JP7450320B2

JP7450320B2 - 車両構造

Info

Publication number: JP7450320B2
Application number: JP2022036038A
Authority: JP
Inventors: 茂男稲村
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2042-03-09
Also published as: JP2023131340A

Description

本発明は、自動車などの車両構造、さらに詳しくは、バッテリなどの蓄電装置が搭載された車両構造に関する。

車両構造の具体例として、特許文献１に記載のものがある。
同文献に記載の車両構造においては、車両のフロア部のうち、車両用シートの下方に、下窪み状の凹部を形成し、かつこの凹部内にバッテリを搭載している。ただし、バッテリを保護するための手段として、バッテリの下面側、上面側、および外周囲を頑丈な部材を用いて囲んでいる。

しかしながら、前記従来技術によれば、構成が複雑かつ大掛かりであり、全体の重量や製造コストが増加する。また、バッテリを頑丈な部材で囲むだけの構成では、車両の前突時や側突時において大きな衝突荷重が車両に入力した場合に、バッテリに大きなダメージを生じないようにすることは難しい。

特開２０１３－２４４７６８号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、製造コストの上昇や、重量の増加などの不具合を適切に防止または抑制しながらも、車両の前突や側突などに対する蓄電装置の保護性能を優れたものとすることが可能な車両構造を提供することを、その課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明により提供される車両構造は、車幅方向に間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、これら一対のサイドメンバの上面側に設けられたフロア部の上面側または下面側に配設され、かつ互いに車両前後方向に離間して車幅方向に延びる前側および後側のクロスメンバと、前記フロア部のうち、前記一対のサイドメンバの相互間領域のうち、前記前側および後側のクロスメンバの相互間領域に設けられた下窪み状の凹部の底壁部上に配設された蓄電装置と、を備えている、車両構造であって、前記凹部の底壁部を覆うように前記底壁部の下面側または上面側に重なった配置のリインフォースを、さらに備えており、前記リインフォースの車両前後方向の両端部は、前記前側および後側のクロスメンバに接合されている一方、前記リインフォースの車幅方向の両端部は、前記一対のサイドメンバから車幅方向内方側に離間した配置で前記フロア部に接合されていることを特徴としている。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、車両の前突が発生し、その衝突荷重（前突荷重）が車両前方側から蓄電装置の搭載領域に向けて作用する場合、この前突荷重はリインフォースに作用することとなるが、このリインフォースは、前側および後側のクロスメンバに挟まれ、かつこれらに接合されているため、前記前突荷重に対する耐荷重性に優れたものとなり、蓄電装置への荷重
入力が抑制される。一方、車両の側突が発生し、その衝突荷重（側突荷重）が車幅方向外方側から蓄電装置の搭載領域に向けて作用する場合は、前記側突荷重はまずサイドメンバに作用し、このサイドメンバが車幅方向内方側に変形する。ただし、前記リインフォースは、そのようなサイドメンバには直接接合されておらず、車幅方向に離間した配置にあるため、前記サイドメンバの変形による直接的な荷重入力を生じないようにすることができる。前記リインフォースは、前記側突荷重が入力した際には、フロア部の変形を伴わせて車幅方向に変位可能であり、このことによって蓄電装置への側突荷重の直接的な入力を防止または抑制することが可能である。
このように、本発明によれば、車両の前突および側突のいずれの場合においても、蓄電装置の保護性能に優れたものとすることができるが、全体の構造は簡素であり、車両の軽量化および製造コストの低減化を図ることが可能である。
蓄電装置は、フロア部の下窪み状の凹部の底壁部上に配設されているため、フロア部上に蓄電装置が大きく嵩張ることを防止し、車両の室内空間を広く使うことが可能である。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係る車両構造の一例を示す要部側面断面図である。図１の要部概略平面図である。図１の要部概略底面図である。図３に示す車両構造からサスペンションメンバを取り外した状態の要部概略底面図である。図２のＶ－Ｖ概略断面図である。図２のVI－VI概略断面図である。図２のVII－VII概略断面図である。（ａ）は、図２のVIII－VIII概略断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の分解概略断面図である。図２のIX－IX概略断面図である。図３に示す構造において、車両の側突が発生した場合の作用の例を示す要部概略底面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１～図９に示す車両構造Ａは、車両１の前部の骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ３（図３および図４では、網点模様部分）、前輪１９を懸架するフロントサスペンションの構成要素としてのサスペンションメンバ４、フロアトンネル部１２が形成されたフロア部１１、左右一対のトンネルリインフォース１３（図４では、薄墨部分）、左右一対の補助クロスメンバ６、前側および後側のクロスメンバ７Ａ，７Ｂ、バッテリ８、バッテリ保護用のリインフォース５、ならびに左右一対の枠状構造部Ｂを備えている。
バッテリ８は、本発明でいう蓄電装置の一例である。

