KR101995929B1 - 차량 하부 구조 - Google Patents

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준이치 다카야나기
겐이치로 요시모토
다이스케 다나베
교스케 가와세
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

사이드 멤버의 변곡부의 사이에 차량 폭방향을 따라 배치된 크로스 부재에 의해, 일방의 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방의 사이드 멤버로부터 타방의 사이드 멤버로 하중을 전달하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 차량에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 당해 충돌 하중이 입력된 일방의 사이드 멤버로부터 크로스 부재를 통하여 당해 충돌 하중이 타방의 사이드 멤버로 전달됨과 함께 당해 타방의 사이드 멤버에 의해 당해 충격 하중이 지지된다.

Description

차량 하부 구조{VEHICLE LOWER SECTION STRUCTURE}
본 개시는, 차량 하부 구조에 관한 것이다.
일본 공개특허 특개2010-179898호 공보에는, 차량의 전부(前部) 차체 구조에 관한 발명이 개시되어 있다. 이 차량의 전부 차체 구조는, 차량 전후 방향으로 연장되는 한 쌍의 프론트 사이드 프레임과, 프론트 사이드 프레임의 차량 후방측의 단부(端部)와 연속하고 또한 플로어 패널의 차량 하방측에 배치되어 차량 전후 방향으로 연장되는 한 쌍의 플로어 프레임을 구비하고 있다. 즉, 프론트 사이드 프레임과 플로어 프레임에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격의 일부가 구성되어 있다. 또한, 플로어 프레임의 길이 방향 중앙부로부터는, 플로어 패널에 설치된 터널부를 향해 플로어 서브 프레임이 연장되어 있다. 그리고, 플로어 서브 프레임의 차량 후방측의 단부는, 터널부를 걸쳐 배치된 리인포스먼트로 연결되어 있다. 이 때문에, 일본 공개특허 특개2010-179898호 공보에 기재된 기술에서는, 정면 충돌 등에 의한 충돌 하중에 대한 차체의 강성을 향상시킬 수 있다.
그러나, 일본 공개특허 특개2010-179898호 공보에서는, 프론트 사이드 프레임이 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되고 있는 것에 비해, 플로어 프레임이 프론트 사이드 프레임의 차량 후방측의 단부로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되어 있다. 이 때문에, 차량에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 프론트 사이드 프레임과 플로어 프레임의 접속부에 응력이 집중하고, 그 결과, 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 접힘 변형되는 것을 생각할 수 있다. 즉, 일본공개특허 특개2010-179898호 공보의 기술은, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 억제한다고 하는 점에 있어서는 개선의 여지가 있다.
또한, 일본공개특허 특개2010-179898호 공보의 기술을 전기 자동차 차체에 적용하는 경우에는, 파워 유닛에 전력을 공급하는 배터리 등의 전력 공급부를 배치하는 스페이스를, 플로어 패널의 차량 하방측에 넓게 확보할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 일본 공개특허 특개2010-179898호 공보에서는, 플로어 패널의 차량 하방측에는, 플로어 서브 프레임 및 리인포스먼트가 배치되어 있으며, 전력 공급부를 배치하는 스페이스를 넓게 확보한다고 하는 점에 있어서도 개선의 여지가 있다.
본 개시는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 억제할 수 있음과 함께 플로어 패널의 차량 하방측에 전력 공급부를 배치하는 스페이스를 넓게 확보할 수 있는 차량 하부 구조를 얻는다.
본 개시의 제 1 양태는, 모노코크 구조의 차체에 있어서의 플로어부의 일부를 구성하는 플로어 패널과, 상기 차체의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부를 구성하고, 차량 상하 방향에서 볼 때 차량 전후 방향에 직선적으로 연장되는 사이드 멤버 프론트와, 상기 플로어 패널의 차량 하방측에서 당해 플로어 패널에 접합되어 있음과 함께 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되는 변곡부가 설치된 사이드 멤버 리어를 구비한 좌우 한 쌍의 사이드 멤버와, 상기 플로어 패널의 차량 하방측에 있어서의 상기 사이드 멤버 사이에 배치되어 있음과 함께 차량에 탑재된 파워 유닛으로 전력을 공급 가능한 전력 공급부와, 상기 변곡부 사이에 차량 폭방향을 따라 배치되어, 일방의 상기 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방으로부터 타방의 상기 사이드 멤버에 하중을 전달 가능한 크로스부를 가지고 있는 차량 하부 구조이다.
상기 제 1 양태에 의하면, 모노코크 구조의 차체에 있어서의 플로어부의 일부가 플로어 패널로 구성되어 있음과 함께, 당해 차체의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부가 사이드 멤버 프론트 및 사이드 멤버 리어를 구비한 좌우 한 쌍의 사이드 멤버로 구성되어 있다. 또한, 사이드 멤버 리어는, 플로어 패널의 차량 하방측에서 당해 플로어 패널에 접합되어 있음과 함께, 플로어 패널의 차량 하방측에 있어서의 사이드 멤버 사이에는, 전력 공급부가 배치되어 있다. 그리고, 전력 공급부에 의해 차량에 탑재된 파워 유닛으로 전력을 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
여기서, 본 개시에서는, 사이드 멤버 리어에, 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되는 변곡부가 설치되어 있다. 이 때문에, 사이드 멤버 리어가 사이드 멤버 프론트로부터 그대로 차량 후방측으로 직선적으로 연장되는 구성과 비교해, 플로어 패널의 차량 하방측에 있어서의 사이드 멤버 사이의 스페이스, 즉 전력 공급부가 배치되는 스페이스를 크게 할 수 있다.
그런데, 사이드 멤버는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 사이드 멤버 프론트의 부분은 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되어 있지만, 그 변곡부가 설치된 개소에 있어서는, 상기 서술한 바와 같이 차량 폭방향 외측을 향해 구부러져 있다. 또한, 여기서 말하는 「직선적」에는, 사이드 멤버 프론트가 차량 폭방향으로 약간 기울어져 연장되고 있는 상태도 포함된다. 이 때문에, 차량에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 사이드 멤버가 변곡부에 있어서 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 생각할 수 있다.
여기서, 본 개시에서는, 사이드 멤버의 변곡부 사이에 차량 폭방향을 따라 배치된 크로스부에 의해, 일방의 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방의 사이드 멤버로부터 타방의 사이드 멤버로 하중을 전달하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 차량에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 당해 충돌 하중이 입력된 일방의 사이드 멤버로부터 크로스부를 통하여 당해 충돌 하중이 타방의 사이드 멤버로 전달됨과 함께 당해 타방의 사이드 멤버에 의해 당해 충격 하중이 지지된다.
본 개시의 제 2 양태는, 상기 제 1 양태에 있어서, 상기 사이드 멤버의 차량 폭방향 외측이고 또한 차량 폭방향에서 볼 때 차량 후방측의 종벽부(縱壁部)가 상기 크로스부의 차량 후방측의 종벽부와 겹치는 위치에 배치되고, 상기 플로어 패널의 차량 폭방향 외측의 주연부를 따라 차량 전후 방향으로 연장되는 로커와 당해 사이드 멤버에 접합되어 있는 토크 박스를 더 가지고 있다.
상기 제 2 양태에 의하면, 사이드 멤버의 차량 폭방향 외측에 토크 박스가 배치되어 있으며, 당해 토크 박스는, 플로어 패널의 차량 폭방향 외측의 주연부를 따라 차량 전후 방향으로 연장되는 로커와 당해 사이드 멤버에 접합되어 있다. 이 때문에, 오프셋 충돌 등에 의해 사이드 멤버에 입력된 충돌 하중이 토크 박스를 통하여 로커에 분산된다.
