JP7327626B2 - 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、電源装置の車幅方向内側の部位をフロアパネルに取り付ける内側取付ブラケットとを備える車両用電源固定構造において、内側取付ブラケットは、電源装置に接続される電源装置接続部と、電源装置接続部から車幅方向内側の下方へ屈曲した屈曲部と、屈曲部から延びた先に形成されフロアパネルに接続されるフロア接続部とを有す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。 本発明の実施例にかかる固定構造の概要を示した図である。 図２（ｂ）の各ブラケットを単独で示した図である。 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（ｂ）の前側および後側のクロスメンバを各方向から示した図である。

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、電源装置の車幅方向内側の部位をフロアパネルに取り付ける内側取付ブラケットとを備える車両用電源固定構造において、内側取付ブラケットは、電源装置に接続される電源装置接続部と、電源装置接続部から車幅方向内側の下方へ屈曲した屈曲部と、屈曲部から延びた先に形成されフロアパネルに接続されるフロア接続部とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、例えば側面衝突によって電源装置に車幅方向外側から衝突荷重がかかった場合、内側取付ブラケットが電源装置接続部とフロア接続部との間の屈曲部で座屈し、電源装置は車幅方向内側のフロアパネルに向かって沈み込むように移動する。電源装置の車幅方向内側から延びるケーブルは、多くの場合、車内側のフロアパネルの上に配索されて他所へ向かっている。上記の電源装置を車幅方向内側のフロアパネルへ沈み込ませる移動であれば、フロアパネルから離れる方向への移動に比べて、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。

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、電源装置の車幅方向外側の前側部分とフロアパネルおよび前側クロスメンバの一方または両方とに接続されている外側前方ブラケットと、電源装置の車幅方向外側の後側部分とフロアパネルおよび後側クロスメンバの一方または両方とに接続されている外側後方ブラケットとを備え、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の電源装置側の壁面のうち、外側前方ブラケットおよび外側後方ブラケットよりも車幅方向内側には、周辺よりも脆弱な所定の脆弱部が形成されていてもよい。

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、脆弱部が形成されていることで、前側クロスメンバであれば脆弱部を起点として車両前方に突出するよう“くの字”に変形し、後側クロスメンバであれば車両後方へくの字に変形する。したがって、前側クロスメンバおよび後側クロスメンバに囲まれた領域は、前後に広がる。特に、脆弱部は、外側前方ブラケットおよび外側後方ブラケットよりも車幅方向内側に形成されているため、各ブラケットの剛性の影響を避けてなるべく円滑に変形可能になっている。これらクロスメンバの変形によって、上述した電源装置の沈み込む移動を妨げることなく、衝突荷重を受け流すことが可能になる。

上記の電源装置は、フロアパネルのうち座席の下方に配置され、当該車両用電源固定構造はさらに、前側クロスメンバおよび後側クロスメンバに複数設置されて電源装置よりも上方に延び座席の左右一対のスライドレールを支えるレールブラケットを備えてもよい。

上記のスライドレールは、車幅方向外側からの荷重によって車幅方向内側に傾くことがある。このスライドレールが上方に存在していることによって、仮に電源装置がフロアパネルから浮き上がろうとしても、電源装置を覆うカバーやプロテクタがスライドレールに干渉し、そのような移動は阻まれる。したがって、ケーブルを引っ張る方向への電源装置の移動を防ぎ、上述した沈み込ませる移動を促すことが可能になる。

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、前列右側の座席１０２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）を固定することを主な目的としている。加えて、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とそのケーブル１２４の損傷を抑える機能が搭載されている。

図２は、本発明の実施例にかかる固定構造１００の概要を示した図である。図２（ａ）は、図１の座席１０２を取り外して車両後側の上方から見た斜視図である。該固定構造１００は、バッテリ１０６と、このバッテリ１０６を支える各種の取付ブラケットを含んで実現されている。

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、車幅方向の端部（例えば右端）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とサイドシル１１２とに車幅方向にわたるよう、前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６とが設けられている。前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６とには、複数のレールブラケット１１８（レールブラケット１１８ａ、１１８ｂ）を介して、座席用の左右一対のスライドレール１２０ａ、１２０ｂが設けられている。バッテリ１０６は、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、電源装置の一種であって、モータ等の電子機器に電気を供給する。バッテリ１０６は、おおよそ矩形であって、上側からバッテリカバー１２２で覆われ、後述する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。なお、フロアパネル１０４の左側にも、他の電源装置として、例えばコンバータ（図示省略）などが配置されている。当該固定構造１００の持つ技術的思想は、バッテリ１０６の固定および保護を行うものであるが、コンバータ等の車幅方向左側の電源装置の固定および保護に応用することも可能である。

