JP2017109597A - 車両の床下構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリを収容するバッテリケースのトレーに被固定物がトレーに形成された孔から突出配置される場合に、トレーが障害物と干渉しても、トレーの機密性を保持可能にする。【解決手段】車体の床下にバッテリケースを備える車両の床下構造１０であって、バッテリを収容するためのトレー１２に形成された孔１２ａから車体前方の外方へ突出した状態で前記トレーに固定される被固定物１４と、前記孔の周囲の前記トレーに前記トレーの外側から固定される固定部１８と、前記固定部の下端部と一体に形成され前記固定部から前記被固定物の下方側であって車体前方へ向かって導出され、障害物と接触して該障害物から上向き荷重を受けるように構成される接触部２０とで構成されるトレー変形抑制部材１６と、前記孔を囲むように前記被固定物と前記トレーとの間に介装される気密保持具２２と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、電気自動車やハイブリッド車のように、車体の床下にバッテリケースを搭載した車両の床下構造に関する。

電気自動車やハイブリッド車のような電動車は、走行用のバッテリがバッテリパックとして搭載され、バッテリパックから供給される電力によって電気モータを駆動して走行する。バッテリパックは走行用バッテリと、この走行用バッテリを収容するバッテリケースとを有する。
バッテリケースは、通常、車体の床下に配置され、フロントサスペンションやクロスメンバより低い位置にある。
バッテリケースには走行用バッテリを冷却するため、エバポレータなどの冷却装置が設けられる。

特許文献１には、エバポレータがトレーの内部に設けられ、冷媒配管がトレーの外表面に設けられたコネクタを介してエバポレータまで導設された構成が開示されている。また、トレーの車体前方に配置された冷媒配管の車体前方を覆うようにプロテクタを配置した構成が開示されている。
特許文献１では、エバポレータをトレーの内部に設けているが、バッテリケース内での冷媒の漏洩を避けるために、エバポレータ及び冷媒配管をバッテリケース外に配置する場合がある。

特開２０１４−１０４８４２号公報

エバポレータなどの被固定物をバッテリケースの外に設置する場合、従来の車両の床下構造１００は、例えば、図７に示すように、エバポレータなどの被固定物１０４はトレー１０２に形成された孔１０２ａから外部に突出配置される。被固定物１０４の頭部フランジ部１０４ａはトレー１０２の内部に配置され、頭部フランジ部１０４ａはトレー１０２の内側面に気密保持具（例えば、ゴム製のＯリング）１０６を介して固定される。頭部フランジ部１０４ａとトレー１０２との間を機密にすることで、トレー内部への水や異物などの流入が防止される。被固定物１０４がエバポレータの場合、エバポレータに冷媒を給排する冷媒配管１０５が接続される。
図７中、矢印ａは車体前方方向を示し、ラインＨはフロントサスペンションやクロスメンバの下面高さを示している。図７に示すように、被固定物１０４の車体前方位置に、被固定物１０４を保護するためのプロテクタ１０８が設けられる場合もある。

車両の走行中、トレー１０２の下面はフロントサスペンションやクロスメンバの下面より下方に位置しているため、路上に障害物ｏがある場合、障害物ｏはフロントサスペンションやクロスメンバと干渉することなく、トレー１０２やプロテクタ１０８と干渉する場合がある。
図８に示すように、障害物ｏがトレー１０２やプロテクタ１０８と干渉すると、トレー１０２やプロテクタ１０８は、図示のように、障害物ｏによって押し上げられ、トレー１０２の孔１０２ａの周辺部が変形し、トレー１０２の壁面がＯリング１０６から離れる。
そのため、トレー内部の機密性が保持されなくなり、発生した隙間から雨水や飛び跳ね水などの水や異物がトレー内に侵入し、トレー内に蓄積されるおそれがある。トレー内に蓄積される貯留水や異物が一定量を超えると、バッテリに支障をきたすおそれがある。

これら技術的課題に鑑み、本発明の少なくとも一つの実施形態は、バッテリを収容するバッテリケースのトレーに被固定物がトレーに形成された孔から突出配置される場合に、トレーが障害物と干渉しても、トレーの機密性を保持可能にすることを目的とする。

（１）本発明の幾つかの実施形態に係る車両の床下構造は、車体の床下にバッテリケースを備える車両の床下構造であって、バッテリを収容するためのトレーに形成された孔から車体前方の外方へ突出した状態で前記トレーに固定される被固定物と、前記孔の周囲の前記トレーに前記トレーの外側から固定される固定部と、前記固定部の下端部と一体に形成され前記固定部から前記被固定物の下方側であって車体前方へ向かって導出され、障害物と接触して該障害物から上向き荷重を受けるように構成される接触部とで構成されるトレー変形抑制部材と、前記孔を囲むように前記被固定物と前記トレーとの間に介装される気密保持具と、を備える。
上記（１）の構成によれば、上記トレー変形抑制部材の接触部が障害物と接触して上向き荷重を付与されると、上記固定部には接触部との境界部位を中心とした力のモーメントが付与される。この力のモーメントは、トレーの上記孔の周辺部に対して、上記気密保持具から離れる方向と逆方向に付加され、トレーの孔周辺部を気密保持具側へ押し込むように作用する。
これによって、トレー内部の機密性を保持でき、水などの侵入を抑制できる。

