JP2022042877A

JP2022042877A - 車両

Info

Publication number: JP2022042877A
Application number: JP2020148530A
Authority: JP
Inventors: 直樹高橋; Naoki Takahashi; 聡池田; Satoshi Ikeda
Original assignee: Subaru Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Subaru Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-09-03
Filing date: 2020-09-03
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2040-09-03
Also published as: US20220063730A1; CN114212149B; CN114212149A; JP7284131B2; US11654972B2

Abstract

【課題】フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された車両において、ダッシュクロスメンバとロッカとを高い強度で接続する。【解決手段】車両は、ダッシュクロスメンバと、ダッシュクロスメンバの端部に接続されたロッカと、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分を補強するリインフォースメントとを備える。ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分では、ダッシュクロスメンバとロッカとリインフォースメントとの三者が重畳配置されているとともに、複数の第１溶接箇所と複数の第２溶接箇所とが設けられている。複数の第１溶接箇所の各々では、ダッシュクロスメンバとロッカとが互いに溶接されている。複数の第２溶接箇所の各々では、ロッカとリインフォースメントとが互いに溶接されている。そして、複数の第１溶接箇所と複数の第２溶接箇所は、互いに重畳しないように配列されている。【選択図】図３

Description

本明細書に開示する技術は、車両に関する。

特許文献１に、車両が記載されている。この車両は、車輪を駆動する走行用モータと、走行用モータに電力を供給するバッテリパックとを備える。バッテリパックは、フロアパネルの下方に配置されている。

特開２０１９－１３０９７８号公報

フロアパネルの下方に、バッテリパックが配置された構造では、フロアパネルの下面に骨格部材を設けることが難しい。そこで、ダッシュクロスメンバの両端部を、左右一対のロッカ（サイドシルとも称される）へそれぞれ接続することが考えられる。ここで、ダッシュクロスメンバは、フロアパネルの前縁に沿って左右方向に延びる骨格部材であり、各々のロッカは、フロアパネルの側縁に沿って前後方向に延びる骨格部材である。このような構成によると、前方から入力された衝突荷重を、ダッシュクロスメンバから、一対のロッカへと受け流すことができる。従って、フロアパネルの下面に骨格部材を設けることなく、車両の衝突性能を有意に高めることができる。

その一方で、ダッシュクロスメンバとロッカとを互いに接続すると、その接続部分において、それらの骨格部材に折れ変形が生じ易くなる。このような折れ変形を抑制するためには、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分を、十分に補強することが有効である。具体的には、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分にリインフォースメントを追加して、当該接続部分を三層構造（即ち、ダッシュクロスメンバ、ロッカ及びリインフォースメント）とすることが考えられる。しかしながら、三つの部材が重畳配置された三層構造を品質よく溶接することは難しく、結果として、上記した接続部分の強度を十分に高めることができないおそれがある。

上記を鑑み、本明細書は、フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された車両において、ダッシュクロスメンバとロッカとを高い強度で接続し得る技術を提供する。

本明細書が開示する技術は、フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された車両に具現化される。この車両は、フロアパネルの前縁に沿って左右方向に延びるダッシュクロスメンバと、フロアパネルの側縁に沿って前後方向に延びるとともに、ダッシュクロスメンバの端部に接続されたロッカと、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分を補強するリインフォースメントとを備える。ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分では、ダッシュクロスメンバとロッカとリインフォースメントとの三者が重畳配置されているとともに、複数の第１溶接箇所と複数の第２溶接箇所とが設けられている。複数の第１溶接箇所の各々では、ダッシュクロスメンバとロッカとが互いに溶接されている。複数の第２溶接箇所の各々では、ロッカとリインフォースメントとが互いに溶接されている。そして、複数の第１溶接箇所と複数の第２溶接箇所は、互いに重畳しないように配列されている。

