JP2013071692A - 車両構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーユニットを搭載するハイブリッドカーまたは電気自動車において、トーイングフックを好適に組付可能な車両構造を提供する。
【解決手段】ハイブリッドカーまたは電気自動車の車両構造において、電気モータを動作させるバッテリーユニットを包囲して支持する枠状の部材であって、車両床面にバッテリーユニットを固定するユニット固定フレーム１１２と、ユニット固定フレーム１１２の後端付近から垂下される垂下部材１４０と、垂下部材１４０に結合されるトーイングフック１５２とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッドカーまたは電気自動車の車両構造に関する。

近年、ハイブリッドカー（プラグインハイブリッドカーを含む）、電気自動車が普及してきている。ハイブリッドカー、電気自動車は、通常、電気モータを動作させるバッテリーユニットを車両後部の車室内または車室外に搭載している。しかし、バッテリーユニットを車両後部の車室内に搭載する場合、荷物の収納スペースが小さくなったり、後方視界の妨げとなったりするおそれがある。一方、バッテリーユニットを車両後部の車室外に搭載する場合、最低地上高を確保しなければならないため、バッテリーユニットの各バッテリーセルを広範囲にわたって平面的に配置しなければならず、サスペンション等の他の部品と干渉するおそれがある。

これに対し、バッテリーユニットの搭載に関する従来技術として、特許文献１〜３が開示されている。特許文献１には、床板の中央部に下向きに解放した断面コ字型の膨出部を設け、この膨出部にバッテリーを収容するバッテリーボックスを取り付ける技術が開示されている。特許文献２には、リヤフロア前半部に、リヤフレーム間で、ミドルフロアクロスメンバおよびリヤフロアクロスメンバ間にわたる開口部を形成し、この開口部内に、バッテリー収納ボックスの下半部を構成するボックス状のバッテリーセッティングベースを落とし込んで、その全周を開口部に溶接接合する技術が開示されている。特許文献３には、上壁と前後、左右の側壁からなる周側壁とを備え平面矩形のボックス状に形成される第２フロアパネルを、第１フロアパネルの開口部に貫通配置し、第１フロアパネルの上、下面側に突出した状態で周側壁をフランジに接合固定し、第２フロアパネルの内側を燃料電池ユニット収容部とする技術が開示されている。

ところで、特許文献４、５に記載されているように、通常、車両後部底面には牽引等に用いられるトーイングフックが備えられている。トーイングフックに荷重がかかると、その応力がトーイングフックの結合箇所を通じて車両各所に伝達、分散される。車両の弱い部位に大きな応力がかかったり、伝達、分散の効率が悪かったりすると、変形や損傷を生じるおそれがあるので、トーイングフックの組付位置はこれらを踏まえて十分耐久性を確保できる位置に設定する必要がある。

特開昭４８−２６２７号公報 特開平５−２０１３５６号公報 特開２００３−２６０９３９号公報 特開２００１−１８０２４０号公報 特開２０１０−１１６０８５号公報

特許文献１〜３の技術のように、バッテリーユニットを搭載するために、フロアパネルを変形させたり新たな部材を設置したりする場合、トーイングフックの組付位置についても再検討の余地がある。しかしながら、バッテリーユニットを搭載するためにこのような車両構造を採用した場合であっても、これに合わせてトーイングフックの組付位置を設定した例は見られない。なお、特許文献４、５には、ハイブリッドカーまたは電気自動車を意図する記載は見られない。

そこで本発明は、バッテリーユニットを搭載するハイブリッドカーまたは電気自動車において、トーイングフックを好適に組付可能な車両構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の代表的な構成は、ハイブリッドカーまたは電気自動車の車両構造において、電気モータを動作させるバッテリーユニットを包囲して支持する枠状の部材であって車両床面にバッテリーユニットを固定するユニット固定フレームと、ユニット固定フレームの後端付近から垂下される垂下部材と、垂下部材に結合されるトーイングフックとを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、ユニット固定フレームにより、バッテリーユニットを好適に搭載することができる。また、トーイングフックは、垂下部材を介してバッテリーユニットを車両床面に固定するユニット固定フレームに結合される。ユニット固定フレームは、バッテリーユニットを車両床面に固定する部材であり、その役割から所定以上の強度を持つように形成されるため、トーイングフックからの応力を伝達、分散する部材として適した働きをする。なお、トーイングフックはユニット固定フレームに直付けされず、垂下部材を介して取り付けられるので、万が一、過剰な荷重がトーイングフックに加わった場合にもユニット固定フレームの破壊を防止することができる。

