JP5304711B2 - 車体補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体後部の車室を形成するリヤフロアや左右の車室対向壁板材の剛性を確保するようにした車体補強構造に関するものである。

車体後部のリヤフロアには、その下面に前後に長い左右一対のサイドメンバや、これらに左右端が一体結合する車幅方向に延びるクロスメンバが接合され、これによりリヤフロアの剛性強化を図っている。更に、リヤフロアの左右端縁には上方に延びる車室対向壁材の下端が溶着され、この車室対向壁板材の下側要部には後車輪の上部を収容するホイールハウスが一体的に結合されている。
これら車体後部構成部材であるリヤフロアやホイールハウスを含む車室対向壁板材は相互に溶着されることで剛性強化が図れており、これにより後車輪からの路面反力がサスペンション装置のショックアブソーバを介してホイールハウスやサイドメンバに取り付けられているサスペンション取付け部に入力した際に、その入力荷重が車体後部構成部材に分散支持され、車体後部構成部材の耐久性が保持されている。

ところで、車両に搭載された電動機をモータとして動作することにより車両を加速し、発電機として動作することにより減速を実現して走行する電気自動車や、車載エンジンが駆動する発電機の発電出力により電動機を駆動して走行するシリーズハイブリッド車や、エンジンの機械出力と電動機の出力とを併用して走行するシリーズパラレルハイブリッド車が知られている。
これら電気自動車やハイブリッド車等ではその電動駆動装置の要部を成す電動機をモータあるいは発電機として切換え動作させるＥＶ駆動用ユニットを備える。例えば、図８に示すハイブリッド車Ｃ１では、後車室Ｒのフロア７０に上部クロスメンバ７１を重ねて一体結合し、それにＥＶ駆動用ユニットＵを収容した筐体を成すハウジング７２を載置している。これにより両部材を後車室Ｒの下部に配置し、しかも、上部クロスメンバ７１の左右端の左右立ち上がり部７１１によって車室対向壁板材７３やホイールハウス７４の車内側への傾きを抑制することで、車体後部構成部材の剛性強化を図り、耐久性を確保している。

更に、特許文献１（特開２００６−３３５２４３号公報）に開示される車両用電源装置では、バッテリモジュールやダウンバータ等を収容した筐体であるバッテリーボックスを車幅方向に延びる下部、上部バッテリ支持フレームを介して左右のサイドメンバに取付けている。ここでは、バッテリーボックスを支持した下部、上部バッテリ支持フレームをフロア下のクロスメンバとして兼用し、これにより、バッテリーボックスの装着スペースを確保すると共に車体後部構成部材の耐久性を確保している。

特開２００６−３３５２４３号公報

このように、従来の電気自動車やハイブリッド車等ではその電動駆動装置の一部をなすＥＶ駆動用ユニットＵやバッテリーボックスのような比較的大きな筐体であるユニットハウジングを備え、これを装着する上で、スペース確保と車体後部構成部材の耐久性確保を共に図るようにしている。
しかし、図８のＥＶ駆動用ユニットＵを収容する筐体であるユニットハウジング７２は、これが上部クロスメンバ７１の上に重ねて配備され、ユニットハウジング７２より上側の高さ方向幅を狭め、荷室高さスペースを狭めてしまうという問題があり、改善が望まれている。

一方、特許文献１に開示のバッテリーボックスを支持した下部、上部バッテリ支持フレームをクロスメンバとして兼用したものでは、荷室高さスペースを狭めることがない。しかし、この場合、フロアの上方に車室対向壁板材やホイールハウスの車内側への傾き変位を抑制する部材がないため、車室対向壁板材やホイールハウスが車室側への荷重を受けた場合、これらが車内側へ傾き変位すると共にサイドメンバやフロア端部が捩れ変位する傾向にある。この場合、フロア、サイドメンバ、車室対向壁板材、ホイールハウス等の相互の結合部の耐久性が低下することとなり、改善が望まれている。

本発明は以上のような課題に基づきなされたもので、目的とするところは、電気自動車やハイブリッド車等の車室容量を過度に狭めることなく電動駆動装置の一部をなす筐体であるユニットハウジングを装着でき、しかも、車体後部の強度、剛性を充分に高くでき、耐久性を確保できる車体補強構造を提供することにある。

