれの後側取付部６２２，６３２とにおいて、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられ、左右それぞれの前側取付部６２１，６３１よりも車両前方の第1取付部６６において、バッテリフレーム３に取り付けられている。

バッテリフレーム３は、それ自体が、底面フレーム３１と、側面フレーム３２～３５と、カバー３８とにより六面全面が機械的に固定されているので、自動車ボディ２の床裏面２１に固定された堅固な物体となっている。したがって、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１の左右前端を、別部品のサブフレームなどを介して自動車ボディ２に取り付けなくても、バッテリフレーム３がこの種のサブフレームと同等の強度を有するので、操縦安定性を損なうことなく、部品点数の削減による軽量化を図ることができる。またこれに加えて、リヤサスペンションメンバアッセンブリの前方の第１取付部をバッテリフレームに取り付けることで、バッテリフレームをリヤサスペンションの位置まで後方に拡大することができる。その結果、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。

また、本実施形態の自動車１によれば、バッテリフレーム３は、その左右両側部が、自動車ボディ２のシル２５に取り付けられ、その左右後端部が、リヤフロアサイドメンバ２６に取り付けられ、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１の第1取付部６６は、バッテリフレーム３の左右後端部のそれぞれに取り付けられている。すなわち、バッテリフレーム３は、それ自体が、底面フレーム３１と、側面フレーム３２～３５と、カバー３８とにより六面全面が機械的に固定されているので、自動車ボディ２の床裏面２１に固定された堅固な物体となっている。したがって、操縦安定性を損なうことなく、部品点数の削減による軽量化を図ることができる。またこれに加えて、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。

また、本実施形態の自動車１によれば、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１は、左側の前側取付部６２１と後側取付部６２２とを懸架する第1リヤサスペンションメンバ６２と、右側の前側取付部６３１と後側取付部６３２とを懸架する第２リヤサスペンションメンバ６３と、第１リヤサスペンションメンバ６２と第２リヤサスペンションメンバ６３とを懸架する第３リヤサスペンションメンバ６４，６４とを含み、第1取付部６６は、第１リヤサスペンションメンバ６２及び第２リヤサスペンションメンバ６３それぞれの前部から車両前方にそれぞれ延在するピンステイパネル６５に設けられ、バッテリフレーム３の左右後端部のそれぞれに固定されたブラケット３９に、ボルト６７及びナット６８を介して第１取付部６６が取り付けられる。これにより、操縦安定性を損なうことなく、部品点数の削減による軽量化を図ることができる。またこれに加えて、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。

また、本実施形態の自動車１によれば、ピンステイパネル６５は、第１リヤサスペンションメンバ６２及び第２リヤサスペンションメンバ６３とは別部材とされ、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１の脆弱部を構成する。これにより、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１のうちのピンステイパネル６５が最初に座屈するので、衝突衝撃を主としてピンステイパネル６５のみで吸収することができる。

また、本実施形態の自動車１によれば、第１取付部６６に使用されるボルト６７が、ピンステイパネル６５に次ぐリヤサスペンションメンバアッセンブリ６１の脆弱部を構成する。これにより、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ６１のうち、ピンステイパネル６５の次にボルト６７が座屈するので、衝突衝撃を主としてピンステイパネル６５とボルト６７で吸収することができる。

１…自動車
２…自動車ボディ
２１…床裏面
２２…ダッシュパネル
２３…フロントフロアパネル
２４…リヤフロアパネル
２５…シル
２６…リヤフロアサイドメンバ
２６１…ブラケット
３…バッテリフレーム
３１…底面フレーム
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ，３１Ｅ，３１Ｆ…サブ底面フレーム
３１１…アッパプレート
３１２…ロアプレート
３１３…中空部
３１４…リブ
３２，３３，３４，３５…側面フレーム
３２１…リブ
３６…仕切り板
３７…ブラケット
３８…カバー
３９…ブラケット
４…バッテリ
４１…バッテリモジュール
４１１…主面
４１２…側面
５…冷媒循環器
５１…流路
５２…ポンプ
５３…冷却器
５４…冷媒タンク
６…リヤサスペンション
６１…リヤサスペンションメンバアッセンブリ
６２…第１リヤサスペンションメンバ
６２１…前側取付部
６２２…後側取付部
６３…第２リヤサスペンションメンバ
６３１…前側取付部
６３２…後側取付部
６４…第３リヤサスペンションメンバ
６５…ピンステイパネル
６６…第１取付部
６７…ボルト
６８…ナット
６９…ナットプレート

Claims

自動車ボディの床裏の構造部材に取り付けられ、バッテリを収納するバッテリフレームと、
リヤサスペンションを支持するとともに、リヤフロアサイドメンバに取り付けられたリヤサスペンションメンバアッセンブリと、を備え、
前記リヤサスペンションメンバアッセンブリは、少なくとも、左右それぞれの前側取付部と、左右それぞれの後側取付部とにおいて、前記リヤフロアサイドメンバに取り付けられ、
前記リヤサスペンションメンバアッセンブリは、前記左右それぞれの前側取付部よりも車両前方の第１取付部において、前記バッテリフレームの左右辺の後端部に取り付けられ、
前記第１取付部は、前記リヤサスペンションメンバアッセンブリの左右の前部から車両前方にそれぞれ延在する脆弱部を構成する部材に設けられ、
前記脆弱部を構成する部材は、前記バッテリフレームの左右辺の後端部にそれぞれ固定されたブラケットに取り付けられている自動車。
前記バッテリフレームは、
その左右辺の両側部が、自動車ボディのシルに取り付けられ、
その左右辺の後端部が、前記リヤフロアサイドメンバに取り付けられている請求項１に記載の自動車。
前記リヤサスペンションメンバアッセンブリは、左側の前側取付部と後側取付部とを懸架する第１リヤサスペンションメンバと、右側の前側取付部と後側取付部とを懸架する第２リヤサスペンションメンバと、前記第１リヤサスペンションメンバと前記第２リヤサスペンションメンバとを懸架する第３リヤサスペンションメンバとを含み、
前記第１取付部は、前記第１リヤサスペンションメンバ及び前記第２リヤサスペンションメンバそれぞれの前部から車両前方にそれぞれ延在するピンステイパネルに設けられ、
前記バッテリフレームの左右辺の後端部のそれぞれに固定されたブラケットに、ボルト及びナットを介して前記第１取付部が取り付けられる請求項１又は２に記載の自動車。
前記ピンステイパネルは、前記第１リヤサスペンションメンバ及び前記第２リヤサスペンションメンバとは別部材とされ、前記リヤサスペンションメンバアッセンブリの脆弱部を構成する請求項３に記載の自動車。
前記ボルトが、前記ピンステイパネルに次ぐ前記リヤサスペンションメンバアッセンブリの脆弱部を構成する請求項４に記載の自動車。