JP7464561B2 - 車両のボディ - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、車両のボディに関する。

特許文献１に、車両のボディが開示されている。このボディは、車両の前後方向に延びるセンタートンネルと、センタートンネルから車両の左右方向の両側へ広がるフロアパネルと、フロアパネルの上面に設けられているとともに、車両の左右方向に延びるフロアクロスメンバと、を備える。センタートンネルは、フロアクロスを跨いで車両の前後方向に延びている。

特開２０１９―１３０９７８号公報

センタートンネルの形状は、キャビンの床面の形状に反映される。上記のボディでは、キャビンの居住性を向上させるために、センタートンネルの高さを低くすることが求められる。センタートンネルは、車両の前方への衝突（即ち、前突）による衝突荷重を吸収している。従って、キャビンの居住性の向上を目的としてセンタートンネルが低く構成されることによって、センタートンネルの、車両左右軸周りの曲げ剛性が低下してしまう。そのため、前突による衝突荷重がセンタートンネルに負荷されたときに、センタートンネルの前端が上方向に向かって曲げ変形するおそれがある。特に、フロアクロスメンバが、センタートンネルを跨いで車両の左右方向に延びていると、センタートンネルの上面とフロアクロスメンバの前面との接合位置を起点として、上述したセンタートンネルの曲げ変形が生じやすい。

上記した実情を鑑み、本明細書は、センタートンネルの曲げ変形を抑制し得る技術を提供する。

本明細書が開示するボディは、車両の前後方向に延びるセンタートンネルと、センタートンネルから車両の左右方向の両側へ広がるフロアパネルと、フロアパネルの上面に設けられているとともに、センタートンネルを跨いで車両の左右方向に延びるフロアクロスメンバと、センタートンネルの上面とフロアクロスメンバの前面とに接合された補強部材と、を備える。

上記したボディでは、補強部材が、センタートンネルの上面とフロアクロスメンバの前面とに接合されている。このような構成によると、前突によってセンタートンネルに負荷された衝突荷重が、補強部材を通じてフロアクロスメンバに分散する。これにより、センタートンネルにかかる衝突荷重が低下するため、センタートンネルが左右軸周りに曲げ変形することを抑制することができる。

実施例の車両１０を模式的に示す。 ボディ１２のフロアパネル３０の上面を示す上面図。 図２中のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図。 図２中のＩＶ－ＩＶ線における断面図。 ボディ１２のセンタートンネル３２の下面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを示す下面図。

本技術の一実施形態において、補強部材は、プレート状の部材であってよく、一辺においてセンタートンネルの前記上面に接合されているとともに、他の一辺においてフロアクロスメンバの前面に接合されていてもよい。このような構成によると、補強部材は、センタートンネルから受けた衝突荷重を、フロアクロスメンバに効率的に伝達することができる。即ち、センタートンネルの曲げ変形をより効果的に抑制することができる。

本技術の一実施形態において、センタートンネルの上面のうち、少なくともフロアクロスメンバよりも上方に位置する範囲は、前方から後方にかけて下方に傾斜する傾斜面となっていてもよい。補強部材は、センタートンネルの傾斜面に接合されていてもよい。センタートンネルの上面が傾斜面であると、前突による衝突荷重がセンタートンネルに負荷されたときに、センタートンネルの前端が上方向に向かって曲げ変形しやすい。そのことから、このような構成に対して、本技術は好適に採用することができる。

本技術の一実施形態において、ボディは、センタートンネルの下面に設けられているとともに、車両の前後方向に延びるトンネルリインフォースメントをさらに備えてもよい。このような構成によると、センタートンネルの、左右軸周りの曲げ剛性が向上する。そのため、センタートンネルの曲げ変形をより効果的に抑制することができる。

本技術の一実施形態において、トンネルリインフォースメントは、前方トンネルリインフォースメントと、前方トンネルリインフォースメントの後方に位置する後方トンネルリインフォースメントとを有してよい。前方トンネルリインフォースメントと後方トンネルリインフォースメントとが互いに重なるオーバラップ部は、フロアクロスメンバの下方に形成されていてもよい。このような構成によると、センタートンネルの曲げ変形の起点となる部分の剛性が、選択的に高められる。そのため、センタートンネルの曲げ変形をより効果的に抑制することができる。

