JP6772982B2

JP6772982B2 - 車両下部構造

Info

Publication number: JP6772982B2
Application number: JP2017140304A
Authority: JP
Inventors: 賢美上畑
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2037-07-19
Also published as: US20190023323A1; JP2019018760A; EP3431371B1; EP3431371A1; US10689037B2; CN109278863B; CN109278863A

Description

本発明は、車両下部構造に関する。

特許文献１には、フロアパネルの下方側に燃料タンクが配置された構造が開示されている。また、特許文献１では、車両の衝突時に燃料タンクへの衝突荷重の入力を低減させるために、燃料タンクの車両幅方向外側にアンダーリインフォースメントを配置している。一方、特許文献２には、バッテリケースのクロスメンバに低強度部が設けられた構造が開示されている。この特許文献２では、側面衝突時に低強度部が潰れることで衝撃を吸収し、バッテリ（電池パック）への荷重の入力を抑制する。

特開２０１７−０７７７８３号公報特開２０１５−１５０９２７号公報

ところで、自動車の電動化に伴い、フロアパネルの下方に電池パックを搭載することがある。このような車両においても、特許文献１や特許文献２の構造を適用して電池パックへの衝突荷重の入力を低減させることができるが、前輪がキャビン側へ進入するような前面衝突時に電池パックを保護するためには更なる改善の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、前輪がキャビン側へ進入するような前面衝突時であっても電池パックを保護することができる車両下部構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の本発明に係る車両下部構造は、フロアパネルの車両下方側に搭載された電池パックの車両幅方向外側に配置され、車両前後方向に延在されたロッカと、前記ロッカの前端における前輪と車両前後方向に対向する部位に設けられ、車両の前面衝突時に車両幅方向内側へ移動する前記前輪のホイールを係止する前輪係止部と、を備え、前記前輪係止部は、車両の前面衝突時に前記ホイールにおける車両幅方向外側端部を引掛けるための引掛け部を備えており、前記引掛け部は、前記ロッカの前端における車両幅方向外側端部に形成された切欠部である。

請求項１に記載の本発明に係る車両下部構造では、フロアパネルの下側に電池パックが搭載されており、この電池パックの車両幅方向外側にロッカが配置されている。ロッカは車両前後方向に延在されており、このロッカの前端における前輪と車両前後方向に対向する部位には前輪係止部が設けられている。ここで、前輪係止部は、車両の前面衝突時に車両幅方向内側へ移動する前輪のホイールを係止する。これにより、前輪のキャビン側への進入が抑制され、前輪が電池パックに接触するのを抑制することができる。

また、前輪のホイールにおける車両幅方向外側端部を引掛けるための引掛け部を備えている。ここで、前面衝突の中でも微小ラップ衝突や斜め衝突などの前面衝突時には、フロントサイドメンバよりも車両幅方向外側に衝突体が衝突するため、前輪が車両幅方向内側へ向かって斜め後方に進入することがある。このような場合に、ホイールの車両幅方向外側端部が前輪係止部の引掛け部に引掛かることで、この部位を支点としてホイールに対して車両幅方向外側への反力が作用し、ホイール（前輪）をキャビンから逃がすことができる。なお、ここでいう微小ラップ衝突とは、例えばＩＩＨＳにて規定される衝突相手方との車両幅方向のラップ量が２５％以下の衝突とされ、車体骨格であるフロントサイドメンバに対する車両幅方向外側への衝突が該当する。また、斜め衝突とは、例えばＮＨＴＳＡにて規定される斜め前方からの衝突（一例として、衝突相手方との相対角１５°、車両幅方向のラップ量３５％程度の衝突）とされる。

さらに、簡易な構造で前輪を引掛ける引掛け部を形成することができる。なお、ここでいう切欠部とは、ロッカを実際に切り欠くことで形成された部位に限らず、切り欠いた形状に形成された部位を含む。

