特開 2024-103147 自動車のアンダーカバー及び自動車の下部構造

(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】P2024103147

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】自動車のアンダーカバー及び自動車の下部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/20 20060101AFI20240725BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20240725BHJP

【ＦＩ】

B62D25/20 N

B60K1/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007328

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100187702

【弁理士】

【氏名又は名称】福地 律生

(74)【代理人】

【識別番号】100162204

【弁理士】

【氏名又は名称】齋藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100195213

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 健治

(74)【代理人】

【識別番号】100120499

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 淳

(72)【発明者】

【氏名】吉田 博司

(72)【発明者】

【氏名】河内 毅

(72)【発明者】

【氏名】久保 達博

【テーマコード（参考）】

3D203

3D235

【Ｆターム（参考）】

3D203AA02

3D203AA31

3D203AA33

3D203BB03

3D203BB06

3D203BB12

3D203BB22

3D203CA04

3D203CA25

3D203CA40

3D203CA74

3D203CA86

3D203CB09

3D203CB32

3D235AA01

3D235BB22

3D235BB43

3D235CC15

3D235DD35

3D235EE63

3D235FF09

3D235FF12

3D235HH03

3D235HH43

(57)【要約】

【課題】バッテリーボックスの腐食を抑制することが可能な自動車のアンダーカバー及び自動車の下部構造を提供する。
【解決手段】自動車のアンダーカバー１０は、自動車の床部を構成する車体フロアの下部に装着された、バッテリー６０を収納するバッテリーボックス５０を下側から覆い、車体フロアとの間の空間にバッテリーボックス５０が収納された状態で、車体フロアの接合面に対して水密性を有して接合される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自動車の床部を構成する車体フロアの下部に装着された、バッテリーを収納するバッテリーボックスを下側から覆い、
前記車体フロアとの間の空間に前記バッテリーボックスが収納された状態で、前記車体フロアの接合面に対して水密性を有して接合される、自動車のアンダーカバー。

【請求項2】

プレコート鋼板から構成される、請求項１に記載の自動車のアンダーカバー。

【請求項3】

自動車の床部を構成する車体フロアと、
前記車体フロアの下部に装着された、バッテリーを収納するバッテリーボックスと、
前記バッテリーボックスを下側から覆い、前記車体フロアとの間の空間に前記バッテリーボックスが収納された状態で、前記車体フロアの接合面に対して接合され、前記車体フロアの接合面とアンダーカバーの接合面との接合部位が水密性を有するアンダーカバーと、
を備える、自動車の下部構造。

【請求項4】

前記アンダーカバーは、プレコート鋼板から構成される、請求項３に記載の自動車の下部構造。

【請求項5】

前記バッテリーボックスは、電着塗装が施されていない鋼板から構成される、請求項３に記載の自動車の下部構造。

【請求項6】

前記車体フロアの前記接合面と前記アンダーカバーの接合面との間に水密性のシール材が設けられた、請求項３～５のいずれか１項に記載の自動車の下部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車のアンダーカバー及び自動車の下部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、車両のフロア組立体の下方に位置するバッテリパックを下方から覆うアンダーカバーを備えた車両用アンダーカバー構造が公知である（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１４６１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動車（電気自動車）の普及に伴い、バッテリーを収納したバッテリーボックス（上述したバッテリパック）の大型化が進んでいる。しかし、バッテリーボックスは車体の下部に対し下側から装着されるため、雨や雪などによる水分または融雪塩などが付着し易い。このため、鉄鋼部材でバッテリーボックスを製造する場合、外部環境に対する腐食対策が必要不可欠である。

【0005】

バッテリーボックスの材料として、例えばプレコート鋼板やめっき鋼板を用いた場合、耐食性に難点があり、腐食対策を十分に行うことは困難である。バッテリーボックスには強度を高めるためにクロスメンバーなどの部材が溶接されるが、プレコート鋼板等をバッテリーボックスの材料として用いた場合、特に溶接部位において耐食性が低下する問題がある。耐食性を改善する方法として電着塗装があるが、バッテリーボックスに電着塗装を行うためには巨大な浴漕が必要であり、製造コストが増大する問題がある。

【0006】

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、バッテリーボックスの腐食を抑制することが可能な自動車のアンダーカバー及び自動車の下部構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の要旨は以下のとおりである。

【0008】

（１） 自動車の床部を構成する車体フロアの下部に装着された、バッテリーを収納するバッテリーボックスを下側から覆い、
前記車体フロアとの間の空間に前記バッテリーボックスが収納された状態で、前記車体フロアの接合面に対して水密性を有して接合される、自動車のアンダーカバー。