この発明の請求項１は、車輪をモータで駆動して走行する車両のフロアの下面に結合され、かつ、車幅方向に長いクロスメンバの左右端にそれぞれ接合された前後に長い左右のサイドメンバと、前記モータの駆動ユニットを収容すると共に前記フロアの上方であって前記左右のサイドメンバの上方に左右端が位置して配置されたユニットハウジングと、該ユニットハウジングの左右端に設けた左右の締結部と、前記フロアの左右端に接合され車室の側壁を形成する車室対向壁板材の縦壁部と、前記締結部と前記縦壁部とを互いに締結する左右の締結手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明の請求項２は、請求項１記載の車体補強構造において、前記サイドメンバはリヤサイドメンバであり、前記リヤサイドメンバ又は車室対向壁板材の少なくとも一方に前記車輪のサスペンション装置であるショックアブソーバの上端を支持する上端連結部が形成されたことを特徴とする。

この発明の請求項３は、請求項１または２記載の車体補強構造において、前記車室対向壁板材の縦壁部に縦向き閉断面を成す縦補強部材を一体結合し、前記左右の締結手段は前記ユニットハウジングの左右の締結部及び縦補強部材を互いに締結する、ことを特徴とする。

この発明の請求項４は、請求項１，２又は３に記載の車体補強構造において、前記車室対向壁板材はリヤクォータパネルであり、その要部より車内に膨出状に形成されたリヤホイルハウスインナに縦壁部が形成されたことを特徴とする。

この発明の請求項５は、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の車体補強構造において、前記フロアその上方に配備されたユニットハウジングとの隙間には弾性膨出部材が圧縮状態で介装されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、フロアの上方であって左右のサイドメンバの上方に左右端が位置して配置されたユニットハウジングとフロアを挟んで下方に並列配備のクロスメンバとの各左右端を左右の車室対向壁板材の縦壁部に一体的に結合することで、ユニットハウジングとクロスメンバとが上下並列配備の剛性強化部材として機能し、これにより後部車体の強度、剛性を充分に高くでき、耐久性を確保できる。しかも、このユニットハウジングはフロア上側よりクロスメンバを排除し、これに代えて剛性強化部材としても駆動ユニットの収容器としても機能でき、クロスメンバを排除した分だけ荷室高さスペースを拡大できる。

請求項２の発明によれば、ショックアブソーバからの路面反力が上端連結部を介してリヤサイドメンバ又は車室対向壁板材の少なくとも一方に入力すると、そこよりユニットハウジングとクロスメンバとが上下並列配備してなる剛性強化部材に入力荷重を分散でき、フロア及び車室対向壁板材を含む後部車体の耐久性を確保できる。

請求項３の発明によれば、縦補強部材が車室対向壁板材の縦壁部に縦向き閉断面を形成するよう溶着され同部剛性がより強化され、これにユニットハウジングとクロスメンバとが上下並列配備してなる剛性強化部材が左右の縦補強部材で一体結合され、これらが側面視で横長矩形の剛性強化枠体を成すこととなり、これが剛性を十分に強化することができる。このため、上端連結部にショックアブソーバ側から路面反力が入力したとしても、より確実に入力荷重を剛性強化枠体側に分散でき、フロア及び車室対向壁板材を含む後部車体の耐久性を確保できる。

請求項４の発明によれば、車内に膨出状に形成された比較的剛性の高いリヤホイルハウスインナを車室対向壁板材の要部とし、その縦壁部に縦長閉断面を形成した縦補強部材が溶着されることになるので、側面視で横長矩形の剛性強化枠体の剛性をより強化でき、車室対向壁板材への荷重入力時における変位をより確実に抑制できる。

請求項５の発明によれば、ユニットハウジングの下面が弾性膨出部材を介してフロアを下方に密着状態で押圧するので、弾性膨出部材がフロアの変位を抑制すると共に下方のモータ等からの振動を受け振動しやすいフロアに対する制振や、放射音低減の機能を発揮することができる。