그런데, 차량의 오프셋 충돌 시에는, 충돌 하중에 의해 이동된 전륜이 로커의 차량 전방측의 부분과 충돌하는 것을 생각할 수 있다. 그리고, 이 경우에는, 토크 박스에 당해 토크 박스와 로커의 접합부에 있어서의 차량 전방측의 부분을 지지점으로 하고 또한 차량 상하 방향을 축으로 하는 모멘트가 발생하고, 당해 모멘트가 사이드 멤버에 굽힘 모멘트로서 작용하는 것을 생각할 수 있다.
여기서, 본 개시에서는, 차량 폭방향에서 볼 때, 토크 박스의 차량 후방측의 종벽부가 크로스부의 차량 후방측의 종벽부와 겹치는 위치에 배치되어 있다. 또한, 여기서 말하는 「겹치는 위치」에는, 토크 박스의 종벽부와 크로스부의 종벽부가 완전히 겹쳐져 있는 위치뿐만 아니라, 이들이 차량 전후 방향으로 어긋나 일부가 겹쳐져 있는 위치나 교차하여 일부가 겹쳐져 있는 위치도 포함된다. 이 때문에, 상기 충돌 하중에 의해 이동된 전륜에 의해 토크 박스에 발생한 모멘트는, 토크 박스의 종벽부가 사이드 멤버를 통하여 크로스부의 종벽부에 지지됨으로써 상쇄된다.
본 개시의 제 3 양태는, 상기 제 1 또는 제 2 양태에 있어서, 상기 크로스부의 차량 하방측을 구성하는 하측 벽부는, 차량 폭방향에서 볼 때 상기 사이드 멤버의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부와 겹치도록 배치되거나, 또는, 당해 하벽부와 연결되어 있음과 함께, 상기 하벽부로부터 상기 하측 벽부로 상기 하중을 전달 가능하게 되어 있다.
상기 제 3 양태에 의하면, 크로스부의 차량 하방측을 구성하는 하측 벽부가, 차량 폭방향에서 볼 때 사이드 멤버의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부와 겹치도록 배치되거나, 또는, 당해 하벽부와 연결되어 있다. 그리고, 일방의 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 사이드 멤버의 하벽부로부터 크로스부 하측 벽부로 하중을 전달 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 차량에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되었을 때에, 사이드 멤버의 하벽부가 크로스부 하측 벽부로 지지되고, 그 결과, 사이드 멤버에 차량 전후 방향을 축으로 하는 모멘트가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 개시의 제 4 양태는, 상기 제 1~제 3 양태에 있어서, 상기 전력 공급부의 외각을 구성하는 전지 케이스의 내측에 상기 크로스부로서의 보강부가 배치되어 있으며, 상기 보강부는, 상기 전지 케이스보다 상기 하중에 대하여 변형되기 어렵도록 구성되어 있다.
상기 제 4 양태에 의하면, 전력 공급부의 외각을 구성하는 전지 케이스의 내측에 있어서, 사이드 멤버의 변곡부 사이에 차량 폭방향을 따라 보강부가 배치되어 있다. 그리고, 보강부는, 일방의 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 입력되는 하중에 대하여 전지 케이스보다 변형되기 어렵도록 구성되어 있다. 또한, 여기서 말하는 「변형되기 어려운」이란, 보강부 및 전지 케이스의 각각에 대하여 동일한 크기의 차량 폭방향 내측으로의 하중을 입력했을 때에, 보강부의 차량 폭방향 외측의 단부의 초기 위치부터의 변위량(변형 스트로크)이, 전지 케이스의 차량 폭방향 외측의 부분의 초기 위치로부터의 변위량보다 작은 것을 의미하고 있다.
이 때문에, 일방의 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방의 사이드 멤버로부터 타방의 사이드 멤버로의 하중의 전달 경로가 보강부에 의해 구성되고, 당해 하중을 당해 타방의 사이드 멤버로 지지할 수 있다.
본 개시의 제 5 양태는, 상기 제 4 양태에 있어서, 상기 전지 케이스는, 상기 사이드 멤버의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부에 체결 부재로 고정되어 있다.
상기 제 5 양태에 의하면, 전지 케이스가 사이드 멤버의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부에 체결 부재로 고정되기 때문에, 당해 전지 케이스를 사이드 멤버의 측벽부 등에 고정하는 경우와 비교해, 고정 작업이 용이해진다. 그런데, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 사이드 멤버가 변형될 때에는, 사이드 멤버의 측벽부에 압축 하중 또는 인장 하중이 가해짐으로써 체결 부재의 체결 개소에 응력이 집중되는 것을 생각할 수 있다. 이 점, 본 개시에서는, 상기 서술한 바와 같이 전지 케이스가 사이드 멤버의 하벽부에 고정되기 때문에, 체결 부재의 체결 개소에 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있다.
본 개시의 제 6 양태는, 상기 제 1~제 5 양태에 있어서, 상기 크로스부는, 차량 상하 방향에서 볼 때 일방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점과 타방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점을 연결하는 직선상에 배치되어 있다.
상기 제 6 양태에 의하면, 일방의 사이드 멤버가 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트와 사이드 멤버 리어의 변곡점을 경계로 차량 폭방향 외측으로 구부러져 있다. 또한, 타방의 사이드 멤버는 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트와 사이드 멤버 리어의 변곡점을 경계로 차량 폭방향 외측으로 구부러져 있다. 이 때문에, 크로스부가 설치되어 있지 않은 경우에는, 일방측 또는 타방측의 사이드 멤버에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 충돌 하중이 입력된 사이드 멤버는 변곡점을 기점으로 하여 접힘 변형된다.
여기서, 본 개시에서는, 차량 상하 방향에서 볼 때 변곡점끼리를 연결하는 직선상에 크로스부가 배치되어 있다. 이 때문에, 일방측 또는 타방측의 사이드 멤버에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되었을 때에 당해 충돌 하중이 입력된 사이드 멤버를, 그 변형의 기점이 되는 개소에서 지지할 수 있다.
본 개시의 제 7 양태는, 모노코크 구조의 차체에 있어서의 플로어부의 일부를 구성하는 플로어 패널과, 상기 차체의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부를 구성하고, 차량 상하 방향에서 볼 때 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되는 사이드 멤버 프론트와, 상기 플로어 패널의 차량 하방측에서 당해 플로어 패널에 접합되어 있음과 함께 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되는 변곡부가 설치된 사이드 멤버 리어를 구비한 좌우 한 쌍의 사이드 멤버와, 상기 플로어 패널의 차량 하방측에 있어서의 상기 사이드 멤버 사이에 배치되어 있음과 함께 차량에 탑재된 파워 유닛으로 전력을 공급 가능한 전력 공급부와, 상기 변곡부 사이에 있어서 차량 상하 방향에서 볼 때 일방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점과 타방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점을 연결하는 직선상에 배치되고, 상기 사이드 멤버끼리를 연결하는 크로스부를 가지고 있는 차량 하부 구조이다.
상기 제 7 양태에 의하면, 제 1 양태와 기본적으로 동일한 구성이 되고, 동일한 작용을 나타낸다. 추가하여, 본 개시에서는, 크로스부가, 변곡부 사이에 있어서 차량 상하 방향에서 볼 때 일방의 사이드 멤버의 변곡점과 타방의 사이드 멤버의 변곡점을 연결하는 직선상에 배치되어 있음과 함께, 당해 사이드 멤버끼리를 연결하고 있다. 이 때문에, 차량에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 당해 충돌 하중이 입력된 일방의 사이드 멤버의 변형의 기점이 되는 개소로부터 크로스부를 통하여 당해 충돌 하중이 타방의 사이드 멤버로 직접 전달됨과 함께 당해 타방의 사이드 멤버에 의해 당해 충격 하중이 지지된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 1 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 억제할 수 있음과 함께 플로어 패널의 차량 하방측에 전력 공급부를 배치하는 스페이스를 넓게 확보할 수 있다.
