特開 2023-182437 車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023182437

(43)【公開日】2023-12-26

(54)【発明の名称】車両

(51)【国際特許分類】

   B62D 21/15 20060101AFI20231219BHJP

【ＦＩ】

B62D21/15 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022096044

(22)【出願日】2022-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002082

【氏名又は名称】スズキ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長崎 雄太

【テーマコード（参考）】

3D203

【Ｆターム（参考）】

3D203AA31

3D203AA33

3D203BB16

3D203BB17

3D203CA23

3D203CA34

3D203DB05

(57)【要約】

【課題】バッテリを配置する車長方向のスペースを従来よりも拡大しつつ、前面衝突によるバッテリへのダメージを軽減し得る技術を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する車両は、フロアパネルと、フロアパネルの下方に位置するバッテリと、フロアパネルの車幅方向の側縁に沿って車長方向に延びるロッカと、フロアパネルの車長方向の前縁に沿って、ロッカの前端から車幅方向の内側に向けて延びるトルクボックスと、トルクボックスから車長方向の前方に延びるフロントサイドメンバと、を備える。トルクボックスは、車長方向において互いに対向する前壁と後壁とを有し、前壁と後壁との間に、車幅方向に延びる内部空間を形成している。フロントサイドメンバの後端を含む基端部は、トルクボックスの内部空間に位置しており、内部空間内でトルクボックスの内面に接合されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フロアパネルと、
前記フロアパネルの下方に位置するバッテリと、
前記フロアパネルの車幅方向の側縁に沿って車長方向に延びるロッカと、
前記フロアパネルの前記車長方向の前縁に沿って、前記ロッカの前端から前記車幅方向の内側に向けて延びるトルクボックスと、
前記トルクボックスから前記車長方向の前方に延びるフロントサイドメンバと、
を備え、
前記トルクボックスは、前記車長方向において互いに対向する前壁と後壁とを有し、前記前壁と前記後壁との間に、前記車幅方向に延びる内部空間を形成しており、
前記フロントサイドメンバの後端を含む基端部は、前記トルクボックスの前記内部空間に位置しており、前記内部空間内で前記トルクボックスの内面に接合されている、
車両。

【請求項2】

前記フロントサイドメンバは、前記車長方向における少なくとも一つの箇所に、車高方向に延びる溝を有する、請求項１に記載の車両。

【請求項3】

前記フロントサイドメンバは、前記車長方向における少なくとも一つの箇所に、前記車幅方向の外側へ凸状の屈曲部を有する、請求項１に記載の車両。

【請求項4】

前記フロントサイドメンバは、前記車長方向における少なくとも第１の箇所と第２の箇所に、車高方向に延びる溝を有し、
前記第１の箇所は、前記屈曲部よりも前記車長方向の前方に位置し、前記第２の箇所は、前記屈曲部よりも前記車長方向の後方に位置する、請求項３に記載の車両。

【請求項5】

前記フロントサイドメンバの前記基端部は、前記後端に向かうにつれて前記車幅方向に拡幅するフィレット形状を有し、
前記フィレット形状は、前記車幅方向の内側の部分よりも、前記車幅方向の外側の部分において、大きく拡幅している、請求項１から４のいずれか一項に記載の車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、フロアパネルの下方にバッテリを備える車両に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フロアパネルの下方にバッテリを備える車両が開示されている。この車両は、さらに、フロアパネルの車幅方向の側縁に沿って車長方向に延びるロッカと、ロッカの前端から車幅方向の内側へ延びるクロスメンバと、クロスメンバからエクステンションサイドメンバを介して前方に延びるフロントサイドメンバと、を備える。エクステンションサイドメンバは、フロントサイドメンバとクロスメンバとを互いに連結する部材であり、フロントサイドメンバの後端で二股に分岐する形状を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－１９３９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の車両では、フロントサイドメンバとクロスメンバとが、車長方向に延びるエクステンションサイドメンバによって互いに連結されている。このため、車長方向に関して、バッテリを配置するスペースが小さくなる。エクステンションサイドメンバを省略し、フロントサイドメンバをクロスメンバに直接連結する構成を採用すると、バッテリを配置するスペースを拡大することができる。しかしながら、連結箇所における強度が不足すると、例えば車両に前面衝突が発生したときに、当該連結箇所に剥離が生じるおそれがある。この場合、フロントサイドメンバが意図した態様で変形せず、衝突エネルギーを十分に吸収できない。本明細書では、エクステンションサイドメンバのような特別なメンバを介在させることなく、フロントサイドメンバとクロスメンバとの間を強固に連結するための技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示する車両は、フロアパネルと、前記フロアパネルの下方に位置するバッテリと、前記フロアパネルの車幅方向の側縁に沿って車長方向に延びるロッカと、前記フロアパネルの前記車長方向の前縁に沿って、前記ロッカの前端から前記車幅方向の内側に向けて延びるトルクボックスと、前記トルクボックスから前記車長方向の前方に延びるフロントサイドメンバと、を備える。前記トルクボックスは、前記車長方向において互いに対向する前壁と後壁とを有し、前記前壁と前記後壁との間に、前記車幅方向に延びる内部空間を形成している。前記フロントサイドメンバの後端を含む基端部は、前記トルクボックスの前記内部空間に位置しており、前記内部空間内で前記トルクボックスの内面に接合されている。