図１の車体補強構造の適用された車両の車体後部の概略断面図である。 図１の車体補強構造の適用された車両の後部車体の要部概略平面断面図である。 図１の車体補強構造の適用された車両の車体後部と同部に配備されたサスペンションの要部概略図である。 図１の車体補強構造の適用された車両の電動駆動装置を概略的に示すブロック図である。 図１の車体補強構造で用いるリヤホイルハウスインナと縦補強部材の結合部の縦拡大断面図である。 図５のＡ−Ａ線拡大断面説明図である。 図５のＢ−Ｂ線拡大断面説明図である。 従来の車体補強構造の適用された車両の後方視での概略断面図である。

以下、本発明の車体補強構造が適用されたシリーズパラレルハイブリッド車（以後単に車両と記す）を説明する。
図１は車両Ｃの車体後部の後方視での要部切欠縦断面図、図２は車体後部のフロア周りの要部切欠平断面図、図３は車体後部の側面視での要部概略図である。
まず、ここでは車体補強構造の説明に先立ち、図４を用いて、車両Ｃに搭載され、同車両Ｃがハイブリッドモードで走行するための電動駆動装置１８を概略説明する。

電動駆動装置１８は前部構成部１８１と後部構成部１８２から成る。前部構成部１８１は前電動機Ｍとその回転を変速して前車輪Ｗの前駆動軸ＤＳ１に伝達する前変速機ＣＧ１を備え、後部構成部１８２は後電動機Ｍとその回転を変速して後車輪Ｗの後駆動軸ＤＳ２に伝達する後変速機ＣＧ２を備える。更に、前部構成部１８１の前電動機ＭはバッテリＢＴと発電機１８５に前インバータ１８３を介し連結され、後部構成部１８２の後電動機ＭはバッテリＢＴに後インバータ１８４を介し連結される。更に、前部構成部１８１の前変速機ＣＧ１には前電動機ＭとクラッチＣＨ６を介してエンジンＥ１の機械的駆動力が切換え可能に伝達される。しかも、エンジンＥ１の機械的駆動力が分岐して発電機１８５に加わり、発電機１８５が駆動してバッテリＢＴを充電するよう構成されている。ここで、前後インバータ１８３、１８４は不図示のＥＶ制御手段に接続され、これにより、シリーズモードとシリーズパラレルモードとで車両Ｃを走行するよう切換え制御される。

このようなハイブリッドモードで走行できる車両Ｃの車体補強構造を図１〜図７に沿って説明する。
図３に示すように、車両Ｃの後部は、リヤフロア２と、その左右端より上方に延出すると共に車室の側壁を形成する左右の車室対向壁板材６と、それらの上端部６１０に左右端縁が連結されたルーフ１０１とで後部車室（荷室）Ｒを囲み、しかも、後部車室Ｒの後端の不図示の開口をテールゲート１０２で開閉するように形成される。なお、車室の側壁を形成する車室対向壁板材６の要部を成すリヤインナクォータパネル１５は下部中央にホイルハウスインナ１６を備え、上側に前後に長い窓開口１５１が形成される。

図１、図２に示すように、リヤフロア２は車幅方向Ｙに長いクロスメンバ３と、そのクロスメンバ３の左右端にそれぞれ溶接により接合（溶着）された前後方向Ｘ（図２参照）に長い左右のリヤサイドメンバ４とを下面に重ね、互いを溶着することで、フロア側の剛性を強化している。
図１，図５に示すように、リヤフロア２の左右端縁には上方に延出する左右の車室対向壁板材６の要部を成すリヤインナクォータパネル１５及びリヤホイルハウスインナ１６の各下端部が溶着される。

図１に示すように、リヤインナクォータパネル１５には後部車室（車内）Ｒに向けて膨出状をなすようにリヤホイルハウスインナ１６が一体的に結合される。このリヤホイルハウスインナ１６には車外側に位置する不図示のリヤホイルハウスアウタが重ねて一体結合され、これにより、後車輪Ｗの上部を収容可能な不図示のリヤホイルハウスが形成される。なお、不図示のリヤホイルハウスアウタの外側縁部は不図示のリヤアウタクオーターパネルに溶着される。

