JP2019151294A - 車両の下部車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリパックをフロア下に搭載した車両において、側面衝突時に変形したクロスメンバからバッテリパックへの衝突荷重の入力を抑制する。【解決手段】センタフロアクロスメンバ３６は、バッテリパック１４の上方を横切るように車両の左右方向に延びて設けられている。クロスメンバ３６は、右半分および左半分のそれぞれに中央に向けて高くなる傾斜部４２Ｌ，４２Ｒを有する。側面衝突時、傾斜部４２Ｌ（または４２Ｒ）が衝突荷重を中央部４０に伝え、中央部４０を押し上げ、クロスメンバ３６は上方に向けて屈曲する。これにより、バッテリパック１４に向けた変形が抑えられ、バッテリパック１４への衝突荷重の入力が抑制される。【選択図】図６

Description

本発明は、フロア下にバッテリパックを搭載した車両の下部車体構造、特にバッテリパック上方に位置するクロスメンバの構造に関する。

車両の下部車体構造において、フロアには、車両左右方向の強度および剛性を得るための車両左右方向に延びたクロスメンバが設けられる。また、フロア下にバッテリパックを搭載する車両が知られている。下記特許文献１には、フロアパネル（３）の下にバッテリパック（２）を搭載した下部車体構造が示されている。フロアパネル（３）上には、バッテリパック（２）の上方を横切るように車両左右方向に延びるクロスメンバ（５）が設けられている。クロスメンバ（５）の上面には弱部（５４）が設けられ、側面衝突時にこの弱部（５４）を起点にしてクロスメンバ（５４）が下方に向けて折れ曲がる。なお、上記の（ ）内の符号は、下記特許文献１において用いられた符号であり、本願の実施形態の説明で用いられる符号とは関連しない。

特開２０１４−２２６９７２号公報

側面衝突において、クロスメンバが屈曲してバッテリパックに向けて突出すると、バッテリパックに大きな荷重がかかる場合がある。

本発明は、側面衝突時にクロスメンバからバッテリパックに加わる荷重を小さくすることを目的とする。

本発明に係る車両の下部車体構造は、車両のフロアと、フロア下に搭載されたバッテリパックと、バッテリパック上方を横切るように車両左右方向に延びてフロアに設けられたクロスメンバと、を備え、クロスメンバは、右半分および左半分のそれぞれに中央に向けて高くなる傾斜部を有している。

傾斜部を設けたことにより、側面衝突時、クロスメンバが上方に向けて屈曲し、バッテリパックに与える損傷を抑制することができる。

また、バッテリパックは、一部が、クロスメンバの右半分の傾斜部と左半分の傾斜部の間の空間に入り込むように配置されることができる。クロスメンバの左右の傾斜部の間の空間を利用することで、バッテリパックの容積を大きくすることができる。

また、クロスメンバの傾斜部は、その表面に、畝状に***して、または溝状に陥没して傾斜部に沿って延びるビードが形成されたものとすることができる。ビードによって傾斜部の剛性を高めることで、屈曲部自体の変形を抑制し、側面衝突時にクロスメンバが上方に向けて屈曲することを助ける。

また、クロスメンバの下面に、右半分の傾斜部と左半分の傾斜部の一方から他方に延びる補強部材が配置することができる。クロスメンバは、補強部材により２つの傾斜部の間の強度が高くなり、クロスメンバは、側面衝突時において、車両左右方向の傾斜部より外側の部分がまず変形し、衝突のエネルギが吸収され、衝突荷重のバッテリパックへの入力を抑制することができる。

傾斜部を設けたことにより、側面衝突時に、クロスメンバが上方に向けて屈曲し、クロスメンバの下方に位置するバッテリパックへの衝突荷重の入力を抑制することができる。

車両の下部車体構造を下方から見た斜視図であり、フロアからバッテリパックを離した状態を示す図である。 車両の下部車体構造を上方から見た斜視図である。 車両の下部車体構造を上方から見た斜視図であり、要部を拡大した図である。 クロスメンバを構成する部材を分解して示す図である。 クロスメンバの中央部の横断面図である。 クロスメンバが設けられた位置の下部車体構造の断面図である。 側面衝突時のクロスメンバおよびその周囲の変形状態を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。図１は、車両の下部車体構造１０を示す模式図である。図中の矢印ＦＲの向きが車両の前方、矢印ＵＰの向きが車両の上方、矢印ＬＨの向きが車両の左方を示す。以降の説明において、特段の断りがない限り、前後左右上下等の方向および向きを表す語句は、車両に関する向きを表す。

