JP2021054286A

JP2021054286A - 車両下部構造

Info

Publication number: JP2021054286A
Application number: JP2019180022A
Authority: JP
Inventors: 高橋　直樹; Naoki Takahashi; 直樹高橋; 心井上; Shin Inoue
Original assignee: Subaru Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Subaru Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2021-04-08
Also published as: US11364958B2; CN112660248B; US20210094624A1; CN112660248A

Abstract

【課題】一対のロッカの間に電源パックとエネルギ吸収メンバを備える車体下部構造に関し、ロッカ内の水をエネルギ吸収メンバの下方に導く構造を提供する。【解決手段】本明細書が開示する車両下部構造は、一対のロッカ、電源パック、一対のエネルギ吸収メンバ（ＥＡメンバ）を備えている。一対のロッカのそれぞれは、車体のそれぞれの側方の下方にて車両前後方向に延びている。電源パックは、一対のロッカの間に配置されている。一対のＥＡメンバのそれぞれは、電源パックと連結されているとともに一対のロッカのそれぞれに固定されている。それぞれのＥＡメンバは、それぞれのロッカの底板に固定されている。ロッカの下方にて、ＥＡメンバの側面（車幅方向を向く側面）が、斜め上方を向くように傾斜している。ロッカの底板に排水孔が設けられている。排水孔は、ロッカの傾斜している側面の上方に位置している。【選択図】図２

Description

本明細書が開示する技術は、車両下部構造に関する。特に、一対のロッカの間に電源パックが配置されている車両の下部構造に関する。

電気自動車では、走行用のモータに電力を供給する電源パックが一対のロッカの間に配置されている場合がある。なお、電源パックは、バッテリ、燃料電池などである。一対のロッカは、車体のそれぞれの側方下部にて車両の前後方向に延びるフレームである。ロッカは、サイドシルと呼ばれることもある。

側方衝突の衝撃から電源パックを保護するため、ロッカに沿って、衝撃のエネルギを吸収する部材（エネルギ吸収メンバ）が配置される場合がある。特許文献１に、エネルギ吸収メンバの一例が開示されている。エネルギ吸収メンバは、電源パックに連結されているとともに、ロッカの底板に固定されている。

特開２０１３−２５６２６５号公報

ロッカは中空であり、内部に水が浸入する可能性がある。ロッカの底板に排水孔を設けることが考えられるが、特許文献１に開示されている構造では、ロッカの底板に排水孔を設けると、エネルギ吸収部材の上面に水が溜まってしまう。本明細書は、ロッカ内の水を車両の下へ排水する構造を備えた車両下部構造を提供する。

本明細書が開示する車両下部構造は、一対のロッカ、電源パック、一対のエネルギ吸収メンバを備えている。一対のロッカのそれぞれは、車体のそれぞれの側方の下方にて車両前後方向に延びている。電源パックは、一対のロッカの間に配置されている。一対のエネルギ吸収メンバのそれぞれは、電源パックと連結されているとともに一対のロッカのそれぞれに固定されている。それぞれのエネルギ吸収メンバは、それぞれのロッカの底板に固定されている。ロッカの下方にて、エネルギ吸収メンバの側面（車幅方向を向く側面）が、斜め上方を向くように傾斜している。ロッカの底板に排水孔が設けられている。排水孔は、ロッカの傾斜している側面の上方に位置している。以下では説明を簡単にするため、エネルギ吸収メンバの傾斜している側面を傾斜側面と称する。

本明細書が開示する車両下部構造では、ロッカの底板に排水孔を設けるとともに、排水孔の下に、エネルギ吸収メンバの傾斜側面が位置している。排水孔から落下する水は傾斜側面を伝って車両の下へと流れ落ちる。ロッカの排水孔から排水された水がエネルギ吸収メンバの上に溜まることがない。なお、エネルギ吸収メンバの側面は少なくとも上側で傾斜していればよく、下側は水平方向を向いていてもよい。