一対のフロントサイドメンバ３は、本発明でいう一対のサイドメンバの具体例に相当し、車両１の前部の下部において、車幅方向に互いに間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びている。図５および図６に示すように、各フロントサイドメンバ３は、たとえば断面ハット状の部材を用いて構成されており、車両１のフロア部１１が設けられている箇所においては、このフロア部１１の下面部に溶接されている。フロア部１１の上面側には、このフロア部１１を挟んでフロントサイドメンバ３上に重なった配置のアッパメンバ９０が溶接されている。
なお、本実施形態においては、前記したフロントサイドメンバ３と同様に、アッパメンバ９０、補助クロスメンバ６、ならびに前側および後側のクロスメンバ７Ａ，７Ｂは、いずれも断面ハット状の部材を用いて構成されている。ただし、これに限定されない。

図１に示すように、各フロントサイドメンバ３は、フロア部１１の前部から車両前方側に延びた前上がり傾斜部３０を有しており、この前上がり傾斜部３０の車両前方側および車両後方側の領域は、略水平な領域とされている。
サスペンションメンバ４は、前輪１９を支持するロアアーム４０の基端部を回転可能に支持する部材であり、フロントサイドメンバ３の前上がり傾斜部３０の下方に配され、前側および後側の取付け部９Ａ，９Ｂを利用してフロントサイドメンバ３に取付けられている。

図２および図３に示すように、車両平面視（車両底面視も含み、以下同様）において、一対のフロントサイドメンバ３は、一対のフロント部３２、内入り傾斜部３３、幅狭部３４、後広がり状傾斜部３５、および後側延設部３６がこれらの順序で一連に繋がった構成である。
一対のフロント部３２は、エンジンなどのパワープラント２が配されたエンジンルーム１０の両側に位置して車両前後方向に略直線状に延びている。一対の内入り傾斜部３３は、サスペンションメンバ４の取付け箇所周辺部に位置しており、車両後方側ほど車幅方向相互間隔が狭くなるように車両平面視において傾斜している。一対の幅狭部３４は、一対のフロントサイドメンバ３の他の部分と比較して、車幅方向の相互間隔が最も狭くされた部分である。

一対の後広がり状傾斜部３５は、車両後方側ほど車幅方向相互間隔が広くなるように車両平面視において傾斜した部分である。これら一対の後広がり状傾斜部３５が設けられていることにより、これらの後端に繋がっている後側延設部３６は、バッテリ８よりも車幅方向外方側に位置し、後側延設部３６およびバッテリ８の両者が互いに干渉しないように設定されている。

フロア部１１は、ダッシュパネル１１ａの後端部と、フロントフロアパネル１１ｂの前端部とが接合部１７を介して接合された構成である。この接合は、たとえばスポット溶接により図られている。フロア部１１の車幅方向両端部は、左右一対のロッカ１５に接合（溶接）されている。

前側および後側のクロスメンバ７Ａ，７Ｂは、バッテリ８の搭載箇所の強度を高め、バッテリ８の保護に役立つ部材であり、図２によく表われているように、バッテリ８を車両前後方向において挟む配置で車幅方向に延び、左右一対のロッカ１５の相互間に橋渡し接続されている。

バッテリ８は、フロア部１１上のうち、たとえば車両用シート（不図示）の下方スペースに相当する領域に搭載されている。より具体的には、フロア部１１のうち、一対のフロントサイドメンバ３よりも車幅方向内方側であって、前側および後側のクロスメンバ７Ａ，７Ｂに挟まれた領域には、図７～図９によく表われているように、適当な寸法で下方に窪んだ凹部１８が設けられており、この凹部１８の底壁部１８ａ上にバッテリ８が配設されている。このような構成により、バッテリ８がフロア部１１上に大きく嵩張ることは抑制される。図示説明は省略するが、バッテリ８は、適当な固定用部材を用いてフロア部１１に固定されている。