ユニット固定フレームは、少なくともその一部が車両骨格を構成する骨格部材に結合されているとよい。かかる構成によれば、ユニット固定フレームが強度の高い骨格部材に結合されるため、トーイングフックからの応力を好適に伝達、分散することができる。

垂下部材は、車両幅方向へ延び中央部にトーイングフックが結合される横部材と、横部材の両端部から車両前方かつ上方へと延びユニット固定フレームに連結される端部連結部材とを有するとよい。かかる構成によれば、トーイングフックからの応力を好適に伝達、分散することができる。

垂下部材は、横部材の中央部付近から上方へと延びユニット固定フレームに連結される中央連結部材をさらに有するとよい。かかる構成によれば、トーイングフックからの応力を好適に伝達、分散することができる。

横部材は、ユニット固定フレームの後端よりも後方に位置し、その両端部がバッテリーユニットの下端の高さとほぼ等しくなるように相対的に低く形成されているとよい。かかる構成によれば、ユニット固定フレームの後端よりも後側に横部材が位置するので、後突時に、真っ先に物体がバッテリーユニットおよびユニット固定フレームに衝突することを回避できる。また、横部材の両端部は、バッテリーユニットのほぼ下端の高さとなるように形成されるので、後突により物体が横部材に衝突してその両端部が前方へと移動してもバッテリーユニットと干渉（衝突）しづらい。なお、横部材の中央部は、相対的に高く形成されるので、トーイングフックの結合箇所として必要な高さを欠くことはない。

本発明によれば、バッテリーユニットを搭載するハイブリッドカーまたは電気自動車において、トーイングフックを好適に組付可能な車両構造を提供可能である。より具体的には、ユニット固定フレームによってバッテリーユニットを搭載した車両について、トーイングフックからの応力を好適に伝達、分散することができ、確実に耐久性を確保することができる。

本実施形態にかかる車両構造におけるバッテリーユニットの組付を示す図である。 図１のユニット固定フレーム、垂下部材、トーイングフックを示す図である。 図１の組付完了後の斜視図である。 図１の組付完了後の側面図である。 図１の組付完了後の底面図である。 図３の車両構造におけるトーイングフックからの応力の伝達、分散について説明する図である。

以下に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詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、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、本明細書および図面において、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、本実施形態にかかる車両構造１００におけるバッテリーユニット１１０の組付を示す図である。図２は、図１のユニット固定フレーム１１２、垂下部材１４０、トーイングフック１５２を示す図である。なお、図中の矢印Ｆｗｄは車両前方、矢印Ｒｈは車両右方、矢印Ｕｐは上方を表すものとする。

車両構造１００は、電気モータを動作させるバッテリーユニット１１０を搭載するハイブリッドカーまたは電気自動車に適用される。バッテリーユニット１１０は、その筐体の内部に複数のバッテリーセルや電気部品を収容した複合体である。バッテリーセルは例えばリチウムイオン２次電池等であって、電気部品は例えば電池監視ユニットやファン、ジャンクションブロック等である。

図１に示すように、車両構造１００では、車両床面を構成するフロアパネル１０２に開口部１０４が形成される。そして、バッテリーユニット１１０を包囲して支持する枠状のユニット固定フレーム１１２によって、バッテリーユニット１１０がフロアパネル１０２を上下にまたいで開口部１０４に設置される。このようにフロアパネル１０２を上下にまたいで開口部１０４にバッテリーユニット１１０を設置することで、これの好適な搭載が実現される。

具体的には、車室内および車室外の双方の領域にわたってバッテリーユニット１１０を設置することで、車室内の荷物の収納スペースや後方視界の確保が図れ、またバッテリーセルを上下に重ねて配置しても最低地上高を確保できる。フロアパネル１０２の下部に、バッテリーセルを水平方向の広範囲にわたって平面的に配置する必要もないので、サスペンションや燃料タンクとの干渉といった問題も生じない。

