JP7335779B2 - 車体構造物及びこれを含む車両 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造物及びこれを含む車両に係り、より詳細には、積載スペースを低減して大容量バッテリーを取り付けることができ、バッテリー装着部の剛性を高めて衝突からバッテリーを保護することができる車体構造物及びこれを含む車両に関する。

電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄｓ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＰＨＥＶ）のように、駆動源として電動モータを用いる車両は、大容量バッテリーを含む。環境規制の強化にしたがって、これらの車両は、セダン（Ｓｅｄｅｎ）、ＳＵＶ（Ｓｐｏｒｔｓ Ｕｔｉｌｉｔｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＭＰＶ（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの様々な形式で発展しているが、車種に応じて、バッテリーの設置に制約が生じることがある。例えば、５人乗りのセダンは、２列シートの後方（積載スペース）または２列シートの下側に、バッテリーを取り付けることができる。しかし、ＳＵＶやＭＰＶは、乗車空間の後方に３列または４列のシートが設けられたり、４ＷＤのためのプロペラシャフトが適用されたりするため、大容量バッテリーの取り付けに困難がある。

最近の大容量バッテリー装着車に関する法規は、車両の衝突がバッテリーに与える影響を最小限に抑えて、バッテリーの安全を確保できるように、バッテリーの周辺の緩衝空間の確保及び堅固な車体構造を必要としている。

特開２０１３－２８１９１号公報

本発明の目的は、バッテリー装着部の剛性を高めるとともに緩衝領域を確保して、衝突からバッテリーの安全を確保できる車体構造物及びこれを含む車両を提供することにある。本発明の他の目的は、積載スペースを低減しながら、大容量バッテリーを取り付けできる車体構造物及びこれを含む車両を提供することにある。本発明のさらの他の目的は、大容量バッテリーの取り付けにもかかわらず、後列シートの設置および移動の制約を最小限に抑えることができる車体構造物及びこれを含む車両を提供することにある。

本発明による車体構造物は、後列シートの後方のフロアに設けられ、バッテリーが装着されるバッテリー装着部と、前記バッテリー装着部の前方に前記フロアを補強するクロスメンバーと、前記バッテリー装着部の下側の前記フロアを補強し、前記クロスメンバーおよび両側のサイドメンバーに支持される下側補強部と、前記バッテリーを結束した状態で、前記下側補強部に締結される上側結束部と、を含むことを特徴とする。

前記バッテリー装着部は、前記フロアから下方に陥没するように形成され、前記バッテリーの下側を収容する陥没部を含むことを特徴とする。

前記下側補強部は、前記クロスメンバーから後方へ離間された位置から横方向に延び、両端が前記両側のサイドメンバーに支持される第１の補強フレームと、前記クロスメンバーと前記第１の補強フレームとを連結するように縦方向に延び 、横方向に互に離隔されるように配置された複数の第２の補強フレームと、前記クロスメンバーと前記第１の補強フレームとの間で、前記両側のサイドメンバーとこれに隣接する前記第２の補強フレームとを連結するように、両側にそれぞれ設けられ、横方向に延びた第３の補強フレームと、を含むことを特徴とする。

前記第１の補強フレームは、前記バッテリーの後端に一致した位置に設けられることを特徴とする。

前記第１の補強フレームと前記複数の第２の補強フレームとが連結される位置からそれぞれ後方に延びてリアバンパーに支持され、前記第１及び第２の補強フレームより剛性の弱い素材で設ける複数の緩衝フレームをさらに含むことを特徴とする。

前記上側結束部は、前記バッテリーを結束するために横方向に延び、両端が前記第３の補強フレームに締結される第１の結束フレームと、前記バッテリーを結束するため横方向に延び、両端が前記第１の補強フレームに締結される第２の結束フレームと、前記バッテリーを結束するために縦方向に延び、前記第１及び第２の結束フレームと交差状態で結合され、前端が前記複数の第２の補強フレームにそれぞれ締結される複数の第３の結束フレームと、を含むことを特徴とする。

前記下側補強部は、前記第１ないし第３の補強フレームに設けられ、前記第１ないし第３の結束フレームが締結される部分を、それぞれ補強する複数の補強部材をさらに含むことを特徴とする。

前記後列シートの移動を案内するように前記フロアに装着され、前記第１の結束フレームの各々に延びた状態で、前記第１の結束フレームに締結される複数のシートレールをさらに含むことを特徴とする。

