JP2020097349A - 車両下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】クロスメンバと組み合わされて特定の位置に閉断面部を形成するブラケット部材を設けることで、クロスメンバの屈曲変形を抑制する。【解決手段】フロアパネル１の下面の車両幅方向側部に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ２と、左右一対のサイドメンバ２間に設けられる電源部材３と、車両幅方向に延び、左右一対のサイドメンバ２を連結するクロスメンバ４とを備え、クロスメンバ４は、電源部材３が固定される閉断面構造の本体部４１と、サイドメンバ２に固定されるフランジ部４２を有している車両下部構造において、サイドメンバ２とフランジ部４２とは、ブラケット部材６を介して固定され、ブラケット部材６とクロスメンバ４とが組み合わされることにより閉断面部Ｓ１が形成され、閉断面部Ｓ１は車両幅方向で本体部４１とフランジ部４２との境界領域Ｒを跨ぐ位置に配置され、ブラケット部材６は車両幅方向内側の位置でクロスメンバ４に固定されるクロスメンバ側固定部６１を有している。【選択図】図３

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

電気自動車やハイブリッド自動車等の車両では、駆動用バッテリなどの電源部材が搭載されており、該電源部材は、レイアウトの都合上、車体フロアの下方などの車両下部に設けられている。そのため、電気自動車やハイブリッド自動車等においては、特に車両側突時の衝撃荷重に対する電源部材の破損を避ける措置を施す必要がある。
そこで、従来の車両の中には、電池を支持するバッテリフレーム（クロスメンバ）をアンダーメンバ（サイドメンバ）に固定するフランジ部に延性部材を設けることにより、側突時の衝撃荷重が加わった場合に、バッテリフレームのフランジ部から底部までの破損を抑制する構造が取られているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−８０１１７号公報

しかしながら、上述した従来の車両下部構造は、側突時にバッテリフレームのフランジ部から底部までを屈曲変形させる構造であるので、十分な荷重分散や荷重吸収を行うことができず、衝突物の車両内側への侵入量を増加させるおそれがあった。そのため、従来の車両下部構造は、重要部品である電源部材の破損を抑制する構造として改善する余地があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、クロスメンバと組み合わされて特定の位置に閉断面部を形成するブラケット部材を設けることにより、側突時の衝撃荷重を効率良くクロスメンバに伝達して分散させ、クロスメンバの屈曲変形を抑制することが可能な車両下部構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、フロアパネルの下面の車両幅方向側部に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、該左右一対のサイドメンバ間に設けられる電源部材と、車両幅方向に延び、前記左右一対のサイドメンバを連結するクロスメンバとを備え、前記クロスメンバは、前記電源部材が固定される閉断面構造の本体部と、前記サイドメンバに固定されるフランジ部を有している車両下部構造において、前記サイドメンバと前記フランジ部とは、ブラケット部材を介して固定されるとともに、該ブラケット部材と前記クロスメンバとが組み合わされることにより閉断面部が形成され、前記閉断面部は、車両幅方向で前記本体部と前記フランジ部との境界領域を跨ぐ位置に配置され、前記ブラケット部材は、車両幅方向内側の位置で前記クロスメンバに固定されるクロスメンバ側固定部を有している。

上述の如く、本発明に係る車両下部構造は、フロアパネルの下面の車両幅方向側部に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、該左右一対のサイドメンバ間に設けられる電源部材と、車両幅方向に延び、前記左右一対のサイドメンバを連結するクロスメンバとを備え、前記クロスメンバは、前記電源部材が固定される閉断面構造の本体部と、前記サイドメンバに固定されるフランジ部を有しており、前記サイドメンバと前記フランジ部とは、ブラケット部材を介して固定されるとともに、該ブラケット部材と前記クロスメンバとが組み合わされることにより閉断面部が形成され、前記閉断面部は、車両幅方向で前記本体部と前記フランジ部との境界領域を跨ぐ位置に配置され、前記ブラケット部材は、車両幅方向内側の位置で前記クロスメンバに固定されるクロスメンバ側固定部を有している。
したがって、本発明の車両下部構造においては、クロスメンバと組み合わされて特定の位置に閉断面部を形成するブラケット部材により、側突時に車両外側からサイドメンバに加わる衝撃荷重が吸収され、クロスメンバの本体部とフランジ部との間の屈曲変形や折れが抑制されるとともに、車両幅方向の荷重がサイドメンバからブラケット部材を介してクロスメンバに効率良く伝達されて分散されることになるので、重要部品である電源部材を側突時の衝撃荷重から効果的に保護することができる。