本技術の一実施形態において、補強部材の前端は、センタートンネルを挟んで、オーバラップ部と対向していてもよい。このような構成によると、センタートンネルに負荷された衝突荷重を、補強部材を通じてクロスメンバへ分散させる前に、トンネルリインフォースメントのオーバラップ部を通じて、衝突荷重をクロスメンバへ分散させることができる。また、補強部材の前端位置が、センタートンネルの曲げ変形の起点となることを、抑制することができる。そのため、センタートンネルの曲げ変形をより効果的に抑制することができる。

本技術の一実施形態において、前方トンネルリインフォースメントは、後方トンネルリインフォースメントよりも、高い剛性を有してもよい。トンネルリインフォースメントが、前方トンネルリインフォースメントと後方トンネルリインフォースメントとに分割されていると、それぞれのトンネルリインフォースメントに対して、必要とされる剛性を適切に与えることができる。特に、前方トンネルリインフォースメントの剛性を高めることで、前方からの衝突荷重に起因するセンタートンネルの曲げ変形を、効果的に抑制することができる。

上記した実施形態において、前方トンネルリインフォースメントを構成する材料は、後方トンネルリインフォースメントを構成する材料よりも、高い耐力を有してもよい。このような構成によると、前方トンネルリインフォースメントの左右軸周りの曲げ変形における耐力が向上して、センタートンネルの曲げ変形をさらに効果的に抑制することができる。一方、後方トンネルリインフォースメントを構成する材料には、比較的に低い耐力を有する材料を採用することで、例えば車両の製造に要する手間やコストを低減にすることができる。

本技術の一実施形態において、前方トンネルリインフォースメントを構成する材料は、センタートンネルを構成する材料よりも、高い耐力を有してもよい。即ち、高い耐力を有する材料を、センタートンネルの全体へ採用するのでなく、前方トンネルリインフォースメントへ選択的に採用するとよい。このような構成によると、センタートンネルの左右軸周りの曲げ変形に対する耐力を、当該曲げ変形が想定される範囲において、効果的に向上させることができる。

本明細書において単に前方、後方、前後方向といった記載は、車両における前方、後方、前後方向をそれぞれ意味するものとする。同様に、単に左方、右方、左右方向といった記載は、車両における左方、右方、左右方向をそれぞれ意味し、単に上方、下方、上下方向といった記載は、車両における上方、下方、上下方向を意味する。例えば、車両が水平面上に配置されたときに、車両の上下方向は、鉛直方向と一致する。また、車両の左右方向は、水平面に平行かつ車両の車軸に平行な方向となり、車両の前後方向は、水平面に平行かつ車両の車軸に垂直な方向となる。

図面を参照して、実施例の車両１０について説明する。車両１０は、いわゆる自動車であって、路面を走行する車両である。ここで、図面における方向ＦＲは、車両１０の前後方向における前方を示し、方向ＲＲは車両１０の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは車両１０の左右方向における左方を示し、方向ＲＨは車両１０の左右方向における右方を示す。また、方向ＵＰは車両１０の上下方向における上方を示し、方向ＤＷは車両１０の上下方向における下方を示す。なお、本明細書では、車両１０の前後方向、車両１０の左右方向、車両１０の上下方向を、それぞれ単に前後方向、左右方向、上下方向と称することがある。

図１に示すように、車両１０は、ボディ１２と、複数のサイドドア１６、１８と、複数の車輪１４ｆ、１４ｒと、を備える。ボディ１２は、特に限定されないが、主に金属で構成されている。ボディ１２の内部には、キャビン１２ｃが設けられている。キャビン１２ｃは、一又は複数のユーザが乗車可能に構成されている。キャビン１２ｃの下方には、ボディ１２のフロアパネル３０が広がっている。なお、他の実施形態として、車両１０は、キャビン１２ｃを備えない無人車両であってもよい。この場合、車両１０は、キャビン１２ｃに代えて、フロアパネル３０の上方に荷室を備えてもよい。