【0006】

上述した車両では、フロントサイドメンバの基端部が、トルクボックスの内部空間でトルクボックスの内面に接合されている。このような構成によると、フロントサイドメンバの基端部を、トルクボックスの内面へ強固に接合することができる。フロントサイドメンバとトルクボックスとが互いに強固に連結されることで、車両に前面衝突が発生した場合でも、それらのメンバ間における連結箇所に剥離が生じ難い。その結果、衝突荷重を受けたフロントサイドメンバを、意図した態様で十分に変形させることができる。これにより、衝突エネルギーがフロントサイドメンバの変形によって十分に吸収されることで、例えばバッテリへのダメージを回避又は軽減することができる。また、フロントサイドメンバとトルクボックスとの間に、エクステンションサイドメンバのような特別なメンバを介在させる必要がないので、その分だけ、例えばバッテリを配置するスペースを車長方向へ拡大することもできる。

【0007】

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例の車両１００の下面図を示す。

【図2】右側フロントサイドメンバ４Ｒの拡大図を示す。

【図3】前面衝突が発生した場合の右側フロントサイドメンバ４Ｒの変形を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本技術の一実施形態では、前記フロントサイドメンバは、前記車長方向における少なくとも一つの箇所に、車高方向に延びる溝を有してもよい。このような構成によると、前面衝突が発生した場合に、フロントサイドメンバを、溝を起点として、意図した態様で十分に変形させることができる。

【0010】

本技術の一実施形態では、前記フロントサイドメンバは、前記車長方向における少なくとも一つの箇所に、前記車幅方向の外側へ凸状の屈曲部を有してもよい。このような構成によると、前面衝突が発生した場合に、フロントサイドメンバを、屈曲部を起点として、意図した態様で十分に変形させることができる。

【0011】

本技術の一実施形態では、前記フロントサイドメンバは、前記車長方向における少なくとも第１の箇所と第２の箇所に、車高方向に延びる溝を有してもよい。その場合、前記第１の箇所は、前記屈曲部よりも前記車長方向の前方に位置し、前記第２の箇所は、前記屈曲部よりも前記車長方向の後方に位置してもよい。但し、別の実施形態では、第１の箇所と第２の箇所は、ともに屈曲部よりも車長方向の前方に位置してもよいし、ともに屈曲部よりも車長方向の後方に位置してもよい。

【0012】

本技術の一実施形態では、前記フロントサイドメンバの前記基端部は、前記後端に向かうにつれて前記車幅方向に拡幅するフィレット形状を有してもよい。その場合、前記フィレット形状は、前記車幅方向の内側の部分よりも、前記車幅方向の外側の部分において、大きく拡幅していてもよい。このような構成によると、フロントサイドメンバの基端部が、車両外側の部分において、車両内側の部分よりも強固にトルクボックスに接合される。その結果、前面衝突が発生した場合に、フロントサイドメンバを、意図した態様で十分に変形させることができる。

【0013】

（実施例）
図１は、実施例の車両１００の前部の下面視を示す。車両１００は、バンパリンフォース２と、一対のフロントサイドメンバ４Ｒ、４Ｌと、一対のトルクボックス６Ｒ、６Ｌと、フロアパネル７と、一対のロッカ８Ｒ、８Ｌと、を備える。これらは、車両１００の車体を形成する骨格部品である。図１の座標系の「ＦＲ」は、車長方向の前方方向を示している。「ＵＰ」は、車高方向の上方を示している。「ＬＨ」は、車両１００の後方から前方を見たときの「左」、すなわち、車幅方向における「左」を示している。以後の図でも、座標系の意味は同じである。また、以下では、「車長方向の前方方向」を、単に「前」と記載し、その反対側を、単に「後」と記載することがある。同様に、「車幅方向の外側」を、単に「外側」と記載し、その反対側を、単に「内側」と記載し、「車高方向の上側」を、単に「上」と記載し、その反対側を、単に「下」と記載することがある。