本発明の実施形態に係る車両下部構造において、フロアパネル、サイドメンバ及びクロスメンバ等の全体を車両下方から示す斜視図である。 図１におけるＺ部を拡大して示す斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線断面斜視図である。 図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の実施形態に係る車両下部構造において、クロスメンバ、ブラケット部材及び固定補助部材の位置関係を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る車両下部構造におけるブラケット部材を上方から見た平面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
なお、図において、矢印Ｆｒ方向は車両前方を示し、矢印Ｉ方向は車両幅方向内側を示している。また、矢印Ｘ方向は車両幅方向を示し、矢印Ｙ方向は車両前後方向を示している。

図１〜図７は本発明の実施形態に係る車両下部構造を示すものである。本実施形態の車両下部構造は、図１〜図５に示すように、車両幅方向及び車両前後方向に展開するフロアパネル１の下面の車両幅方向側部に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ２と、これら左右一対のサイドメンバ２間に設けられ、フロアパネル１の下方に搭載される電源部材（駆動用バッテリ、電池パック等）３と、車両幅方向に延び、左右一対のサイドメンバ２を連結する複数本のクロスメンバ４とを備えており、該クロスメンバ４は、電源部材３の車両下方に位置し、車両前後方向に間隔を空けて配置されている。なお、サイドメンバ２の車両幅方向外側には、車両前後方向に延びる左右一対のサイドシル５が設けられている。
本実施形態のクロスメンバ４は、電源部材３が固定部Ｄで固定される閉断面構造の本体部４１と、サイドメンバ２に固定されるフランジ部４２を有している。本体部４１は、クロスメンバ４の車両幅方向の中間部分に位置しており、上下に間隔を空けて配置される上下一対のメンバ体４１ａ，４１ｂを有している。フランジ部４２は、クロスメンバ４の車両幅方向の外側端部に位置しており、車両後方視で本体部４１の車両幅方向外側の開口端を塞ぐように、上下一対のメンバ体４１ａ，４１ｂに接合されている。

本実施形態の車両下部構造においては、図３〜図５に示すように、サイドメンバ２とクロスメンバ４のフランジ部４２とがブラケット部材６を介して固定されており、これらブラケット部材６とクロスメンバ４とが組み合わされることにより、ブラケット部材６の固定部周りの剛性を高める閉断面部Ｓ１が形成されている。しかも、この閉断面部Ｓ１は、車両幅方向でクロスメンバ４の本体部４１とフランジ部４２との境界領域Ｒを跨ぐ位置に配置されており、この配置によってサイドメンバ２とクロスメンバ４との固定部の応力集中箇所の位置がずらせるようになっている。また、ブラケット部材６は、車両幅方向内側の位置でクロスメンバ４の本体部４１に固定されるクロスメンバ側固定部６１を有している。さらに、ブラケット部材６の車両幅方向外側に位置する閉断面部Ｓ１の下方には、図５に示すように、クロスメンバ４の本体部４１とフランジ部４２とによって形成される端部閉断面部Ｓ２が設けられ、該端部閉断面部Ｓ２は、閉断面構造の本体部４１の閉断面部と繋がっており、サイドメンバ２とクロスメンバ４との固定部に加わる荷重の車両幅方向への伝達が促進されるようになっている。

本実施形態のブラケット部材６は、図３〜図７に示すように、車両上面視で四角形形状に形成され、サイドメンバ２の下面２ａに固定されるサイドメンバ側固定部６２と、該サイドメンバ側固定部６２の車両幅方向内側端部からクロスメンバ側固定部６１まで延び、車両幅方向内側へ向かって下方に傾斜する傾斜面６３を有している。すなわち、ブラケット部材６は、板状部材を加工することにより、車両幅方向の内側部分６ａと車両前後方向の前側部分６ｂ及び後側部分６ｃを残して中央部分が車両上方へ向かって膨出し、車両側方視で台形形状に形成されており、サイドメンバ側固定部６２を中心として三方が放射線状に拡がって内側部分６ａ、前側部分６ｂ及び後側部分６ｃの下面が、クロスメンバ４に接合されるように構成されている。なお、サイドメンバ側固定部６２には、後述の締結ボルトの軸部を挿通させる貫通孔６５が設けられている。
これによって、サイドメンバ２からの荷重がブラケット部材６のサイドメンバ側固定部６２及び傾斜面６３を介してクロスメンバ４側に円滑に伝達され、局所的な荷重集中が抑制されるようになっている。