ロッカは、ロッカインナパネルとロッカアウタパネルを含んでいる場合がある。ロッカインナパネルは、車幅方向の車両中心側に位置する。ロッカアウタパネルは、車幅方向外側でロッカインナパネルに隣り合う。ロッカインナパネルとロッカアウタパネルのそれぞれは、互いに対向しつつ下方へ延びているフランジを備えている。ロッカインナパネルとロッカアウタパネルは、互いのフランジが接合されている。そのような構造の場合、ロッカインナパネルとロッカアウタパネルの少なくとも一方のフランジに、排水孔としての溝が設けられていてもよい。溝は、フランジの上端から下端へ貫通している。ロッカインナパネルとロッカアウタパネルが接合されると、一方のフランジの溝と、溝に対向する他方のフランジが孔（排水孔）を形成する。溝によって縦に長い排水孔が形成されるので、排水孔を通じて下からロッカ内へ水が浸入する可能性が低減される。

さらに、溝の幅が下方に向かうにつれて狭まっているとよい。排水孔を通じて下からロッカへ水が浸入する可能性をより一層低くすることができる。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

車体の斜視図である。図１の平面IIでカットした車体の断面図である。第２実施例の車両下部構造を示す断面図である。第３実施例の車両下部構造を示す断面図である。

（第１実施例）図面を参照して第１実施例の車両下部構造３を説明する。図１に、車両の車体２の斜視図を示す。なお、図１の座標系の「Ｌｅｆｔ」は、車両の後方から前方をみたときの「左」を示している。以後の図でも、座標系の「Ｌｅｆｔ」の意味は同じである。

車体２は一対のロッカ１０を備えている。一対のロッカ１０のそれぞれは、車体２の車幅方向のそれぞれの側方下部に配置されている。ロッカ１０は細長形状であり、車両の前後方向に延びている。一対のロッカ１０は、車体の強度を保持するフレームの一種である。ロッカ１０は金属（典型的にはアルミニウム）の押出成形で作られる。

一対のロッカ１０の間に電源パック４０とフロアパネル５０が配置されている。電源パック４０には多数の電池セルが含まれている。多数の電池セルは直列に接続されており、高電圧の出力が可能である。電源パック４０（電池セル）は、不図示の走行用モータに電力を供給する。

フロアパネル５０はキャビンの床に相当する。フロアパネル５０の両側のそれぞれは一対のロッカ１０のそれぞれに固定される。電源パック４０は、フロアパネル５０の下に配置されている。詳しくは後述するが、ロッカ１０に沿ってエネルギ吸収メンバ（図１では不図示）が配置されており、電源パック４０は、エネルギ吸収メンバを介して一対のロッカ１０に支持される。以下では、説明の便宜上、エネルギ吸収メンバをＥＡメンバ（Energy Absorbing メンバ）と称する。

図１の平面IIで車体２をカットした断面を図２に示す。図２は車体２の左側における下部構造３を示している。先に述べたように、電源パック４０は、ＥＡメンバ２０（エネルギ吸収メンバ２０）を介してロッカ１０に固定されている。車両の右下と左下のそれぞれで、電源パック４０は、ＥＡメンバ２０を介してロッカ１０に固定されている。以下では、車体２の左側の下部構造を説明する。車体２は左右対称であり、車体２の右側の下部構造も図２と同じである。すなわち、実施例の車両下部構造３は、一対のロッカ１０と一対のＥＡメンバ２０を備えており、それぞれのＥＡメンバ２０は、対応するロッカ１０に沿って配置される。

電源パック４０は、ロアカバー４１、アッパカバー４２、複数の電池セル４３を含む。ロアカバー４１とアッパカバー４２でコンテナが形成されており、その中に複数の電池セル４３が収容されている。ロアカバー４１とアッパカバー４２のそれぞれは、フランジ４１ａ、４２ａを備えている。ロアカバー４１とアッパカバー４２は、フランジ４１ａ、４２ａで接合されている。

ロッカ１０は、インナロッカパネル１１とアウタロッカパネル１２で構成される。インナロッカパネル１１の下側の縁から下方へフランジ１１ａが延びており、アウタロッカパネル１２の下側の縁から下方へフランジ１２ａが延びている。フランジ１１ａのフランジ面がフランジ１２ａのフランジ面に溶接される。インナロッカパネル１１の上側の縁から上方へフランジ１１ｂが延びており、アウタロッカパネル１２の上側の縁から上方へフランジ１２ｂが延びている。フランジ１１ｂのフランジ面がフランジ１２ｂのフランジ面に溶接される。