複数のサイドドア１６、１８は、ボディ１２の側面に位置しており、ボディ１２に対して開閉可能に取り付けられている。ユーザは、サイドドア１６、１８を開放することによって、キャビン１２ｃに乗り降りすることができる。特に限定されないが、複数のサイドドア１６、１８には、フロントサイドドア１６と、フロントサイドドア１６の後方に位置するリアサイドドア１８とが含まれる。これら二つのサイドドア１６、１８は、図１に示されたボディ１２の左側面だけでなく、ボディ１２の右側面にも設けられている。本実施例におけるサイドドア１６、１８は、水平方向に沿って揺動するヒンジドアである。但し、他の実施形態において、サイドドア１６、１８は、例えばスライドドア、ガルウイングドア又はバタフライドアといった、他のタイプのドアであってもよい。

複数の車輪１４ｆ、１４ｒの各々は、ボディ１２によって回転可能に支持されている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒには、ボディ１２の前部に位置する一対の前車輪１４ｆと、ボディ１２の後部に位置する一対の後車輪１４ｒとが含まれる。一対の前車輪１４ｆは互いに同軸に配置されており、一対の後車輪１４ｒも互いに同軸に配置されている。一対の前車輪１４ｆは、ユーザの操作に応じて回転軸の向きが変化する操舵輪である。一対の後車輪ｒは、下記するように、モータ２０と機械的に接続されている。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数は、四つに限定されない。

車両１０は、モータ２０と、電力制御ユニット２２と、バッテリユニット２４とをさらに備える。モータ２０は、一対の後車輪１４ｒを駆動する走行用モータであって、一対の後車輪１４ｒと機械的に接続されている。バッテリユニット２４は、モータ２０に電力を供給する電源装置であり、電力制御ユニット２２を介してモータ２０と電気的に接続されている。バッテリユニット２４は、複数の二次電池セルを内蔵しており、外部の電力やモータ２０の回生電力によって、繰り返し充電可能に構成されている。バッテリユニット２４は、フロアパネル３０の下方に位置しており、フロアパネル３０に沿って配置されている。電力制御ユニット２２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ及び／又はインバータを内蔵しており、例えばユーザによる運転操作に応じて、バッテリユニット２４からモータ２０へ供給される駆動電力や、モータ２０からバッテリユニット２４へ供給される回生電力を制御する。

モータ２０は、一対の後車輪１４ｒに限られず、複数の車輪１４ｆ、１４ｒの少なくとも一つを駆動するように構成されていればよい。例えば、車両１０は、モータ２０に代えて、又は加えて、エンジンといった他の原動機をさらに備えてもよい。また、車両１０は、バッテリユニット２４に加えて、又は代えて、燃料電池ユニットや太陽電池パネルといった他の電源装置を備えてもよい。車両１０は、ここで説明する電気自動車に限られず、ハイブリッド車両、燃料電池車両、ソーラーカー等であってもよい。また、本実施例の車両１０には、ユーザによって運転されるものに限られず、外部の装置によって操作されるものや、車両１０が自律走行するものも含まれる。

図２に示すように、ボディ１２は、センタートンネル３２と、一対のフロアパネル３０と、一対のロッカ３４と、複数のフロアクロスメンバ３６、３８と、を備える。センタートンネル３２は、上方向に突出するとともに、車両１０の前後方向に延びている。特に限定されないが、センタートンネル３２は、高張力鋼板によって成形される。

一対のフロアパネル３０は、センタートンネル３２から左右方向の両側へ広がる。一対のフロアパネル３０には、センタートンネル３２から右方向に広がる右側フロアパネル３０ａと、センタートンネル３２から左方向に広がる左側フロアパネル３０ｂとが含まれる。右側フロアパネル３０ａと左側フロアパネル３０ｂとは、センタートンネル３２に対して左右に対称に設けられている。特に限定されないが、一対のフロアパネル３０は、高張力鋼板によって成形される。