前記後列シートの移動を案内するように前記フロアに装着され、前記上側結束部の上方に延びた状態で、前記上側結束部に締結される複数のシートレールをさらに含むことを特徴とする。

前記下側補強部からそれぞれ後方に延びてリアバンパーに支持され、前記下側補強部より剛性の弱い素材で設ける複数の緩衝フレームをさらに含むことを特徴とする。

本発明による車両は、前記の車体構造物を含む車両であることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る車体構造物は、下側補強部と上側結束部とを備えるため、バッテリー装着部の剛性を高めることができる。本発明の実施形態に係る車体構造物は、横方向荷重Ｐ１が、下側補強部の第１及び第３の補強フレームと上側結束部の第１および第２の結束フレームとに分散伝達され、縦方向の荷重Ｐ２が、下側補強部の第２の補強フレームと上側結束部の第３結束フレームに分散伝達されるため、衝突からバッテリーを安定的に保護することができる。本発明の実施形態に係る車体構造物は、後方のリアバンパー側から縦方向の荷重Ｐ３が作用する場合、第１および第２の補強フレームより剛性の弱い複数の緩衝フレームが変形されながらエネルギーを吸収するので、後方衝突からバッテリーを安定的に保護することができる。本発明の実施形態に係る車体構造物は、後列シートの後方にバッテリー装着部が設けられ、リアフロアにバッテリーの下側を収容するために下方へ陥没した陥没部を備えるので、搭乗及び積載スペースの占有を低減しながら、大容量バッテリーを装着することができる。本発明の実施形態に係る車体構造物は、バッテリーの上部を結束する上側結束部が後列シートのシートレールによって支持されるため、車両の前方衝突が発生しても、バッテリーが慣性によって持ち上がる現象を防止することができる。本発明の実施形態の車体構造物は、バッテリー装着部が後列シートの後方に設けされるため、大容量バッテリーの取り付けにもかかわらず、後列シートの設置および移動の制約を最小限に抑えることができ、４ＷＤ適用の際に、プロペラシャフトとバッテリーとの干渉を防止することができる。

本発明の実施形態に係る車体構造物の斜視図である。 本発明の実施形態に係る車体構造物のバッテリー装着部周辺の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る車体構造物の下側補強部を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る車体構造物の上側結束部示す平面図である。 図４におけるＡ－Ａ′線での断面図である。 図４におけるＢ－Ｂ′線での断面図である。

以下、本発明の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１～図３を参照すると、本発明の実施形態に係る車体構造物は、搭乗スペースの低部を構成するセンターフロア１０と、後尾の底部を構成するリアフロア２０と、後列シート３０の後方のリアフロア２０に設けられ、バッテリー４０が装着されるバッテリー装着部５０と、バッテリー装着部５０の下方のリアフロア２０を補強する下側補強部６０と、バッテリー４０の上方にバッテリー４０を結束する上側結束部７０と、バッテリー装着部５０の前方にリアフロア２０を補強するクロスメンバー８０と、後尾に装着されるリアバンパー９０と、を有している。

なお、後列シート３０は、搭乗空間の最後方に設置するシートである。例えば、本実施形態の車体構造物がＳＵＶやＭＰＶに適用される場合、後列シート３０は、３列または４列シートであることができる。また、車体構造物が１列シートと２列シートとを持つ小型ＳＵＶの適用される場合、後列シート３０は、２列シートであることができる。

クロスメンバー８０は、横方向に長く延び、両端が左側のリアサイドメンバー８２と右側のリアサイドメンバー８３とにそれぞれ連結される。クロスメンバー８０は、リアフロアパネル２１の下面に付着された状態で、両端が左右側のリアサイドメンバー８２、８３に支持されることにより、リアフロア２０の方の横方向の剛性を高める。

バッテリー装着部５０は、図２と図６に示すように、バッテリー４０の下側を収容できるようリアフロアパネル２１の表面から下方へ所定の深さで陥没するように形成されることができる。具体的には、バッテリー装着部５０の位置するリアフロアパネル２１には、下方へ陥没されてバッテリー４０の下側を収容する陥没部５２が設けられる。

