JP6365500B2

JP6365500B2 - 車両床下構造

Info

Publication number: JP6365500B2
Application number: JP2015206560A
Authority: JP
Inventors: 聡鯵坂
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2018-08-01
Anticipated expiration: 2035-10-20
Also published as: DE102016118343A1; US9688314B2; JP2017077783A; DE102016118343B4; US20170106916A1

Description

本発明は、車両床下構造に関する。

フロアパネルの下方側に燃料タンクが配置されるとともに、その燃料タンクの前方側、後方側、左方側及び右方側に配置されたフロアフレームにより、フロアパネルが補強される構成とされた車両用燃料タンクの配置構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−８５３８２号公報

しかしながら、車両の前面衝突時（オフセット衝突時等を含む）や側面衝突時に、燃料タンクや排気管への衝突荷重の入力を低減させるために、車両の床（フロアパネル）を補強する構造には、未だ改善の余地がある。

そこで、本発明は、車両の前面衝突時及び側面衝突時において、燃料タンクや排気管への衝突荷重の入力を低減できる車両床下構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両床下構造は、車両の床を構成するフロアパネルの車体下方側に配置された燃料タンクと、車両の床下で、かつ前記燃料タンクの車体後方側に配置され、前記車両に搭載された走行用モーターを駆動する動力源となる電池パックと、エンジンから前記燃料タンクの車幅方向外側を通り、かつ前記電池パックの車体下方側を通って車体後方側へ延在された排気管と、それぞれ車体前後方向に延在され、前記電池パックの車体前方側で、かつ前記燃料タンク及び前記排気管の車幅方向外側における前記フロアパネルの下面に接合された左右一対のアンダーリインフォースメントと、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、車体前後方向に延在する左右一対のアンダーリインフォースメントがフロアパネルの下面に接合されており、そのアンダーリインフォースメントの車幅方向内側に燃料タンクと排気管とが配置されている。したがって、車両の前面衝突時及び側面衝突時において、燃料タンクや排気管へ衝突荷重が入力されるのが、アンダーリインフォースメントによって抑制される。つまり、車両の前面衝突時及び側面衝突時において、燃料タンクや排気管への衝突荷重の入力が低減される。

また、請求項２に記載の車両床下構造は、請求項１に記載の車両床下構造であって、前記フロアパネルの車幅方向中央に、車体上方側へ突出し、かつ車体前後方向に延在するフロアトンネルが形成されるとともに、前記フロアトンネルの下端部に、車幅方向外側へ拡幅する拡幅部が形成され、前記燃料タンクの少なくとも一部が前記フロアトンネル内に配置されるとともに、前記排気管の一部が前記拡幅部内に配置されている。

請求項２に記載の発明によれば、フロアトンネルの下端部に形成された拡幅部内に排気管の一部が配置されている。したがって、その拡幅部内に排気管の一部が配置されていない構成に比べて、フロアトンネル内のスペースが有効利用される。

また、請求項３に記載の車両床下構造は、請求項２に記載の車両床下構造であって、前記拡幅部の少なくとも一部が前席の車体下方側まで張り出されている。

請求項３に記載の発明によれば、拡幅部の少なくとも一部が、前席の車体下方側まで張り出されている。したがって、拡幅部の少なくとも一部が、前席の車体下方側まで張り出されていない構成に比べて、前席の車体下方側のスペースが有効利用される。

また、請求項４に記載の車両床下構造は、請求項２又は請求項３に記載の車両床下構造であって、前記左右一対のアンダーリインフォースメントの車幅方向外側で車体前後方向に延在された左右一対のロッカと、車幅方向に延在され、前記左右一対のロッカと前記フロアトンネルとをそれぞれ連結するクロスメンバと、を備え、車幅方向から見て、前記燃料タンクは、前記クロスメンバと車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されている。

請求項４に記載の発明によれば、車幅方向から見て、燃料タンクが、左右一対のロッカとフロアトンネルとをそれぞれ連結するクロスメンバと、車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されている。したがって、燃料タンクが、そのクロスメンバと車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されていない構成に比べて、クロスメンバを介して燃料タンクがロッカによって効率よく支持される。