図２に示すように、ユニット固定フレーム１１２は、概して、７本の鋼材１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６からなる。鋼材１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４は、六角形状の外枠部１２８を形成する。鋼材１１４、１１６、１１８、１２０、１２４、１２６は、六角形状の内枠部１３０を形成する。外枠部１２８には、６箇所の締結部１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆが設定される。

バッテリーユニット１１０は、内枠部１３０に挿入され、その内枠部１３０の上部と結合される。例えば、バッテリーユニット１１０の筐体の外側へと張り出すフランジを内枠部１３０の上部に支持させ、ボルト等でそのフランジを内枠部１３０の上部に締結することで、バッテリーユニット１１０とユニット固定フレーム１１２とが一体化される。

図１に示すように、一体化されたバッテリーユニット１１０とユニット固定フレーム１１２とは、外枠部１２８の６箇所の締結部１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆを、ボルト等で車両骨格を構成する骨格部材等に下方から締結することで固定される。ここでは、ユニット固定フレーム１１２は、骨格部材としての左右のリヤサイドフレーム１３２、１３４等に締結される。

なお、図１に示すように、バッテリーユニット１１０の下側に、バッテリーユニット１１０をチッピング等から保護するためのアンダーカバー１０６を備え付けてもよい。アンダーカバー１０６は、車両重量の増加を回避する観点から硬質樹脂製とするのが好ましいが、板金で形成してもよい。なお、以下説明する図中では、理解を容易にするため、かかるアンダーカバー１０６については図示を省略する。

図２に示すように、車両構造１００ではユニット固定フレーム１１２の後端付近から、トーイングフック１５２結合用フレームである垂下部材１４０が垂下される。垂下部材１４０は、車両幅方向へ延びる横部材１４２と、横部材１４２の両端部付近から車両前方かつ上方へと延びユニット固定フレーム１１２に連結される端部連結部材１４４、１４６と、横部材１４２の中央部付近から上方へと延びユニット固定フレーム１１２に連結される中央連結部材１４８、１５０とからなる。

垂下部材１４０の横部材１４２の中央部には、トーイングフック１５２が結合される。上記中央連結部材１４８、１５０は、トーイングフック１５２の左右両側にそれぞれ配置される。トーイングフック１５２が結合される横部材１４２の中央部は、トーイングフック１５２が垂下されるに当たり必要な高さ（トーイングフック１５２に要求される高さ）に設定される。

図３は、図１の組付完了後の斜視図である。図４は、図１の組付完了後の側面図である。図５は、図１の組付完了後の底面図である。

図５に示すように、横部材１４２の車両幅方向の長さは、バッテリーユニット１１０の車両幅方向の長さとほぼ等しくなるように設定される。また、図３、図４に示すように、横部材１４２は、ユニット固定フレーム１１２の後端よりも後方にて垂下される。

これより、後突時に、真っ先に物体がバッテリーユニット１１０およびユニット固定フレーム１１２に衝突することを回避でき、バッテリーユニット１１０を効果的に保護することができる。すなわち車両構造１００では、後突時において、バッテリーユニット１１０に先んじて、本実施形態の特徴の１つであるトーイングフック１５２を結合するための横部材１４２等に物体が衝突する。

さらに、図３、図４に示すように、横部材１４２の両端部付近はバッテリーユニット１１０の下端の高さとほぼ等しくなるように相対的に低く形成される。このように横部材１４２の両端部付近をバッテリーユニット１１０のほぼ下端の高さとなるように形成することで、後突により物体が横部材１４２に衝突してその両端部が前方へと移動してもバッテリーユニット１１０と干渉（衝突）しづらくなる。したがって、バッテリーユニット１１０を効果的に保護することができる。

図５に示すように、車両構造１００では、ユニット固定フレーム１１２の内枠部１３０にバッテリーユニット１１０を挿入しているため、車両右側の下部にマフラーパイプを通すためのスペースを確保することができる。車両構造１００ではこのスペースを確保するために単にユニット固定フレーム１１２を小さくするわけではなく、骨格部材であるリヤサイドフレーム１３２、１３４に締結される外枠部１２８形状を維持したまま、鋼材１２６をかけわたして内枠部１３０を形成しスペースを確保しているので、強度とスペースの確保の両立を図ることができる。