【0014】

車両１００は、さらに、バッテリ１０を備える。車両１００は、電気自動車であり、バッテリ１０の電力を利用して駆動する。バッテリ１０は、複数の二次電池セルを有する直流電源であって、繰り返し充放電が可能な直流電源である。各々の二次電池セルの種類は特に限定されず、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池であってよい。バッテリ１０は、フロアパネル７の下方（すなわち、図１の紙面手前方向）に配置される。

【0015】

フロアパネル７は、車両１００の床を構成する平板状の板金部品であり、車長方向に延びている。フロアパネル７の車幅方向（すなわち、図１の紙面上下方向）の中央には、センタトンネル９が車長方向（すなわち、図１の紙面左右方向）に延びている。フロアパネル７の車幅方向の側縁７Ｒ、７Ｌには、車長方向に沿って延びる一対のロッカ８Ｒ、８Ｌが設けられている。一対のロッカ８Ｒ、８Ｌは、閉断面を有する骨格部材であり、車両１００に衝突（例えば、前面衝突、側面衝突）が発生した場合に、車両１００のキャビン、バッテリ１０等を保護する。

【0016】

右側ロッカ８Ｒの前端１８Ｒには、右側トルクボックス６Ｒが設けられている。右側トルクボックス６Ｒは、フロアパネル７の車長方向の前縁７Ｆに沿って、右側ロッカ８Ｒの前端１８Ｒから内側（すなわち、図１の紙面上方）に延びている。同様に、左側ロッカ８Ｌの前端１８Ｌには、左側トルクボックス６Ｌが設けられている。一対のトルクボックス６Ｒ、６Ｌは、内側において、フロアパネル７のセンタトンネル９と接合される。なお、一対のトルクボックス６Ｒ、６Ｌは、互いに対称形状を有している。本明細書では、主に、一対のトルクボックス６Ｒ、６Ｌのうち、右側トルクボックス６Ｒについて説明するが、左側トルクボックス６Ｌについても、同様の形状を有する。

【0017】

右側トルクボックス６Ｒには、右側フロントサイドメンバ４Ｒが接合されている。右側フロントサイドメンバ４Ｒは、右側トルクボックス６Ｒから前方に延びている。右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの内面に接合されている。同様に、左側フロントサイドメンバ４Ｌの基端部４０Ｌは、左側トルクボックス６Ｌの内面に接合されている。

【0018】

図２を参照して、右側トルクボックス６Ｒ及び右側フロントサイドメンバ４Ｒの詳細構造について説明する。右側トルクボックス６Ｒは、上方（すなわち、図２の紙面奥方向）が開放された形状を有する板金部品である。右側トルクボックス６Ｒは、内側前壁６１Ｒと、外側前壁６２Ｒと、後壁６４Ｒと、底壁６６Ｒと、を有する。各前壁６１Ｒ、６２Ｒは、後壁６４Ｒと車長方向において互いに対向する。底壁６６Ｒは、車長方向に延びており、各前壁６１Ｒ、６２Ｒと後壁６４Ｒとを接続する。これにより、右側トルクボックス６Ｒは、フロアパネル７（図１参照）との間に内部空間Ｓ１を形成する。内部空間Ｓ１は、右側トルクボックス６Ｒに沿って、車幅方向に延びる空間である。このように、右側トルクボックス６Ｒは、各壁６１Ｒ、６２Ｒ、６４Ｒ、６６Ｒによって、閉断面を形成する。このため、右側トルクボックス６Ｒは、高い剛性を有する。高い剛性を有する右側トルクボックス６Ｒは、右側ロッカ８Ｒ（図１参照）と、右側フロントサイドメンバ４Ｒとを、強固に連結することができる。

【0019】

右側フロントサイドメンバ４Ｒは、上方（すなわち、図２の紙面奥方向）が開放された形状を有する板金部品である。右側フロントサイドメンバ４Ｒは、前部４７と、後部４８と、屈曲部４９と、基端部４０Ｒと、を有する。図１に示されるように、右側フロントサイドメンバ４Ｒの前端は、バンパリンフォース２に接続される。

【0020】

右側フロントサイドメンバ４Ｒの前部４７は、車長方向に沿って延びている。右側フロントサイドメンバ４Ｒの後部４８は、後方に向かうにつれて内側に傾斜している。そのため、屈曲部４９は、外側へ凸状となる。その結果、右側フロントサイドメンバ４Ｒの屈曲部４９の内側には、屈曲点Ｐ１が形成される。