請求項２に記載の本発明に係る車両下部構造は、請求項１に記載の構成において、前記ロッカは、金属の押出成形品である。

請求項２に記載の本発明に係る車両下部構造では、ロッカが押出成形によって一体的に形成されているため、アウタパネルやインナパネルなどの複数のパネルを接合した構造のように接合部から破断することがない。

以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る車両下部構造によれば、前輪がキャビン側へ進入するような前面衝突時であっても電池パックを保護することができる、という優れた効果を奏する。

また、微小ラップ衝突や斜め衝突などの前面衝突時であっても電池パックを保護することができる、という優れた効果を奏する。

さらに、簡易な構造で電池パックを保護することができる、という優れた効果を奏する。

請求項２に記載の本発明に係る車両下部構造によれば、前輪係止部で前輪を係止した際にロッカが変形するのを効果的に抑制することができる、という優れた効果を奏する。

第１実施形態に係る車両下部構造が適用された電池搭載車両の概略平面図である。図１の２−２線で切断した状態を示す断面図である。図１の３−３線で切断した状態を示す断面図である。車両右側のロッカの前端を拡大して示す拡大平面図であり、微小ラップ衝突時における状態を示す図である。参考例に係る車両下部構造が適用された電池搭載車両の概略平面図である。

＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を用いて第１実施形態に係る車両下部構造が適用された電気自動車１０について説明する。なお、各図に適宜記す矢印ＦＲ、矢印ＵＰ、矢印ＯＵＴは、車両の前方向（進行方向）、上方向、車両幅方向の外側をそれぞれ示している。以下、単に前後、左右、上下の方向を用いて説明する場合、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両左右方向（車両幅方向）の左右、車両上下方向の上下を示すものとする。また、各図においては、図面を見易くする関係から一部の符号を省略している場合がある。

図１及び図２に示されるように、電気自動車１０は、キャビン（車室）１２のフロア面を構成するフロアパネル１４を備えており、このフロアパネル１４の下側には、電池パック（バッテリユニット）１６が搭載されている。電池パック１６は、扁平な略直方体状に形成されており、本実施形態ではキャビン１２の床下の略全面に搭載されている。

電池パック１６の車両幅方向外側には、車両前後方向に延在されたロッカ１８が配置されている。ロッカ１８は、車両幅方向両側に左右一対配置されており、電池パック１６は、このロッカ１８の間で、フロントクロスメンバ２０と図示しないリヤクロスメンバとの間に配置されている。

フロントクロスメンバ２０は、左右のロッカ１８の前端部を車両幅方向に繋いでおり、図示しないリヤクロスメンバは、左右のロッカ１８の後端部を車両幅方向に繋いでいる。また、フロントクロスメンバ２０には、車両前後方向に延在された一対のフロントサイドメンバ２１が接続されている。さらに、フロントサイドメンバ２１の前端部には、車両幅方向に延在されたバンパリンフォースメント２３が取り付けられている。

（電池パック１６の構成）
電池パック１６は電池ケース２２を備えており、この電池ケース２２は、車両前後方向を長手方向として車両上下方向に扁平な箱状に形成されている。また、電池ケース２２の内部には、複数の電池モジュール２４が収容されており、電池モジュール２４はそれぞれ、複数の角型の蓄電池によって構成されている。

電池ケース２２は、周壁２６と、天板（蓋）２８と、底板３０とを有している。周壁２６は、例えばアルミニウム合金等の軽金属の押出成形によって形成された長尺な押出成形品が矩形枠状に曲げられると共に、長手方向両端部を互いに接合されて形成されたものであり、平面視で矩形枠状をなしている。この周壁２６は、外周面を形成する外周壁部２６Ａと、内周面を形成する内周壁部２６Ｂと、外周壁部２６Ａ及び内周壁部２６Ｂの上端部を車両水平方向に繋いだ上壁部２６Ｃと、外周壁部２６Ａ及び内周壁部２６Ｂの下端部を車両水平方向に繋いだ下壁部２６Ｄとを含んで閉断面構造とされている。