リヤホイルハウスインナ１６の車内対向部は車室対向壁板材の縦壁部ｖｗを成し、図６，図７に示すように、上下に長い略ハット形断面の縦長部材である縦補強部材７の左右のフランジｆが重ねられ、相互に溶着される。この縦補強部材７と縦壁部ｖｗとにより縦向き閉断面Ｓ（図６参照）が形成され、これにより、車室対向壁板材６の一部を成すリヤホイルハウスインナ１６の剛性が強化されている。
ここで、図５に示すように、縦補強部材７の下端はリヤフロア２の直下のリヤサイドメンバ４の側壁に重なり、相互に溶着される。

このため、左右のリヤサイドメンバ４は車幅方向Ｙに長いクロスメンバ３により互いに一体的に結合され、それら左右のリヤサイドメンバ４は左右のそれぞれの縦補強部材７を介して左右のリヤホイルハウスインナ１６にそれぞれ一体的に結合され、これらに支持されたリヤフロア２と協働して剛性が強化されている。
更に、図５、図７に示すように、縦補強部材７の下端にはショックアブソーバ１２の上端部１２１を支持する上端連結部１３が一体的に形成される。
上端連結部１３は下向き取り付け面１３１を有する受け枠１３２と、その受け枠１３２の前後端一端より下方に屈曲して延びて縦補強部材７の下端部に重ねて溶着される結合片部１３３とを備える。

ここで、後述のショックアブソーバ１２の上端部１２１から荷重が上端連結部１３より縦補強部材７で剛性強化されたリヤホイルハウスインナ１６に加わると、その荷重は縦補強部材７とリヤホイルハウスインナ１６よりリヤインナクォータパネル１５、リヤサイドメンバ４、クロスメンバ３、リヤフロア２側に分散して確実に支持される。
次に、図１に示すように、リヤフロア２の上方には上述の電動駆動装置１８の後部構成部１８２で用いる後インバータ１８４を含む駆動ユニットＵが収容されたユニットハウジング８が配備される。
ここで、ユニットハウジング８は後部車室Ｒの側壁を形成する車室対向壁板材６を成す左右のリヤホイルハウスインナ１６の縦壁部ｖｗ間に配備される。図１、２に示すように、ユニットハウジング８は車幅方向Ｙに長く、剛性強化されたアルミ合成板からなる筐体であり、左右のリヤサイドメンバ４の上方に左右端が位置して配置される。

ユニットハウジング８の左右端の壁面からは締結部９が突設される。この締結部９は対向するリヤホイルハウスインナ１６の縦壁部ｖｗと重合して一体化された縦補強部材７に対し締結手段１１を介して左右でそれぞれ一体的に結合される。
なお、ユニットハウジング８の下面とリヤフロア２とが対向する部位のほぼ全域において隙間ｔが保持され、この隙間ｔには弾性膨出部材１４が圧縮状態で介装される。
弾性膨出部材１４はフエルトの板材であり、ユニットハウジング８の下面が弾性膨出部材１４を介してリヤフロア２を下方に密着状態で押圧力を加えるように介装される。

このため、弾性膨出部材１４がリヤフロア２の変位を抑制すると共に下方のモータＭ等からの振動を受け振動しやすいリヤフロア２の振動を抑え、放射音を低減させるという機能を発揮することができる。なお、弾性膨出部材１４はフエルトに代えて、コルク板、ゴム板や軟質樹脂板でも良く、これらの場合も、フエルト板材を採用する場合に近い作用効果が得られる。

図６に示すように、ユニットハウジング８の左右端の締結手段１１は、前後２枚の板状ブラケット１１１、１１２を備え、これら２枚の板状ブラケット１１１、１１２の車内側端部が締結部９を前後より挟み相互にボルト締めされ、車外側端部が縦補強部材７を前後より挟み相互に複数箇所がそれぞれボルトにより締結される。
このように、ここでのユニットハウジング８は車幅方向Ｙに長く、左右のリヤサイドメンバ４の上方に左右端が位置して配置され、これが従来配備されていたような不図示のクロスメンバと同様に剛性強化部材として機能できる。即ち、剛性強化部材であるユニットハウジング８が後部車室Ｒの車室対向壁板材６を成す左右のリヤホイルハウスインナ１６間を相互に結合し、リヤホイルハウスインナ１６の縦壁部ｖｗの車内方向への変位を確実に抑制でき、リヤフロア２上から従来配備されていたクロスメンバを排除し、これに代えて剛性強化部材として機能できる。