下部車体構造１０のフロア１２の下には、車両の駆動用電動機に供給する電力を蓄えるバッテリパック１４が搭載される。図１では、バッテリパック１４をフロア１２から離した状態で下部車体構造１０が示されている。バッテリパック１４は、バッテリを収めたパック本体１６と、パック本体１６の下面に配置された格子状の支持フレーム１８を含む。パック本体１６は、この車両の後部座席の下方に相当する部分では上下方向の寸法が厚く、それより前方では薄くなっている。支持フレーム１８は、吊り下げボルト２０等の吊り下げ部材により、フロア１２に吊り下げ支持される。

フロア１２下の左右の端縁部には、前後方向に延びる一対のアンダリインホースメント２６Ｌ，２６Ｒが設けられている。さらに、アンダリインホースメント２６Ｌ，２６Ｒをつなぐように左右に延びるアンダクロスメンバ３０が設けられている。アンダリインホースメント２６Ｌ，２６Ｒに吊り下げボルト２０が締結され、またアンダクロスメンバ３０からも吊り下げ支持されて、バッテリパック１４がフロア１２下に搭載される。

図２，３は、下部車体構造１０を上方から斜めに見た状態の概略構成図である。フロア１２上の左右の端縁部には、前後方向に延びる一対のロッカー３２Ｌ，３２Ｒが設けられている。さらに、左右のロッカー３２Ｌ，３２Ｒをつなぐように左右方向に延びるセンタフロアクロスメンバ３６が設けられている。センタフロアクロスメンバ３６は、この車両の後席の下に位置するクロスメンバであり、また、バッテリパック１４の上方、特にバッテリパック１４の厚くなった後方部分の上方を横切るように配置されている。以下、簡単のためにセンタフロアクロスメンバ３６をクロスメンバ３６と記す。

クロスメンバ３６は、左右のロッカー３２Ｌ，３２Ｒに接続する左右の端部３８Ｌ，３８Ｒ、中央部分を水平に延びる中央部４０、および左右の端部３８Ｌ，３８Ｒと中央部４０をつなぐ左右の傾斜部４２Ｌ，４２Ｒを有する。クロスメンバ３６の端部３８Ｌ，３８Ｒは水平に延び、中央部４０は端部３８Ｌ，３８Ｒより高い位置にある。傾斜部４２Ｌ，４２Ｒは、端部３８Ｌ，３８Ｒと中央部４０をつなぐように配置され、中央に向けて高くなるように傾斜している。端部３８Ｌ，３８Ｒを設けずに直接傾斜部４２Ｌ，４２Ｒをロッカー３２Ｌ，３２Ｒに接続するようにしてもよい。また、中央部４０を設けず、左右の傾斜部４２Ｌ，４２Ｒ同士が直接接続するようにしてもよい。

図４は、クロスメンバ３６を構成する部材を分解して示した図であり、図５は、クロスメンバ３６の中央部４０の横断面図、図６はクロスメンバ３６の位置における下部車体構造１０の車両前後方向に直交する断面図である。

クロスメンバ３６は、前側に位置する前面パネル４４と、後側に位置する後面中央パネル４６および左右の後面側部パネル４８Ｌ，４８Ｒと、クロスメンバ３６の内部に配置される補強パネル５０とを含む。前面パネル４４と後面中央パネル４６が接合されることにより、クロスメンバ３６の中央部４０および傾斜部４２Ｌ，４２Ｒは閉断面構造となる。クロスメンバ３６の端部３８Ｌ，３８Ｒは、前面パネル４４と、後面側部パネル４８Ｌ，４８Ｒと、フロア１２の底面を構成するフロアパネル５２とが接合されることにより閉断面構造となる。