下側補強部６０は、図２と図３に示すように、バッテリー装着部５０の位置するリアフロアパネル２１の下部に結合された状態で、クロスメンバー８０および両側のリアサイドメンバー８２、８３に支持されることで、車体構造物の縦方向と横方向の剛性を高める。下側補強部６０は、図３に示すように、第１の補強フレーム６１と、複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃと、左側および右側の第３の補強フレーム６３ａ、６３ｂとを含むことができる。

第１の補強フレーム６１は、クロスメンバー８０から後方へ離隔された位置に設けられ、クロスメンバー８０と平行するように横方向に延びる。具体的には、第１の補強フレーム６１は、バッテリー４０の後端と一致する位置に設けることができる。第１の補強フレーム６１の両端は、左右側のリアサイドメンバー８２、８３にそれぞれ連結される。

複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、クロスメンバー８０と第１の補強フレーム６１とを連結するように縦方向に延長し、互に横方向に離隔されるように配置される。複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃは、互に平行に離隔された状態で、前端がクロスメンバー８０に支持され、後端が第１の補強フレーム６１に支持されることにより、バッテリー装着部５０の下部の縦方向の剛性を高める。

左側と右側の第３の補強フレーム６３ａ、６３ｂは、クロスメンバー８０と第１の補強フレーム６１との間で横方向に延び、左右側のリアサイドメンバー８２、８３とこれに隣接する第２の補強フレーム６２ａ、６２ｃとをそれぞれ連結する。左側の第３の補強フレーム６３ａは、左側のリアサイドメンバー８２とこれに隣接する第２の補強フレーム６２ａとを連結し、右側の第３の補強フレーム６３ｂは、右側のリアサイドメンバー８３とこれに隣接する右側の第２の補強フレーム６２ｃとを連結する。

第１の補強フレーム６１と左右側の第３の補強フレーム６３ａ、６３ｂとは、それぞれ左右側のリアサイドメンバー８２、８３に支持されることにより、バッテリー装着部５０の下部の横方向の剛性を高める。リアバンパー９０と下側補強部６０の第１の補強フレーム６１との間には、複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３が設置される。複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３は、第１の補強フレーム６１と複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃとが連結される位置からそれぞれの後方へ延びて、リアバンパー９０に支持される。複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３は、第１および第２の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃより剛性の弱い素材で設けられる。

複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３は、図６に示すように、第１および第２の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃより相対的に剛性の弱い素材で設けられ、バッテリー装着部５０の後方に位置するため、後方からの衝突が発生した場合、変形しながらエネルギーを吸収して、バッテリー装着部５０を保護することができる。

このような車体構造物は、図６に示すように、バッテリー装着部５０が位置するクロスメンバー８０と第１の補強フレーム６１との間の高強度領域Ｄと、リアバンパー９０と第１の補強フレーム６１との間の低強度領域Ｅに区分することができる。

高強度領域Ｄは、相対的に剛性の高い第１の補強フレーム６１と、複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃと、左右側の第３の補強フレーム６３ａ、６３ｂと、を含むため、バッテリー装着部５０の変形を抑制して、バッテリー４０を安定的に保護することができる。低強度領域Ｅは、比較的に剛性の弱い複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３を含むため、後方からの衝突が発生した場合、複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３が変形しながら衝突エネルギーを吸収することができる。後方衝突からバッテリー４０を安定的に保護するためには、高強度領域Ｄと低強度領域Ｅとの境界を形成する第１の補強フレーム６１を、バッテリー４０の後端に一致する位置に配置して、バッテリー装着部５０の後方に十分な大きさの低強度領域（Ｅ、緩衝領域）を確保することがよい。

上側結束部７０は、図１、図２、図４に示すように、バッテリー装着部５０に置かれたバッテリー４０の上側の外面を結束した状態で、下側補強部６０に締結される。上側結束部７０は、バッテリー４０を結束するように横方向に延び、両端が第３の補強フレーム６３ａ、６３ｂに締結される第１の結束フレーム７１と、第１の結束フレーム７１の後方にバッテリー４０を結束するように横方向に延び、両端が第１の補強フレーム６１に締結される第２の結束フレーム７２と、バッテリー４０を結束するように縦方向に延び、第１および第２の結束フレーム７１、７２に交差状態で結合され、前端が複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃにそれぞれ締結される複数の第３の結束フレーム７３ａ、７３ｂ、７３ｃとを含む。

