JP6149939B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車やハイブリッド電気自動車のサスペンションメンバに強電部品を搭載した自動車の車体構造に関する。

特許文献１には、車体前部の下側に配置したサスペンションメンバに電動モータを搭載し、車両の前面衝突時にサスペンションメンバが下方に折れ曲がるようにすることにより、電動モータの後方移動を抑制するようにした車体構造が開示されている。

特開２００６―８８８７１号公報

特許文献１に開示されている車体構造では、車両への荷重入力によってサスペンションメンバが下方に折れ曲がることにより、サスペンションメンバにおける電動モータの搭載部分にも変形が波及する可能性がある。特に車両のオフセット衝突の際にはサスペンションメンバの片側端部に入力荷重が作用するため、サスペンションメンバの折れ曲がりが左右不均衡となることから、サスペンションメンバにおける電動モータの搭載部分にも変形が波及する傾向が高くなる可能性がある。

そこで、本発明は、強電部品の搭載を勘案してサスペンションメンバを適切に潰れ変形させることにより、強電部品を保護しつつ衝突エネルギーの効率的な吸収作用を発揮することができる自動車の車体構造を提供することを目的とする。

本発明に係る自動車の車体構造は、車体の前部または後部の下側に水平に配置され、車輪を支持するサスペンションメンバを備える。

前記サスペンションメンバは、車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、これら一対のサイドメンバを連結する前後一対のクロスメンバとを有することにより平面視で方形のフレーム状に形成される。少なくとも、車体端部側のクロスメンバは、前記サイドメンバとの連設部分から車体端部側に向けて車幅方向外側に斜めに延出し、その端部が車体側部材に締結されるアーム部を有する。

そして、前記アーム部の強度を、サスペンションメンバの他の部分に比較して低く設定して、サスペンションメンバの配設領域に車体端部側から、低強度、高強度となる車体強度分布を設定する。一方、前記サスペンションメンバの前記アーム部の延出基部よりも車体中央側で且つ車体強度分布が高強度となる領域に強電部品を搭載する。

図１は、本発明の一実施形態におけるリアサスペンションメンバの配置状況を示す底面図である。 図２は、図１に示す実施形態における車両の後面オフセット衝突時におけるリアサスペンションメンバの変形状態を示す底面図である。 図３は、図１に示す実施形態におけるリアサイドメンバおよびリアサスペンションメンバの配置状況を示す側面図である。 図４は、図１に示す実施形態におけるリアサスペンションメンバおよびこれに支持される後輪の配置状況を示す平面図である。 図５は、図４に示す実施形態の車両の後面フルラップ衝突時におけるリアサスペンションメンバと後輪との変位状況を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。なお、図中、矢印ＦＲは車両前方を示す。

図１、図２に示す実施形態の車体構造は、本発明を車体後部に適用したもので、車体側部材としてのリアサイドメンバ１１およびサスペンションメンバとしてのリアサスペンションメンバ２１の配置状況を下面側から見て示したものである。

リアサイドメンバ１１は、車体後部の前後方向骨格部材を構成するもので、図外のリアフロアの車幅方向両側部に車両前後方向に延在している。

左右一対のリアサイドメンバ１１は、車幅方向に延在して車幅方向骨格部材を構成するリアエンドクロスメンバ１２およびリアシートクロスメンバ１３により連結されている。

そして、これら左右一対のリアサイドメンバ１１，１１に跨って、後述する後輪１（図４、図５参照）を支持するリアサスペンションメンバ２１が配置され、このリアサスペンションメンバ２１は、各リアサイドメンバ１１に連結されている。

リアサイドメンバ１１は、図３に示すように、フロントフロアのフロア骨格メンバの一つであるサイドシル１０（図１、図２参照）に繋がるメンバ基部１１Ａと、このメンバ基部１１Ａの後端部から上方に向けて傾斜して立ち上がるキックアップ部１１Ｂと、このキックアップ部１１Ｂの後端部から車両後方側に向けて水平に延出するメンバ一般部１１Ｃと、を有する。

キックアップ部１１Ｂの前記リアシートクロスメンバ１３を連設した部分の下面と、メンバ一般部１１Ｃの前記リアエンドクロスメンバ１２を連設した部分の下面とにそれぞれ、座部１４，１５が形成されている。

リアサスペンションメンバ２１は、前後の締結部２２，２３を前記座部１４，１５に締結して固定することにより、リアサスペンションメンバ２１のキックアップ部１１Ｂとメンバ一般部１１Ｃとに跨って、メンバ一般部１１Ｃと平行に、つまり、水平となるように配置されている。

リアサスペンションメンバ２１は、車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバ２４と、これら一対のサイドメンバ２４，２４を連結する前後一対のクロスメンバ２５，２６とを有することにより平面視で方形のフレーム状に形成されている。