ロッカ１０は車両前後方向に延びる中空の角筒形状を有している。インナロッカパネル１１の底板１３の内側にナット９４が固定されている。ナット９４は、インナロッカパネル１１とアウタロッカパネル１２を溶接するのに先立ってインナロッカパネル１１に溶接される。インナロッカパネル１１の底板１３には、複数の排水孔１４が設けられている。排水孔１４は、底板１３を貫通している。排水孔１４については後述する。

ＥＡメンバ２０は、ＥＡメンバ２１とＥＡメンバ３１で構成されている。ＥＡメンバ２１は、インナロッカパネル１１の下に配置されている。ＥＡメンバ３１は、ＥＡメンバ２１の車両中心側の隣りに配置されている。ＥＡメンバ２１の上端から車両中心に向けてフランジ２２が延びている。ＥＡメンバ３１は、ボルト９１とナット９２により、ＥＡメンバ２１のフランジ２２に固定されている。ＥＡメンバ２０（ＥＡメンバ２１、３１）は中空の角筒形状をなしている。別言すれば、ＥＡメンバ２０（ＥＡメンバ２１、３１）は中空の梁である。

ＥＡメンバ２０の車体中心側（車幅方向の中心側）の側板２４に電源パック４０が固定されている。別言すれば、電源パック４０は、一対のＥＡメンバ２０（一対のロッカ１０）の間に配置されている。ＥＡメンバ２０（ＥＡメンバ２１）はボルト９３とナット９４により、ロッカ１０（インナロッカパネル１１）の底板１３に締結されている。

なお、ＥＡメンバ２１とＥＡメンバ３１は、車両前後方向に並ぶ複数のボルト（ボルト９１を含む）で連結されており、ＥＡメンバ２１とロッカ１０は、車両前後方向に並ぶ複数のボルト（ボルト９３を含む）で連結されている。

ＥＡメンバ２０の車両中心側の一部と電源パック４０をフロアパネル５０が覆っている。ＥＡメンバ２０の残部はロッカ１０の下に位置している。フロアパネル５０はロッカ１０（インナロッカパネル１１）に固定される。

車体２は、ＥＡメンバ２０に加えてＥＡメンバ３９も備えている。ＥＡメンバ３９は、ＥＡメンバ２０の車幅方向の外側に配置されている。ＥＡメンバ３９は、インナロッカパネル１１とアウタロッカパネル１２の下側のフランジ１１ａ、１２ａを挟んでＥＡメンバ２０と対向している。ＥＡメンバ３９も、ＥＡメンバ２０と同様に中空の角筒形状をなしている。ＥＡメンバ２０、３９は、車両が側方衝突したときのエネルギを吸収し、電源パック４０を保護する。

ＥＡメンバ２０、３９は、衝突の衝撃によって車幅方向につぶれることで衝突エネルギを吸収する。ロッカ１０も衝突エネルギの吸収に寄与するが、ロッカ１０だけでは衝突エネルギを十分に吸収しきれない。そこで、中空のＥＡメンバ２０、３９をロッカ１０に沿って配置する。インナロッカパネル１１とアウタロッカパネル１２の下側のフランジを避けてＥＡメンバの車幅方向の幅を確保するため、２個のＥＡメンバ２０、３９が採用されている。

ＥＡメンバ２０、３９の強度は、衝突エネルギを効果的に吸収するようにシミュレーションなどによって予め決められている。ＥＡメンバ２０、３９の強度は、少なくとも電源パック４０の強度よりも低く設定されている。

ＥＡメンバ２０、３９は、車両前後方向に交差する平面でカットした断面形状が、車両前後方向の位置によらず同じである。ＥＡメンバ２０、３９は金属（典型的にはアルミニウム）の押出成形で作られる。

ロッカ１０（インナロッカパネル１１）の底板１３に設けられた排水孔１４について説明する。ロッカ１０は中空であり、内部に水が浸入する可能性がある。排水孔１４は、ロッカ１０の内部の水をロッカの外に排水するために設けられている。図２に示す太矢印線Ｗが水の排水経路を示している。