제 2 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 당해 충돌 하중에 의해 이동된 전륜이 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격에 미치는 영향을 억제할 수 있다.
제 3 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격을 안정된 상태로 지지할 수 있다.
제 4 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 차체측에 부재를 추가하지 않고 억제할 수 있다.
제 5 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 전력 공급부의 고정 작업의 효율을 높일 수 있음과 함께, 차체에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되었을 때에 당해 전력 공급부가 차체로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
제 6 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중의 입력 초기에 있어서 당해 충돌 하중을 지지할 수 있다.
제 7 양태와 관련된 차량 하부 구조는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 억제 할 수 있음과 함께 플로어 패널의 차량 하방측에 전력 공급부를 배치하는 스페이스를 넓게 확보할 수 있다.
본 개시의 실시예는, 이하의 도면에 의거하여, 상세하게 설명된다.
도 1은 제 1 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 있어서의 차체의 주요부의 구성을 나타내는 차량 하방측에서 본 확대 저면도(도 6의 2점 쇄선으로 둘러싸인 부분의 확대도)이다.
도 2는 제 1 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 있어서의 차체의 주요부의 구성을 모식적으로 나타내는 차량 하방 외측에서 본 사시도(도 1의 2방향 화살표에서 본 도)이다.
도 3은 제 1 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 있어서의 차체의 주요부의 구성을 나타내는 차량 전방측에서 본 단면도(도 1의 3-3선을 따라 절단한 상태를 나타내는 단면도)이다.
도 4는 제 1 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 있어서의 충돌 하중 입력 전의 사이드 멤버의 상태 및 충돌 하중 입력 후의 사이드 멤버의 상태를 나타내는 차량 하방측에서 본 저면도이다.
도 5는 제 1 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량의 플로어부의 구성을 나타내는 차량 폭방향 외측에서 본 단면도(도 6의 5-5선을 따라 절단한 상태를 나타내는 단면도)이다.
도 6은 제 1 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량의 플로어부의 구성을 나타내는 차량 하방측에서 본 저면도(도 5의 6방향 화살표에서 본 도)이다.
도 7은 제 2 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량의 플로어부의 구성을 나타내는 차량 하방측에서 본 저면도(도 6에 상당하는 저면도)이다.
도 8은 제 2 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 탑재된 배터리 팩의 구성을 나타내는 차량 전방측에서 본 확대 단면도(도 7의 8-8선을 따라 절단한 상태를 나타내는 단면도)이다.
도 9a는 제 2 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 탑재된 배터리 팩의 구성을 나타내고 있으며, 차량 전방측에서 본 단면도(도 7의 9A-9A선을 따라 절단한 상태를 나타내는 단면도)이다.
도 9b는 제 2 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 차량에 탑재된 배터리 팩의 구성을 나타내고 있으며, 차량 폭방향 외측에서 본 측면도(도 9a의 9b 방향 화살표에서 본 도)이다.
<제 1 실시 형태>
이하, 도 1~도 6을 이용하여, 본 개시와 관련된 차량 하부 구조의 제 1 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 적절히 나타나는 화살표(FR)는 차량 전방측을 나타내고 있으며, 화살표(UP)는 차량 상방측을 나타내고 있고, 화살표(LH)는 차량 폭방향 좌측을 나타내고 있다.
우선, 도 5 및 도 6을 이용하여, 본 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조가 적용된 「차량(10)」의 개략 구성에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 차량(10)은, 기본적으로 좌우 대칭의 구성으로 되어 있기 때문에, 이하에서는, 차량(10)의 차량 폭방향 좌측의 부분의 구성에 대해 주로 설명하고, 차량 폭방향 우측의 부분의 구성에 대해서는, 적절히 설명을 생략하는 것으로 한다.
차량(10)은, 「차체(12)」, 차량(10)에 탑재된 도면에 나타내지 않은 모터 등의 「파워 유닛」 및 차체(12)에 장착된 후술하는 전력 공급부로서의 「배터리 팩(54)」을 포함하여 구성되어 있다. 파워 유닛은, 배터리 팩(54)으로부터 전력의 공급을 받아 구동되도록 되어 있으며, 당해 파워 유닛에서 발생한 구동력에 의해 차량(10)이 주행하도록 되어 있다.
차체(12)는, 모노코크 구조로 되어 있으며, 당해 차체(12)의 차량 하방측의 「플로어부(14)」의 일부를 구성함과 함께, 차량 상하 방향에서 볼 때 차량 전후 방향 및 차량 폭방향으로 연장되는 「플로어 패널(16)」을 구비하고 있다. 이 플로어 패널(16)은, 강판이 프레스 가공되어 형성되어 있으며, 그 차량 전방측의 부분을 주로 구성하는 프론트 패널부(16A)(이하, F 패널부(16A)라고 칭함)와, 그 차량 전후 방향 중앙부를 구성하는 센터 패널부(16B)(이하, C 패널부(16B)라고 칭함)와, 그 차량 후방측의 부분을 구성하는 리어 패널부(16C)(이하, R 패널부(16C)라고 칭함)를 포함하여 구성되어 있다.
상세하게는, F 패널부(16A)는, 차량 폭방향에서 본 단면시에서 차량 전방 하측으로 볼록하게 되도록 만곡 또는 굴곡되고 또한 차량 폭방향으로 연장되는 판 형상으로 되어 있다. 이 F 패널부(16A)의 차량 상방측의 부분에는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 당해 F 패널부(16A)로부터 차량 상방측으로 연장됨과 함께 차량 폭방향으로 연장되는 대시 패널(18)의 차량 하방측의 부분이 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다. 또한, F 패널부(16A)의 차량 폭방향 외측의 부분은, 대시 패널(18)에 있어서의 전륜용의 휠 하우스를 구성하고 있는 부분과 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 당해 휠 하우스의 일부를 구성하고 있다. 즉, F 패널부(16A)는, 차체(12)의 대시 패널(18)과 일체적으로 설치되어 있으며, 당해 대시 패널(18)의 일부로서도 기능하고 있다고 파악할 수도 있다.
C 패널부(16B)는, 차량 전후 방향 및 차량 폭방향으로 연장되는 균일하게 연장되는 판 형상으로 되어 있음과 함께, 도 1에도 나타나 있는 바와 같이, 복수의 비드부(20)가 형성됨으로써 보강되어 있다. 한편, R 패널부(16C)에는, 차량 상방측으로 볼록하게 되어 팽출된 팽창 돌출부(16C1)가 형성되어 있으며, 당해 팽창 돌출부(16C1)의 차량 폭방향의 치수는, R 패널부(16C)의 차량 폭방향의 치수의 6할~7할 정도의 길이로 설정되어 있다. 그리고, 상세하게는 후술하지만, 이 팽창 돌출부(16C1)의 내측에는, 배터리 팩(54)의 일부가 격납되어 있다.
또한, 플로어 패널(16)의 차량 폭방향 외측에는, 당해 플로어 패널(16)의 차량 폭방향 외측의 주연부를 따라 좌우 한 쌍의 강제(鋼製)의 「로커(22)」가 배치되어 있다. 이 로커(22)는, 차량 전후 방향으로 연장됨과 함께, 그 차량 폭방향 외측의 부분을 구성하는 로커 아우터(24)와, 그 차량 폭방향 내측의 부분을 구성하는 로커 이너(26)를 포함하여 구성되어 있다.