また、本実施形態のブラケット部材６の傾斜面６３は、図７に示すように、サイドメンバ側固定部６２の車両幅方向内側に位置する角部６２ａからクロスメンバ側固定部６１へ向かって延びる複数本の稜線６４を有している。これら稜線６４は、車両前後方向に間隔を空けて傾斜面６３の前後部にそれぞれ設けられている。このような稜線６４を傾斜面６３が有することにより、ブラケット部材６のサイドメンバ側固定部６２から車両幅方向に入力された荷重が、稜線６４に沿って効率的に伝達され、クロスメンバ側固定部６１よりクロスメンバ４側へ分散され、荷重の局所的集中が抑えられるようになっている。

一方、本実施形態のクロスメンバ４は、図２及び図３に示すように、本体部４１とフランジ部４２との境界領域Ｒにおいて、車両幅方向内側へ向かって湾曲する湾曲部４３を有している。すなわち、湾曲部４３は、クロスメンバ４の上側に位置するフランジ部４２から本体部４１の下側メンバ体４１ｂへ向かって車両幅方向内側へ湾曲した横置きの略Ｓ字形状に形成されており、湾曲部４３の周辺部は、本体部４１の下側メンバ体４１ｂに接合されている。このような形状の湾曲部４３によって、ブラケット部材６側の閉断面部Ｓ１とクロスメンバ４の本体部４１が有する閉断面部を合わせた合計閉断面部の断面積変化を減らし、合計閉断面部の面積を維持する構造が得られることになる。
ところで、クロスメンバ４の湾曲部４３は、車両上下方向の荷重に対して剛性を有している。そのため、当該湾曲部４３は、ブラケット部材６の傾斜面６３と車両幅方向で重なる位置に配置されている。これに伴い、湾曲部４３と本体部４１とが接合される部分に荷重が集中して変形が生じる場合に、湾曲部４３が傾斜面６３の範囲内に配置されていることから、傾斜面６３に荷重が伝達され、当該湾曲部４３への荷重集中が防げる構造になっている。

本実施形態のサイドメンバ２は、図３〜図５に示すように、平面状の下面２ａと、該下面２ａの車両幅方向の内側及び外側に位置し、車両上方へ向かって延びる左右両側壁２ｂ，２ｃとを有する断面略Ｕ字状に形成されている。サイドメンバ２の内部には、サイドメンバ２とクロスメンバ４を固定する円筒形の固定部材７と、サイドメンバ２の左右両側壁２ｂ，２ｃを連結するリンフォースメント２１が設けられている。そのため、固定部材７の内周面には、サイドメンバ２とクロスメンバ４とを締結する締結ボルト８の軸部の雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。また、リンフォースメント２１は、サイドメンバ２の下面２ａの上方に位置し、該下面２ａに対して間隔を空けて配置される取付面２１ａと、サイドメンバ２の左右両側壁２ｂ，２ｃに接合される側面２１ｂ，２１ｃとを有しており、取付面２１ａには、固定部材７の上部を挿入する取付孔２１ｄが設けられている。なお、サイドメンバ２の下面２ａと、クロスメンバ４の本体部４１及びフランジ部４２には、ブラケット部材６の貫通孔６５及びリンフォースメント２１の取付孔２１ｄと対応して、締結ボルト８の軸部を挿通させる挿通孔２ｄ，４１ｃ，４２ａが設けられている。
固定部材７は、円筒体の上端に位置する小径の上部７ａと、円筒体の下端に位置する大径の下部７ｂと、円筒体の上下中間に位置し、上下部７ａ，７ｃの間の径で形成された中間部７ｃとを有しており、固定部材７の上下長さは、サイドメンバ２の下面２ａとリンフォースメント２１の取付面２１ａとの間隔よりも少し大きく形成されている。固定部材７の上部７ａは、取付孔２１ｄを介して取付面２１ａの上方に突出され、中間部７ｃが取付面２１ａの下面に当接した状態でリンフォースメント２１に接合されている。固定部材７の下部７ｂは、サイドメンバ２の下面２ａの上に接合されている。
これにより、サイドメンバ２の右側側壁２ｃに入力される車両幅方向の荷重がリンフォースメント２１及び固定部材７を介してクロスメンバ４に伝達されることになり、荷重の伝達及び分散が促進されるような構造になっている。