図６は、本実施形態にかかる車両構造１００におけるトーイングフック１５２からの応力の伝達、分散について説明する図である。なお、図６では、理解を容易にするために、バッテリーユニット１１０の図示を省略している。

図６に示すように、トーイングフック１５２に荷重がかかると、その応力が横部材１４２に連結される端部連結部材１４４、１４６、中央連結部材１４８、１５０を介して、ユニット固定フレーム１１２へと伝達、分散される。図６中、トーイングフック１５２にかかる荷重を矢印Ｘ、応力の伝達、分散の経路を矢印Ｙ（代表して１つに符号を付す）で図示する。ユニット固定フレーム１１２はバッテリーユニット１１０を保護（支持）する役割を担い、所定以上の強度が求められるため、応力の伝達、分散を担う部材としてもうってつけとなる。

車両構造１００では、ユニット固定フレーム１１２の後部の鋼材１２０に中央連結部材１４８、１５０が連結し、側部の鋼材１１８、１２６にそれぞれ端部連結部材１４４、１４６が連結する。強度の高いユニット固定フレーム１１２の複数箇所（複数の鋼材１１８、１２０、１２６）に、トーイングフック１５２の牽引等による応力を端部連結部材１４４、１４６、中央連結部材１４８、１５０が分散して伝達するため、その応力によって損傷や変形を生じる可能性を極めて低減することができる。

なお、垂下部材１４０による応力の分散のさせかたは、本実施形態の端部連結部材１４４、１４６や中央連結部材１４８、１５０による方式に限られない。ユニット固定フレーム１１２に対して適切に分散して伝達させられるのであれば、いかなる方式で応力を分散させてもよい。

さらに車両構造１００では、ユニット固定フレーム１１２は、骨格部材であるリヤサイドフレーム１３２、１３４に結合している。ユニット固定フレーム１１２に伝達された応力は、強度の高いリヤサイドフレーム１３２、１３４を介して、車両全体に伝達、分散されるので、効果的に応力の伝達、分散を行うことができる。

以上、上述した車両構造１００によれば、ハイブリッドカーまたは電気自動車において、バッテリーユニット１１０を好適に搭載することができる。また、応力が局所的に集中して損傷や変形を生じることのないように、車両にトーイングフック１５２を組み付けることができる。

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、本発明はかか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、ハイブリッドカーまたは電気自動車の車両構造に利用することができる。

１００…車両構造、１０２…フロアパネル、１０４…開口部、１０６…アンダーカバー、１１０…バッテリーユニット、１１２…ユニット固定フレーム、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６…鋼材、１２８…外枠部、１２８ａ、１２８ｂ、１２８ｃ、１２８ｄ、１２８ｅ、１２８ｆ…締結部、１３０…内枠部、１３２、１３４…リヤサイドフレーム、１４０…垂下部材、１４２…横部材、１４４、１４６…端部連結部材、１４８、１５０…中央連結部材、１５２…トーイングフック

Claims (5)

1. ハイブリッドカーまたは電気自動車の車両構造において、
   電気モータを動作させるバッテリーユニットを包囲して支持する枠状の部材であって車両床面に該バッテリーユニットを固定するユニット固定フレームと、
   前記ユニット固定フレームの後端付近から垂下される垂下部材と、
   前記垂下部材に結合されるトーイングフックとを備えることを特徴とする車両構造。
2. 前記ユニット固定フレームは、少なくともその一部が車両骨格を構成する骨格部材に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の車両構造。
3. 前記垂下部材は、車両幅方向へ延び中央部に前記トーイングフックが結合される横部材と、該横部材の両端部から車両前方かつ上方へと延び前記ユニット固定フレームに連結される端部連結部材とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両構造。
4. 前記垂下部材は、前記横部材の中央部付近から上方へと延び前記ユニット固定フレームに連結される中央連結部材をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の車両構造。
5. 前記横部材は、前記ユニット固定フレームの後端よりも後方に位置し、その両端部が前記バッテリーユニットの下端の高さとほぼ等しくなるように相対的に低く形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の車両構造。

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