第１の結束フレーム７１と第２の結束フレーム７２とは、図４と図５に示すように、バッテリー４０の上側を結束した状態で、両端が第１の補強フレーム６１と第３の補強フレーム６３ａ、６３ｂとに締結されることにより、バッテリー４０を結束する機能の他に、第１及び第３の補強フレーム６１、６３ａ、６３ｂとともに車体構造物の横方向の剛性を向上させる。複数の第３の結束フレーム７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、図４と図６に示すように、バッテリー４０の上側を結束した状態で、前端が複数の第２の補強フレーム６２ａ、６２ｂ、６２ｃの前端に締結されることにより、バッテリー４０を結束する機能の他に、下側の第２の補強フレームに６２ａ、６２ｂ、６２ｃとともに車体構造物の縦方向の剛性を向上させる。

図５と図６を参照すると、上側結束部７０の第１～第３の結束フレーム７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、実際にそれぞれ下側補強部６０の第１～第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂが結合された位置のリアフロアパネル２１の上面に締結される。しかし、通常の車体構造物のがそうであるように、リアフロアパネル２１の下面に溶接された第１～第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂは、構造的な観点において、第１～第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂの上方のリアフロアパネル２１の一部分を含む、閉四角の断面のように見える。したがって、第１～第３の結束フレーム７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７３ｃは、第１～第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂに結合されるものと見ることができる。

第１ないし第３の結束フレーム７１、７２、７３ａ、７３ｂ、７３ｃが締結される位置の第１ないし第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂの内には、図５と図６に示すように、締結部分の剛性を高める補強部材６５が、それぞれ設置されることができる。補強部材６５は、第１ないし第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂの 閉四角の断面の内に収容された状態で、第１ないし第３の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃ 、６３ａ、６３ｂまたはリアフロアパネル２１の底面に溶接されることができる。

これらの車体構造物は、図４と図５に示すように、車両に作用する横方向の荷重Ｐ１が、バッテリー装着部５０に至って下側補強部６０の第１および第３の補強フレーム６１、 ６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６３ａ、６３ｂと、上側結束部７０の第１および第２の結束フレーム７１、７２とに分散して伝達されるため、横方向の衝突からバッテリー４０を安定的に保護することができるだけでなく、横方向の剛性を高めることもできる。

また、これらの車体構造物は、図４と図６に示すように、車両の前方から作用する縦方向の荷重Ｐ２が、バッテリー装着部５０に至って、下側補強部６０の第２の補強フレームの６２ａ、６２ｂ、６２ｃと上側結束部７０の第３の結束フレームに７３ａ、７３ｂ、７３ｃとに分散して伝達されるため、縦方向の衝突からバッテリー４０を安定的に保護することができるだけでなく、縦方向の剛性を高めることもできる。

また、図６に示すように、後方のリアバンパー９０の方から縦方向の荷重Ｐ３が作用する場合には、第１および第２の補強フレーム６１、６２ａ、６２ｂ、６２ｃより剛性の弱い複数の緩衝フレーム１１１、１１２、１１３が変形しながら、エネルギーを吸収するため、後方の衝突からバッテリー４０を安定的に保護することができる。

図１、図２、図４を参照すると、リアフロアパネル２１の上方には、後列シート３０（３列または４列シート）を支持しながら、移動を案内する複数のシートレール３１、３２、３３、３４が設置されることができる。シートレールに３１、３２、３３、３４は、互に平行に縦方向に延びる。また、シートレール３１、３２、３３、３４の各々は、後端が上側結束部７０の第１の結束フレーム７１の上方に延びた後、第１の結束フレーム７１に締結される。

このように、複数のシートレール３１、３２、３３、３４がバッテリー４０の上部を結束する第１の結束フレーム７１に結合されると、後列シート３０および後列シート３０に着座した乗員の重量が、複数のシートレール３１、３２、３３、３４を介して第１の結束フレーム７１に伝達されて、第１の結束フレーム７１を下方へ加圧する。すなわち、バッテリー４０が後列シート３０および後列シート３０に着座した乗員の重量により、下方へ加圧されることができる。したがって、車両の前方の衝突が発生する場合にも、バッテリー４０が、慣性によって持ち上がる現象を防止することができる。

