JP6943189B2

JP6943189B2 - 車両下部構造

Info

Publication number: JP6943189B2
Application number: JP2018003376A
Authority: JP
Inventors: 一真乙黒; 田中　忍; 忍田中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2021-09-29
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: JP2019123272A

Description

本発明は、車両下部構造、特に側方からの衝突への対策に関する。

特許文献１には、車両のフロアを構成するフロアアッパーケースと、フロアロアーケースとでバッテリ収容領域を形成し、フロア下にバッテリを搭載することが示されている。そして、フロアアッパーケースやフロアロアーケースの剛性を車両の前後方向の骨格構造であるサイドフレームや車両幅方向の骨格構造であるクロスメンバにより保持している。

特開２０１４−２０１２７７号公報

クロスメンバにより剛性を維持することで、側方からの衝撃に対し、車両下部構造の変形を少なくすることができ、バッテリへの影響を小さくすることができる。ここで、この構成では、車両の側方からの衝撃に対する剛性を大きくできるが、衝突エネルギーの吸収は小さく、この点において改善の余地がある。

本発明は、衝突エネルギーをより効果的に吸収できる車両下部構造を提供する。

本発明は、車両下部構造であって、車両幅方向に間隔をおいて配置され、車両前後方向に延在する一対のサイドメンバと、前記一対のサイドメンバの間に配置されるバッテリと、車両の幅方向に延在し、前記一対のサイドメンバを接続するクロスメンバと、を含み、前記クロスメンバは車両幅方向の両端側に中央部分より強度が弱い一対のクロスメンバ低強度部分を有し、前記クロスメンバが、板状で、前記バッテリの下側に位置し、前記クロスメンバ低強度部分は板状で、一端が前記クロスメンバの下側に接続され、他端が前記サイドメンバに接続され、また、前記クロスメンバ低強度部分は車幅方向の中間に傾斜部分を有しており、外側が高い位置にあり、内側が低い位置にあり、前記サイドメンバは、上側が開口する断面Ｃ字状の部材であり、その下面にクロスメンバの低強度部分が固定され、前記サイドメンバの上側には、バッテリの上側に位置するフロアパネルが配置される。

また、前記一対のクロスメンバ低強度部分は、前記バッテリよりも車両幅方向の外側に位置するとよい。

さらに、前記一対のクロスメンバ低強度部分は、その外側部分が前記一対のサイドメンバとボルトで締結されていることもよい。

さらに、前記一対のクロスメンバ低強度部分は、前記クロスメンバの中央部分と別部材で構成され、内側部分が前記クロスメンバの中央部分の両端部に対し固定されていてもよい。

さらに、前記一対のクロスメンバ低強度部分は、内側部分が前記クロスメンバの中央部分に対し溶接により固定されていてもよい。

本発明によれば、側方からの衝突に際し、衝突の際のエネルギーを吸収して、効果的に衝撃を和らげ、バッテリ等を保護することができる。

実施形態に係る車両下部構造を示す斜視図である。実施形態に係る車両下部構造を後方から見た模式図である。フロアクロスにシートブラケットを取り付けた状態を示す斜視図である。実施形態に係る車両下部構造のバッテリ搭載部を下から見た模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。

図１は、実施形態に係る車両下部構造１００を示す斜視図である。フロアパネル１０の車両幅方向の中央部には、車両前後方向に延在するフロアトンネル１２が設けられている。フロアトンネル１２は、フロアパネル１０の一部が上方に向かって隆起して形成され、内部が各種部材を収容するスペースとなる。

フロアパネル１０の左右両側部（車両幅方向の両側）には、車両前後方向に延在するロッカ１４が配置されている。このロッカ１４は、断面Ｃ字型の長い２つの板材を凹部が対向するように接合して構成された、断面四角形のパイプ状の部材である。ロッカ１４は、車両の骨格部材であり、比較的強度が大きい。

フロアパネル１０の上には、車両幅方向に延在するフロアクロス１６が設けられている。このフロアクロス１６は、車両の骨格部材であり、側方からの力に対抗する。フロアクロス１６の左右両端部はロッカ１４の側壁に固定される。これによって、一対のロッカ１４とフロアクロス１６とで、前後方向及び左右方向から車室を保護することができる。フロアクロス１６は、断面Ｃ字状で、凹部が下に向くようにしてフロアパネル１０上に固定される。

また、フロアパネル１０上には、前後方向に延在する一対のキック１８が配置されている。このキック１８は、断面Ｃ字型で凹部が下に向くようにしてフロアパネル１０に上から固定されている。また、一対のロッカ１４の内側に配置されており、前方側は内側に向けて湾曲し中心側に位置し、後方側はロッカ１４近く（車両幅方向の両側）に位置する。

キック１８の内側であって、フロアパネル１０の下側の領域にバッテリ２０が配置されている。すなわち、バッテリ２０は、一対のロッカ１４の間であって、かつ一対のキック１８の間に配置されている。また、フロアクロス１６は、バッテリ２０の上方に位置する。従って、フロアクロス１６がバッテリ２０の車幅方向の保護部材としても機能する。