前後一対のクロスメンバ２５，２６は、何れもサイドメンバ２４との連設部分から車幅方向外側に延出するアーム部２５Ａ，２６Ａを有し、これらアーム部２５Ａ，２６Ａの先端部に前記締結部２２，２３が設けられている。

前記締結部２２，２３としては、防振用のインシュレータを備えた汎用のブッシュタイプのマウント部材を用いることができる。

車両前方側のクロスメンバ２５は、アーム部２５Ａを含めて略直線状に形成されている。一方、車両後方側のクロスメンバ２６は、平面視で車両前方側に向けて凸となる弓状に形成されて、アーム部２６Ａが車体後端部側に向けて車幅方向外側に斜めに延出されている。

車両後方側のクロスメンバ２６のアーム部２６Ａは、その強度がリアサスペンションメンバ２１の他の部分に比較して低く設定されており、リアサスペンションメンバ２１の配設領域に車体後端部側から、低強度、高強度となる車体強度分布Ｓ１，Ｓ２が設定されている。

本実施形態では、車両前方側のクロスメンバ２５のアーム部２５Ａは、そのサイドメンバ２４との連設部分からリアサイドメンバ１１との締結部２２に亘るアーム部２５Ａ全体の強度が、車幅方向中間部分２５Ｂの強度よりも高く設定されている。

これらアーム部２５Ａ，２６Ａの強度調整は、例えば、アーム部２５Ａ，２６Ａを構成する板材の板厚や閉断面積を増減することにより行うことができる。

そして、前記リアサスペンションメンバ２１の前記アーム部２６Ａの延出基部よりも車体中央側で且つ車体強度分布が高強度となる領域Ｓ２に、例えば、インバータ等の強電部品３０が搭載されている。

この強電部品３０のリアサスペンションメンバ２１に対する固定は、例えば、前記締結部２２，２３と同様に、防振用のインシュレータを備えた汎用のブッシュタイプのマウント部材を用いることができる。

本実施形態では、この強電部品３０のリアサスペンションメンバ２１に対する固定点Ｐを、左右一対のサイドメンバ２４の後側部分に固定する２点Ｐ１，Ｐ２と、車両前方側のクロスメンバ２５の車幅方向中間部分２５Ｂにおける車両センターに固定する１点Ｐ３と、から構成される３点留め構造としている。

一方、前記左右一対のサイドシル１０，１０間のフロントフロア下側には、その車幅方向の略全体を占有して、後述する走行用モータ３２の駆動電源としてのバッテリ３１が搭載されて、前記左右一対のサイドシル１０，１０間のフロントフロアを剛体構造としている。

そこで、前記リアサスペンションメンバ２１における左右一対のサイドメンバ２４および車両前方側のクロスメンバ２５の強度を、前記リアサスペンションメンバ２１の配設領域と、前記バッテリ３１を配置した領域とに挟まれた離間領域の車体強度よりも高く設定して、この離間領域の車体強度分布を低強度としている。

これにより、前記リアサスペンションメンバ２１の配設領域から前記離間領域に亘って、車体後端部側から、低強度、高強度、低強度となる車体強度分布Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が得られるようにしている。

なお、図３中、符号２７は、リアサスペンションメンバ２１の車両前方側の締結部２２と、前記サイドシル１０の後端部（リアサイドメンバ１１のメンバ基部１１Ａ）とを連結する補強部材のピンステイを示す。

以上の構成からなる本実施形態では、例えば、図２に示すように、車両の後端部の片側に衝突物Ｍが衝突するオフセット衝突が発生した場合、リアサスペンションメンバ２１を配設した領域の車体後端部側に分布する車体強度分布の低強度領域Ｓ１内に位置する、リアサスペンションメンバ２１における車両後方側のクロスメンバ２６のアーム部２６Ａが、車体側部材であるリアサイドメンバ１１およびリアエンドクロスメンバ１２の片側と共に潰れ変形して衝突エネルギーを吸収する。

このリアサスペンションメンバ２１の潰れ変形は、前記アーム部２６Ａの延出基部までに留められる。一方、車体中央側に分布する車体強度分布の高強度領域Ｓ２内に位置する、リアサスペンションメンバ２１の前記アーム部２６Ａを除く部分、即ち、車両後方側のクロスメンバ２６の車幅方向中間部分２６Ｂと、左右一対のサイドメンバ２４と、車両前方側のクロスメンバ２５の部分とからなる平面視で方形のフレーム状が保持される。

これにより、車両の後面オフセット衝突時であっても、衝突エネルギーを良好に吸収すると共に、リアサスペンションメンバ２１における前記車体強度分布の高強度領域Ｓ２に搭載した強電部品３０を適切に保護することができる。