ここではユニットハウジング８とリヤフロア２の下面側のクロスメンバ３とが上下並列配備してなる剛性強化部材を成す。このため、ショックアブソーバ１２からの路面反力が下部に一体結合されている上端連結部１３に入力し、これより車室対向壁板材６を成すリヤホイルハウスインナ１６の縦壁部ｖｗに入力したとしても、ユニットハウジング８とクロスメンバ３とが上下並列配備してなる上下２重に配備の剛性強化部材側に荷重を分散できるので、リヤフロア２及び車室対向壁板材６を含む後部車体Ｂの耐久性を確保できる。 特に、ここでは縦補強部材７がリヤホイルハウスインナ１６の縦壁部ｖｗに縦向き閉断面Ｓを形成するよう溶着され同部剛性がより強化される。この左右２本の縦補強部材７からなる縦向きの閉断面構造部と横向きに並列配備してなるユニットハウジング８及びクロスメンバ３との４部材が組み合わされることで、図１に２点差線で示すように、横長矩形の剛性強化枠体Ｋが形成されることとなる。

この４部材が協働して形成する剛性強化枠体Ｋは車体後部の剛性を十分に強化することができ、特に、縦補強部材７とリヤホイルハウスインナ１６の縦壁部ｖｗとで形成する縦向き閉断面部の側方より上端連結部１３を介してショックアブソーバ１２からの路面反力が入力したとしても、確実に入力荷重を剛性強化枠体Ｋ側に分散でき、リヤフロア２及び車室対向壁板材６を含む後部車体の耐久性を十分に強化できる。
次に、剛性強化枠体Ｋに強化された部位のリヤフロア２の直下の空間には、図１に示すように、後電動機Ｍ及び後変速機ＣＧが配備される。

図１、２に示すように、左右のリヤサイドメンバ４は、この部位において、それぞれ車内側に膨出するよう湾曲して突き出すサブサイドメンバ５０１と、左右サブサイドメンバ５０１間を一体結合するＵ字状のサブクロスメンバ５０２とからなる補助剛性枠体５を一体的に安定して締結する。このような補助剛性枠体５によっても車体後部の剛性が強化されている。図１中符号２２は補助剛性枠体５に取り付けられ、後電動機Ｍ及び後変速機ＣＧを保護するカバーを示す。
左右サブサイドメンバ５０１はそれぞれの前後端が不図示のインシュレータを介しリヤサイドメンバ４の結合部４０１にボルトにより締結される。これにより後電動機Ｍ及び後変速機ＣＧからの振動、騒音が左右のリヤサイドメンバ４側に伝わることを抑制している。

図１、３に示すように、リヤサスペンション１７の上下アーム２６、２７はそれらの支点端ｊ１、ｊ２が補助剛性枠体５に枢支され、揺動端がナックル２１に玉継ぎ手ｂｊで連結され、ナックル２１の前端はトレーリングアーム２３を介しリヤサイドメンバ４の前方側のブラケット２４に揺動可能にピン結合されている。ナックル２１には後車輪Ｗが枢支される。左右各後車輪Ｗの駆動軸ＷＳと後変速機ＣＧの後部側の出力軸ＷＳ１との間は等速ジョイント２５、中間軸ＷＳ２を介し連結され、後車輪Ｗが上下動可能に後変速機ＣＧの回転力を受けて駆動することを可能としている。
なお、下アーム２７の揺動端近傍はショックアブソーバ１２の下端部１２２とピン結合しており、ショックアブソーバ１２を介して車室対向壁板材６を成すリヤホイルハウスインナ１６側の上端連結部１３に連結される。これにより、後車輪Ｗが受けた路面反力をショックアブソーバ１２より上端連結部１３に入力するように構成されている。