なお、接触部が障害物と接触したとき、障害物が接触部の下面に沿って導かれるように、接触部が構成されることが望ましい。これによって、接触部に確実に上向き荷重を付与できる。また、障害物を接触部の下面に沿わせることで、接触部は障害物をトレーの下面へ導くように変形すると共に、接触部を介してトレーを上方へ持ち上げる荷重が発生するため、トレーが障害物から受ける荷重を軽減でき、トレーの変形を抑制できる。

（２）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、前記接触部の先端部は、上方に向けて円弧形状に曲折される。
上記（２）の構成によれば、上記接触部が障害物と接触したとき、障害物を上記先端部の円弧形状に沿って接触部の下面に沿わせることができる。これによって、接触部に確実に上向き荷重を付与できる。

（３）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、前記接触部の先端部は、円筒形の断面を有する。
上記（３）の構成によれば、上記接触部が障害物と接触したとき、障害物を上記先端部に形成された円筒形の断面に沿って接触部の下面に沿わせることができる。これによって、接触部に確実に上向き荷重を付与できる。

（４）幾つかの実施形態では、前記（１）の構成において、前記接触部の先端部にローラを備える。
上記（４）の構成によれば、上記接触部が障害物と接触したとき、障害物を上記先端部に設けられローラに案内させることで、接触部の下面に沿わせることができる。これによって、接触部に確実に上向き荷重を付与できる。

（５）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（４）の何れかの構成において、前記接触部の車体前方を覆うように設けられ、前記障害物と接触して前記接触部に上向き荷重を付加するように変形するプロテクタを備える。
上記（５）の構成によれば、上記プロテクタを備えることで、被固定物を障害物から保護できると共に、接触部が障害物と接触したとき、接触部は障害物だけでなく、変形するプロテクタによっても上向き荷重を付与される。そのため、トレーが気密保持具から離れる変形を効果的に抑制できる。
また、プロテクタは接触部と別体に配置されるため、障害物と接触したプロテクタは、障害物をプロテクタの下面に沿わせることで、障害物をトレーの下面へ導くように変形するため、トレーの変形を効果的に抑制できる。

（６）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、前記気密保持具がＯリングである。
上記（６）の構成によれば、気密保持具を簡易かつ低コスト化できる。

（７）幾つかの実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、前記被固定物が前記バッテリを冷却するための冷却装置の一部を構成するエバポレータである。
上記（７）の構成によれば、トレーが障害物に接触した場合でも、上記エバポレータを配置するために形成されたトレーの孔の機密性を保持できる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、バッテリを収容するトレーに被固定物がトレーに形成された孔から突出配置される場合に、トレーが障害物と干渉しても、トレーの機密性を保持できる。これによって、雨水、飛び跳ね水、異物等がトレー内に侵入するのを抑制できる。

一実施形態に係る車両の床下構造の正面視断面図である。 一実施形態に係る車両の床下構造の斜視図である。 一実施形態に係る車両の床下構造の正面視断面図である。 一実施形態に係るトレー変形抑制部材の正面視断面図である。 一実施形態に係るトレー変形抑制部材の正面視断面図である。 一実施形態に係るトレー変形抑制部材の斜視図である。 従来の車両の床下構造の正面視断面図である。 従来の車両の床下構造の障害物接触時の挙動を示す断面図である。 比較例（未公開）に係る車両の床下構造の正面視断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１及び図２に示すように、車体の床壁（不図示）の下方に走行用バッテリを収容するバッテリケースが設けられる。バッテリケースは上部にカバー１１と下部のトレー１２とで構成される。
本発明の幾つかの実施形態に係る車両の床下構造１０は、トレー１２の車体前方部位に孔１２ａが形成され、被固定物１４が孔１２ａから車体前方の外方へ突出した状態でトレー１２にトレー１２の外側から固定される。
トレー変形抑制部材１６は固定部１８及び接触部２０で構成される。固定部１８は孔１２ａの周囲のトレー１２の外表面に固定される。接触部２０は固定部１８と一体に形成され、固定部１６から被固定物１４の下方側であって車体前方（矢印ａ方向）へ向かって導設される。
車両の走行中、障害物ｏが車体前方から近づき接触部２０に接触したとき、接触部２０は障害物から上向き荷重Ｌｕを受けるようにその形状及び配置位置等が設定される。
また、孔１２ａを囲むように、被固定物１４とトレー１２との間に気密保持具２２が介装される。