【0021】

右側フロントサイドメンバ４Ｒの前部４７の前端部の外側（すなわち、図１の紙面下側）の面には、前側溝５１が形成されている。前側溝５１は、車高方向（すなわち、図１の紙面手前奥方向）に延びている。前側溝５１は、内側に窪んでいる。同様に、右側フロントサイドメンバ４Ｒの後部４８の後端部の外側の面には、内側に窪む後側溝５２が形成されている。後側溝５２も、車高方向に延びている。

【0022】

右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの内部空間Ｓ１に位置する。基端部４０Ｒは、右側フロントサイドメンバ４Ｒの後端４４Ｒを含む。基端部４０Ｒは、内側壁４１Ｒと、外側壁４２Ｒと、底壁４６Ｒと、を有する。基端部４０Ｒの内側壁４１Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの内側前壁６１Ｒの一部に沿って延びている。基端部４０Ｒの外側壁４２Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの外側前壁６２Ｒの一部に沿って延びている。基端部４０Ｒの底壁４６Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの底壁６６Ｒの一部に沿って延びている。すなわち、基端部４０Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの内面に沿うように形成される。

【0023】

図２に示されるように、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの各壁６１Ｒ、６２Ｒ、６６Ｒの内面（すなわち、図２の紙面奥側の面）に対して、複数個の溶接点Ｗ１によって溶接される。この際、基端部４０Ｒの内側壁４１Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの内側前壁６１Ｒの一部に溶接され、基端部４０Ｒの外側壁４２Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの外側前壁６２Ｒの一部に溶接され、基端部４０Ｒの底壁４６Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの底壁６６Ｒの一部に溶接される。これにより、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒが、右側トルクボックス６Ｒの各壁６１Ｒ、６２Ｒ、６６Ｒの内面に強固に接合される。その結果、右側フロントサイドメンバ４Ｒと右側トルクボックス６Ｒとが互いに強固に連結される。

【0024】

また、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒの内側壁４１Ｒは、後端４４Ｒに向かうにつれて内側（すなわち、図２の紙面上側）に拡幅するフィレット形状を有する。同様に、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒの外側壁４２Ｒは、後端４４Ｒに向かうにつれて外側（すなわち、図２の紙面下側）に拡幅するフィレット形状を有する。内側壁４１Ｒのフィレット形状と外側壁４２Ｒのフィレット形状とを比較すると、図２に示されるように、外側壁４２Ｒのフィレット形状は、内側壁４１Ｒのフィレット形状よりも、大きく拡幅している。

【0025】

図３を参照して、車両１００に前面衝突が発生した場合の右側フロントサイドメンバ４Ｒの変形について説明する。車両１００に前面衝突が発生した場合、第１の衝突荷重Ｆ１は、バンパリンフォース２を介して、右側フロントサイドメンバ４Ｒに伝達される。先に述べたように、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒは、右側トルクボックス６Ｒの内部空間Ｓ１において、右側トルクボックス６Ｒの内面に強固に連結されている。このため、第１の衝突荷重Ｆ１が右側フロントサイドメンバ４Ｒに伝達されても、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒと右側トルクボックス６Ｒとの連結箇所において剥離が生じない。その結果、図３に示されるように、右側フロントサイドメンバ４Ｒは、第１の衝突荷重Ｆ１によって、屈曲部４９を外側に変位させるように、意図した態様で十分に屈曲（すなわち、変形）する。

【0026】

これにより、第１の衝突荷重Ｆ１により発生するエネルギーが、右側フロントサイドメンバ４Ｒの変形により十分に吸収される。その結果、第１の衝突荷重Ｆ１よりも小さい第２の衝突荷重Ｆ２が、右側トルクボックス６Ｒに伝達される。右側トルクボックス６Ｒは、第２の衝突荷重Ｆ２を、右側ロッカ８Ｒ（図１参照）に伝達する。これにより、車両１００は、前面衝突発生時に、バッテリ１０（図１参照）を保護することができる。

【0027】

また、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒが、右側トルクボックス６Ｒの内部空間Ｓ１に位置するため、車長方向において、基端部４０Ｒを収容するスペースを削減することができる。このため、例えば、別の部材によって右側フロントサイドメンバ４Ｒと右側トルクボックス６Ｒを車長方向に接続する構成に比して、右側フロントサイドメンバ４Ｒと右側ロッカ８Ｒとの間の構造を小さくすることができる。その結果、例えば、バッテリ１０を収容する車長方向のスペースを拡大することができる。