請求項１に係る発明によれば、車両の前面衝突時及び側面衝突時において、燃料タンクや排気管への衝突荷重の入力を低減させることができる。

請求項２に係る発明によれば、フロアトンネル内のスペースを有効利用することができる。

請求項３に係る発明によれば、前席の車体下方側のスペースを有効利用することができる。

請求項４に係る発明によれば、クロスメンバを介して燃料タンクをロッカによって効率よく支持することができる。

本実施形態に係る車両床下構造を斜め上方から見て示す斜視図である。本実施形態に係る車両床下構造を斜め下方から見て示す斜視図である。本実施形態に係る車両床下構造を備えた車両を一部断面で示す側面図である。本実施形態に係る車両床下構造を備えた車両を示す底面図である。本実施形態に係る車両床下構造の一部を斜め下方から見て示す斜視図である。図４のＸ−Ｘ線矢視断面図である。図４のＹ−Ｙ線矢視断面図である。本実施形態に係る車両床下構造を構成する電池パックの変形例を示す図７に対応する断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面に示す実施例を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＬＨを車体左方向とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図１〜図６に示されるように、本実施形態に係る車両床下構造１０は、車両１２の床を構成するフロアパネル１４の車体下方側で、かつ車体前後方向に離間した前輪６６の車軸と後輪６８の車軸との間に配置された燃料タンク２０と電池パック３０とを有している。車両１２の前部（左右の前輪６６の間）には、エンジン１６が搭載されており、燃料タンク２０には、そのエンジン１６へ供給する燃料としてのガソリンが貯留されている。

また、車両１２の前部（左右の前輪６６の間）には、前輪駆動用の走行用モーター（図示省略）が搭載されており、電池パック３０は、その走行用モーターを駆動する動力源となっている。つまり、この車両１２は、ガソリンだけではなく、電気でも走行可能な所謂ハイブリッド車となっている。そして、電池パック３０は、燃料タンク２０の車体後方側に近接して配置されている。換言すれば、燃料タンク２０は、電池パック３０の車体前方側に近接して配置されている。

詳細に説明すると、図６に示されるように、フロアパネル１４の車幅方向略中央部には、車体上方側へ突出し、かつ車体前後方向に延在するフロアトンネルとしてのトンネル部１５が形成されている。トンネル部１５は、正断面視で略等脚台形状に形成されており、トンネル部１５の下端部には、車幅方向両外側へ拡幅する拡幅部１７が形成されている。

拡幅部１７は、上壁１７Ａと、その上壁１７Ａの車幅方向外側端部から垂設された内壁１７Ｂとで形成されており、その少なくとも一部（上壁１７Ａの一部）が運転席及び助手席としての前席５６の車体下方側まで張り出されている。なお、以下の説明において、右側（車幅方向一方側）の拡幅部１７を拡幅部１７Ｒ、左側（車幅方向他方側）の拡幅部１７を拡幅部１７Ｌとして説明する場合がある。

図１、図２、図４に示されるように、燃料タンク２０は、樹脂材によって平面視で略「Ｌ」字状に形成されており、車幅方向略中央部で車体前後方向に延在するメインタンク部２２と、メインタンク部２２の前部から左側（車幅方向外側）へ延在するサブタンク部２４と、を有している。

図６に示されるように、メインタンク部２２は、正断面視で略等脚台形状に形成されており、トンネル部１５内に配置されている。なお、サブタンク部２４とは反対側（右側）におけるメインタンク部２２の下端部は、右側の拡幅部１７Ｒの内壁１７Ｂと車幅方向で対向している。

サブタンク部２４は、正断面視でメインタンク部２２よりも高さの低い略長方形状に形成されており、左側の拡幅部１７Ｌ内に配置されている。そして、メインタンク部２２とサブタンク部２４とは一体に形成されており、互いに連通されている。これにより、燃料タンク２０の容量が確保されるようになっている。

図１〜図４に示されるように、電池パック３０は、平面視で車幅方向が車体前後方向よりも長い略長方形状に形成されており、内部に電池セル３２（図７参照）を多数有している。電池パック３０は、後席５８の車体下方側における車幅方向略中央部に配置されており、その車幅方向外側には、左右一対のリアフロアメンバ１８が配置されている。

また、電池パック３０の車体後方上側には、燃料タンク２０へガソリンを供給するための給油口２６が配置されており、燃料タンク２０と給油口２６とがインレットパイプ２８によって連通接続されている。詳細には、インレットパイプ２８の前端部（一端部）が燃料タンク２０のメインタンク部２２の後端部に連通接続され、インレットパイプ２８の後端部（他端部）が給油口２６に連通接続されている。

そして、インレットパイプ２８は、電池パック３０の車体上方側に配管されている。詳細には、電池パック３０の上面における車幅方向略中央部には、断面略半円弧状とされて車体前後方向へ延在する上凹部３４（図７も参照）が形成されており、インレットパイプ２８の一部は、その上凹部３４内を通るように配置されて車体後方側（車体前方側）へ延在されている。