【0009】

（２） プレコート鋼板から構成される、上記（１）に記載の自動車のアンダーカバー。

【0010】

（３） 自動車の床部を構成する車体フロアと、
前記車体フロアの下部に装着された、バッテリーを収納するバッテリーボックスと、
前記バッテリーボックスを下側から覆い、前記車体フロアとの間の空間に前記バッテリーボックスが収納された状態で、前記車体フロアの接合面に対して接合され、前記車体フロアの接合面とアンダーカバーの接合面との接合部位が水密性を有するアンダーカバーと、
を備える、自動車の下部構造。

【0011】

（４） 前記アンダーカバーは、プレコート鋼板から構成される、上記（３）に記載の自動車の下部構造。

【0012】

（５） 前記バッテリーボックスは、電着塗装が施されていない鋼板から構成される、上記（３）に記載の自動車の下部構造。

【0013】

（６） 前記車体フロアの前記接合面と前記アンダーカバーの接合面との間に水密性のシール材が設けられた、上記（３）～（５）のいずれかに記載の自動車の下部構造。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、バッテリーボックスの腐食を抑制することが可能な自動車のアンダーカバー及び自動車の下部構造が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1A】本開示の一実施形態に係る電動車用のバッテリーボックスのアンダーカバーを示す斜視図である。

【図1B】本開示の一実施形態に係る電動車用のバッテリーボックスのアンダーカバーを示す斜視図である。

【図2】自動車の車体フロアおよびその周辺の鉛直方向に沿った断面であって、且つ車幅方向に沿った断面を示す模式図である。

【図3】本実施形態の変形例を示す図である。

【図4】本実施形態の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る実施形態について図を参照しながら説明する。しかしながら、これらの説明は、本開示の好ましい実施形態の単なる例示を意図するものであって、本開示をこのような特定の実施形態に限定することを意図するものではない。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

【0017】

図１Ａおよび図１Ｂは、本開示の一実施形態に係る電動自動車用のバッテリーボックスのアンダーカバー１０を示す斜視図である。図１Ａはアンダーカバー１０を上方から見た斜視図であり、図１Ｂはアンダーカバー１０を下方から見た斜視図である。アンダーカバー１０は、例えば鋼板を絞り成型することによって製造される。

【0018】

アンダーカバー１０は、プレコート鋼板（Pre-Painted Steel Sheet）から構成される。プレコート鋼板は、合金化溶融Ｚｎめっき鋼板（ＧＡ）、溶融Ａｌ－９％Ｓｉ合金めっき鋼板（ＡＬ）、溶融Ｚｎめっき鋼板（ＧＩ）、電気Ｚｎめっき鋼板（ＥＧ）、電気Ｚｎ－１０％Ｎｉ合金めっき鋼板（ＺＬ）、溶融Ｚｎ－１１％Ａｌ－３％Ｍｇ－０．２％Ｓｉ合金めっき鋼板（ＳＤ）等のめっき鋼板の上に、少なくとも片面（下側の面）を所定の有機溶媒系樹脂塗膜または水系樹脂塗膜で被覆したものである。これに加えて、プレコート鋼板は、更に全体を化成処理及び電着塗装をしたものも含む。

【0019】

アンダーカバー１０をプレコート鋼板で構成した場合に、任意の部位を溶接すると、溶接部において腐食が発生する可能性がある。本実施形態では、アンダーカバー１０は絞り成型によって製造され、その製造工程では溶接が用いられていない。このため、アンダーカバー１０の耐食性は十分に確保され、アンダーカバー１０に対して電着塗装などの更なる腐食対策は、基本的には不要である。

【0020】

一方、アンダーカバー１０の周縁の切断端面には鋼板が露出する。また、後述するように、アンダーカバー１０は車体フロアに対してボルト締めにより固定され、ボルト挿通孔の打抜き端面にも鋼板は露出する。これらの端面に鋼板がそのまま露出していてもアンダーカバー１０として使用可能であるが、より好ましくは、周縁の切断端面、およびボルト挿通孔の打抜き端面の腐食を防止する観点から、端面切断及び孔打抜き後に全体を化成処理及び電着塗装をすることがより好ましい。または、周縁の切断端面または孔打抜き端面を所定の有機溶媒系有機塗膜または水系有機塗膜で被覆することがより好ましい。

【0021】

本実施形態のアンダーカバー１０に用いるプレコート鋼板の例として、有機溶媒系樹脂塗膜を被覆したものは特許第５２９３０５０号公報、水系樹脂塗膜で被覆したものは特許第６５１５２９８号公報または特許第６１２３９６９号公報、有機溶媒系樹脂塗膜または水系樹脂塗膜のどちらでも応用できるものは特許第６５５５１３３号公報または特許第６７３３１８０号公報、に記載されたものが挙げられる。