상세하게는, 로커 아우터(24)는, 도 3에도 나타나 있는 바와 같이, 차량 전후 방향에서 본 단면 형상이, 차량 폭방향 내측이 개방된 햇(hat) 형상으로 구성되어 있다. 한편, 로커 이너(26)는, 기본적으로는 차량 상하 방향으로 연장되는 축에 대하여 로커 아우터(24)와 대칭인 구성으로 되어 있으며, 차량 전후 방향에서 본 단면 형상이, 차량 폭방향 외측이 개방된 햇 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 로커 아우터(24)의 플랜지부(24A)와 로커 이너(26)의 플랜지부(26A)가, 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합됨으로써, 차량 전후 방향에서 본 단면 형상이 대략 육각형 형상의 폐단면이 되는 폐단면 구조가 구성되어 있다. 또한, 플로어 패널(16)은, 그 차량 폭방향 외측의 단부(16D)가, 로커 이너(26)의 차량 폭방향 내측의 부분을 구성하는 측벽부(26B)에, 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 차체(12)의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부를 구성하는 좌우 한 쌍의 「사이드 멤버(28)」의 구성에 제 1 특징이 있다. 또한, 로커(22)와 사이드 멤버(28)의 사이에 개재되어 있는 「토크 박스(30)」의 구성에 제 2 특징이 있다. 또한, 사이드 멤버(28)끼리가 크로스부로서의 「크로스 부재(32)」로 연결되어 있는 점에 제 3 특징이 있다. 이하, 본 실시 형태의 주요부를 구성하는 사이드 멤버(28), 토크 박스(30) 및 크로스 부재(32)의 구성에 대해 상세하게 설명해 나가는 것으로 한다.
우선, 주로 도 1~도 3을 이용하여 사이드 멤버(28)의 구성에 대해 설명한다. 이 사이드 멤버(28)는, 차량 전방측으로부터 이 순서로 배치된 사이드 멤버 전부(前部)(34), 킥부(36), 연결부(38)　및 플로어 사이드부(40)를 포함하고, 일례로서, 강재로 구성되어 있다.
사이드 멤버 전부(34)는, 사이드 멤버(28)의 차량 전방측의 부분을 구성하고 있음과 함께, 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 또한, 사이드 멤버 전부(34)는, 그 차량 폭방향 외측의 부분을 구성하는 전부 아우터(42)와, 그 차량 폭방향 내측의 부분을 구성하는 전부 이너(44)로, 그 차량 전후 방향으로부터 본 단면 형상이 직사각형 형상의 폐단면이 되는 폐단면 구조로 되어 있다. 또한, 사이드 멤버 전부(34)의 차량 전방측의 단부에는, 도면에 나타내지 않은 크래시 박스나 범퍼 리인포스먼트가 장착되어 있다.
킥부(36)는, 도 5에도 나타나 있는 바와 같이, 차량 폭방향에서 볼 때, 사이드 멤버 전부(34)의 차량 후방측의 부분으로부터 차량 후방 하측으로 연장되어 있음과 함께, 대시 패널(18) 및 플로어 패널(16)의 차량 하방측에 있어서, 이들 부재를 따라 설치되어 있다. 이 킥부(36)는, 기본적으로는, 그 연장 방향에서 본 단면 형상이, F 패널부(16A)측이 개방된 햇 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 킥부(36)의 플랜지부(36A)가, 플로어 패널(16)의 차량 하방측의 면에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합됨으로써, 당해 킥부(36)와 당해 플로어 패널(16)로 폐단면 구조가 구성되어 있다.
보다 상세하게는, 킥부(36)는, 그 차량 전방측의 부분을 구성하는 전측부(36B), 그 연장 방향 중앙부를 구성하는 중앙부(36C) 및 그 차량 후방측의 부분을 구성하는 후측부(36D)를 포함하여 구성되어 있다. 전측부(36B)는, 대시 패널(18) 및 F 패널부(16A)에 걸쳐 배치되어 있으며, 당해 전측부(36B)로부터는 차량 후방측을 향해 중앙부(36C)가 연장되어 있다.
중앙부(36C)는, F 패널부(16A) 및 C 패널부(16B)에 걸쳐 배치되어 있으며, 킥부(36)의 연장 방향에서 본 단면 형상이 균일하게 되어 있음과 함께, 차량 상하 방향에서 볼 때 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 그리고, 중앙부(36C)로부터는, 차량 후방측을 향해 후측부(36D)가 연장되어 있다.
후측부(36D)는, C 패널부(16B)를 따라 배치되어 있으며, 킥부(36)의 연장 방향에서 본 단면 형상이 균일하게 되어 있음과 함께, 차량 상하 방향에서 볼 때, 중앙부(36C)로부터 차량 후방 외측으로 직선적으로 연장되어 있다. 즉, 상기 구성의 킥부(36)는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 전체적으로는 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되도록 굴곡되어 있다. 그리고, 중앙부(36C)의 연장 방향으로 연장되는 중심선(L1)과 후측부(36D)의 연장 방향으로 연장되는 중심선(L2)의 교점이, 킥부(36), 나아가서는 사이드 멤버(28)의 「변곡점(PA)」으로 되어 있다.
한편, 플로어 사이드부(40)는, C 패널부(16B)의 차량 하방측에 있어서, 로커(22)와 차량 폭방향으로 소정의 간격을 둔 상태에서 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 이 플로어 사이드부(40)는, 차량 전후 방향에서 본 단면 형상이, 플로어 패널(16)측이 개방된 햇 형상으로 구성되어 있음과 함께, 그 플랜지부(40A)가 플로어 패널(16)의 차량 하방측의 면에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다. 이에 따라, 플로어 사이드부(40)와 플로어 패널(16)로 차량 전후 방향에서 본 단면 형상이 직사각형 형상의 폐단면이 되는 폐단면 구조가 구성되어 있다. 그리고, 플로어 사이드부(40)의 차량 전방측의 단부는, 킥부(36)의 차량 후방측의 단부와 연결부(38)에 의해 연결되어 있다.
연결부(38)는, 그 연장 방향에서 본 단면 형상이, 당해 연장 방향을 따라 균일하고 또한 플로어 패널(16)측이 개방된 햇 형상으로 구성되어 있음과 함께, 그 차량 전방측의 부분을 구성하는 전측부(38A)와, 그 차량 후방측의 부분을 구성하는 후측부(38B)를 포함하여 구성되어 있다.
전측부(38A)는, 킥부(36)의 후측부(36D)의 연장 방향을 따라 연장되어 있으며, 그 차량 전방측의 단부가, 당해 후측부(36D)의 차량 후방측의 단부에 차량 하방측으로부터 겹쳐진 상태로 배치되어 있다. 한편, 후측부(38B)는, 플로어 사이드부(40)의 연장 방향을 따라 연장되어 있으며, 그 차량 후방측의 단부가, 당해 플로어 사이드부(40)의 차량 전방측의 단부에 차량 하방측으로부터 겹쳐진 상태로 배치되어 있다. 그리고, 연결부(38)의 플랜지부(38C)가, 플로어 패널(16)의 차량 하방측의 면에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합됨으로써, 당해 연결부(38)와 당해 플로어 패널(16)로 폐단면 구조가 구성되어 있다. 또한, 연결부(38)는, 킥부(36) 및 플로어 사이드부(40)에도 플로어 패널(16)과 동일하게 접합되어 있다.
또한, 상기 구성의 연결부(38)는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 전체적으로는 차량 폭방향 외측으로 볼록하게 굴곡되어 있다. 그리고, 전측부(38A)의 연장 방향으로 연장되는 중심선(L3)과 후측부(38B)의 연장 방향으로 연장되는 중심선(L4)의 교점이 연결부(38), 나아가서는 사이드 멤버(28)의 변곡점(PB)으로 되어 있다.