このような後部車体構造を備えた後部車体は後部車室（荷室）Ｒに荷物を搬入する場合、フロア上の弾性膨出部材１４であるフエルトとその上に載置されたユニットハウジング８は過度にフロア上方空間を狭めることがないので、十分に荷物収納スペースを確保できる。
更に、車両Ｃがハイブリッドモードで走行し、後部構成部１８２の後電動機Ｍや後変速機ＣＧが駆動しても、ユニットハウジング８の下面が弾性膨出部材１４を介してリヤフロア２を下方に密着状態で押圧するので、弾性膨出部材１４がリヤフロア２の変位を抑制すると共に下方のモータＭ等からの振動を受け振動しやすいリヤフロア２に対する制振や、放射音低減の機能を発揮することができ、車室の居住性を改善できる。

更に、車両Ｃの走行中は左右２本の縦補強部材７からなる縦向きの閉断面構造部と横向きの上下並列配備してなるユニットハウジング８とクロスメンバ３との４部材が協働して横長矩形の剛性強化枠体Ｋが形成されるので、車体後部の剛性を十分に強化することができ、特に、上端連結部１３を介してショックアブソーバ１２からの路面反力が入力したとしても、確実に入力荷重を剛性強化枠体Ｋ側に分散でき、リヤフロア２及び車室対向壁板材６を含む後部車体の耐久性を十分に強化でき、車両の耐久性が向上させることができる。

上述のところで、車室対向壁板材の縦壁部ｖｗをリヤホイルハウスインナ１６の車内対向部に形成し、その縦壁部ｖｗに縦補強部材７が溶着される構成を説明したが、場合により、不図示のリヤインナクォータパネル側の部位に縦壁部を形成し、そこに不図示の縦補強部材７が溶着される構成を採ってもよく、この場合も車体後部の剛性を十分に強化することができる。
上述のところにおいて、車両はハイブリッド車として説明したが、電気自動車（ＥＶ）やその他の電動機の出力により車輪を駆動して走行する車両でも良く、いずれの場合も図１の車体補強構造が適用された車両と同様の作用効果が得られる。

２ リヤフロア
３ クロスメンバ
４ リヤサイドメンバ
６ 車室対向壁板材
７ 縦補強部材
８ ユニットハウジング
９ 締結部
１１ 締結手段
１２ ショックアブソーバ
１３ 上端連結部
１４ 弾性膨出部材
１５ リヤクォータパネル
１６ リヤホイルハウスインナ
ｔ 隙間
ｖｗ 縦壁部
Ｂ 車体
Ｃ 車両
Ｍ モータ
Ｒ 後部車室
Ｕ 駆動ユニット
Ｗ 車輪
ＷＳ 駆動軸
Ｙ 車幅方向

Claims (5)

1. 車輪をモータで駆動して走行する車両のフロアの下面に結合され、かつ、車幅方向に長いクロスメンバの左右端にそれぞれ接合された前後に長い左右のサイドメンバと、前記モータの駆動ユニットを収容すると共に前記フロアの上方であって前記左右のサイドメンバの上方に左右端が位置して配置されたユニットハウジングと、該ユニットハウジングの左右端に設けた左右の締結部と、前記フロアの左右端に接合され車室の側壁を形成する車室対向壁板材の縦壁部と、前記締結部と前記縦壁部とを互いに締結する左右の締結手段と、を備えた、
   ことを特徴とする車体補強構造。
2. 前記サイドメンバはリヤサイドメンバであり、
   前記リヤサイドメンバ又は車室対向壁板材の少なくとも一方に前記車輪のサスペンション装置であるショックアブソーバの上端を支持する上端連結部が形成された、
   ことを特徴とする請求項１記載の車体補強構造。
3. 前記車室対向壁板材の縦壁部に縦向き閉断面を成す縦補強部材を一体結合し、前記左右の締結手段は前記ユニットハウジングの左右の締結部及び縦補強部材を互いに締結する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の車体補強構造。
4. 前記車室対向壁板材はリヤクォータパネルであり、その要部より車内に膨出状に形成されたリヤホイルハウスインナに縦壁部が形成された、
   ことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の車体補強構造。
5. 前記フロアとその上方に配備されたユニットハウジングとの隙間には弾性膨出部材が圧縮状態で介装される、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の車体補強構造。

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