前面パネル４４は、その両端が、左右のロッカー３２Ｌ，３２Ｒに溶接等の手法により接合されている。図５によく示されるように、前面パネル４４は、直角に配置された上面壁４４ａと前面壁４４ｂを有する。後面中央パネル４６は、クロスメンバ３６の中央部４０および傾斜部４２Ｌ，４２Ｒに対応して設けられ、直角に配置された下面壁４６ａと後面壁４６ｂを有する。補強パネル５０は、後面中央パネルの下面壁４６ａに沿う下面補強壁５０ａと、後面中央パネルの後面壁４６ｂに沿う後面補強壁５０ｂを有する。

後面中央パネルの下面壁４６ａ前縁に設けられたフランジ部を、補強パネルの下面補強壁５０ａ前縁に設けられたフランジ部と共に溶接等の手法により前面パネルの前面壁４４ｂに接合し、また後面壁４６ｂの上縁に設けられたフランジ部を溶接等の手法により接合して、前面パネル４４と後面中央パネル４６が接合される。また、補強パネルの後面補強壁５０ｂは、後面中央パネルの後面壁４６ｂの下縁部に溶接等の手法により接合されている。

前面パネル４４と後面中央パネル４６を接合することにより、断面長方形の閉断面構造が形成される。閉断面構造の上面および前面が前面パネルの上面壁４４ａおよび前面壁４４ｂで形成され、閉断面構造の下面および後面が後面中央パネルの下面壁４６ａおよび後面壁４６ｂで形成される。この閉断面構造の下面の位置が、図３において破線Ｂで示されている。

後面側部パネル４８Ｌ，４８Ｒは、上縁を前面パネルの上面壁４４ａに、また下縁をフロアパネル５２に溶接等の手法により接合される。クロスメンバ３６の端部３８Ｌ，３８Ｒの閉断面構造は、前面パネルの上面壁４４ａおよび前面壁４４ｂが上面および前面を形成し、後面側部パネル４８Ｌ，４８Ｒが後面を形成し、フロアパネル５２が下面を形成する。後面側部パネル４８Ｌ，４８Ｒは、ロッカー３２Ｌ，３２Ｒおよび後面中央パネルの後面壁４６ｂとも溶接等の手法により接合される。

クロスメンバ３６の閉断面構造の上面および下面は、クロスメンバ３６の端部３８Ｌ，３８Ｒにおいて左右方向に水平に延び、中央部４０において端部３８Ｌ，３８Ｒの位置よりも高い位置で左右方向に水平に延びる。閉断面構造の上面および下面は、傾斜部４２Ｌ，４２Ｒにおいて中央に向けて高くなるように傾斜している。

前面パネルの前面壁４４ｂには、閉断面構造の外方に向けて***し、クロスメンバ３６の延びる方向に沿って延びる畝状の前面ビード５６Ｌ，５６Ｒが設けられている。左側の前面ビード５６Ｌは、クロスメンバ３６の左端から端部３８Ｌおよび傾斜部４２Ｌを通って中央部４０の左端部まで延びている。右側の前面ビード５６Ｒも、クロスメンバ３６の右端から端部３８Ｒおよび傾斜部４２Ｒを通って中央部４０の右端部まで延びている。前面ビード５６Ｌ，５６Ｒは、少なくとも傾斜部４２Ｌ，４２Ｒに設けられ、傾斜部４２Ｌ，４２Ｒの強度を高めている。前面ビード５６Ｌ，５６Ｒは、閉断面構造の内方に向けて陥没した溝状のビードとしてもよい。傾斜部４２Ｌ，４２Ｒを補強するためのビードは、クロスメンバ３６の前面に限らず他の面に設けられてもよく、また複数の面に設けられてもよい。

後面中央パネルの後面壁４６ｂには、閉断面構造の外方に向けて***し、クロスメンバ３６の延びる方向に沿って延びる畝状の後面ビード５８が設けられている。このクロスメンバ３６においては、後面ビード５８は２本設けられているが、１本でも、３本以上設けられてもよい。また、後面ビード５８は、閉断面構造の内方に向けて陥没した溝状のビードとしてもよい。