また、エンジン１６の車幅方向略中央部から車体後方側へ向けて排気管４０が配管されている。エンジン１６と燃料タンク２０との間における排気管４０の一部には触媒４２が連通接続されている。この触媒４２により、エンジン１６から排気管４０へ排出された排気ガス中の有害物質が酸化又は還元されて浄化されるようになっている。

触媒４２よりも車体後方側の排気管４０は、右側（車幅方向外側）へ向けて屈曲され、更に車体後方側へ向けて屈曲されている。つまり、この排気管４０は、燃料タンク２０のサブタンク部２４とは反対側（右側）のメインタンク部２２の側方を通って車体後方側へ延在されており、その一部が右側の拡幅部１７Ｒ内に配置されている（図６参照）。

なお、燃料タンク２０の右側方（拡幅部１７Ｒ内）を通る排気管４０の一部は、２重管構造とされており、サブマフラー部４３とされている。また、その排気管４０の一部とフロアパネル１４（拡幅部１７Ｒ）との間には、車体前後方向に延在する断面略半円弧状の断熱部材３９が配置されている。

燃料タンク２０の右側方（拡幅部１７Ｒ内）を通って車体後方側へ延在された排気管４０は、メインタンク部２２の後部において車幅方向内側（左側）へ向けて屈曲され、更に車体後方側へ向けて屈曲されている。したがって、メインタンク部２２の後部側における下面には、排気管４０を許容する底面視略矩形状の凹部２２Ａが形成されている。

そして、この排気管４０は、電池パック３０の車体下方側を通って車体後方側へ延在されており、燃料タンク２０の右側方（拡幅部１７Ｒ内）を通る部分を除き、車両１２の車幅方向略中央部を通るように配管されている。

詳細には、電池パック３０の下面における車幅方向略中央部には、断面略半円弧状とされて車体前後方向へ延在する下凹部３６（図７も参照）が形成されており、排気管４０の一部は、その下凹部３６内を通るように配置されて車体後方側へ延在されている。なお、下凹部３６内には、断面略半円弧状とされて車体前後方向に延在する断熱材３８（図７も参照）が予め設けられており、排気管４０は、断熱材３８の車体下方側を通るように配管されている。

電池パック３０の下凹部３６内を通って車体後方側へ延在された排気管４０は、メインマフラー４４に連通接続されている。メインマフラー４４は、車幅方向が軸方向となる略楕円柱状に形成されており、排気管４０は、メインマフラー４４の前端部における車幅方向略中央部に連通接続されている。そして、メインマフラー４４の側部から車体後方側へ向けてマフラーカッター４６が延在されている。

また、図６に示されるように、フロアパネル１４の車幅方向外側端部１４Ａは、それぞれ車両１２の両側部で車体前後方向に延在された左右一対のロッカ５０のロッカインナパネル５２の下面に接合されている。そして、図４〜図６に示されるように、ロッカ５０よりも車幅方向内側で、かつ燃料タンク２０よりも車幅方向外側におけるフロアパネル１４の下面には、車体前後方向に延在された左右一対のアンダーリインフォースメント６０が接合されている。

車体骨格部材としてのアンダーリインフォースメント６０は、断面略ハット型形状に形成されており、左右両側のフランジ部６０Ａがフロアパネル１４の下面に溶接等によって接合されることにより、閉断面形状を形成するようになっている。なお、右側のアンダーリインフォースメント６０とメインタンク部２２の下端部との間に、排気管４０の一部を通す右側の拡幅部１７Ｒが形成されている。

また、各アンダーリインフォースメント６０は、側面視で電池パック３０の車体前方側に配置される構成になっており、各アンダーリインフォースメント６０の前端部は、それぞれ車体前方側へ延在する左右一対のフロントサイドメンバ６２の後端部に一体的に接合されている（図５参照）。

また、図５、図６に示されるように、左右一対のロッカ５０とトンネル部１５とが、それぞれ車幅方向に延在するクロスメンバ７０によって連結されている。クロスメンバ７０は、閉断面形状とされて車体前後方向に複数本（例えば３本）並んで配置されており、各クロスメンバ７０の車幅方向外側端部がロッカ５０のロッカインナパネル５２の側面に接合され、各クロスメンバ７０の車幅方向内側端部がトンネル部１５の側面に接合されている。

そして、車体前後方向から見た正断面視及び車幅方向から見た側断面視で、燃料タンク２０が、各クロスメンバ７０と車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されている。また、各クロスメンバ７０の上面で、かつトンネル部１５の左右両側方には、それぞれ前席５６（運転席及び助手席）を設けるための左右一対のシートレール５４が配置（架設）されている。各シートレール５４は、車体前後方向に延在されており、前席５６の車体前後方向の位置が調整可能となるように構成されている。