さらに、本実施形態のブラケット部材６とクロスメンバ４のフランジ部４２との間には、図３、図５及び図６に示すように、サイドメンバ２とクロスメンバ４との固定を補助する円筒形の固定補助部材９が設けられている。そのため、固定補助部材９は、ブラケット部材６のサイドメンバ側固定部６２と、クロスメンバ４の本体部４１の上側メンバ体４１ａとの上下間に配置可能で、かつ円筒体の上下面がサイドメンバ側固定部６２及び上側メンバ体４１ａと当接可能な上下長さを有している。また、固定補助部材９は、締結ボルト８を挿通させることが可能な内径を有している。しかも、固定部材７及び固定補助部材９は、締結ボルト８により締結されており、締結ボルト８の車両幅方向の剛性を利用できる構造を有している。
これにより、サイドメンバ２から入力される荷重が固定補助部材９を介してクロスメンバ４に伝達されることになり、荷重の分散がさらに促進されるようになっている。

このように、本発明の実施形態に係る車両下部構造では、フロアパネル１の下面の車両幅方向側部に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ２と、左右一対のサイドメンバ２間に設けられる電源部材３と、車両幅方向に延び、前記左右一対のサイドメンバ２を連結するクロスメンバ４とを備えている。クロスメンバ４は、電源部材３が固定される閉断面構造の本体部４１と、サイドメンバ２に固定されるフランジ部４２を有している。そして、サイドメンバ２とフランジ部４２とは、ブラケット部材６を介して固定されるとともに、ブラケット部材６とクロスメンバ４とが組み合わされることにより閉断面部Ｓ１が形成され、閉断面部Ｓ１は、車両幅方向で本体部４１とフランジ部４２との境界領域Ｒを跨ぐ位置に配置されている。また、ブラケット部材６は、車両幅方向内側の位置でクロスメンバ４に固定されるクロスメンバ側固定部６１を有している。
すなわち、本実施形態の車両下部構造においては、クロスメンバ４と組み合わされて特定の位置に閉断面部Ｓ１を形成するブラケット部材６が設けられているので、側突時に車両外側からサイドメンバ２に加わる衝撃荷重を吸収することが可能となり、車両外側からの荷重に対して、クロスメンバ４の本体部４１とフランジ部４２との間の屈曲変形や折れを抑制することができる。それに加えて、本実施形態の車両下部構造では、車両幅方向の荷重がサイドメンバ２からブラケット部材６を介してクロスメンバ４に効率良く伝達されて分散されることになるので、重要部品である電源部材３を側突時の衝撃荷重から効果的に保護することができる。

また、本実施形態の車両下部構造において、ブラケット部材６は、サイドメンバ２の下面２ａに固定されるサイドメンバ側固定部６２と、サイドメンバ側固定部６２の車両幅方向内側端部からクロスメンバ側固定部６１まで延び、車両幅方向内側へ向かって下方に傾斜する傾斜面６３を有している。
したがって、本実施形態の車両下部構造によれば、側突時にサイドメンバ２からの荷重がブラケット部材６のサイドメンバ側固定部６２及び傾斜面６３を介してクロスメンバ４側に伝達されることになるので、局所的な荷重集中を抑制し、クロスメンバ４の屈曲変形を抑えることができる。これにより、側突時の衝撃荷重に対する電源部材３の保護効果を更に高めることができる。

そして、本実施形態の車両下部構造において、傾斜面６３は、サイドメンバ側固定部６２からクロスメンバ側固定部６１へ向かって延びる稜線６４を有し、稜線６４は、車両前後方向に間隔を空けて傾斜面６３の前後部に設けられている。したがって、本実施形態の車両下部構造によれば、側突時に、ブラケット部材６のサイドメンバ側固定部６２から車両幅方向に入力された荷重が、稜線６４に沿って伝達され、クロスメンバ側固定部６１よりクロスメンバ４側へ分散されることになるので、荷重の局所的集中をより一層抑側することができる。

さらに、本実施形態の車両下部構造において、クロスメンバ４は、本体部４１とフランジ部４２との境界領域Ｒにおいて、車両幅方向内側へ向かって湾曲する湾曲部４３を有している。この湾曲部４３は、傾斜面６３と車両幅方向で重なる位置に配置されている。したがって、本実施形態の車両下部構造では、ブラケット部材６により形成される閉断面部Ｓ１とクロスメンバ４の本体部４１が有する閉断面部を合わせた合計閉断面部の断面積変化を減らすことが可能になるので、湾曲部４３への荷重集中を防止することができる。