クロスメンバ３６は、左右に傾斜部４２Ｌ，４２Ｒを設けたことにより、全体として上に凸の屈曲形状を有する。この屈曲形状により、クロスメンバ３６の下方、特に傾斜部４２Ｌ，４２Ｒの間に下方空間５４が形成される。この下方空間５４に、上部が入り込むようにバッテリパック１４が搭載されている。

補強パネル５０は、クロスメンバ３６の右側の傾斜部４２Ｒから中央部４０を通って左側の傾斜部４２Ｌまで延び、これにより閉断面構造の下面を補強している。補強パネル５０は、バッテリパック１４の左右方向の配置に合わせて配置され、補強パネル５０とバッテリパック１４の左右方向の寸法はほぼ等しい。補強パネル５０は、クロスメンバ３６の左右の端部３８Ｌ，３８Ｒには達しておらず、これにより、端部３８Ｌ，３８Ｒの強度が中央部４０に比べ低くなっている。この強度さによって、側面衝突において衝突荷重が小さいときには、端部３８Ｌ（または３８Ｒ）がつぶれて衝突エネルギを吸収し、また補強した部分の変形は抑制され、バッテリパック１４に入力する衝突荷重が低減される。

図７は、側面衝突時のクロスメンバ３６の変形例を示す図である。車両の左方より衝突対象物６０が衝突すると、まずロッカー３２Ｌがつぶれる。衝突荷重が大きい場合、続いて傾斜部４２Ｌが中央部４０の左端を押し上げる。これにより、傾斜部４２Ｌと中央部４０の境界部分が上方に向けて屈曲する。この結果、バッテリパック１４の一部をクロスメンバ３６の下方空間５４に配置しても、クロスメンバ３６は、バッテリパック１４と反対側（上方）に屈曲するため、クロスメンバ３６からバッテリパック１４に入力する衝突荷重が抑制される。また、傾斜部４２Ｌに前面ビード５６Ｌを設けたことにより傾斜部４２Ｌの剛性および強度が高くなり、傾斜部４２Ｌ自体の変形が抑制され、中央部４０に衝突荷重を効率良く伝えることができる。これにより、中央部４０の左端を大きく上方に移動させ、クロスメンバ３６がバッテリパック１４からより離れるようになる。

１０ 下部車体構造、１２ フロア、１４ バッテリパック、１６ パック本体、１８ 支持フレーム、１８ａ 支持フレームの後端面、２０ 吊り下げボルト、２４ 吊り下げブラケット、２６Ｌ，２６Ｒ アンダリインホースメント、３０ アンダクロスメンバ、３２Ｌ，３２Ｒ ロッカー、３６ センタフロアクロスメンバ（クロスメンバ）、３８Ｌ，３８Ｒ クロスメンバの端部、４０ クロスメンバの中央部、４２Ｌ，４２Ｒ クロスメンバの傾斜部、４４ 前面パネル、４４ａ 上面壁、４４ｂ 前面壁、４６ 後面中央パネル、４６ａ 下面壁、４６ｂ 後面壁、４８Ｌ，４８Ｒ 後面側部パネル、５０ 補強パネル（補強部材）、５０ａ 下面補強壁、５０ｂ 後面補強壁、５２ フロアパネル、５４ 下方空間、５６ 前面ビード、５８ 後面ビード、６０ 衝突対象物。

Claims (4)

1. 車両のフロアと、
   前記フロア下に搭載されたバッテリパックと、
   前記バッテリパック上方を横切るように車両左右方向に延びて前記フロアに設けられたクロスメンバと、
   を備え、
   前記クロスメンバは、右半分および左半分のそれぞれに中央に向けて高くなる傾斜部を有する、
   車両の下部車体構造。
2. 請求項１に記載の車両の下部車体構造であって、前記バッテリパックは、一部が、前記クロスメンバの右半分の前記傾斜部と左半分の前記傾斜部の間の空間に入り込むように配置されている、車両の下部車体構造。
3. 請求項１または２に記載の車両の下部車体構造であって、前記傾斜部の表面には、畝状に***して、または溝状に陥没して当該傾斜部に沿って延びるビードが形成されている、車両の下部車体構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の下部車体構造であって、前記クロスメンバの下面には、右半分の前記傾斜部と左半分の前記傾斜部の一方から他方に延びる補強部材が配置されている、車両の下部車体構造。