また、電池パック３０の車体後方側、即ち左右の後輪６８の間には、後輪駆動用の走行用モーター４８が設けられている。つまり、この車両１２は、前輪駆動と四輪駆動とに切り替え可能に構成されている。

また、各ロッカ５０の後端部におけるロッカインナパネル５２には、左右一対のリアサイドメンバ６４の前端部における外壁が接合されており、各リアサイドメンバ６４は車体後方側へ延在されている。そして、走行用モーター４８の前後両側には、左右のリアサイドメンバ６４の間を連結するリアサブフレーム６５が配置されている。

以上のような構成とされた本実施形態に係る車両床下構造１０において、次にその作用について説明する。

上記したように、燃料タンク２０は、電池パック３０の車体前方側に配置されている。したがって、車両１２が後面衝突したきには、その衝突荷重は、各リアサブフレーム６５を介して、電池パック３０に直接的に入力され、燃料タンク２０に直接的に入力されるのが抑制又は防止される。よって、車両１２の後面衝突時に、燃料タンク２０への衝突荷重の入力を低減させることができ、燃料タンク２０が破損するような不具合の発生を抑制又は防止することができる。

また、重量物である燃料タンク２０と電池パック３０とが、前輪６６の車軸と後輪６８の車軸との間で、かつフロアパネル１４の車体下方側に前後に並んで配置されているため、車両１２における前部側及び後部側の荷重分担を最適化することができるとともに、車両１２の低重心化を図ることができる。したがって、車両１２の運動性能を向上させることができる。

なお、燃料タンク２０と電池パック３０とが、フロアパネル１４の車体下方側に配置されていると、それより上側となるボディのデザインに制約を受けなくて済む利点もある。そして特に、電池パック３０がフロアパネル１４の車体下方側に配置されていると、電池パック３０が後席５８の車体後方側に配置されている構成に比べて、車両１２のラゲージスペースを拡大させることができる利点がある。

また、燃料タンク２０は、メインタンク部２２がトンネル部１５内に配置される（高さを高く取れる）構成になっているため、燃料タンク２０の容量低減を抑制しつつ、サブタンク部２４を含む燃料タンク２０の車幅方向の長さを低減させることができる。したがって、燃料タンク２０（サブタンク部２４）及び排気管４０の車幅方向外側に、それぞれ車体前後方向に延在する車体骨格部材としてのアンダーリインフォースメント６０を配置することができる。

これにより、車両１２の後面衝突だけではなく、車両１２の前面衝突や側面衝突からも、燃料タンク２０及び排気管４０を保護することができる。つまり、車両１２の前面衝突時及び側面衝突時において、燃料タンク２０や排気管４０への衝突荷重の入力をアンダーリインフォースメント６０によって抑制する（低減させる）ことができ、燃料タンク２０や排気管４０が破損するような不具合の発生を抑制又は防止することができる。

また、燃料タンク２０は、左右一対のロッカ５０とトンネル部１５とをそれぞれ連結するクロスメンバ７０と、車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されている。したがって、燃料タンク２０が、クロスメンバ７０と車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されていない構成に比べて、そのクロスメンバ７０を介して燃料タンク２０（慣性マス）をロッカ５０によって効率よく支持することができる。

また、排気管４０の一部は、トンネル部１５の下端部に形成された拡幅部１７内、詳細には右側の拡幅部１７Ｒ内に配置されている。したがって、その拡幅部１７内（右側の拡幅部１７Ｒ内）に排気管４０の一部が配置されていない構成に比べて、トンネル部１５内のスペースを有効利用することができる。

また、拡幅部１７の少なくとも一部（上壁１７Ａの一部）が、前席５６の車体下方側まで張り出されている。したがって、拡幅部１７の少なくとも一部（上壁１７Ａの一部）が、前席５６の車体下方側まで張り出されていない構成に比べて、前席５６の車体下方側のスペースを有効利用することができる。

更に、本実施形態に係る車両床下構造１０を備えた車両１２では、電池パック３０の車体後方側に後輪駆動用の走行用モーター４８を配置することができるため、前輪駆動と四輪駆動とに切り替え可能に構成されていない（前輪駆動用の走行用モーターしか配置できない）ハイブリッド車に比べて、商品力を高めることができる。