상기와 같이 구성된 사이드 멤버(28)는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 사이드 멤버 전부(34), 킥부(36)의 전측부(36B) 및 중앙부(36C)를 포함하여 구성된 부분이 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되어 있다. 또한, 이하에서는, 이 부분을 「사이드 멤버 프론트(46)」라고 칭하는 것으로 한다. 또한, 사이드 멤버 프론트(46)는, 차량(10)의 구성 등에 따라 차량 폭방향으로 약간 기울어져 연장되는 구성도 취할 수 있다.
또한, 차량 상하 방향에서 볼 때, 킥부(36)의 후측부(36D) 및 연결부(38)의 전측부(38A)를 포함하여 구성된 부분은, 사이드 멤버 프론트(46)로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되어 있다. 또한, 이하에서는, 변곡점(PA, PB)을 포함하는 이 부분을 「변곡부(48)」라고 칭하는 것으로 한다. 또한, 이하에서는, 사이드 멤버(28)에 있어서의 변곡부(48) 및 플로어 사이드부(40)를 포함하는 사이드 멤버 프론트(46)보다 차량 후방측의 부분을, 「사이드 멤버 리어(50)」라고 칭하는 것으로 한다. 그리고, 도 5 및 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 사이드 멤버(28)에는, 배터리 팩(54)이 장착되어 있다.
배터리 팩(54)은, 그 외각을 구성하는 전지 케이스로서의 알루미늄제의 「배터리 케이스(56)」및 배터리 케이스(56)의 내측에 배치된 배터리 모듈(58)을 포함하여 구성되어 있다(배터리 모듈(58)은, 후술하는 제 2 실시 형태의 설명에 이용하는 도 8에 나타나 있으므로, 그 것을 참조하길 바란다.）.
배터리 케이스(56)는, 배터리 모듈(58)을 차량 상방측으로부터 덮는 커버부(60)와, 당해 배터리 모듈(58)을 차량 하방측으로부터 지지하고 있는 베이스부(62)를 구비하고 있다. 커버부(60)는, 사이드 멤버(28) 사이에 수납되도록 구성되어 있음과 함께, 그 차량 상방측의 부분을 구성하는 상벽부(60A)와, 그 차량 폭방향 외측의 부분을 구성함과 함께 판 두께 방향을 차량 폭방향으로 한 한 쌍의 측벽부(60B)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 커버부(60)의 차량 전방측의 전부(60C)는, 차량 상하 방향의 치수가 기본적으로 일정하게 구성되어 있으며, 당해 전부(60C)의 차량 전후 방향의 치수는, 커버부(60) 전체의 차량 전후 방향의 치수의 6할 정도로 설정되어 있다. 한편, 커버부(60)의 차량 후방측의 후부(60D)는, 상벽부(60A)의 차량 후방측에 플로어 패널(16)의 팽창 돌출부(16C1)보다 한층 더 작은 형상으로 설치된 팽창 돌출부(60D1)를 구비하고 있으며, 차량 상하 방향의 치수가 전부(60C)의 차량 상하 방향의 치수보다 길게 설정되어 있다. 즉, 커버부(60)는, 차량 폭방향에서 볼 때 차량 후방측이 높게 되어 있는 계단 형상으로 구성되어 있다. 또한, 커버부(60)를 차량 상하 방향에서 보면, 전부(60C)에 있어서의 차량 전방측의 부분, 즉 변곡부(48) 사이에 배치되어 있는 부분은, 당해 변곡부(48)의 형상에 대응하여, 차량 후방측을 향함에 따라 폭이 넓어져 있다.
한편, 베이스부(62)는, 차량 상하 방향에서 볼 때 커버부(60)보다 한층 더 크게 또한 커버부(60)의 판 두께보다 판 두께가 두껍게 설정된 판 형상으로 구성되어 있다. 그리고, 베이스부(62)의 차량 상방측에 커버부(60)가 재치된 상태에서, 당해 베이스부(62)에 도면에 나타내지 않은 체결 부재 등으로 커버부(60)가 장착되어 있다.
후술하는 제 2 실시 형태의 설명에 이용하는 도 8도 이용하여 설명하면, 베이스부(62)의 차량 폭방향 외측의 가장자리부(62A)(도 8 중에서는 가장자리부(88A))에는, 당해 가장자리부(62A)를 따라 복수의 삽입 통과부(64)가 소정의 간격으로 설치되어 있다. 한편, 사이드 멤버(28)의 차량 하방측의 부분을 구성하는 「하벽부(28A)」, 보다 구체적으로는 하벽부(28A)에 있어서의 사이드 멤버 리어(50)측의 부분의 차량 상방측의 면에는, 삽입 통과부(64)에 대응하는 웰드 너트 등의 복수의 피체결부(66)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 삽입 통과부(64)에 차량 하방측으로부터 볼트 등의 체결 부재(68)가 삽입 통과되어 피체결부(66)에 체결됨으로써, 배터리 케이스(56)는 차체(12)에 고정되어 있다. 또한, 베이스부(62)와 하벽부(28A)의 사이에는, 칼라(collar)(70)가 배치되어 있다.
또한, 배터리 모듈(58)은, 배터리 케이스(56)의 내측에 있어서, 차량 전후 방향으로 복수 연결되어 배치하여 설치되어 있음과 함께, 전부(60C)의 내측에서는 1단이며, 후부(60D)의 내측에서는 차량 상하 방향으로 3단으로 배치되어 있다. 또한, 배터리 팩(54)이 차체(12)에 장착되어 있는 상태에 있어서, 커버부(60)의 팽창 돌출부(60D1) 및 당해 팽창 돌출부(60D1)의 내측에 배치된 3단째의 배터리 모듈(58)은, R 패널부(16C)의 팽창 돌출부(16C1)의 내측에 배치되어 있다. 또한, 배터리 팩(54)은, 플로어 패널(16)에 대하여 소정의 간격을 둔 상태로 배치되어 있다.
토크 박스(30)는, 도 1 및 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 그 차량 후방측의 부분을 구성하는 저벽부(30A), 그 차량 전방측을 구성하는 전벽부(30B), 그 차량 후방측의 부분을 구성하는 종벽부로서의 「후벽부(30C)」를 포함하여 구성되어 있다.
저벽부(30A)는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 대략 직사각형 형상이고 또한 판 두께 방향을 차량 상하 방향으로 한 판 형상으로 되어 있음과 함께, F 패널부(16A) 및 C 패널부(16B)와 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 저벽부(30A)에는, 그 차량 폭방향 내측의 주연부로부터 차량 폭방향 내측으로 연장되는 내측 플랜지부(30A1)가 연장 돌출되어 있다. 그리고, 내측 플랜지부(30A1)는, 도 3에도 나타나 있는 바와 같이, 하벽부(28A)에 있어서의 사이드 멤버 프론트(46)측의 부분의 차량 하방측의 면에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다.
또한, 저벽부(30A)에는, 차량 하방 내측으로부터 차량 상방 외측을 향하는 경사부가 설치되어 있음과 함께, 당해 경사부의 차량 폭방향 외측의 주연부로부터는, 차량 폭방향 외측으로 연장되는 외측 플랜지부(30A2)가 연장 돌출되어 있다. 그리고, 외측 플랜지부(30A2)는, 로커 이너(26)의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부(26C)에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다.
전벽부(30B)는, 저벽부(30A)의 차량 전방측의 주연부로부터 차량 상방측으로 연장 돌출되어 있음과 함께, 판 두께 방향을 차량 전후 방향으로 한 판 형상으로 구성되어 있다. 또한, 전벽부(30B)의 차량 상방측의 주연부로부터는, 차량 전방측으로 연장되는 전측 플랜지부(30B1)가 연장 돌출되어 있으며, 당해 전측 플랜지부(30B1)는, F 패널부(16A)에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다.