一対のロッカ３４は、梁状の部材であって、ボディ１２における骨格の一部を構成する。一対のロッカ３４は、フロアパネル３０の両側縁に位置している。具体的には、一方のロッカ３４が、右側フロアパネル３０ａの右側縁に設けられる。他方のロッカ３４が、左側フロアパネル３０ｂの左側縁に設けられる。一対のロッカ３４は、前後方向に延びている。一対のロッカ３４は、センタートンネル３２に対して左右に対称に設けられている。特に限定されないが、一対のロッカ３４は、高張力鋼板によって成形される。

複数のフロアクロスメンバ３６、３８は、センタートンネル３２を跨いで、一対のロッカ３４の間を左右方向に延びる。複数のフロアクロスメンバ３６、３８は、上方向に突出するリブ状の部材である。複数のフロアクロスメンバ３６、３８は、フロアパネル３０の上面に設けられている。複数のフロアクロスメンバ３６、３８には、前方に位置する第１フロアクロスメンバ３６と、第１のフロアクロスよりも後方に位置する第２フロアクロスメンバ３８と、が含まれる。複数のフロアクロスメンバ３６、３８は、平行に配置されている。特に限定されないが、複数のフロアクロスメンバ３６、３８は、高張力鋼板によって成形される。

図２、図３、図４に示すように、ボディ１２は、複数の補強部材４０をさらに備える。補強部材４０は、センタートンネル３２の上面３２ａと第１フロアクロスメンバ３６の前面３６ａとに接合されている。特に限定されないが、本実施例における補強部材４０は、プレート状の部材であって、左右方向に対して略垂直に配置されている。補強部材４０の一辺４２は、センタートンネル３２の上面３２ａに接合されている。補強部材４０の他の一辺４４は、第１フロアクロスメンバ３６の前面３６ａに接合されている。なお、補強部材４０の一部４６は、第１フロアクロスメンバ３６の上面３６ｂへ延びており、当該上面３６ｂに接合されている。補強部材４０は、一辺４２と他の一辺４４とを互いに接続するブレース（筋交い）として機能して、一辺４２と他の一辺４４との間の相対的な変位や変形を抑制する。補強部材４０の数は特に限定されず、一つであってもよく、三つ以上であってもよい。また、補強部材４０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば金属であってよく、センタートンネル３２又は第１フロアクロスメンバ３６を構成する材料と同じであってもよい。あるいは、補強部材４０を構成する材料は、センタートンネル３２又は第１フロアクロスメンバ３６を構成する材料よりも、耐力の高い材料であってもよい。

以上のように、本実施例における車両１０のボディ１２では、補強部材４０が、センタートンネル３２の上面３２ａと第１フロアクロスメンバ３６の前面３６ａとに接合されている。このような構成によると、前突によってセンタートンネル３２に負荷された衝突荷重が、補強部材４０を通じて第１フロアクロスメンバ３６に分散する。これにより、センタートンネル３２にかかる衝突荷重が低下する。このため、センタートンネル３２の上面３２ａと第１フロアクロスメンバ３６の前面３６ａとの接合位置を起点として、センタートンネル３２が左右軸周りに曲げ変形することを抑制することができる。

図４、図５に示すように、本実施例におけるボディ１２は、トンネルリインフォースメント（以下「ＲＦ」と記載する）５４、５６をさらに備える。ＲＦ５４、５６は、車両１０の前後方向に延びている。図４に示すように、ＲＦ５４、５６は、センタートンネル３２の下面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに設けられている。即ち、ＲＦ５４、５６が、センタートンネル３２の下面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄに沿って、前後方向に延びている。このような構成によると、センタートンネル３２の前端が上方向に向かって変形すること、即ち、下に凸の屈曲が生じることが抑制される。このために、センタートンネル３２の、左右軸周りの曲げ剛性が向上し、衝突荷重に起因するセンタートンネル３２の曲げ変形をより効果的に抑制することができる。