バッテリ保護用のリインフォース５は、フロア部１１の凹部１８の底壁部１８ａに対応した形状およびサイズをもつ凹状プレート状であり、底壁部１８ａを覆うようにその下面
側に重ねられている。このリインフォース５の車両前後方向の両端部５ａ，５ｂは、図８（ａ）によく表われているように、前側および後側のクロスメンバ７Ａ，７Ｂのフランジ片部７０ａ，７０ｂに対して底壁部１８ａを挟んで重ねられ、かつこれらはスポット溶接により一体的に接合されている。
一方、図９によく表われているように、リインフォース５の車幅方向の両端部５ｃは、フロントサイドメンバ３とは適当な寸法Ｌａだけ車幅方向内方側に離間した配置でフロア部１１に接合されている。

フロアトンネル部１２は、フロア部１１の前寄り領域の車幅方向中央部に設けられており、フロア部１１の周辺部よりも上方に突出し、かつダッシュパネル１１ａから車両後方側に延びた下部開口および前部開口のトンネル状である。このフロアトンネル部１２は、バッテリ８よりも車両前方側の領域に設けられている。

図３および図４によく表われているように、一対のトンネルリインフォース１３は、一対のフロントサイドメンバ３よりも車幅方向内方側に位置し、フロアトンネル部１２およびその周辺部を補強するための部材であり、リインフォース本体部１３ａ、および前側延設部１３ｂを含んでいる。
リインフォース本体部１３ａは、フロアトンネル部１２の基部下面側に溶接され（図５も参照）、かつ車両前後方向に略直線状に延びている。好ましくは、リインフォース本体部１３ａの後端部１３ａ’は、フロア部１１を介して前側のクロスメンバ７Ａに接合されている。
前側延設部１３ｂは、リインフォース本体部１３ａの前部から車幅方向外方に向けて屈曲または湾曲した部分であり、この前側延設部１３ｂの先端部は、フロントサイドメンバ３の幅狭部３４に接合されている。

一対の補助クロスメンバ６は、フロア部１１の上面部に接合されて車幅方向に延び、かつフロアトンネル部１２とアッパメンバ９０との相互間に橋渡し接続されている。

一対の枠状構造部Ｂのそれぞれは、各トンネルリインフォース１３の前側延設部１３ｂ、リインフォース本体部１３ａの前寄り領域、補助クロスメンバ６、および各フロントサイドメンバ３の幅狭部３４の計４箇所の部位が、車両平面視（車両底面視）において略矩形の枠状をなし、かつ互いに直接または間接的に接合された構造部である。
枠状構造部Ｂは、サスペンションメンバ４の車両後方側に位置している。
枠状構造部Ｂの車幅方向外方側には、フロントサイドメンバ３とロッカ１５との相互間を橋渡し接続するアウタトルクメンバ９１が設けられている。

次に、前記した車両構造Ａの作用について説明する。

まず、車両１の前突が発生し、その衝突荷重（前突荷重）が車両前方側からバッテリ８の搭載領域に向けて作用し、バッテリ保護用のリインフォース５に作用する場合があるが、このリインフォース５は、前側および後側のクロスメンバ７Ａ，７Ｂに挟まれ、かつこれらに接合されており、頑丈かつ組み付け強度が高いものとなっている。このため、前記前突荷重に対する耐荷重性に優れたものとなり、バッテリ８に大きな衝撃力が作用することは抑制される。

一方、車両にポール側突などの側突が発生し、図１０に示すように、その衝突荷重Ｆａ（側突荷重Ｆａ）が、車幅方向外方側からバッテリ８の搭載領域に向けて作用する場合がある。この場合、側突荷重Ｆａは先ずフロントサイドメンバ３に作用し、このフロントサイドメンバ３が車幅方向内方側に変形する。ただし、リインフォース５の両端部５ｃは、フロントサイドメンバ３には直接接合されておらず、車幅方向内方側に離間した配置にあ
るため、フロントサイドメンバ３の前記した変形による直接的な荷重入力がリインフォース５には生じないようにすることができる。リインフォース５は、側突荷重Ｆａが入力した際には、フロア部１１の変形を伴わせて車幅方向に退避するように変位可能であり、このことによってバッテリ８への側突荷重Ｆａの直接的な入力を防止または抑制することが可能である。

このように、本実施形態によれば、車両１の前突および側突のいずれの場合においても、バッテリ８の保護性能に優れたものとすることが可能である。一方、全体の構造は簡素であり、車両の軽量化および製造コストの低減化を図ることが可能である。