上記構成によって、トレー変形抑制部材１４の接触部２０は障害物ｏと接触すると、上向き荷重Ｌｕを付与され、トレー変形抑制部材１４には、固定部１８と接触部２０との境界に位置する曲げ中心Ｐを中心として上向きの力のモーメントＭが発生する。
これによって、接触部２０と一体の固定部１８にトレー１２の孔周辺部に接近する方向に力ｆが作用し、孔１２ａの周辺部のトレー１２は気密保持具２２に向けて押し込まれるため、トレー１２の機密性を保持できる。そのため、トレー１２の内部に水、異物などが侵入するのを抑制できる。

例示的な実施形態では、図１に示すように、接触部２０は車体前方へ向かって斜めに下降するように配置され、先端部２６は水平方向に向けられる。これによって、障害物ｏが接触部２０と接触した後、障害物ｏを先端部２６の下面に沿わせるようにすることができる。あるいは、一点鎖線で示すように、先端部２６を車体前方へ向かって上方へ傾斜させる。これによって、接触部２０は障害物ｏと接触したとき変形しつつ、障害物ｏを先端部２６の下面に沿わせることができる。
これによって、障害物ｏが接触部２０と接触したとき、接触部２０は変形しつつ障害物ｏを接触部２０の下面に沿って導くため、接触部２０に上向き荷重Ｌｕが働くと共に、接触部２０は変形しつつ障害物ｏをトレー１２の下面へ導くため、トレー１２の変形を抑制できる。また、障害物ｏが接触部２０に接触したとき、接触部２０介してトレー１２を持ち上げる荷重が発生する。これによって、トレー１２が障害物ｏから受ける荷重を軽減でき、トレー１２の変形を抑制できる。

例示的な実施形態では、図１及び図２に示すように、被固定物１４はバッテリケースに収容されたバッテリを冷却するための冷却装置の一部を構成するエバポレータである。このエバポレータには、図１に示すように、冷媒配管１５が接続される。バッテリケース内での冷媒の漏洩を避けるために、冷媒配管１５はバッテリケースの外部に設けられ、トレー１２の外方へ突出したエバポレータに接続される。

例示的な実施形態では、図１に示すように、気密保持具２２としてＯリングが用いられる。これによって、気密保持具２２を簡易かつ低コスト化できる。

図示した実施形態では、図１に示すように、被固定物１４はトレー１２の内部に配置される頭部フランジ部１４ａを有する。頭部フランジ部１４ａは孔１２ａの周囲のトレー内面に対向して配置され、頭部フランジ部１４ａとトレー内面との間に気密保持具２２が介装される。気密保持具２２は、頭部フランジ部１４ａと孔１２ａの周囲のトレー１２との間に、被固定物１４を囲繞するように配置される。
これによって、トレー内部の機密性を有効に保持できる。

図示した実施形態では、固定部１８は被固定物１４の周囲で、上方を除き被固定物１４の両側及び下方の３領域に配置されるＵ字形状に形成される。あるいは、固定部１８はＵ字形状とする代わりに、被固定物１４の全周を囲むような構成としてもよい。
図示した実施形態では、トレー変形抑制部材１４は、固定部１８及び接触部２０とも板金で構成される。これによって、トレー変形抑制部材１４の曲げ加工が容易になり、接触部２０を所望の形状に容易に加工できると共に、障害物ｏから上向き荷重Ｌｕを受けるための位置及び傾きに容易に加工できる。
図示した実施形態では、図１に示すように、接触部２０は車体前方に向かって下方へ傾斜するように配置され、その先端部２６はフロントサスペンションやクロスメンバの下面位置より下方に配置される。
図示した実施形態では、図１及び図２に示すように、トレー変形抑制部材１４の固定部１６はボルトなどの固定具２４を用いてトレー１２の外表面に固定される。

例示的な実施形態では、図４に示すように、トレー変形抑制部材１６（１６ａ）の接触部２０（２０ａ）の先端部２６（２６ａ）は、上方に向けて円弧形状に形成される。
これによって、先端部２６（２６ａ）が障害物ｏと接触したとき、障害物ｏを先端部２６（２６ａ）の円弧形状に沿って接触部２０（２０ａ）の下面に沿わせることができる。これによって、接触部２０（２０ａ）に確実に上向き荷重Ｌｕを付与できる。

例示的な実施形態では、図５に示すように、接触部２０（２０ｂ）の先端部２６（２６ｂ）は、円筒形の断面を有する。
これによって、先端部２６（２６ｂ）が障害物ｏと接触したとき、障害物ｏを先端部２６（２６ｂ）の表面に沿って接触部２０（２０ｂ）の下面に沿わせることができる。これによって、接触部２０（２０ｂ）に確実に上向き荷重Ｌｕを付与できる。