図５に示すように、本実施例におけるＲＦ５４、５６は、複数の部材で構成されており、前方トンネルリインフォースメント（以下「前方ＲＦ」と記載する）５４と後方トンネルリインフォースメント（以下「後方ＲＦ」と記載する）５６とを備える。前方ＲＦ５４は、後方ＲＦ５６よりも前方に位置するとともに、前方ＲＦ５４の後端部分は、後方ＲＦ５６の前端部分と重なり合っている。前方ＲＦ５４と、後方ＲＦ５６とは、それぞれ、左右一対の部材で構成されている。図４に示すように、前方ＲＦ５４を構成する一方の部材は、センタートンネル３２の下面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのうち、上側部分３２ｂ及び右側部分３２ｃに亘って設けられている。前方ＲＦ５４を構成する他方の部材は、センタートンネル３２の下面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄのうち、上側部分３２ｂ及び左側部分３２ｄに亘って設けられている。同様に、後方ＲＦ５６を構成する一方の部材は、上側部分３２ｂ及び右側部分３２ｃに亘って設けられ、後方ＲＦ５６を構成する他方の部材は、上側部分３２ｂ及び左側部分３２ｄに亘って設けられている。

図５に示すように、前方ＲＦ５４と後方ＲＦ５６とは、矢印Ａで示される範囲において、互いに重なり合うオーバラップ部６０を備える。特に限定されないが、オーバラップ部６０において、ＲＦ５４、５６は、車両１０の上方向から、後方ＲＦ５６、前方ＲＦ５４の順に積層されている。前方ＲＦ５４と後方ＲＦ５６とのオーバラップ部６０は、第１フロアクロスメンバ３６の下方に位置している。このような構成によると、センタートンネル３２の曲げ変形の起点となり得る、センタートンネル３２の上面３２ａと第１フロアクロスメンバ３６の前面３６ａとの接合位置の剛性が、選択的に高められる。そのため、センタートンネル３２の曲げ変形をより効果的に抑制することができる。なお、後方ＲＦ５６と前方ＲＦ５４とが積層される順序については、特に限定されない。

加えて、補強部材４０の前端４８は、センタートンネル３２を挟んで、オーバラップ部６０と対向している。このような構成によると、センタートンネル３２に負荷された衝突荷重を、補強部材４０を通じて第１フロアクロスメンバ３６へ分散させる前に、オーバラップ部６０を通じて、衝突荷重を第１フロアクロスメンバ３６へ分散させることができる。また、補強部材４０の前端４８の位置が、センタートンネル３２の曲げ変形の起点となることを抑制することができる。そのため、センタートンネル３２の曲げ変形をより効果的に抑制することができる。

前方ＲＦ５４は、ホットスタンプ材によって成形されている。ホットスタンプ材は、高強度のプレス部材であって、一般的に、ボロン鋼、ＰＨＳ（Press hardened steelの略）とも称される部材である。後方ＲＦは、高張力鋼板によって形成されている。従って、前方ＲＦ５４を構成する材料は、後方ＲＦ５６を構成する材料よりも高い剛性を有する。トンネルリインフォースメントが、前方ＲＦ５４と後方ＲＦ５６とに分割されていると、それぞれのＲＦ５４、５６に対して、必要とされる剛性を適切に与えることができる。特に、前方ＲＦ５４の剛性を高めることで、前方からの衝突荷重に起因するセンタートンネル３２の曲げ変形を、効果的に抑制することができる。変形例では、前方ＲＦ５４と後方ＲＦ５６とを構成する材料は同じであってもよい。この場合、前方ＲＦ５４は、形状を考慮して、後方ＲＦ５６よりも高い剛性を有していればよい。

また、前方ＲＦ５４を構成する材料は、後方ＲＦ５６を構成する材料よりも高い耐力を有する。このような構成によると、前方ＲＦ５４の左右軸周りの曲げ変形における耐力が向上して、センタートンネル３２の曲げ変形をさらに効果的に抑制することができる。一方、後方ＲＦ５６を構成する材料には、比較的に低い耐力を有する材料を採用することで、例えば車両１０の製造に要する手間やコストを低減にすることができる。

センタートンネル３２は、上述のように、高張力鋼板といった強度の高い部材によって成形されている。即ち、前方ＲＦ５４は、センタートンネル３２を構成する材料よりも高い耐力を有する。このような構成によると、センタートンネル３２の左右軸周りの曲げ変形に対する耐力を高めることができる。特に、高い耐力を有する材料を、センタートンネル３２の全体へ採用するのでなく、前方ＲＦへ選択的に採用することで、当該曲げ変形が想定される範囲において、センタートンネル３２の耐力を効果的に向上させることができる。