上記した構造では、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分にリインフォースメントが追加され、当該接続部分が三層構造（即ち、ダッシュクロスメンバ、ロッカ及びリインフォースメント）となっている。そして、その三層構造は、まとめて溶接されておらず、二つの部材ずつに分けて溶接されている。即ち、ダッシュクロスメンバとロッカとの間は、複数の第１溶接箇所で溶接されている。一方、ロッカとリインフォースメントとの間は、複数の第１溶接箇所とは位置の異なる複数の第２溶接箇所で溶接されている。このような構成によると、三つの部材が重畳配置された三層構造を、品質よく溶接して一体化することができ、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分を、リインフォースメントによって効果的に補強することができる。

車両１０の左側面図である。車体１２の構造を模式的に示す平面図である。図２中のＩＩＩ部を拡大して示す斜視図である。第１溶接箇所４２の位置において、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘの断面構造を示す。第２溶接箇所４４の位置において、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘの断面構造を示す。右ロッカ２２とリインフォースメント４０とを互い溶接する様子を模式的に示す。ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２とを互い溶接する様子を模式的に示す。

本技術の一実施形態において、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分では、ダッシュクロスメンバとリインフォースメントとの間に、ロッカが配置されてもよい。即ち、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分に対して、リインフォースメントがロッカ側から追加されてもよい。この場合、特に限定されないが、リインフォースメントは、ロッカの内部に位置してもよい。但し、他の実施形態として、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分に、リインフォースメントがダッシュクロスメンバ側から追加されてもよい。

本技術の一実施形態において、リインフォースメントは、複数の第１溶接箇所に合わせて、複数の切り欠き部又は開口部（即ち、貫通孔）を有してもよい。このような構成によると、ダッシュクロスメンバとロッカとの間の接続を、次の手順で行うことができる。先ず、ロッカとリインフォースメントとを組み合わせ、それらを互いに溶接する。これにより、複数の第２溶接箇所が形成される。次いで、ダッシュクロスメンバをさらに組み合わせ、リインフォースメントの切り欠き部の位置において、ダッシュクロスメンバとロッカとを互いに溶接する。これにより、三つの部材が重畳配置された状態でも、ダッシュクロスメンバとロッカとの二者のみを溶接して、複数の第１溶接箇所を形成することができる。

本技術の一実施形態において、複数の第１溶接箇所と複数の第２溶接箇所は、少なくとも部分的に、前後方向に沿って交互に配列されてもよい。このような構成によると、ダッシュクロスメンバとロッカとリインフォースメントとの三者を、より強固に結合することができる。

本技術の一実施形態において、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分では、リインフォースメントがダッシュクロスメンバの先端よりも後方へ延びていてもよい。即ち、リインフォースメントは、ダッシュクロスメンバとロッカとが互いに対向する範囲よりも、後方へ延びていてもよい。このような構成によると、ダッシュクロスメンバとロッカとの接続部分を、リインフォースメントによって効果的に補強することができる。

図面を参照して、実施例の車両１０について説明する。本実施例の車両１０は、いわゆる自動車であって、路面を走行する車両である。ここで、図面における方向ＦＲは、車両１０の前後方向（車長方向）における前方を示し、方向ＲＲは車両１０の前後方向における後方を示す。また、方向ＬＨは車両１０の左右方向（車幅方向）における左方を示し、方向ＲＨは車両１０の左右方向における右方を示す。そして、方向ＵＰは車両１０の上下方向（車高方向）における上方を示し、方向ＤＮは車両１０の上下方向における下方を示す。なお、本明細書では、車両１０の前後方向、左右方向及び上下方向を、それぞれ単に前後方向、左右方向及び上下方向と称することがある。

図１、図２に示すように、車両１０は、車体１２と、複数の車輪１４ｆ、１４ｒとを備える。車体１２は、特に限定されないが、主に金属材料を用いて構成されている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒは、車体１２に対して回転可能に取り付けられている。複数の車輪１４ｆ、１４ｒには、一対の前車輪１４ｆと、一対の後車輪１４ｒとが含まれる。なお、車輪１４ｆ、１４ｒの数については、四つに限定されない。車体１２は、主に、ユーザが乗車するキャビン１２ｃと、キャビン１２ｃの前方に位置するフロント部１２ｆと、キャビン１２ｃの後方に位置するリア部１２ｒとに区分することができる。