また、周壁２６には、外周壁部２６Ａ及び内周壁部２６Ｂの上下方向中間部を車両水平方向に繋いだ仕切壁部２６Ｅが設けられており、この仕切壁部２６Ｅによって周壁２６の内部が上下に仕切られて（区画されて）いる。

天板２８は、例えばアルミニウム合金等の軽金属からなる板材がプレス成形されて形成されたものであり、周壁２６の上面に複数のボルト３２によって固定されている。底板３０は、例えばアルミニウム合金等の軽金属からなる板材がプレス成形された形成されたものであり、周壁２６の下面に溶接、リベット止め等の図示しない固定手段によって固定されている。この底板３０の車両幅方向両端部は、周壁２６よりも車両外側（ここでは車両幅方向外側）まで延在されており、後述するロッカ１８の下壁部１８Ｂの下面に重ね合わされてボルト３４で締結されている。このようにして、電池パック１６が左右のロッカ１８に支持されている。

（ロッカ１８の構成）
図２に示されるように、ロッカ１８は、例えばアルミニウム合金等の軽金属の押出成形によって一体的に形成されている。また、ロッカ１８は、車両上下方向に対向する上壁部１８Ａ及び下壁部１８Ｂと、上壁部１８Ａ及び下壁部１８Ｂの車両幅方向外側端部を車両上下方向に繋いだ外壁部１８Ｃと、上壁部１８Ａ及び下壁部１８Ｂの車両幅方向内側端部を車両上下方向に繋いだ内壁部１８Ｄとを備えている。

上壁部１８Ａの車両幅方向中央部付近には、車両上方へ突出した部品取付用の上側リブ１８Ａ１が設けられており、下壁部１８Ｂの車両幅方向中央部付近には、車両下方へ突出した部品取付用の下側リブ１８Ｂ１が設けられている。これらの上側リブ１８Ａ１及び下側リブ１８Ｂ１は、周辺部品（図示しないピラー等）との接合部として用いられる。また、上側リブ１８Ａ１は、ウェザーストリップの取付部としても用いられる。

外壁部１８Ｃは、車両前後方向視で車両上下方向に延在されており、内壁部１８Ｄは、車両前後方向視でクランク状（段付状）に屈曲している。具体的には、内壁部１８Ｄは、上壁部１８Ａの車両幅方向内側端部から車両下方へ延び、フロアパネル１４の高さで車両幅方向内側へ屈曲されてフロアパネル１４の下面に沿って延在されている。さらに、内壁部１８Ｄは車両下方へ延びて下壁部１８Ｂの車両幅方向内側端部に繋がっている。このように内壁部１８Ｄがクランク状に屈曲しているため、上壁部１８Ａの車両幅方向寸法が下壁部１８Ｂの車両幅方向寸法よりも短く設定されている。

内壁部１８Ｄとフロアパネル１４とが重ね合わされている部分では、スポット溶接、摩擦撹拌接合又はリベット止め等の図示しない接合手段によって両者が結合されている。なお、フロアパネル１４がロッカ１８の材料と異なる材料からなる板材（例えば鋼板）によって形成されている場合、フロアパネル１４と内壁部１８Ｄとがボルト締結又はリベット止め等の図示しない接合手段によって結合される。

ロッカ１８の上下方向中間部には、内壁部１８Ｄと外壁部１８Ｃとの間に架け渡された上下一対の中間壁部１８Ｅと、この中間壁部１８Ｅを車両上下方向に繋ぐ３つの区画壁部１８Ｆとが設けられている。そして、これらの中間壁部１８Ｅ及び区画壁部１８Ｆによって側面衝突のエネルギを吸収するためのエネルギ吸収部１９が構成されている。以上のようにエネルギ吸収部１９によってロッカ１８の内部（閉断面内）が上下に仕切られている。また、エネルギ吸収部１９は、３つの区画壁部１８Ｆによって４つの空間に仕切られている。