図３に示すように、本実施例におけるボディ１２では、センタートンネル３２の上面３２ａのうち、少なくとも第１フロアクロスメンバ３６よりも上方に位置する範囲が、前方から後方にかけて下方に傾斜する傾斜面６２となっている。センタートンネル３２の上面３２ａのうち、第１フロアクロスメンバ３６と交差する範囲が傾斜面６２であると、前突による衝突荷重がセンタートンネル３２に負荷されたときに、当該交差する範囲を起点として、センタートンネル３２の前端が上方向に向かって曲げ変形しやすい。この点に関して、本実施例における補強部材４０は、センタートンネル３２の上面３２ａにおいて、特に傾斜面６２に接合されている。このような構成によると、センタートンネル３２の上面３２ａが傾斜している場合でも、センタートンネル３２の曲げ変形を効果的に抑制することができる。

以上、本技術の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独あるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：車両
１２：ボディ
１４ｆ、１４ｒ：車輪
１６、１８：サイドドア
２０：モータ
２２：電力制御ユニット
２４：バッテリユニット
３０ａ、３０ｂ：フロアパネル
３２：センタートンネル
３４：ロッカ
３６、３８：フロアクロスメンバ
４０：補強部材
６０：オーバラップ部
６２：傾斜面

Claims (7)

1. 車両のボディであって、
   前記車両の前後方向に延びるセンタートンネルと、
   前記センタートンネルから前記車両の左右方向の両側へ広がるフロアパネルと、
   前記フロアパネルの上面に設けられているとともに、前記センタートンネルを跨いで前記車両の左右方向に延びるフロアクロスメンバと、
   前記センタートンネルの上面と前記フロアクロスメンバの前面とに接合された補強部材と、
   を備え、
   前記センタートンネルの前記上面のうち、少なくとも前記フロアクロスメンバよりも前方に位置する範囲は、前方から後方にかけて下方に傾斜する傾斜面となっており、
   前記補強部材は、前記センタートンネルの前記傾斜面に接合されている、ボディ。
2. 前記補強部材は、プレート状の部材であり、一辺において前記センタートンネルの前記上面に接合されているとともに、他の一辺において前記フロアクロスメンバの前記前面に接合されている、請求項１に記載のボディ。
3. 車両のボディであって、
   前記車両の前後方向に延びるセンタートンネルと、
   前記センタートンネルから前記車両の左右方向の両側へ広がるフロアパネルと、
   前記フロアパネルの上面に設けられているとともに、前記センタートンネルを跨いで前記車両の左右方向に延びるフロアクロスメンバと、
   前記センタートンネルの上面と前記フロアクロスメンバの前面とに接合された補強部材と、
   前記センタートンネルの下面に設けられているとともに、前記車両の前後方向に延びるトンネルリインフォースメントであって、前方トンネルリインフォースメントと、前記前方トンネルリインフォースメントの後方に位置する後方トンネルリインフォースメントとを有する、前記トンネルリインフォースメントと、
   を備え、
   前記前方トンネルリインフォースメントと前記後方トンネルリインフォースメントとが互いに重なるオーバラップ部が、前記フロアクロスメンバの下方に形成されている、ボディ。
4. 前記補強部材の前端は、前記センタートンネルを挟んで、前記オーバラップ部と対向している、請求項３に記載のボディ。
5. 前記前方トンネルリインフォースメントは、前記後方トンネルリインフォースメントよりも、高い剛性を有する、請求項３又は４に記載のボディ。
6. 前記前方トンネルリインフォースメントを構成する材料は、前記後方トンネルリインフォースメントを構成する材料よりも、高い耐力を有する、請求項５に記載のボディ。
7. 前記前方トンネルリインフォースメントを構成する材料は、前記センタートンネルを構成する材料よりも、高い耐力を有する、請求項３から６のいずれか一項に記載のボディ。

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