また、本実施形態によれば、車両１の前突が発生した際に、バッテリ８の搭載領域に大きな衝突荷重が入力することを適切に抑制する効果も得られる。以下、この点について説明する。
すなわち、フロントサイドメンバ３には、後広がり状傾斜部３５が設けられているため、車両１の前突が発生し、その衝突荷重がフロントサイドメンバ３に対してその車両前方側から作用すると、図４に示すように、前端部３５ａを起点として後広がり状傾斜部３５を、たとえば車幅方向内方側に屈曲させようとする回転力Ｍが発生する。これに対し、前端部３５ａには、補助クロスメンバ６が連結されており、この補助クロスメンバ６は、回転力Ｍに対する突っ張り力Ｆを発生させる。したがって、後広がり状傾斜部３５が、回転力Ｍに起因して容易に、かつ大きく屈曲変形することは適切に阻止される。

また、車両１の前突が発生した場合には、たとえば衝突荷重に起因してサスペンションメンバ４が後退し、フロア部１１の前部に突入する虞がある。これに対し、フロア部１１の前部に設けられた一対の枠状構造部Ｂは、高剛性の部位であるため、サスペンションメンバ４の突入などの荷重入力を適切に受け止め、フロア部１１が大きく変形、破損しないようにすることが可能である。枠状構造部Ｂにおいては、補助クロスメンバ６の存在により、トンネルリインフォース１３とフロントサイドメンバ３との連結強度が高められているため、たとえばトンネルリインフォース１３のみが荷重入力によって車両後方側に大きく押し込まれることをなくすことが可能である。フロントサイドメンバ３による荷重伝達性を良好にする作用も得られる。

このようなことから、本実施形態によれば、車両前部の耐荷重性を良好なものとすることができる。バッテリ８に衝突荷重が強く作用することは抑制され、バッテリ８の保護が一層適切に図られる。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係る車両構造の各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述の実施形態においては、バッテリ保護用のリインフォース５が、フロア部１１に設けられた凹部１８の底壁部１８ａの下面側に設けられているが、本発明はこれに限定されず、底壁部１８ａの上面側に設けた構成とすることもできる。なお、凹部１８の底壁部１８ａの下面側にリインフォース５を設ければ、飛び石や地面などとの接触から底壁部１８ａを保護することも可能である。
リインフォース５は、凹部１８の底壁部１８ａを覆うように底壁部１８ａの下面側または上面側に重なった配置であればよく、底壁部１８ａとリインフォース５との間に隙間が形成されていてもよい。また、リインフォース５は、底壁部１８ａの全面を覆うように設けられることが好ましいが、底壁部１８ａの一部が覆われていない構成とされていてもかまわない。
本発明におけるサイドメンバの具体的な構成も、上述したフロントサイドメンバの構成に限定されない。本発明は、サイドメンバが具体的にどのような態様、延設方向とされて
いるかを問うものではない。

本発明でいう蓄電装置は、バッテリに限定されず、たとえばキャパシタも含む。
上述の実施形態においては、多くの部材が、断面ハット状部材を用いて構成されているが、本発明はこれに限定されず、それ以外の種々の形態の部材を用いることが可能である。
本発明の車両構造は、エンジン自動車に限らず、ハイブリッド車や電気自動車にも適用することができることは勿論である。

Ａ車両構造
１車両
１１フロア部
１８凹部
１８ａ底壁部（凹部の）
３フロントサイドメンバ（サイドメンバ）
５リインフォース
５ａ，５ｂ両端部（リインフォースの車両前後方向の）
５ｃ両端部（リインフォースの車幅方向の）
７Ａ，７Ｂ前側および後側のクロスメンバ

Claims

車幅方向に間隔を隔てた配置で車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、
これら一対のサイドメンバの上面側に設けられたフロア部の上面側または下面側に配設され、かつ互いに車両前後方向に離間して車幅方向に延びる前側および後側のクロスメンバと、
前記フロア部のうち、前記一対のサイドメンバの相互間領域のうち、前記前側および後側のクロスメンバの相互間領域に設けられた下窪み状の凹部の底壁部上に配設された蓄電装置と、
を備えている、車両構造であって、
前記凹部の底壁部を覆うように前記底壁部の下面側または上面側に重なった配置のリインフォースを、さらに備えており、
前記リインフォースの車両前後方向の両端部は、前記前側および後側のクロスメンバに接合されている一方、
前記リインフォースの車幅方向の両端部は、前記一対のサイドメンバから車幅方向内方側に離間した配置で前記フロア部に接合されていることを特徴とする、車両構造。