후벽부(30C)는, 저벽부(30A)의 차량 후방측의 주연부로부터 차량 상방측으로 연장 돌출되어 있음과 함께, 판 두께 방향을 차량 전후 방향으로 한 판 형상으로 구성되어 있다. 또한, 후벽부(30C)의 차량 상방측의 주연부로부터는, 차량 후방측으로 연장되는 후측 플랜지부(30C1)가 연장 돌출되어 있으며, 당해 후측 플랜지부(30C1)는, C 패널부(16B)에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다. 그리고, 상기한 바와 같이 구성된 토크 박스(30)는, 플로어 패널(16), 사이드 멤버(28) 및 로커(22)와 함께 폐공간을 형성하고 있다.
크로스 부재(32)는, 플로어 패널(16)의 차량 하방측에 있어서 변곡부(48) 사이에 차량 폭방향을 따라 배치되어 있다. 이 크로스 부재(32)는, 「하측 벽부(32A)」, 전측 벽부(32B), 종벽부로서의 「후측 벽부(32C)」 및 한 쌍의 플랜지부(32D)를 포함하여, 차량 폭방향에서 본 단면 형상이, 차량 상방측이 개방된 햇 형상으로 구성되어 있다.
하측 벽부(32A)는, 크로스 부재(32)의 차량 하방측의 부분을 구성하고 있음과 함께, 판 두께 방향을 차량 상하 방향으로 하여 차량 폭방향으로 연장되는 직사각형의 판 형상으로 되어 있다. 이 하측 벽부(32A)의 차량 전방측의 주연부로부터는, 차량 상방측에 크로스 부재(32)의 차량 전방측의 부분을 구성하는 전측 벽부(32B)가 연장 돌출되어 있으며, 당해 전측 벽부(32B)는, 판 두께 방향을 차량 전후 방향으로 하여 차량 폭방향으로 연장되는 직사각형의 판 형상으로 되어 있다.
또한, 하측 벽부(32A)의 차량 후방측의 주연부로부터는, 차량 상방측에 크로스 부재(32)의 차량 후방측의 부분을 구성하는 후측 벽부(32C)가 연장 돌출되어 있으며, 당해 후측 벽부(32C)는, 판 두께 방향을 차량 전후 방향으로 하여 차량 폭방향으로 연장되는 직사각형의 판 형상으로 되어 있다. 또한, 상기 서술한 토크 박스(30)는, 그 후벽부(30C)가 차량 폭방향에서 볼 때 후측 벽부(32C)와 겹치는 위치에 배치되어 있다. 구체적으로는, 토크 박스(30)의 후벽부(30C)와 크로스 부재(32)의 후측 벽부(32C)는, 차량 폭방향에서 볼 때, 완전히 겹쳐져 배치되어 있어도 되고, 차량 전후 방향으로 어긋나 일부가 겹쳐져 배치되어 있어도 되며, 교차하여 일부가 겹쳐져 배치되어 있어도 된다. 그리고, 전측 벽부(32B)의 차량 상방측의 주연부로부터는 차량 전방측으로, 후측 벽부(32C)의 차량 상방측의 주연부로부터는 차량 후방측으로, 각각 플랜지부(32D)가 연장 돌출되어 있으며, 당해 플랜지부(32D)는, 플로어 패널(16)에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다.
또한, 하측 벽부(32A)의 차량 폭방향 외측의 주연부로부터는 차량 폭방향 외측으로, 전측 벽부(32B)의 차량 폭방향 외측의 주연부로부터는 차량 전방측으로, 후측 벽부(32C)의 차량 폭방향 외측의 주연부로부터는 차량 후방측으로, 각각 외측 플랜지부(32E)가 연장 돌출되어 있다. 그리고, 외측 플랜지부(32E)는, 킥부(36)에 용접 등에 의한 도면에 나타내지 않은 접합부에 의해 접합되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 크로스 부재(32)는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 그 하측 벽부(32A), 전측 벽부(32B) 및 후측 벽부(32C)로 구성된 부분(이하, 팽창 돌출부(32F)라고 칭함)의 차량 폭방향으로 연장되는 중심선이, 상기 서술한 변곡점(PA)끼리를 연결하는 직선(L5)과 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 크로스 부재(32)는, 반드시 팽창 돌출부(32F)의 중심선과 직선(L5)이 완전히 일치하도록 배치될 필요는 없고, 당해 팽창 돌출부(32F)의 일부와 직선(L5)이 겹치도록 배치되어 있으면 된다.
또한, 크로스 부재(32)에 의해 상기한 바와 같이 변곡부(48)끼리가 연결되어 있음으로써, 일방의 사이드 멤버(28)가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에, 당해 일방의 사이드 멤버(28)로부터 타방의 사이드 멤버(28)로 하중을 전달하는 것이 가능하게 되어 있다.
또한, 크로스 부재(32)는, 플로어 패널(16)과 차량 폭방향에서 본 단면 형상이 직사각형 형상의 폐단면이 되는 폐단면 구조를 구성하고 있음과 함께, 당해 플로어 패널(16) 및 사이드 멤버(28)로 폐공간을 형성하고 있다.
(본 실시 형태의 작용)
이어서, 본 실시 형태의 작용을 설명한다.
본 실시 형태에서는, 모노코크 구조의 차체(12)에 있어서의 플로어부(14)의 일부가 플로어 패널(16)로 구성되어 있다. 또한, 차체(12)의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부가 사이드 멤버 프론트(46) 및 사이드 멤버 리어(50)를 구비한 좌우 한 쌍의 사이드 멤버(28)로 구성되어 있다. 또한, 사이드 멤버 리어(50)는, 플로어 패널(16)의 차량 하방측에서 플로어 패널(16)에 접합되어 있음과 함께, 플로어 패널(16)의 차량 하방측에 있어서의 사이드 멤버(28) 사이에는, 배터리 팩(54)이 배치되어 있다. 그리고, 배터리 팩(54)에 의해 차량(10)에 탑재된 파워 유닛으로 전력을 공급하는 것이 가능하게 되어 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 사이드 멤버 리어(50)에, 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트(46)로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되는 변곡부(48)가 설치되어 있다. 이 때문에, 사이드 멤버 리어(50)가 사이드 멤버 프론트(46)로부터 그대로 차량 후방측으로 직선적으로 연장되는 구성과 비교해, 플로어 패널(16)의 차량 하방측에 있어서의 사이드 멤버(28) 사이의 스페이스, 즉 배터리 팩(54)이 배치되는 스페이스를 크게 할 수 있다.
그런데, 사이드 멤버(28)는, 차량 상하 방향에서 볼 때, 사이드 멤버 프론트(46)의 부분은 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되어 있지만, 그 변곡부(48)가 설치된 개소에 있어서 상기 서술한 바와 같이 차량 폭방향 외측을 향해 구부러져 있다. 이 때문에, 차량(10)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 충돌 초기에는, 당해 충돌 하중에 의해, 충돌 후기에는, 차량(10)에 있어서의 차량 후방측의 부분의 관성 이동에 의해, 변곡부(48)에 응력이 집중되기 쉬워진다. 그 결과, 도 4에 2점 쇄선으로 나타나 있는 바와 같이, 사이드 멤버(28)가 변곡부(48)에 있어서 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 생각할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 사이드 멤버(28)의 변곡부(48) 사이에 차량 폭방향을 따라 배치된 크로스 부재(32)에 의해, 일방의 사이드 멤버(28)가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방의 사이드 멤버(28)로부터 타방의 사이드 멤버(28)로 하중을 전달하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 차량(10)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 당해 충돌 하중이 입력된 일방의 사이드 멤버(28)로부터 크로스 부재(32)를 통하여 당해 충돌 하중이 타방의 사이드 멤버(28)로 전달됨과 함께 당해 타방의 사이드 멤버(28)에 의해 당해 충격 하중이 지지된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 억제할 수 있음과 함께 플로어 패널(16)의 차량 하방측에 배터리 팩(54)을 배치하는 스페이스를 넓게 확보할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 사이드 멤버(28)의 차량 폭방향 외측에 토크 박스(30)가 배치되어 있으며, 토크 박스(30)는, 플로어 패널(16)의 차량 폭방향 외측의 주연부를 따라 차량 전후 방향으로 연장되는 로커(22)와 사이드 멤버(28)에 접합되어 있다. 이 때문에, 오프셋 충돌 등에 의해 사이드 멤버(28)에 입력된 충돌 하중이 토크 박스(30)를 통하여 로커(22)에 분산된다.