車体１２は、フロアパネル２０と、一対の右ロッカ２２及び左ロッカ２３と、ダッシュクロスメンバ２４と、一対のフロントサイドメンバ２６と、一対のリアサイドメンバ２８とを備える。フロアパネル２０は、前後方向及び左右方向に広がる板状の部材であって、キャビン１２ｃのフロアを構成している。フロアパネル２０の上面には、複数のフロアクロスメンバ３０が設けられている。各々のフロアクロスメンバ３０は、概して筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。

一対のロッカ２２、２３（サイドシルとも称される）は、フロアパネル２０の左右の側縁２０ａ、２０ｂに沿って、それぞれ前後方向に延びている。各々のロッカ２２、２３は、概して筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。一対のロッカ２２、２３は、それぞれの前端部２２ｆ、２３ｆにおいて、ダッシュクロスメンバ２４に接続されている。また、一対のロッカ２２、２３は、それぞれの後端部２２ｒ、２３ｒにおいて、一対のリアサイドメンバ２８に接続されている。各々のロッカ２２、２３の内部には、ロッカ２２、２３の強度や剛性を高めるために、一又は複数のバルクヘッド（隔壁）が設けられていてもよい。

ダッシュクロスメンバ２４は、ダッシュクロスメンバ２４は、フロアパネル２０の前縁２０ｆに沿って、左右方向に延びている。ダッシュクロスメンバ２４は、概して筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。ダッシュクロスメンバ２４の右端部２４ａは、右ロッカ２２の前端部２２ｆに接続されており、ダッシュクロスメンバ２４の左端部２４ｂは、左ロッカ２３の前端部２３ｆに接続されている。ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘ、及び、ダッシュクロスメンバ２４と左ロッカ２３との接続部分Ｙには、リインフォースメント４０がそれぞれ設けられている。リインフォースメント４０は、接続部分Ｘ、Ｙを補強する部材であり、例えば車両１０の衝突時において、ロッカ２２、２３の折れ変形を防止することができる。リインフォースメント４０の構成については、後段において詳細に説明する。

一対のフロントサイドメンバ２６は、フロント部１２ｆに位置しており、ダッシュクロスメンバ２４から前方に向けて延びている。一対のフロントサイドメンバ２６は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。図示省略するが、一対のフロントサイドメンバ２６の前端には、車体１２の最前部に位置するフロントバンパリインフォースメントが取り付けられている。一対のリアサイドメンバ２８は、リア部１２ｒに位置しており、一対のロッカ２２、２３から連続して後方に延びている。一対のリアサイドメンバ２８は、概して前後方向に延びる筒状構造を有しており、車体１２の骨格の一部を構成している。図示省略するが、一対のリアサイドメンバ２８の後端には、車体１２の最後部に位置するリアバンパリインフォースメントが取り付けられている。

車両１０は、走行用モータ１６と、バッテリパック１８とをさらに備える。特に限定されないが、走行用モータ１６は、フロント部１２ｆに配置されている。走行用モータ１６は、一対の前車輪１４ｆに接続されており、一対の前車輪１４ｆを駆動する。なお、車両１０は、一対の前車輪１４ｆを駆動する走行用モータ１６に加えて、又は代えて、一対の後車輪１４ｒを駆動する第２の走行用モータを備えてもよい。また、車両１０は、走行用モータ１６に加えて、又は代えて、エンジンといった他の原動機を備えてもよい。