本実施形態の車体構造物は、図６に示すように、搭乗スペースの最後方に設置された後列シート３０の後方にバッテリー装着部５０が設けられ、リアフロアパネル２１にバッテリー４０の下側を収容するように下方へ陥没した陥没部５２を備えるため、搭乗及び積載スペースの占有を低減しながら、大容量バッテリー４０を取り付けることができる。また、本実施形態の車体構造物は、バッテリー装着部５０が後列シート３０の後方に設けされるため、大容量バッテリー４０の設置にもかかわらず、後列シート３０の設置及び移動の制約を最小限に抑えることができ、４ＷＤの適用の際、プロペラシャフト（図示せず）とバッテリー４０との干渉を防止することができる。

１０・・・センターフロア
２０・・・リアフロア
２１・・・リアフロアパネル
３０・・・後列シート
３１、３２、３３、３４・・・シートレール
４０・・・バッテリー
５０・・・バッテリー装着部
５２・・・陥没部
６０・・・下側補強部
６１・・・第１の補強フレーム
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ・・・第２の補強フレーム
６３ａ、６３ｂ・・・第３の補強フレーム
６５・・・補強部材
７０・・・上側結束部
７１・・・第１の結束フレーム
７２・・・第２の結束フレーム
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ・・・第３の結束フレーム
８０・・・クロスメンバー
８２・・・左側のリアサイドメンバー
８３・・・右側のリアサイドメンバー
９０・・・リアバンパー
１１１、１１２、１１３・・・緩衝フレーム

Claims (11)

1. 後列シートの後方のフロアに設けられ、バッテリーが装着されるバッテリー装着部と、
   前記バッテリー装着部の前方の前記フロアを補強するクロスメンバーと、
   前記バッテリー装着部の下側の前記フロアを補強し、前記クロスメンバーおよび両側のサイドメンバーに支持される下側補強部と、
   前記バッテリーを結束した状態で、前記下側補強部に締結される上側結束部と、を含むことを特徴とする車体構造物。
2. 前記バッテリー装着部は、前記フロアから下方に陥没するように形成され、前記バッテリーの下側を収容する陥没部を含むことを特徴とする請求項１に記載の車体構造物。
3. 前記下側補強部は、
   前記クロスメンバーから後方へ離間された位置から横方向に延び、両端が前記両側のサイドメンバーに支持される第１の補強フレームと、
   前記クロスメンバーと前記第１の補強フレームとを連結するように縦方向に延び 、横方向に互に離隔されるように配置された複数の第２の補強フレームと、
   前記クロスメンバーと前記第１の補強フレームとの間で、前記両側のサイドメンバーとこれに隣接する前記第２の補強フレームとを連結するように、両側にそれぞれ設けられ、横方向に延びた第３の補強フレームと、を含むことを特徴とする請求項２に記載の車体構造物。
4. 前記第１の補強フレームは、前記バッテリーの後端に一致した位置に設けられることを特徴とする請求項３に記載の車体構造物。
5. 前記第１の補強フレームと前記複数の第２の補強フレームとが連結される位置からそれぞれ後方に延びてリアバンパーに支持され、前記第１及び第２の補強フレームより剛性の弱い素材からなる複数の緩衝フレームをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の車体構造物。
6. 前記上側結束部は、
   前記バッテリーを結束するために横方向に延び、両端が前記第３の補強フレームに締結される第１の結束フレームと、
   前記バッテリーを結束するため横方向に延び、両端が前記第１の補強フレームに締結される第２の結束フレームと、
   前記バッテリーを結束するために縦方向に延び、前記第１及び第２の結束フレームと交差状態で結合され、前端が前記複数の第２の補強フレームにそれぞれ締結される複数の第３の結束フレームと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の車体構造物。
7. 前記下側補強部は、
   前記第１ないし第３の補強フレームに設けられ、前記第１ないし第３の結束フレームが締結される部分を、それぞれ補強する複数の補強部材をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の車体構造物。
8. 前記後列シートの移動を案内するように前記フロアに装着され、前記第１の結束フレームの各々に延びた状態で、前記第１の結束フレームに締結される複数のシートレールをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の車体構造物。
9. 前記後列シートの移動を案内するように前記フロアに装着され、前記上側結束部の上方に延びた状態で、前記上側結束部に締結される複数のシートレールをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の車体構造物。
10. 前記下側補強部からそれぞれ後方に延びてリアバンパーに支持され、前記下側補強部より剛性の弱い素材で設ける複数の緩衝フレームをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の車体構造物。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の車体構造物を含むことを特徴とする車両。

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