【0028】

さらに、図３に示されるように、右側フロントサイドメンバ４Ｒが安定して屈曲することから、本実施例の車両１００では、例えば、右側フロントサイドメンバ４Ｒの前端と左側フロントサイドメンバ４Ｌの前端を連結する別部材を設ける必要がない。これにより、当該別部材の質量、スペース等を削減することができる。

【0029】

また、右側フロントサイドメンバ４Ｒの前部４７は、前側溝５１を起点として、内側へ凸状に屈曲する。同様に、右側フロントサイドメンバ４Ｒの後部４８は、後側溝５２を起点として、内側へ凸状に屈曲する。このように、右側フロントサイドメンバ４Ｒの車長方向における少なくとも一つの箇所に溝５１、５２を設けることによって、右側フロントサイドメンバ４Ｒは、溝５１、５２を起点として、意図した態様で十分に変形することができる。

【0030】

さらに、右側フロントサイドメンバ４Ｒは、屈曲部４９の内側の屈曲点Ｐ１を起点として、外側へ凸状に大きく屈曲する。このように、右側フロントサイドメンバ４Ｒの車長方向における少なくとも一つの箇所に外側へ凸状の屈曲部４９を設けることによって、右側フロントサイドメンバ４Ｒは、屈曲部４９を起点として、安定的に変形することができる。さらに、屈曲部４９が外側へ凸状であることにより、右側フロントサイドメンバ４Ｒの屈曲部４９は、外側に変位する。これにより、例えば、右側フロントサイドメンバ４Ｒの内側に電気機器等が配置されている場合に、変位した屈曲部４９と当該電気機器とが干渉することを防止することができる。

【0031】

また、先に述べたように、右側フロントサイドメンバ４Ｒの基端部４０Ｒの外側壁４２Ｒのフィレット形状は、内側壁４１Ｒのフィレット形状よりも、大きく拡幅している。このため、基端部４０Ｒの外側壁４２Ｒは、内側壁４１Ｒよりも、右側トルクボックス６Ｒの内面に強固に固定される。これにより、右側フロントサイドメンバ４Ｒが、後側溝５２を起点として、意図した態様で十分に変形することができる。

【0032】

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。上記の実施例の変形例を以下に列挙する。

【0033】

（変形例１）右側フロントサイドメンバ４Ｒは、前側溝５１と後側溝５２とのうち、どちらかの溝を備えていればよい。別の変形例では、右側フロントサイドメンバ４Ｒは、溝を備えなくてもよい。さらなる変形例では、内側の面に溝が設けられていてもよい。

【0034】

（変形例２）右側フロントサイドメンバ４Ｒの後部４８は、後方に向かうにつれて内側に傾斜していなくてもよい。その場合、車長方向に延びる前部４７と後部４８との間に、外側へ凸状の屈曲部４９が設けられていてもよい。別の変形例では、車長方向における複数の箇所に、屈曲部４９が設けられていてもよい。

【0035】

（変形例３）基端部４０Ｒの外側壁４２Ｒのフィレット形状は、内側壁４１Ｒのフィレット形状よりも、大きく拡幅していなくてもよい。右側フロントサイドメンバ４Ｒを変形させる形状に応じて、基端部４０Ｒのフィレット形状は、変更されてもよい。

【0036】

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0037】

２ ：バンパリンフォース
４Ｌ ：左側フロントサイドメンバ
４Ｒ ：右側フロントサイドメンバ
６Ｌ ：左側トルクボックス
６Ｒ ：右側トルクボックス
７ ：フロアパネル
７Ｆ ：前縁
７Ｌ、７Ｒ ：側縁
８Ｌ ：左側ロッカ
８Ｒ ：右側ロッカ
９ ：センタトンネル
１０ ：バッテリ
１８Ｌ、１８Ｒ ：前端
４０Ｌ、４０Ｒ ：基端部
４１Ｒ ：内側壁
４２Ｒ ：外側壁
４４Ｒ ：後端
４６Ｒ、６６Ｒ ：底壁
４７ ：前部
４８ ：後部
４９ ：屈曲部
５１ ：前側溝
５２ ：後側溝
６１Ｒ ：内側前壁
６２Ｒ ：外側前壁
１００ ：車両
Ｆ１ ：第１の衝突荷重
Ｆ２ ：第２の衝突荷重
Ｐ１ ：屈曲点
Ｓ１ ：内部空間
Ｗ１ ：溶接点

【図1】

【図2】

【図3】