また、電池パック３０の車体上方側に、インレットパイプ２８が配管されているため、インレットパイプ２８を電池パック３０によって保護することができる。つまり、車両１２の走行時において、飛び石などにより、インレットパイプ２８に対して衝撃が加えられるのを抑制又は防止することができる。そして、電池パック３０の上面には、インレットパイプ２８の一部が配置される上凹部３４が形成されているため、車両１２の衝突時にも、インレットパイプ２８を電池パック３０によって保護することができる。

また、電池パック３０の車体下方側に、排気管４０が配管されているため（インレットパイプ２８が電池パック３０を挟んで排気管４０とは上下反対側に配置されているため）、インレットパイプ２８を排気管４０から離間して配置することができる。これにより、排気管４０によるインレットパイプ２８への熱害を低減させることができる。

また、電池パック３０の下面には、排気管４０の一部が配置される下凹部３６が形成されているため、車高の低い車両１２とされていても、排気管４０の搭載スペースを確保することができる。そして、電池パック３０と排気管４０との間には、断熱材３８が配置されているため、排気管４０による電池パック３０への熱害も低減させることができる。

なお、図７に示されるように、上凹部３４と下凹部３６とが共に車幅方向略中央部に（平面視及び正面視で互いに同一位置に）形成されていると、電池パック３０の車幅方向略中央部の厚さが局部的に薄くなる。そのため、図８に示されるように、上凹部３４と下凹部３６とを平面視及び正面視で互いに車幅方向に離間して形成するようにしてもよい。

この場合、上凹部３４と下凹部３６とが上下で同じ位置に形成されていないため、電池パック３０において、その厚さが局部的に薄くなる部分が生じるのを抑制又は防止することができ、その厚さをほぼ均一に確保することができる。これにより、図７に示されるものよりも電池パック３０の剛性を高めることができるとともに、電池セル３２の数量を増加させることができ、走行用モーターでの航続距離を延ばすことができる。

以上、本実施形態に係る車両床下構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両床下構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、電池パック３０の上面や下面に、それぞれ上凹部３４や下凹部３６が形成されない構成とされていてもよい。

また、電池パック３０に対する排気管４０からの熱害が低減される構成になっていれば、下凹部３６内に断熱材３８が設けられない構成とされていてもよい。また、排気管４０は、上記のように屈曲されて配管される構成に限定されるものではなく、例えば平面視で円弧状に湾曲されて配管される構成とされていてもよい。更に、図示の電池パック３０の高さは、サブタンク部２４の高さよりも高く、メインタンク部２２の高さよりも低くされているが、これに限定されるものではない。

また、排気管４０の一部は、トンネル部１５内に配置される構成になっていればよく、トンネル部１５の下端部に、排気管４０の一部を通す拡幅部１７Ｒが形成されない構成とされていてもよい。また、その拡幅部１７は、前席５６の車体下方側まで張り出される構成に限定されるものでもない。

１０車両床下構造
１２車両
１４フロアパネル
１５トンネル部（フロアトンネル）
１６エンジン
１７拡幅部
２０燃料タンク
４０排気管
５０ロッカ
５６前席
６０アンダーリインフォースメント
７０クロスメンバ

Claims

車両の床を構成するフロアパネルの車体下方側に配置された燃料タンクと、
車両の床下で、かつ前記燃料タンクの車体後方側に配置され、前記車両に搭載された走行用モーターを駆動する動力源となる電池パックと、
エンジンから前記燃料タンクの車幅方向外側を通り、かつ前記電池パックの車体下方側を通って車体後方側へ延在された排気管と、
それぞれ車体前後方向に延在され、前記電池パックの車体前方側で、かつ前記燃料タンク及び前記排気管の車幅方向外側における前記フロアパネルの下面に接合された左右一対のアンダーリインフォースメントと、
を備えた車両床下構造。
前記フロアパネルの車幅方向中央に、車体上方側へ突出し、かつ車体前後方向に延在するフロアトンネルが形成されるとともに、前記フロアトンネルの下端部に、車幅方向外側へ拡幅する拡幅部が形成され、
前記燃料タンクの少なくとも一部が前記フロアトンネル内に配置されるとともに、前記排気管の一部が前記拡幅部内に配置されている請求項１に記載の車両床下構造。
前記拡幅部の少なくとも一部が前席の車体下方側まで張り出されている請求項２に記載の車両床下構造。
前記左右一対のアンダーリインフォースメントの車幅方向外側で車体前後方向に延在された左右一対のロッカと、
車幅方向に延在され、前記左右一対のロッカと前記フロアトンネルとをそれぞれ連結するクロスメンバと、
を備え、
車幅方向から見て、前記燃料タンクは、前記クロスメンバと車体上下方向でオーバーラップする位置に配置されている請求項２又は請求項３に記載の車両床下構造。