ここで、前述のように車両の後面オフセット衝突時であっても、リアサスペンションメンバ２１のアーム部２６Ａを除く部分が平面視で方形のフレーム状に保持されるため、このリアサスペンションメンバ２１が荷重を伝達する梁部材として機能して衝突荷重を左右偏りなく略均等に分散して車体前部へ伝達する。

また、本実施形態では、リアサスペンションメンバ２１における左右一対のサイドメンバ２４および車両前方側のクロスメンバ２５の強度を、リアサスペンションメンバ２１の配設領域と、フロントフロア下側のバッテリ３１を配置した領域とに挟まれた離間領域の車体強度よりも高く設定して、リアサスペンションメンバ２１の配設領域から前記離間領域に亘って、車体後端部側から、低強度、高強度、低強度となる車体強度分布Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を設定している。

従って、前述のように平面視で方形のフレーム状を保持したリアサスペンションメンバ２１を介して車体前部へ伝達される衝突荷重Ｆによって、前記リアサスペンションメンバ２１の配設領域と、バッテリ３１を配置した領域との間の車体強度分布の低強度領域Ｓ３でも潰れ変形が行われることにより、車体後部の潰れ変形ストロークを拡大することができる。

この結果、車体後部における強電部品３０を搭載した部分の形状を保持して、その前後を所定量だけ潰れ変形させる適切な変形モードが得られ、強電部品３０の保護と、要求される所要の衝突エネルギー吸収量の確保との両立を実現することができる。

また、本実施形態では、リアサスペンションメンバ２１の車両前方側のクロスメンバ２５におけるアーム部２５Ａは、そのサイドメンバ２４との連設部分からリアサイドメンバ１１との締結部２２に亘るアーム部２５Ａ全体の強度が、車幅方向中間部分２５Ｂの強度よりも高められている。

これにより、車両の後面衝突時に主にアーム部２５Ａで車両前方側のクロスメンバ２５の変形を抑制できるため、車幅方向中間部分２５Ｂの板厚や閉断面積を小さくして軽量化を図ることができる。

一方、前記強電部品３０のリアサスペンションメンバ２１に対する固定点Ｐを、左右一対のサイドメンバ２４の後側部分に固定する２点Ｐ１，Ｐ２と、車両前方側のクロスメンバ２５の車幅方向中間部分２５Ｂにおける車両センターに固定する１点Ｐ３とすることにより、支持バランスのよい３点留め構造としている。このため、特に前述の後面オフセット衝突時であっても固定点Ｐ１〜Ｐ３の相対位置ずれを回避して、前記強電部品３０の固定状態を安定させてその保護効果を高められる。

ここで、後輪１は、図５に示すように、ロアアーム２やアッパアーム３等の複数のサスペンション構成部品によりリアサスペンションメンバ２１のサイドメンバ２４に支持される。このため、これら後輪１およびそのサスペンション構成部品２，３等も前記車体強度分布の高強度領域Ｓ２に配置されることになる。

図４、図５は、後輪１に走行用モータ３２を配設したインホイールモータタイプの車両を示しており、前記強電部品（例えばインバータ）３０と走行用モータ３２とにハーネス３３をコネクタ接続して、前記車体強度分布の高強度領域Ｓ２に強電回路が配置される。

これにより、例えば車両の後面フルラップ衝突により、図４に示す状態から図５に示すように車体強度分布の２つの低強度領域Ｓ１，Ｓ３が潰れ変形するが、車体強度分布の高強度領域Ｓ２は形状が保持されたまま車両前方に変位する。即ち、強電部品３０、走行用モータ３２、ハーネス３３、後輪１およびそのサスペンション構成部品２，３等が共に車両前方へ移動して、それら部品の相互の相対変位を生じさせない。

この結果、前記強電回路はもとよりリアサスペンションを適切に保護して保安性を高めることができる。

また、自動車の車体後部構造では、車体デザインの自由度を広げるためにリアサイドメンバ１１の後方延出長を短くする要求があるが、この後方延出長を短くしてしまうと車両の後面衝突時における潰れ変形による衝突エネルギー吸収量が低減してしまう。

一方、本実施形態では前述のように、リアサスペンションメンバ２１をエネルギー吸収部材として有効に機能させることができることに加えて、リアサスペンションメンバ２１の配設領域の前方にも車体強度分布の低強度領域Ｓ３を設定している。このため、前述のように当該領域Ｓ３でも潰れ変形を発生させてエネルギー吸収を行わせることにより、リアサイドメンバ１１の後方延出長を短くする車体デザイン上の要求に対して、後面衝突対策を十分に満足させてこの要求に応えることができる。