ここで、図１に示されるように、ロッカ１８の前端には、前輪係止部３８が設けられている。前輪係止部３８は、前輪４２と車両前後方向に対向する部位に設けられており、車両の前面衝突時に車両幅方向内側へ移動する前輪４２のホイール４４を係止するように形成されている。また、前輪係止部３８は、切欠部４０を備えている。

図４に示されるように、切欠部４０は、ロッカ１８の前端における車両幅方向外側端部を切り欠いた形状に形成されている。また、切欠部４０は、略直交する第１面４０Ａと第２面４０Ｂとを含んでいる。第１面４０Ａは、車両前方側に面した平面であり、第２面４０Ｂは、車両幅方向外側に面した平面である。そして、第１面４０Ａの車両幅方向内側の端部と第２面４０Ｂの車両後方側の端部とが繋がっている。

図３に示されるように、切欠部４０が形成されていることで、ロッカ１８の前端は、他の部位（一般部）と比較して車両幅方向の長さが短くなっている。本実施形態では、ロッカ１８の前端の外壁部１８Ｇは、一般部の外壁部１８Ｃ（図２参照）よりも車両幅方向内側に位置しており、切欠部４０の第２面４０Ｂを構成している。また、エネルギ吸収部１９についてもロッカ１８の一般部より車両幅方向に短く、２つの区画壁部１８Ｆによって３つの空間に仕切られている。

ここで、切欠部４０は車両の前面衝突時に前輪４２のホイール４４における車両幅方向外側端部を引掛けるための引掛け部として機能する。すなわち、図４のような微小ラップ衝突時には、バリアＢが前輪４２に接触することで、前輪４２が後退してキャビン１２側へ進入する場合がある。

このとき、前輪４２は、車両幅方向内側へ向かって斜め後方に進入する。このような場合では、前輪４２のホイール４４の車両幅方向外側端部に位置する外側リムフランジ４４Ａがホイール４４の車両幅方向内側端部に位置する内側リムフランジ４４Ｂよりも先にロッカ１８に接触する。そして、この外側リムフランジ４４Ａが切欠部４０の第２面４０Ｂに係止される。すなわち、外側リムフランジ４４Ａが切欠部４０に引掛かる。これにより、引掛かった部位を支点としてホイール４４に対して車両幅方向外側への反力が作用し、ホイール４４（前輪４２）をキャビン１２から逃がすことができる。なお、図４では、説明の便宜上、タイヤ４６を仮想線で描いている。

（作用並びに効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

本実施形態の車両下部構造が適用された電気自動車１０では、ロッカ１８の前端における前輪４２と車両前後方向に対向する部位に前輪係止部３８が設けられており、この前輪係止部３８によって車両の前面衝突時に前輪４２の車両幅方向内側への移動が係止される。これにより、前輪４２のキャビン１２側への進入を抑制し、前輪４２が電池パック１６に接触するのを抑制することができ、電池パック１６を保護することができる。

また、本実施形態の前輪係止部３８は、切欠部４０を備えており、この切欠部４０が前輪４２のホイール４４における外側リムフランジ４４Ａを引掛けるための引掛け部として機能する。このため、前面衝突の中でも微小ラップ衝突や斜め衝突などの前面衝突時において、ホイール４４の外側リムフランジ４４Ａが切欠部４０に引掛かることで、前輪４２をキャビン１２から逃がすことができる。

さらに、本実施形態のように切欠部４０によって前輪４２を引掛ける構成としたため、別体の専用部品などを取り付ける構造などと比較して、簡易な構造で電池パック１６を保護することができる。

さらにまた、ロッカ１８が金属の押出成形品であるため、アウタパネルやインナパネルなどの複数のパネルを接合した構造のように接合部から破断することがない。すなわち、ロッカ１８の断面を維持することができ、前輪係止部３８で前輪４２を係止した際にロッカ１８が変形するのを効果的に抑制することができる。

＜参考例＞
以下、図５を用いて参考例に係る車両下部構造が適用された電気自動車６０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