ＥＡメンバ２０の車幅方向外側を向く側面２３は、上側の傾斜側面２３ａと、下部の鉛直な側面下部２３ｂで構成されている。傾斜側面２３ａの下端に側面下部２３ｂが連続している。傾斜側面２３ａは、車幅方向外側の斜め上方を向いている。排水孔１４は、鉛直方向にてＥＡメンバ２０の傾斜側面２３ａの上方に位置している。また、ＥＡメンバ２０とＥＡメンバ３９の間にはギャップＧａが設けられている。上記の構造により、排水孔１４から排水された水は、傾斜側面２３ａ、鉛直な側面下部２３ｂを伝って車両の下へと落下する。それゆえ、ロッカ１０から排水された水は、ＥＡメンバ２０の上に溜まらない。

複数の排水孔１４は、車両前後方向に並んでおり、全ての排水孔１４は、鉛直方向にてＥＡメンバ２０の側面２３（斜め上方を向いている傾斜側面２３ａ）の上方に配置されている。

（第２実施例）図３に、第２実施例の車両下部構造１０３の断面図を示す。図３は、車両左側の下部構造を示している。第２実施例の車両下部構造１０３も、第１実施例の車両下部構造と同様に左右対称であり、一対のロッカ１１０のそれぞれに一対のＥＡメンバ２０の夫々が固定されており、一対のＥＡメンバ２０の間に電源パック４０が配置されている。以下、図３を参照しつつ左下の車両下部構造１０３について説明する。

第２実施例の車両下部構造１０３は、インナロッカパネル１１１の構造が第１実施例の車両下部構造３のインナロッカパネル１１と異なる。インナロッカパネル以外は第２実施例の車両下部構造１０３は第１実施例の車両下部構造３と同じである。図３では、ロッカ１１０のアウタロッカパネル１２とＥＡメンバ３９の図示は省略した。

インナロッカパネル１１１は、底板１１３の縁から下方へ延びるフランジ１１１ａを備えている。フランジ１１１ａが、アウタロッカパネル１２（図３では不図示）の下側のフランジ１２ａ（図２参照）と接合される。フランジ１１１ａには、フランジ１１１ａの上端から下端まで通る溝１１４が設けられている。フランジ１１１ａには、車両前後方向に沿って並ぶように、複数の溝１１４が設けられている。インナロッカパネル１１１とアウタロッカパネル１２（図３では不図示）が接合されると、溝１１４は、アウタロッカパネル１２のフランジ１２ａ（図２参照）と対向し、底板１１３を貫通する排水孔を構成する。以下では、溝１１４を排水孔１１４と称する場合がある。

溝１１４（排水孔）は、鉛直方向においてＥＡメンバ２０の車幅方向外側の側面２３（傾斜側面２３ａ）の上方に位置する。傾斜側面２３ａは、第１実施例の場合と同様に、車幅方向の外側の斜め上方を向いている。側面２３の下側（側面下部２３ｂ）は、傾斜側面２３ａの下端に連続しており、鉛直方向に拡がっている。太矢印線Ｗが示すように、ロッカ１１０の内部の水は、溝１１４（排水孔１１４）から落下し、ＥＡメンバ２０の側面２３（傾斜側面２３ａと側面下部２３ｂ）を通じて車両下方へと導かれる。車両下部構造１０３でも、ロッカ１１０から溝１１４（排水孔１１４）を通じて排出される水がＥＡメンバ２０の上に溜まることがない。

溝１１４（排水孔１１４）の上端の幅Ｌ１は、下端の幅Ｌ２よりも広い。溝１１４（排水孔１１４）の幅は、上端から下端へ向かうにつれて狭まっている。別言すれば、溝１１４（排水孔１１４）の幅は、下方へ向かうにつれて狭まっている。そのような形状により、ロッカ１１０の内部から下へは水が抜けやすいが、ロッカ１１０の下からロッカ１１０の内部には水が浸入し難い。

（第３実施例）図４に、第３実施例の車両下部構造２０３の断面図を示す。図４は、車両左側の下部構造を示している。第３実施例の車両下部構造２０３も、第１実施例の車両下部構造３と同様に左右対称であり、一対のロッカ２１０のそれぞれに一対のＥＡメンバ２２０の夫々が固定されており、一対のＥＡメンバ２２０の間に電源パック４０が配置されている。以下、図４を参照しつつ左下の車両下部構造２０３について説明する。