図２（ｂ）は、図２（ａ）のバッテリ１０６を取り外した図である。バッテリ１０６を支える複数のブラケットとして、内側取付ブラケット１２６、外側前方ブラケット１２８および外側後方ブラケット１３０が使用されている。内側取付ブラケット１２６は、バッテリ１０６の車幅方向内側の部位をフロアパネル１０４に取り付ける部品である。外側前方ブラケット１２８は、前側クロスメンバ１１４の壁面に設置されていて、バッテリ１０６の車幅方向外側（以下、車外側と略称する）の前側部分を、前側クロスメンバ１１４を介してフロアパネル１０４の上に支える。外側後方ブラケット１３０は、フロアパネル１０４と後側クロスメンバ１１６とにわたって設置されていて、バッテリ１０６の車外側の後側部分を支えている。

図３は、図２（ａ）のバッテリ１０６および各ブラケットの拡大斜視図である。図３（ａ）は、バッテリ１０６を車両後側の右上方から見た図である。バッテリ１０６の上面はバッテリカバー１２２で覆われ、側面などは保護ブレース１２３等で覆われている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の各ブラケットをバッテリ１０６等を透過して示した図である。内側取付ブラケット１２６は、フロアパネル１０４（図２（ｂ）参照）に接続されるフロア接続部１３２と、バッテリ１０６に接続される電源装置接続部１３４が形成されている。フロア接続部１３２は、やや幅広で、溶接や締結具等を使用してフロアパネル１０４に接続される。電源装置接続部１３４は、フロア接続部１３２よりも上方へ膨出した位置に形成されていて、溶接や締結具等によってバッテリ１０６の下側のブレース等に接続される。

外側前方ブラケット１２８は、前側クロスメンバ１１４（図２（ｂ）参照）の上面から壁面（後壁）にかけて設置される。外側前方ブラケット１２８は、前側クロスメンバ１１４から車両後方へ膨出した形状になっていて、バッテリ１０６の車外側かつ車両前側の側面のブレース等に溶接や締結具等で接続される。

外側後方ブラケット１３０は、上側の上側ブラケット１３０ａと下側の下側ブラケット１３０ｂとを含んで、バッテリ１０６の車外側の後側部分に配置されている。上側ブラケット１３０ａは、下側ブラケット１３０ｂとの間でブレース等を把持するようにしてバッテリ１０６を支える。下側ブラケット１３０ｂは、上側ブラケット１３０ａと結合しつつ、フロアパネル１０４（図２（ｂ）参照）と後側クロスメンバ１１６の下縁付近とにわたって溶接や締結具等によって設置される。

図４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４（ａ）は、図２（ａ）のバッテリ１０６を車両後方から見た図である。内側取付ブラケット１２６は、バッテリ１０６をフロアパネル１０４の上に支えながら、車両衝突時にはバッテリ１０６とケーブル１２４とを損傷から保護する役目を担っている。

図４（ｂ）は、図４（ａ）の内側取付ブラケット１２６の付近を拡大した図である。車両後方側から見た内側取付ブラケット１２６は、電源装置接続部１３４がバッテリ１０６の下側に沿っていて、そこから車内側下方のフロアパネル１０４に向かって山折り部１３６で屈曲している。山折り部１３６からは傾斜した領域が延び、その先にて谷折り部１３８で再び屈曲してフロア接続部１３２がフロアパネル１０４に沿った形状に設けられている。これら山折り部１３６や谷折り部１３８など、内側取付ブラケット１２６は、車幅方向において複数の屈曲部を有していて、側面衝突時に車外側から衝撃荷重（図４（ａ）の荷重Ｐ１）が加えられた場合に、あえて変形を誘発しやすい構造になっている。

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４（ａ）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が車室内側に変形する。

図４（ｂ）に示すように、内側取付ブラケット１２６を含むバッテリ１０６を支えている部材に車外側からの荷重Ｐ１がかかった場合、内側取付ブラケット１２６の山折り部１３６と谷折り部１３８とか矢印Ｐ２の方向へ蛇腹状に折りたたむように座屈する。これによって、荷重Ｐ１は受け流され、バッテリ１０６の保護が図られる。また、内側取付ブラケット１２６は、座屈して荷重を受け流すことで、フロアパネル１０４およびバッテリ１０６と結合した状態を維持でき、バッテリ１０６をフロアパネル１０４の上に保持することができる。

内側取付ブラケット１２６の座屈は、矢印Ｐ２の方向へ、バッテリ１０６を車内側のフロアパネル１０４に向かって沈み込ませるように移動させる。図２（ａ）に示したように、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へ向かっている。バッテリ１０６を車内側のフロアパネル１０４へ沈み込ませる移動であれば、フロアパネル１０４から離れる方向への移動に比べて、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、衝突荷重を好適に受け流すことが可能になる。

図５は、図２（ｂ）の前側および後側のクロスメンバを各方向から示した図である。図５（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、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５（ｂ）は、図２（ｂ）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。この構成によれば、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、矢印Ｐ３で示すよう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、矢印Ｐ４で示すように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。

脆弱部１４０、１４２は、外側前方ブラケット１２８および外側後方ブラケット１３０よりも車幅方向内側に形成されている。そのため、前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６の変形は、外側前方ブラケット１２８および外側後方ブラケット１３０の剛性の影響を受け難く、円滑に発生可能になっている。また、外側前方ブラケット１２８および外側後方ブラケット１３０とバッテリ１０６との接続箇所は、前側クロスメンバ１１４と後側クロスメンバ１１６との間に存在しているため、前述したバッテリ１０６の沈み込む移動を妨げることはない。