図５に示されるように、本参考例に係る車両下部構造が適用された電気自動車６０は、電池パック１６の車両幅方向両側に左右一対のロッカ６２を備えている。なお、図５では左側のロッカ６２のみが図示されている。

ロッカ６２は、例えばアルミニウム合金等の軽金属の押出成形によって一体的に形成されており、切欠部４０が形成されていない点を除いて第１実施形態のロッカ１８と同様の構成とされている。

ここで、ロッカ６２の前端には、前輪係止部６４が設けられている。前輪係止部６４は、前輪４２と車両前後方向に対向する部位に設けられており、本実施形態では、ロッカ６２の車両前方側の面に設けられている。

前輪係止部６４は、高剛性の金属で形成されており、平面視でロッカ６２よりも狭幅の矩形状に形成されている。また、前輪係止部６４の後端部には、外側に延出されたフランジ部６４Ａが形成されており、このフランジ部６４Ａがロッカ６２の車両前方側の面に重ね合わされている。そして、ボルトなどの図示しない締結具によってフランジ部６４Ａがロッカ６２に締結されている。

以上のように構成された前輪係止部６４によって、車両の前面衝突時に前輪４２の車両幅方向内側への移動が係止される。また、前輪係止部６４の車両幅方向外側の面６４Ｂは、ホイール４４の外側リムフランジ４４Ａを引掛けるための引掛け部として機能する。

（作用並びに効果）
次に、本参考例の作用並びに効果を説明する。

図５のような微小ラップ衝突時には、バリアＢが前輪４２に接触することで、前輪４２が後退してキャビン１２側へ進入する場合がある。

このとき、前輪４２は、車両幅方向内側へ向かって斜め後方に進入する。このような場合では、前輪４２のホイール４４の外側リムフランジ４４Ａが内側リムフランジ４４Ｂよりも先にロッカ６２に接触する。そして、この外側リムフランジ４４Ａが前輪係止部６４の車両幅方向外側の面６４Ｂに係止される。すなわち、外側リムフランジ４４Ａが前輪係止部６４に引掛かる。これにより、矢印Ｆに示されるように、ホイール４４に対して車両幅方向外側への反力が作用し、ホイール４４（前輪４２）をキャビン１２から逃がすことができる。

また、本参考例では、前輪係止部６４を交換したり、後付けすることができるため、サービス性を向上させることができる。

以上、第１実施形態及び参考例に係る車両下部構造について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、電気自動車に適用した例について説明したが、これに限定されず、エンジンと電動機を駆動源とする、所謂ハイブリッド車に適用してもよい。

また、上記実施形態では、ロッカを押出成形によって一体的に形成したが、これに限定されず、車両外側を構成するロッカアウタパネルと車両内側を構成するロッカインナパネルとを接合してロッカを形成してもよい。この場合、ロッカアウタパネルの前端を切り欠くことで前輪係止部としての切欠部を形成することができる。

１４フロアパネル
１６電池パック
１８ロッカ
３８前輪係止部
４０切欠部（引掛け部）
４２前輪
４４ホイール
４４Ａ外側リムフランジ（車両幅方向外側端）
６２ロッカ
６４前輪係止部
６４Ｂ車両幅方向外側の面（引掛け部）

Claims

フロアパネルの車両下方側に搭載された電池パックの車両幅方向外側に配置され、車両前後方向に延在されたロッカと、
前記ロッカの前端における前輪と車両前後方向に対向する部位に設けられ、車両の前面衝突時に車両幅方向内側へ移動する前記前輪のホイールを係止する前輪係止部と、
を備え、
前記前輪係止部は、車両の前面衝突時に前記ホイールにおける車両幅方向外側端部を引掛けるための引掛け部を備えており、
前記引掛け部は、前記ロッカの前端における車両幅方向外側端部に形成された切欠部である車両下部構造。
前記ロッカは、金属の押出成形品である請求項１に記載の車両下部構造。