第３実施例の車両下部構造２０３は、インナロッカパネル２１１、アウタロッカパネル２１２、ＥＡメンバ２２１の構造が第１実施例の車両下部構造３のインナロッカパネル１１、アウタロッカパネル１２、ＥＡメンバ２１と異なる。また、第３実施例の車両下部構造２０３は、図１のＥＡメンバ３９を備えていない。

第１実施例のインナロッカパネル１１と異なり、インナロッカパネル２１１は排水孔を備えていない。その代わり、アウタロッカパネル２１２の下側のフランジ２１２ａに溝２１４が設けられている。溝２１４が排水孔に相当する。以下では、溝２１４を排水孔２１４と称する場合がある。

インナロッカパネル２１１は、底板２１３の縁から下方へ延びるフランジ２１１ａを備えており、アウタロッカパネル２１２は底板２１９の縁から下方へ延びるフランジ２１２ａを備えている。フランジ２１１ａとフランジ２１２ａが接合され、中空のロッカ２１０が得られる。

溝２１４は、アウタロッカパネル２１２のフランジ２１２ａの上端から下端まで通っている。フランジ２１２ａには、車両前後方向に沿って並ぶように、複数の溝２１４が設けられている。インナロッカパネル２１１のフランジ２１１ａとアウタロッカパネル２１２のフランジ２１２ａが接合されると、溝２１４は、底板２１９を貫通する排水孔２１４となる。

溝２１４（排水孔）は、鉛直方向においてＥＡメンバ２２０（ＥＡメンバ２２１）の車幅方向外側の傾斜側面２２３の上方に位置する。傾斜側面２２３は、車幅方向の外側の斜め上方を向いている。溝２１４（排水孔２１４）は、鉛直方向で傾斜側面２２３と重なるように配置されている。太矢印線Ｗが示すように、ロッカ２１０の内部の水は、溝２１４（排水孔２１４）から落下し、ＥＡメンバ２２０の傾斜側面２２３を通じて車両下方へと導かれる。車両下部構造２０３でも、ロッカ２１０から溝２１４（排水孔２１４）を通じて排出される水がＥＡメンバ２２０の上に溜まることがない。

溝２１４（排水孔２１４）の上端の幅は、下端の幅よりも広い。すなわち、溝２１４（排水孔２１４）は、下方に向かうにつれて狭まっている。そのような形状により、ロッカ２１０の内部から下へは水が抜けやすいが、ロッカ２１０の下からロッカ２１０の内部には水が浸入し難い。

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。第２、第３実施例のＥＡメンバも、中空であり、金属（典型的にはアルミニウム）の押出成形で作られる。

実施例の車両下部構造３、１０３、２０３の電源パック４０は、電池を収容している。電源パック４０は、燃料電池を収容しているデバイスであってもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：車体３、１０３、２０３：車両下部構造１０、１１０、２１０：ロッカ１１、１１１、２１１：インナロッカパネル１２、２１２：アウタロッカパネル１３、１１３、２１３、２１９：底板１４：排水孔２０、２１、３１、３９、２２０、２２１、：ＥＡメンバ（エネルギ吸収メンバ）２２：フランジ２３：側面２３ａ、２２３：傾斜側面４０：電源パック５０：フロアパネル１１４、２１４：溝（排水孔）

Claims

車体のそれぞれの側方下部に配置されており、車両前後方向に延びている中空の一対のロッカと、
一対の前記ロッカの間に配置されている電源パックと、
前記電源パックと連結されているとともに一対の前記ロッカのそれぞれの底板に固定されている一対のエネルギ吸収メンバと、
を備えており、
前記ロッカの下方にて前記エネルギ吸収メンバの側面が斜め上方を向くように傾斜しており、
前記底板に排水孔が設けられており、前記排水孔は前記側面の上方に位置している、車両下部構造。
前記ロッカは、車幅方向の車両中心側に位置するロッカインナパネルと、車幅方向外側で前記ロッカインナパネルに隣り合うロッカアウタパネルを含んでおり、
前記ロッカインナパネルと前記ロッカアウタパネルのそれぞれは、互いに対向しつつ下方へ延びているフランジを備えているとともに互いのフランジが接合されており、
前記ロッカインナパネルと前記ロッカアウタパネルの少なくとも一方の前記フランジに、前記排水孔としての溝が設けられている、請求項１に記載の車両下部構造。
前記溝の幅が、下方に向かうにつれて狭まっている、請求項２に記載の車両下部構造。