그런데, 차량(10)의 오프셋 충돌 시에는, 충돌 하중에 의해 이동된 전륜이 로커(22)의 차량 전방측의 부분과 충돌하는 것을 생각할 수 있다. 그리고, 이 경우에는, 토크 박스(30)에 당해 토크 박스(30)와 로커(22)의 접합부에 있어서의 차량 전방측의 부분을 지지점으로 하고 또한 차량 상하 방향을 축으로 하는 모멘트가 발생하고, 당해 모멘트가 사이드 멤버(28)에 굽힘 모멘트로서 작용하는 것을 생각할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 차량 폭방향에서 볼 때, 토크 박스(30)의 차량 후방측의 후벽부(30C)가 크로스 부재(32)의 차량 후방측의 후측 벽부(32C)와 겹치는 위치에 배치되어 있다. 이 때문에, 상기 충돌 하중에 의해 이동된 전륜에 의해 토크 박스(30)에 발생한 모멘트는, 토크 박스(30)의 후벽부(30C)가 사이드 멤버(28)를 통하여 크로스 부재(32)의 후측 벽부(32C)에 지지됨으로써 상쇄된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 당해 충돌 하중에 의해 이동된 전륜이 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격에 미치는 영향을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 크로스 부재(32)의 차량 하방측을 구성하는 하측 벽부(32A)가, 차량 폭방향에서 볼 때 사이드 멤버(28)의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부(28A)와 연결되어 있다. 이에 따라, 일방의 사이드 멤버(28)가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 사이드 멤버(28) 하벽부(28A)로부터 크로스 부재(32)의 하측 벽부(32A)에 하중을 전달 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 차량(10)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되었을 때에, 사이드 멤버(28) 하벽부(28A)가 크로스 부재(32)의 하측 벽부(32A)로 지지되고, 그 결과, 사이드 멤버(28)에 차량 전후 방향을 축으로 하는 모멘트가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격을 안정된 상태로 지지할 수 있다.
추가하여, 본 실시 형태에서는, 배터리 케이스(56)가 사이드 멤버(28)의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부(28A)에 체결 부재(68)로 고정되기 때문에, 배터리 케이스(56)를 사이드 멤버(28)의 측벽부 등에 고정하는 경우와 비교해, 고정 작업이 용이해진다. 그런데, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 사이드 멤버(28)가 변형될 때에는, 사이드 멤버(28)의 측벽부에 압축 하중 또는 인장 하중이 가해짐으로써 체결 부재(68)의 체결 개소에 응력이 집중하는 것을 생각할 수 있다. 이 점, 본 실시 형태에서는, 상기 서술한 바와 같이 배터리 케이스(56)가 사이드 멤버(28)의 하벽부(28A)에 고정되기 때문에, 체결 부재(68)의 체결 개소에 응력이 집중하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 배터리 팩(54)의 고정 작업의 효율을 높일 수 있음과 함께, 차체(12)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되었을 때에 배터리 팩(54)이 차체(12)로부터 이탈되는 것을 억제할 수 있다.
그런데, 본 실시 형태에서는, 사이드 멤버(28)가 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트(46)와 사이드 멤버 리어(50)의 변곡점(PA)을 경계로 차량 폭방향 외측으로 구부러져 있다. 이 때문에, 크로스 부재(32)가 설치되어 있지 않은 경우에는, 사이드 멤버(28)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 충돌 하중이 입력된 사이드 멤버(28)는 변곡점(PA)을 기점으로 하여 접힘 변형된다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 차량 상하 방향에서 볼 때 변곡점(PA)끼리를 연결하는 직선(L5)상에 크로스 부재(32)가 배치되어 있다. 이 때문에, 사이드 멤버(28)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되었을 때에 당해 충돌 하중이 입력된 사이드 멤버(28)를, 그 변형의 기점이 되는 개소에서 지지할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중의 입력 초기에 있어서 당해 충돌 하중을 지지할 수 있다.
<제 2 실시 형태>
이하, 도 7~도 9를 이용하여, 본 개시와 관련된 차량 하부 구조의 제 2 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 상기 서술한 제 1 실시 형태와 동일 구성 부분에 대해서는 동일 번호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조에서는, 크로스 부재(32) 대신에, 「배터리 팩(80)」의 「배터리 케이스(82)」의 내측에 「보강부(84)」가 설치되어 있는 점에 특징이 있다. 본 실시 형태에서는, 배터리 케이스(82)가, 배터리 케이스(56)보다 차량 전방측으로 연장되어 있으며, 변곡점(PA) 사이에도 배치되도록 되어 있다. 그리고, 배터리 케이스(82)의 차량 전방측의 단부의 내측에는, 보강부(84)가 배치되어 있다.
보강부(84)는, 강재이며 차량 폭방향으로 연장되는 각통 형상으로 구성되어 있음과 함께, 크로스 부재(32)와 동일하게 변곡점(PA)끼리를 연결하는 직선(L5)과 겹치도록 배치되어 있다. 이 보강부(84)는, 그 차량 하방측의 부분을 구성하는 「하측 벽부(84A)」가, 차량 폭방향에서 볼 때, 사이드 멤버(28)의 하벽부(28A)와 겹치도록 배치되어 있다. 또한, 보강부(84)는, 차량 폭방향에서 볼 때, 그 차량 후방측의 부분을 구성하는 「후측 벽부(84B)」가 토크 박스(30)의 차량 후방측의 후벽부(30C)와 겹치는 위치에 배치되어 있다.
또한, 보강부(84)는, 배터리 케이스(82)의 커버부(86)보다 배터리 케이스(82)측으로의 하중에 대하여 변형되기 어렵게 구성되어 있다. 이것은, 보강부(84) 및 커버부(86)의 각각에 대하여 동일한 크기의 차량 폭방향 내측으로의 하중을 입력했을 때에, 보강부(84)의 차량 폭방향 외측의 단부의 초기 위치로부터의 변위량(변형 스트로크)이, 커버부(86)의 측벽부(86A)의 초기 위치로부터의 변위량보다 작은 것을 의미하고 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 배터리 케이스(82)를 구성하는 베이스부(88)의 가장자리부(88A)의 차량 폭방향 내측의 주연부를 따라 종단면이 직사각형 형상의 측면 골격부(88B)가 설치되어 있다. 또한, 베이스부(88)의 차량 하방측의 면에는, 측면 골격부(88B)끼리를 연결하고, 또한 베이스부(88)의 일반부(88C)보다 판 두께가 두껍게 된 바닥면 골격부(88D)가 차량 전후 방향으로 소정의 간격으로 설치되어 있다.
추가하여, 본 실시 형태에서는, 직선(L5)의 연장선상에 배터리 케이스(82)를 고정하기 위한 체결 부재(68)에 의한 체결부(90)가 추가되어 있다. 또한, 체결부(90)로 체결되어 있는 개소에는, 칼라(70)는 배치되어 있지 않다. 또한, 배터리 케이스(82)를 고정하기 위한 체결 부재(68)에 의한 체결부 중 변곡점(PB)과 근접하고 있는 한 쌍의 체결부(92)가, 당해 변곡점(PB)을 차량 전후 방향으로 개재하도록 배치되어 있다.