そして、本実施形態の車両下部構造において、サイドメンバ２は、断面略Ｕ字状に形成されており、サイドメンバ２の内部には、サイドメンバ２とクロスメンバ４を固定する固定部材７と、サイドメンバ２の左右両側壁２ｂ，２ｃを連結するリンフォースメント２１が設けられている。固定部材７の上部７ａは、リンフォースメント２１に接合され、固定部材７の下部７ｂは、サイドメンバ２の下面２ａに接合されている。
したがって、本実施形態の車両下部構造では、サイドメンバ２の下面２ａとリンフォースメント２１に対して車両幅方向より荷重が入力されると、固定部材７がリンフォースメント２１及びサイドメンバ２との接合部で当該車両幅方向の荷重を受けることになるので、固定部材７の車両幅方向剛性を利用することができる。しかも、本実施形態の車両下部構造においては、サイドメンバ２の車両幅方向外側の右側側壁２ｃに入力される車両幅方向の荷重がリンフォースメント２１及び固定部材７を介してクロスメンバ４に伝達されることになるので、車両幅方向の荷重伝達を促進することができ、側突時の衝撃荷重をクロスメンバ４などに円滑に分散させることができる。

また、本実施形態の車両下部構造において、ブラケット部材６とフランジ部４２との間には、サイドメンバ２とクロスメンバ４との固定を補助する固定補助部材９が設けられているので、サイドメンバ２から入力される荷重を、固定補助部材９を介してクロスメンバ４に円滑に伝達することができ、荷重の分散効果をさらに高めることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。

１ フロアパネル
２ サイドメンバ
２ａ 下面
２ｂ，２ｃ 側壁
２ｄ 挿通孔
３ 電源部材
４ クロスメンバ
６ ブラケット部材
７ 固定部材
７ａ 上部
７ｂ 下部
７ｃ 中間部
８ 締結ボルト
９ 固定補助部材
２１ リンフォースメント
２１ａ 取付面
２１ｂ，２１ｃ 側面
２１ｄ 取付孔
４１ クロスメンバの本体部
４１ａ 上側メンバ体
４１ｂ 下側メンバ体
４１ｃ 挿通孔
４２ クロスメンバのフランジ部
４２ａ 挿通孔
４３ 湾曲部
６１ クロスメンバ側固定部
６２ サイドメンバ側固定部
６３ 傾斜面
６４ 稜線
６５ 貫通孔
Ｒ クロスメンバの本体部とフランジ部との境界領域
Ｓ１ 閉断面部

Claims (6)

1. フロアパネルの下面の車両幅方向側部に設けられ、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバと、該左右一対のサイドメンバ間に設けられる電源部材と、車両幅方向に延び、前記左右一対のサイドメンバを連結するクロスメンバとを備え、
   前記クロスメンバは、前記電源部材が固定される閉断面構造の本体部と、前記サイドメンバに固定されるフランジ部を有している車両下部構造において、
   前記サイドメンバと前記フランジ部とは、ブラケット部材を介して固定されるとともに、該ブラケット部材と前記クロスメンバとが組み合わされることにより閉断面部が形成され、
   前記閉断面部は、車両幅方向で前記本体部と前記フランジ部との境界領域を跨ぐ位置に配置され、
   前記ブラケット部材は、車両幅方向内側の位置で前記クロスメンバに固定されるクロスメンバ側固定部を有していることを特徴とする車両下部構造。
2. 前記ブラケット部材は、前記サイドメンバの下面に固定されるサイドメンバ側固定部と、該サイドメンバ側固定部の車両幅方向内側端部から前記クロスメンバ側固定部まで延び、車両幅方向内側へ向かって下方に傾斜する傾斜面を有していることを特徴とする請求項１に記載の車両下部構造。
3. 前記傾斜面は、前記サイドメンバ側固定部から前記クロスメンバ側固定部へ向かって延びる稜線を有し、該稜線は、車両前後方向に間隔を空けて前記傾斜面の前後部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両下部構造。
4. 前記クロスメンバは、前記本体部と前記フランジ部との境界領域において、車両幅方向内側へ向かって湾曲する湾曲部を有し、該湾曲部は、前記傾斜面と車両幅方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載の車両下部構造。
5. 前記サイドメンバは、断面略Ｕ字状に形成され、前記サイドメンバの内部には、前記サイドメンバと前記クロスメンバを固定する固定部材と、前記サイドメンバの左右両側壁を連結するリンフォースメントが設けられ、前記固定部材の上部は、前記リンフォースメントに接合され、前記固定部材の下部は、前記サイドメンバの下面に接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両下部構造。
6. 前記ブラケット部材と前記フランジ部との間には、前記サイドメンバと前記クロスメンバとの固定を補助する固定補助部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両下部構造。