バッテリ２０の下側には、車両幅方向に延在するクロスメンバ２２が配置されており、クロスメンバ２２がバッテリ２０を下方から支持する。また、クロスメンバ２２は、長尺の板状であり、その両端は、サイドメンバ２６に固定される。クロスメンバ２２は、強度が大きい部材であり、バッテリ２０を車幅方向の衝撃から保護する保護部材として機能する。

ここで、本実施形態では、フロアクロス１６のロッカ１４との接合部分に、フロアクロス低強度部分１６ａを設けている。このフロアクロス低強度部分１６ａは、フロアクロス１６の中央部分１６ｂに比べ、強度（例えば、せん断許容応力強度）が小さくなっている。例えば、強度を中央部分１６ｂに比べ１／２程度とすることが好適である。

本実施形態では、フロアクロス低強度部分１６ａを中央部分１６ｂとは別部材で構成している。そこで、材質を変更したり、厚みを変更することで容易に強度を調整することが可能である。必ずしも別部材で構成せず、厚みを変更したり、断面積を変更したり、切込みを入れたりすることで、フロアクロス低強度部分１６ａを形成することもできる。なお、別部材とした場合には、フロアクロス低強度部分１６ａを中央部分１６ｂとは溶接など適宜手段で接合する。

なお、フロアクロス低強度部分１６ａは、基本的には下方が開口した断面Ｃ字状の部材であり、前後方向の両側にフランジ状に広がる部分があり、この部分において、キック１８の上面締結部分１８ａに接合されている。また、ロッカ１４の側面に突き当たった部分についてもフランジ状の縁部が形成されており、ここにおいてロッカ１４の側面に接合される。そして、フロアクロス低強度部分１６ａの上面は、側方に伸びる延長部分があり、この部分がロッカ１４の上面に重ねられている。従って、この延長部分をロッカ１４の上面に固定することができる。これらの接合には、上述と同様に溶接など適宜手段を採用することができる。

また、クロスメンバ２２の両端のサイドメンバ２６との接続部分には、クロスメンバ低強度部分２２ａを設けている。このクロスメンバ低強度部分２２ａは、クロスメンバ２２の中央部分２２ｂに比べ、強度が小さくなっている。フロアクロス低強度部分１６ａと同様に、中央部分２２ｂと別部材で構成するとよいが、クロスメンバ２２の一部分として形成してもよく、強度の調整もフロアクロス低強度部分１６ａと同様にして行うことができる。

クロスメンバ低強度部分２２ａは、カラー２４を介し、サイドメンバ２６にボルト締めで固定されている。すなわち、キック１８の後方側であってクロスメンバ低強度部分２２ａの上方であって締結部分１８ａの下には、フロアパネル１０を挟んでサイドメンバ２６が位置している。そこで、サイドメンバ２６とクロスメンバ低強度部分２２ａが、カラー２４を貫通するボルトによって締結される。

図２には、フロアクロス１６、クロスメンバ２２、ロッカ１４、キック１８を後方から見た構成が模式的に示してある。特に、クロスメンバ低強度部分２２ａとサイドメンバ２６との接合部分について明記してある。クロスメンバ低強度部分２２ａは、クロスメンバ２２と同様に板状であり、一端（内側端）がクロスメンバ２２の端部に、接合されている(例えば、溶接)。クロスメンバ低強度部分２２ａは車両幅方向の中間に傾斜部分を有しており、外側が高い位置にあり、内側が低い位置にある。そして、クロスメンバ低強度部分２２ａの内側部分がクロスメンバ２２の端部に対し下側から接合される。

サイドメンバ２６は、上側が開口する断面Ｃ字状の部材であり、上面のフランジ部（縁部）がキック１８のフランジ部に接合される。サイドメンバ２６の下面は、クロスメンバ低強度部分２２ａと対向しており、ここに中空円筒状のカラー２４が配置され、クロスメンバ低強度部分２２ａ、カラー２４、サイドメンバ２６を貫通するボルト２８を通し、このボルト２８の先端にナット３０を螺合することで、クロスメンバ低強度部分２２ａをサイドメンバ２６に固定する。

ここで、フロアクロス１６の中央部分１６ｂの両端、およびクロスメンバ２２の中央部分２２ｂは、車両幅方向においてバッテリ２０の外側にまで至っている。言い換えれば、フロアクロス低強度部分１６ａ、クロスメンバ低強度部分２２ａの強度が弱くなり始める位置は、車両幅方向においてバッテリ２０の外側になっている。従って、バッテリ２０を強度の大きなフロアクロス１６の中央部分１６ｂ、およびクロスメンバ２２の中央部分２２ｂによって保護することができる。