이러한 구성에 의하면, 기본적으로 상기 서술한 제 1 실시 형태와 동일한 작용을 나타낼 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 일방의 사이드 멤버(28)가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방의 사이드 멤버(28)로부터 타방의 사이드 멤버(28)로의 하중의 전달 경로가 보강부(84)에 의해 구성되고, 당해 하중을 당해 타방의 사이드 멤버(28)로 지지할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중에 의해 차량 전후 방향으로 연장되는 차체 골격이 차량 폭방향 내측으로 볼록하게 되어 변형되는 것을 차체(12)측에 부재를 추가하지 않고 억제할 수 있다.
그런데, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 사이드 멤버(28)에 오프셋 충돌 등에 의한 충돌 하중이 입력되면, 충돌 하중이 입력된 사이드 멤버(28)는 변곡점(PB)을 개소로 하여 차량 폭방향 외측으로 볼록하게 되도록 접힘 변형되는 것을 생각할 수 있다. 여기서, 본 실시 형태에서는, 측면 골격부(88B), 바닥면 골격부(88D)로 배터리 케이스(82)가 보강되어 있음과 함께, 체결부(92)가 변곡점(PB)을 개재하도록 배치되어 있다. 이 때문에, 충돌 하중이 입력된 사이드 멤버(28)가 변곡점(PB)을 기점으로 하여 차량 폭방향 외측으로 볼록하게 되도록 접힘 변형되는 것을 억제할 수 있다.
<상기 실시 형태의 보충 설명>
(1) 상기 서술한 제 1 실시 형태에서는, 크로스 부재(32)를 차체(12)에 접합시켰지만, 당해 크로스 부재(32)를 차체(12)에 체결 부재로 고정하는 구성으로 해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 크로스 부재(32)를 설치하는 것에 의한 차체(12)의 변경 개소를 저감할 수 있다. 또한, 크로스 부재(32)의 위치도 상기 서술한 위치에 한정되지 않고, 변곡부(48) 사이이면 차체(12)의 구성에 따라 적절히 변경하는 것이 가능하다.
(2) 또한, 상기 서술한 제 1 실시 형태에서는, 사이드 멤버(28)는 변곡부(48)가 설치되어 있는 개소에서 굴곡되어 있는 구성으로 되어 있었지만, 차체(12)의 구성에 따라 변곡부(48)가 설치되어 있는 개소에서 만곡되어 있는 구성으로 해도 된다.
(3) 상기 서술한 제 2 실시 형태에서는, 배터리 케이스(82)와 보강부(84)가 별체로 되어 있었지만, 배터리 케이스(82)와 보강부(84)를 일체로 구성해도 된다. 또한, 보강부(84)의 재질도 차체(12)의 구성에 따라, 알루미늄제로 해도 되고, 탄소 섬유 강화 수지제로 해도 된다.
(4) 또한, 상기 서술한 제 2 실시 형태에서는, 체결부(90)를 설치함으로써 변곡부(48) 사이에 있어서 배터리 케이스(82), 나아가서는 보강부(84)를 사이드 멤버(28)에 대하여 위치 결정하고 있었지만, 체결부(90)를 설치하고 있지 않은 구성으로 해도 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 배터리 케이스(82)와 사이드 멤버(28)의 조립 정밀도를 완화할 수 있다.
(5) 상기 서술한 실시 형태에서는, 배터리 팩이 탑재된 차량(10)에 상기 서술한 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조를 적용하고 있었지만, 연료 전지 스택을 탑재한 차량에 상기 서술한 실시 형태와 관련된 차량 하부 구조를 적용해도 된다.

Claims (7)

  1. 모노코크 구조의 차체에 있어서의 플로어부의 일부를 구성하는 플로어 패널과,
    상기 차체의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부를 구성하고, 차량 상하 방향에서 볼 때 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되는 사이드 멤버 프론트와, 상기 플로어 패널의 차량 하방측에서 당해 플로어 패널에 접합되어 있음과 함께 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되는 변곡부가 설치된 사이드 멤버 리어를 구비한 좌우 한 쌍의 사이드 멤버와,
    상기 플로어 패널의 차량 하방측에 있어서의 상기 사이드 멤버 사이에 배치되어 있음과 함께 차량에 탑재된 파워 유닛으로 전력을 공급 가능한 전력 공급부와,
    상기 변곡부 사이에 차량 폭방향을 따라 배치되어, 일방의 상기 사이드 멤버가 차량 폭방향 내측을 향해 변형되었을 때에 당해 일방으로부터 타방의 상기 사이드 멤버로 하중을 전달 가능한 크로스부와,
    상기 사이드 멤버의 차량 폭방향 외측이고 또한 차량 폭방향에서 볼 때 차량 후방측의 종벽부가 상기 크로스부의 차량 후방측의 종벽부와 겹치는 위치에 배치되고, 상기 플로어 패널의 차량 폭방향 외측의 주연부를 따라 차량 전후 방향으로 연장되는 로커와 당해 사이드 멤버에 접합되어 있는 토크 박스를 가지는 차량 하부 구조.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 크로스부의 차량 하방측을 구성하는 하측 벽부는, 차량 폭방향에서 볼 때 상기 사이드 멤버의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부와 겹치도록 배치되거나, 또는, 당해 하벽부와 연결되어 있음과 함께,
    상기 하벽부로부터 상기 하측 벽부로 상기 하중을 전달 가능하게 되어 있는 차량 하부 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 공급부의 외각을 구성하는 전지 케이스의 내측에 상기 크로스부로서의 보강부가 배치되어 있으며,
    상기 보강부는, 상기 전지 케이스보다 상기 하중에 대하여 변형되기 어렵게 구성되어 있는 차량 하부 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전지 케이스는, 상기 사이드 멤버의 차량 하방측의 부분을 구성하는 하벽부에 체결 부재로 고정되어 있는 차량 하부 구조.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 크로스부는, 차량 상하 방향에서 볼 때 일방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점과 타방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점을 연결하는 직선상에 배치되어 있는 차량 하부 구조.
  7. 모노코크 구조의 차체에 있어서의 플로어부의 일부를 구성하는 플로어 패널과,
    상기 차체의 차량 전후 방향으로 연장되는 골격의 일부를 구성하고, 차량 상하 방향에서 볼 때 차량 전후 방향으로 직선적으로 연장되는 사이드 멤버 프론트와, 상기 플로어 패널의 차량 하방측에서 당해 플로어 패널에 접합되어 있음과 함께 차량 상하 방향에서 볼 때 사이드 멤버 프론트로부터 차량 폭방향 외측으로 확장되도록 연장되는 변곡부가 설치된 사이드 멤버 리어를 구비한 좌우 한 쌍의 사이드 멤버와,
    상기 플로어 패널의 차량 하방측에 있어서의 상기 사이드 멤버 사이에 배치되어 있음과 함께 차량에 탑재된 파워 유닛으로 전력을 공급 가능한 전력 공급부와,
    상기 변곡부 사이에 있어서 차량 상하 방향에서 볼 때 일방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점과 타방의 상기 사이드 멤버에 있어서의 상기 사이드 멤버 프론트와 상기 사이드 멤버 리어의 변곡점을 연결하는 직선상에 배치되어, 상기 사이드 멤버끼리를 연결하는 크로스부와,
    상기 사이드 멤버의 차량 폭방향 외측이고 또한 차량 폭방향에서 볼 때 차량 후방측의 종벽부가 상기 크로스부의 차량 후방측의 종벽부와 겹치는 위치에 배치되고, 상기 플로어 패널의 차량 폭방향 외측의 주연부를 따라 차량 전후 방향으로 연장되는 로커와 당해 사이드 멤버에 접합되어 있는 토크 박스를 가지는 차량 하부 구조.
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