前側クロスメンバ１１４の変形によって、脆弱部１４０、１４２よりも車外側の外側前方ブラケット１２８および外側後方ブラケット１３０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ことができる。

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、１１８ｂ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、車外側のレールブラケット１１８ａ、１１８ｂは、脆弱部１４０、１４２、外側前方ブラケット１２８および外側後方ブラケット１３０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４（ａ）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５（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５（ａ）に示すように、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。このスライドレール１２０ａが上方に存在していることによって、仮にバッテリ１０６がフロアパネル１０４から浮き上がろうとしても、バッテリカバー１２２がスライドレール１２０ａに干渉するため、そのような移動は阻まれる。また、スライドレール１２０ａが傾くことで、前側クロスメンバ１１４および後側クロスメンバ１１６の外側部分には矢印Ｐ５で示す上側に回転する方向への変形が生まれる。これに伴って、バッテリ１０６の車外側も上側に移動しようとし、反対にバッテリ１０６の車内側には前述した沈み込む移動が発生し、バッテリ１０６の車内側のフロアパネル１０４から浮き上がるような移動は阻まれる。これら構成によっても、ケーブル１２４を引っ張る方向へのバッテリ１０６の移動を防ぎ、上述した沈み込ませる移動によって荷重Ｐ１を好適に受け流すことができる。

上記説明したように、当該固定構造１００では、内側取付ブラケット１２６等の働きによって、車体変形に伴うバッテリ１０６の移動を、車内側のフロアパネル１０４に沈み込ませる方向へと導いている。これらによって、当該固定構造１００では、車両衝突時の車体変形の開始から終了までにわたってバッテリ１０６に他の構造物を接触させることなく、バッテリ１０６のケーブル１２４を引っ張る方向への移動を防いでケーブル１２４の破損を抑えることが可能になっている。

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、車両用電源固定構造に利用することができる。

１００…固定構造、１０２…座席、１０４…フロアパネル、１０６…バッテリ、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、１１８…レールブラケット、１１８ａ…前側のレールブラケット、１１８ｂ…後側のレールブラケット、１２０ａ…車外側のスライドレール、１２０ｂ…車内側のスライドレール、１２２…バッテリカバー、１２３…保護ブレース、１２４…ケーブル、１２６…内側取付ブラケット、１２８…外側前方ブラケット、１３０…外側後方ブラケット、１３０ａ…上側ブラケット、１３０ｂ…下側ブラケット、１３２…フロア接続部、１３４…電源装置接続部、１３６…山折り部、１３８…谷折り部、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、Ｐ１…車外側からの荷重、Ｐ２…内側取付ブラケットの座屈を示す矢印、Ｐ３…前側クロスメンバの変形を示す矢印、Ｐ４…後側クロスメンバの変形を示す矢印、Ｐ５…スライドレールの移動に伴うクロスメンバの変形を示す矢印

Claims (7)

1. 車両のフロアパネル上の右側または左側に配置される電源装置と、
   前記フロアパネル上の前記電源装置の車両前方および車両後方の両方に設けられるクロスメンバと、
   前記クロスメンバの車外側に設けられて座席用のスライドレールを支えるレールブラケットとを備え、
   前記レールブラケットは、前記電源装置よりも上方に延びていて、
   前記電源装置は、車幅方向において前記レールブラケットの車内側に隣接する位置に配置されることを特徴とする車両用電源固定構造。
2. 当該車両用電源固定構造はさらに、前記電源装置を支持する支持部を備え、
   前記電源装置は、前記支持部によって前記クロスメンバよりも上方に到達する位置に支持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。
3. 前記電源装置は、前記支持部によって前記フロアパネルから離間した状態に支持されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用電源固定構造。
4. 前記支持部は、
   前記クロスメンバの車外側であって前記レールブラケットよりも車内側に設けられる外側ブラケットと、
   前記電源装置の車幅方向内側の部位を前記フロアパネルに取り付ける内側取付ブラケットとを含むことを特徴とする請求項２または３に記載の車両用電源固定構造。
5. 前記内側取付ブラケットは、車幅方向において複数の屈曲部を有することを特徴とする請求項４に記載の車両用電源固定構造。
6. 前記内側取付ブラケットは、
   前記電源装置の車内側に接続される電源装置接続部と、
   前記電源装置接続部よりも車内側に設けられて前記フロアパネルに接続されるフロア接続部とを有し、
   前記複数の屈曲部は、前記電源装置接続部と前記フロア接続部との間の範囲に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の車両用電源固定構造。
7. 前記クロスメンバは、
   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含み、
   前記外側ブラケットは、
   前記前側クロスメンバに設けられる外側前方ブラケットと、
   前記後側クロスメンバに設けられる外側後方ブラケットとを含むこと特徴とする請求項４に記載の車両用電源固定構造。

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