例示的な実施形態では、図６に示すように、接触部２０（２０ｃ）の先端部２６（２６ｃ）に回転可能なローラ２８を備える。
これによって、接触部２０（２０ｃ）が障害物ｏと接触したとき、障害物ｏをローラ２８に案内させることで、接触部２０（２０ａ）の下面に沿わせることができる。これによって、接触部２０（２０ｃ）に確実に上向き荷重Ｌｕを付与できる。

例示的な実施形態では、図１に示すように、接触部２０の車体前方を覆うようにプロテクタ３０が設けられる。プロテクタ３０は障害物ｏと接触したとき、変形して接触部２０に上向き荷重Ｌｕを付加するように構成される。
プロテクタ３０を備えることで、被固定物１４を障害物ｏから保護できると共に、接触部２０が障害物ｏと接触したとき、接触部２０は障害物ｏだけでなく、変形するプロテクタ３０と接触することで、上向き荷重Ｌｕを付与される。従って、孔１２ａの周辺のトレー１２が気密保持具２２から離れる変形を効果的に抑制できる。
また、プロテクタ３０は接触部２０と別体に配置されるため、障害物ｏをプロテクタ２０の下面に沿わせることで、プロテクタ３０は障害物ｏをトレー１２の下面へ導くように変形するため、トレー１２の変形を効果的に抑制できる。
なお、図２では、冷媒配管１５及びプロテクタ３０の図示は省略されている。

図９は、本発明者等が本発明に到達する前に、本発明の課題解決手段として考えた構成（未公開の比較例）を示す。
この課題解決手段は、図９に示すように、トレー１０２が障害物ｏと接触したとき、孔１０２ａの周辺部の変形を抑制するために、被固定物１０４の周囲のトレー外表面に被固定物１０４を囲むように、リング状又はＵ字状の板状枠体１１０を固定するものである。
しかし、この課題解決手段は、板状枠体１１０が障害物ｏと接触したとき、板状枠体１１０に面外変形が起こり、トレー１０２の変形を抑制できない。また、板状枠体１１０の剛性が大きい分だけトレー１０２が受ける荷重が大きくなり、トレー１０２の変形抑制とならない。さらに、板状枠体１１０の孔は孔１０２ａより小さくすることはできず、孔１０２ａの周縁のトレー１０２が板状枠体１１０からはみ出し、変形しやすい、等の問題があった。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、電気自動車やハイブリッド車のように、バッテリを収容するバッテリケースを備える車両において、バッテリケースのトレーに被固定物がトレーに形成された孔から突出配置される場合に、トレーが障害物と干渉しても、トレーの機密性を保持することができる。これによって、雨水、飛び跳ね水、異物等がトレー内に侵入するのを抑制できる。

１０、１００ 車両の床下構造
１１ カバー
１２、１０２ トレー
１２ａ、１０２ａ 孔
１４、１０４ 被固定物
１４、１０４ａ 頭部フランジ部
１５、１０５ 冷媒配管
１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ） トレー変形抑制部材
１８ 固定部
２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ） 接触部
２２、１０６ 気密保持具
２４ 固定具
２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ） 先端部
２８ ローラ
３０、１０８ プロテクタ
１１０ 板状枠体
１１２ 床壁
Ｌｕ 上向き荷重
Ｍ 力のモーメント
ａ 車体前方方向
ｏ 障害物

Claims (7)

1. 車体の床下にバッテリケースを備える車両の床下構造であって、
   バッテリを収容するためのトレーに形成された孔から車体前方の外方へ突出した状態で前記トレーに固定される被固定物と、
   前記孔の周囲の前記トレーに前記トレーの外側から固定される固定部と、前記固定部の下端部と一体に形成され前記固定部から前記被固定物の下方側であって車体前方へ向かって導出され、障害物と接触して該障害物から上向き荷重を受けるように構成される接触部とで構成されるトレー変形抑制部材と、
   前記孔を囲むように前記被固定物と前記トレーとの間に介装される気密保持具と、
   を備えることを特徴とする車両の床下構造。
2. 前記接触部の先端部は、上方に向けて円弧形状に曲折されることを特徴とする請求項１に記載の車両の床下構造。
3. 前記接触部の先端部は、円筒形の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の車両の床下構造。
4. 前記接触部の先端部にローラを備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の床下構造。
5. 前記接触部の車体前方を覆うように設けられ、前記障害物と接触して前記接触部に上向き荷重を付加するように変形するプロテクタを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両の床下構造。
6. 前記気密保持具がＯリングであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の床下構造。
7. 前記被固定物が前記バッテリを冷却するための冷却装置の一部を構成するエバポレータであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の車両の床下構造。

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