バッテリパック１８は、フロアパネル２０の下方に配置され、一対のロッカ２２、２３の間に位置している。バッテリパック１８は、走行用モータ１６のための電源であって、走行用モータ１６へ供給される電力を蓄える。バッテリパック１８は、ＤＣ－ＤＣコンバータやインバータといった電力供給回路（図示省略）を介して、走行用モータ１６へ電気的に接続されている。特に限定されないが、本実施例におけるバッテリパック１８は、複数のセルスタック１８ａを有する。各々のセルスタック１８ａは、複数のリチウムイオンバッテリセル（又は、その他の二次バッテリセル）を含み、再充電可能に構成されている。なお、車両１０は、バッテリパック１８に加えて、又は代えて、燃料電池ユニットや太陽電池パネルといった他の電源を備えてもよい。

次に、図３－図５を参照して、リインフォースメント４０に係る構成について説明する。前述したように、リインフォースメント４０は、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘ、及び、ダッシュクロスメンバ２４と左ロッカ２３との接続部分Ｙに、それぞれ設けられている。ここで、それら二つの接続部分Ｘ、Ｙは、互いに左右対称に構成されており、実質的に同一の構造を有している。従って、以下では、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘを主に説明し、ダッシュクロスメンバ２４と左ロッカ２３との接続部分Ｙについては説明を省略する。

リインフォースメント４０は、Ｌ字状の断面を有する板状の部材であって、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘに沿って設けられている。リインフォースメント４０は、右ロッカ２２の内部に位置しており、右ロッカ２２の内面に沿って前後方向に延びている。これにより、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘでは、リインフォースメント４０が右ロッカ２２を挟んでダッシュクロスメンバ２４と対向しており、それら三者の部材が重畳配置されている。なお、リインフォースメント４０の具体的な形状については、特に限定されない。

ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘには、複数の第１溶接箇所４２と、複数の第２溶接箇所４４とが設けられている。複数の第１溶接箇所４２の各々では、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２とが、互いに溶接されている（図４参照）。複数の第２溶接箇所４４の各々では、右ロッカ２２とリインフォースメント４０とが、互いに溶接されている（図５参照）。これにより、ダッシュクロスメンバ２４、右ロッカ２２及びリインフォースメント４０の三者が、一体的に結合されている。ここで、複数の第１溶接箇所４２と、複数の第２溶接箇所４４とは、互いに重畳しないように配列されている。

このように、本実施例の車両１０では、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘに、リインフォースメント４０が追加されており、これによって、当該接続部分Ｘが三層構造（即ち、ダッシュクロスメンバ２４、右ロッカ２２及びリインフォースメント４０）となっている。そして、その三層構造は、まとめて溶接されておらず、二つの部材ずつに分けて溶接されている。即ち、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との間は、複数の第１溶接箇所４２で溶接されている。一方で、右ロッカ２２とリインフォースメント４０との間は、複数の第１溶接箇所４２とは位置の異なる複数の第２溶接箇所４４で溶接されている。このような構成によると、三つの部材が重畳配置された三層構造を、品質よく溶接して一体化することができ、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘを、リインフォースメント４０によって効果的に補強することができる。

本実施例の車両１０では、リインフォースメント４０が、右ロッカ２２の内部に配置されている。これにより、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘでは、ダッシュクロスメンバ２４とリインフォースメント４０との間に、右ロッカ２２が配置されている。但し、他の実施形態として、リインフォースメント４０は、右ロッカ２２の外側に配置されてもよい。即ち、リインフォースメント４０は、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘに対して、ダッシュクロスメンバ２４側から追加されてもよい。

本実施例の車両１０では、リインフォースメント４０が、複数の第１溶接箇所４２に合わせて、複数の切り欠き部４０ａを有している。このような構成によると、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２（又は左ロッカ２３）との間の接続を、次の手順で行うことができる。先ず、図６に示すように、右ロッカ２２（又は左ロッカ２３）とリインフォースメント４０とを組み合わせ、それらを互いに溶接する。この溶接は、一対の溶接電極５０を用いたスポット溶接（抵抗溶接）によって行うことができる。この工程により、複数の第２溶接箇所４４が形成される。