以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

以上のように、本発明を車体後部構造に適用して著しい効果を発揮できるが、本発明を車体前部構造に適用することも勿論可能である。この場合、フロントサイドメンバとその周辺部材が「車体側部材」に対応し、フロントサスペンションメンバが「サスペンションメンバ」に対応し、「車体端部側」とは車体前端部側を指す。

また、サスペンションメンバに搭載する「強電部品」は、前述のインバータに限定されず、走行用モータ、走行用モータに給電するバッテリ等であってもよい。

特願２０１３−２３３６３３号（出願日：２０１３年１１月１２日）の全内容は、ここに援用される。

本発明に係る自動車の車体構造では、車両衝突時に車体端部（車体前端部または車体後端部）に入力荷重が作用すると、サスペンションメンバの配設領域における車体端部側に分布する車体強度分布の低強度領域内に位置する、サスペンションメンバの車体端部側のクロスメンバのアーム部が車体側部材と共に潰れ変形する。

このサスペンションメンバの潰れ変形は、前記アーム部の延出基部までに留められ、車体中央側に分布する車体強度分布の高強度領域内に位置する、サスペンションメンバの前記アーム部を除く部分の変形が抑制される。

したがって、本発明に係る自動車の車体構造によれば、車両のフルラップ衝突およびオフセット衝突の何れの衝突形態であっても、強電部品を保護しつつ衝突エネルギーの効率的な吸収作用を発揮することができる。

１ 後輪（車輪）
２、３ サスペンション構成部品
１１ リアサイドメンバ（車体側部材）
１２ リアエンドクロスメンバ（車体側部材）
１３ リアシートクロスメンバ（車体側部材）
２１ リアサスペンションメンバ（サスペンションメンバ）
２２、２３ 締結部
２４ サイドメンバ
２５、２６ クロスメンバ
２５Ａ、２６Ａ アーム部
２５Ｂ、２６Ｂ 車幅方向中間部分
３０ 強電部品
３１ バッテリ（フロア下搭載部品）
３３ ハーネス
Ｓ１ 車体強度分布の低強度領域
Ｓ２ 車体強度分布の高強度領域
Ｓ３ 車体強度分布の低強度領域
Ｐ（Ｐ１〜Ｐ３） 固定点

Claims (6)

1. 車体の前部または後部の下側に水平に配置され、車輪を支持するサスペンションメンバを備え、
   前記サスペンションメンバは、車両前後方向に延在する左右一対のサイドメンバと、これら一対のサイドメンバを連結する前後一対のクロスメンバとを有することにより平面視で方形のフレーム状に形成され、
   少なくとも、車体端部側のクロスメンバは、前記サイドメンバとの連設部分から車体端部側に向けて車幅方向外側に斜めに延出し、その端部が車体側部材に締結されるアーム部を有し、
   前記アーム部の強度を、サスペンションメンバの他の部分に比較して低く設定して、サスペンションメンバの配設領域に車体端部側から、低強度、高強度となる車体強度分布を設定すると共に、
   前記サスペンションメンバの前記アーム部の延出基部よりも車体中央側で且つ車体強度分布が高強度となる領域に強電部品を搭載したことを特徴とする自動車の車体構造。
2. 前記サスペンションメンバの車体中央側のクロスメンバは、前記サイドメンバとの連設部分から車幅方向外側に延出し、その端部が車体側部材に締結されるアーム部を有し、
   車体中央側のクロスメンバの前記アーム部は、前記サイドメンバとの連設部分から前記車体側部材との締結部に亘る全体の強度が、車体中央側のクロスメンバの車幅方向中間部の強度よりも高められたことを特徴とする請求項１に記載の自動車の車体構造。
3. 前記強電部品の前記サスペンションメンバに対する固定点を、左右一対のサイドメンバに固定する２点と、車体中央側のクロスメンバの車幅方向中間部分に固定する１点との３点としたことを特徴とする請求項１または２に記載の自動車の車体構造。
4. 前記サスペンションメンバのサイドメンバおよび車体中央側のクロスメンバの強度を、前記サスペンションメンバの配設領域と、車体中央側のフロア下搭載部品を配置した領域とに挟まれた離間領域の車体強度よりも高く設定して、該離間領域の車体強度分布を低強度として、前記サスペンションメンバの配設領域から前記離間領域に亘って、車体端部側から、低強度、高強度、低強度となる車体強度分布を設定したことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の自動車の車体構造。
5. 前記サスペンションメンバにおける車体強度分布の高強度領域に、走行用モータを配設した車輪を支持したことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の自動車の車体構造。
6. 前記サスペンションメンバが、車体の後部に配置したリアサスペンションメンバであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の自動車の車体構造。

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