図３には、フロアクロス１６の構成を示してある。フロアクロス１６には、乗員が座るシートを固定するための、シートブラケット３２が固定される。シートブラケット３２は四角錐台状の外形を有した箱状の部材であり、底部のフランジ部（縁部）がフロアクロス１６の上面及び側面に溶接などで固定される。そして、このシートブラケット３２の上面にシート（シートレール）が固定される。シートブラケット３２は、フロアクロス１６の中央部分１６ｂに比べ低強度とする。

ここで、本実施形態では、二点鎖線で示される車幅方向外側のシートブラケット３２は、フロアクロス低強度部分１６ａに取り付けられている。これによって、フロアクロス低強度部分１６ａに力が印加された場合、その力がシートブラケット３２にも伝達され、箱状のシートブラケット３２が潰れ、この部分でも衝撃が効果的に吸収される。

このように、本実施形態に係る車両下部構造では、フロアクロス１６とロッカ１４の接続部分にフロアクロス低強度部分１６ａを有する。また、クロスメンバ２２とキック１８との接続部分にクロスメンバ低強度部分２２ａを有する。このため、車両側部に対する衝突時において、車両側面から内部に向けて強い力を受けた際、フロアクロス低強度部分１６ａと、クロスメンバ低強度部分２２ａが変形して衝撃力を吸収する。従って、衝突の衝撃を受けてのバッテリ２０の加速度を減少することができ、バッテリ２０を効果的に保護することができる。また、車室についての加速度も減少でき、車室内の乗員やその他機器についての保護性能も向上できる。

また、図３に示すように、フロアクロス低強度部分１６ａにシートブラケット３２を設けることで、シートブラケット３２の変形によるエネルギー吸収も生じ、トータルのエネルギー吸収量を大きくすることができる。

図４は、車両下部構造のバッテリ２０搭載部分を下から見た図である。この例では、バッテリ２０は、車両前後方向にも複数列配置されており、比較的大面積を占めている。４本のクロスメンバ２２が車両前後方向に間隔をおいて配置される。そして、各クロスメンバ２２の両端にクロスメンバ低強度部分２２ａが設けられ、フロアクロス低強度部分１６ａがサイドメンバ２６にそれぞれ固定される。

また、車両前後方向において、複数のクロスメンバ２２を接続する補強部材３４が設けられている。この例では、３つのクロスメンバ２２を接続する補強部材３４が２つ設けられ、その中間に４つのクロスメンバ２２を接続する補強部材３４が１つ設けられている。このような構成によって、バッテリ２０を効果的に保護することができる。

なお、車両の剛性を担保するための車両骨格部材は、大きな衝撃に耐える必要があり、通常鋼材が採用される。また、変形してエネルギーを吸収する部材にも金属材料が適している。

１０フロアパネル、１２フロアトンネル、１４ロッカ、１６フロアクロス、１６ａフロアクロス低強度部分、１６ｂ中央部分、１８キック、１８ａ締結部分、２０バッテリ、２２クロスメンバ、２２ａクロスメンバ低強度部分、２２ｂ中央部分、２４カラー、２６サイドメンバ、２８ボルト、３０ナット、３２シートブラケット、３４補強部材、１００車両下部構造。

Claims

車両下部構造であって、
車両幅方向に間隔をおいて配置され、車両前後方向に延在する一対のサイドメンバと、
前記一対のサイドメンバの間に配置されるバッテリと、
車両の幅方向に延在し、前記一対のサイドメンバを接続するクロスメンバと、
を含み、
前記クロスメンバは車両幅方向の両端側に中央部分より強度が弱い一対のクロスメンバ低強度部分を有し、
前記クロスメンバが、板状で、前記バッテリの下側に位置し、
前記クロスメンバ低強度部分は板状で、一端が前記クロスメンバの下側に接続され、他端が前記サイドメンバに接続され、また、前記クロスメンバ低強度部分は車幅方向の中間に傾斜部分を有しており、外側が高い位置にあり、内側が低い位置にあり、
前記サイドメンバは、上側が開口する断面Ｃ字状の部材であり、その下面にクロスメンバの低強度部分が固定され、
前記サイドメンバの上側には、バッテリの上側に位置するフロアパネルが配置される、
車両下部構造。
請求項１に記載の車両下部構造であって、
前記一対のクロスメンバ低強度部分は、前記バッテリよりも車両幅方向の外側に位置する、
車両下部構造。
請求項１または２に記載の車両下部構造であって、
前記一対のクロスメンバ低強度部分は、その外側部分が前記一対のサイドメンバの下面とボルトで締結されている、
車両下部構造。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両下部構造であって、
前記一対のクロスメンバ低強度部分は、前記クロスメンバの中央部分と別部材で構成され、内側部分が前記クロスメンバの中央部分の両端部に対し固定されている、
車両下部構造。
請求項４に記載の車両下部構造であって、
前記一対のクロスメンバ低強度部分は、内側部分が前記クロスメンバの中央部分に対し溶接により固定されている、
車両下部構造。