次いで、図７に示すように、ダッシュクロスメンバ２４をさらに組み合わせ、リインフォースメント４０の切り欠き部４０ａの位置において、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２（又は左ロッカ２３）とを互いに溶接する。この溶接も、一対の溶接電極５０を用いたスポット溶接（抵抗溶接）によって行うことができる。これにより、三つの部材が重畳配置された状態でも、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２（又は左ロッカ２３）との二者のみを溶接することができる。この工程において、複数の第１溶接箇所４２が形成される。

本実施例の車両１０では、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘにおいて、複数の第１溶接箇所４２と複数の第２溶接箇所４４とが、少なくとも部分的に、前後方向に沿って交互に配列されている。このような構成によると、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２とリインフォースメント４０との三者を、より強固に結合することができる。図示省略するが、ダッシュクロスメンバ２４と左ロッカ２３との接続部分Ｙにおいても、同様の構成を採用することができる。

本実施例の車両１０では、特に限定されないが、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘにおいて、リインフォースメント４０がダッシュクロスメンバ２４の先端２４ｔよりも後方へ延びていている（図３参照）。即ち、リインフォースメント４０は、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２とが互いに対向する範囲よりも、後方へ延びている。このような構成によると、ダッシュクロスメンバ２４と右ロッカ２２との接続部分Ｘを、リインフォースメント４０によって効果的に補強することができる。図示省略するが、ダッシュクロスメンバ２４と左ロッカ２３との接続部分Ｙにおいても、同様の構成を採用することができる。

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、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、単独あるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わ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の目的を同時に達成するものであり、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。

１０：車両
１２：車体
１４ｆ、１４ｒ：車輪
１６：走行用モータ
１８：バッテリパック
２０：フロアパネル
２２：右ロッカ
２２ｆ：右ロッカの前端部
２３：左ロッカ
２３ｆ：左ロッカの前端部
２４：ダッシュクロスメンバ
２４ａ：ダッシュクロスメンバの右端部
２４ｂ：ダッシュクロスメンバの左端部
２６：フロントサイドメンバ
２８：リアサイドメンバ
３０：フロアクロスメンバ
４０：リインフォースメント
４０ａ：リインフォースメントの切り欠き部
４２：第１溶接箇所
４４：第２溶接箇所

Claims

フロアパネルの下方にバッテリパックが配置された車両であって、
前記フロアパネルの前縁に沿って左右方向に延びるダッシュクロスメンバと、
前記フロアパネルの側縁に沿って前後方向に延びるとともに、前記ダッシュクロスメンバの端部に接続されたロッカと、
前記ダッシュクロスメンバと前記ロッカとの接続部分を補強するリインフォースメントと、
を備え、
前記ダッシュクロスメンバと前記ロッカとの接続部分では、前記ダッシュクロスメンバと前記ロッカと前記リインフォースメントとの三者が重畳配置されているとともに、複数の第１溶接箇所と複数の第２溶接箇所とが設けられており、
前記複数の第１溶接箇所の各々では、前記ダッシュクロスメンバと前記ロッカとが互いに溶接されており、
前記複数の第２溶接箇所の各々では、前記ロッカと前記リインフォースメントとが互いに溶接されており、
前記複数の第１溶接箇所と前記複数の第２溶接箇所は、互いに重畳しないように配列されている、
車両。
前記ダッシュクロスメンバと前記ロッカとの接続部分では、前記ダッシュクロスメンバと前記リインフォースメントとの間に前記ロッカが配置されている、請求項１に記載の車両。
前記リインフォースメントは、前記ロッカの内部に位置している、請求項２に記載の車両。
前記リインフォースメントは、前記複数の第１溶接箇所に合わせて、複数の切り欠き部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の車両。
前記複数の第１溶接箇所と前記複数の第２溶接箇所は、少なくとも部分的に、前記前後方向に沿って交互に配列されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両。
前記ダッシュクロスメンバと前記ロッカとの接続部分では、前記リインフォースメントが、前記ダッシュクロスメンバの先端よりも後方へ延びている、請求項１から５のいずれか一項に記載の車両。