【0022】

なお、軽量化を図る観点から、アンダーカバー１０は、チタン（Ｔｉ）板から構成されるものであってもよい。更に、アンダーカバー１０は、炭素繊維（カーボン）または樹脂材料から構成されるものであってもよい。

【0023】

アンダーカバー１０を構成するプレコート鋼板の板厚は、一例として、１．０ｍｍ～１．６ｍｍ程度である。アンダーカバー１０は、絞り成型により、バッテリーボックスを覆う形状に成形されている。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、アンダーカバー１０は、平板状の底部１０ａと、底部１０ａの周囲において上方に折り曲げられてなる壁部１０ｂと、壁部１０ｂの上端から外側に斜め上方に折り曲げられてなる接合面１０ｃと、を有して構成される。

【0024】

アンダーカバー１０は、自動車の床部を構成する車体フロアの下部に装着された、バッテリーを収納するバッテリーボックスを下側から覆い、車体フロアに対して装着される。図２は、自動車の車体フロアおよびその周辺の鉛直方向に沿った断面であって、且つ車幅方向に沿った断面を示す模式図である。

【0025】

図２において、車体フロアは、平板状のフロアパネル２０と、車幅方向（図中に示すｘ軸方向）に延在するフロアクロスメンバー２２と、サイドシル２４と、を有して構成される。フロアクロスメンバー２２はフロアパネル２０の上面に対して溶接、リベット止め、ボルト締結等（以下、溶接等という）により固定されている。サイドシル２４は、自動車の左右の側面に沿って、自動車の前後方向（車長方向、図中に示すｙ軸方向）に延在している。なお、図中に示すｚ軸方向は、ｘ軸及びｙ軸の双方と直交する方向であり、自動車の高さ方向（車高方向）を示している。フロアクロスメンバー２２は、両端部において、左右のサイドシル２４のそれぞれと、溶接等により接合されている。なお、フロアパネル２０も左右のサイドシル２４のそれぞれと溶接等により接合されていてよい。

【0026】

サイドシル２４の内部には、上下方向でフロアクロスメンバー２２の位置に対応するように、側面衝突時の衝突エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材２６が配置されている。エネルギー吸収部材２６は、例えばアルミニウムの押出材または鋼製構造体等から構成され、エネルギー吸収部材２６がアルミニウムの押出材である場合は、その押出方向がフロアクロスメンバー２２の長手方向と一致する方向とされていてもよい。

【0027】

フロアパネル２０には、バッテリーボックス５０が下側から装着されている。バッテリーボックス５０は、複数のバッテリー６０を収納し、フロアパネル２０に対しボルト締結等により固定されている。

【0028】

バッテリーボックス５０は、電着塗装が施されていない鋼板から構成される。バッテリーボックス５０は、例えば、上述したプレコート鋼板、冷延鋼板にアルミニウムシリコン合金を溶融めっきしたアルシート（登録商標）、または高耐食めっき鋼板のＺＡＭ（登録商標）等から構成され、電着塗装が省略されたものである。

【0029】

アンダーカバー１０は、バッテリーボックス５０を下側から覆い、車体フロアとの間の空間にバッテリーボックス５０が収納された状態で、車体フロアの接合面に対して水密性を有して接合される。より詳細には、図２に示すように、車体フロアを構成するサイドシル２４の車幅方向外側の下部には、アンダーカバー１０の接合面１０ｃと平行になる斜面状の接合面２４ａが設けられている。アンダーカバー１０の接合面１０ｃとサイドシル２４の接合面２４ａにはボルト３０の挿通孔が設けられており、アンダーカバー１０の接合面１０ｃは、ボルト３０とナット３２の締結によりサイドシル２４の接合面２４ａに接合されている。

【0030】

アンダーカバー１０をプレコート鋼板から構成した場合であっても、アンダーカバー１０を車体フロアに対して溶接してしまうと、雨や雪などによる水分または融雪塩などが付着することによって、溶接部において腐食が発生する。アンダーカバー１０を車体フロアに対してボルト３０とナット３２の締結により接合し、車体フロアに接合する際に溶接しないことにより、腐食の発生が抑制される。

【0031】

サイドシル２４の接合面２４ａとアンダーカバー１０（の接合面１０ｃ）との間には、水密性のシール材４０が設けられている。これにより、サイドシル２４の接合面２４ａとアンダーカバー１０の接合面１０ｃとの接合部位は水密性を有する。ここで、要求される水密性は、雨水や融雪水が車体下側の外部環境からアンダーカバー１０の内側（バッテリーボックス５０側）に侵入しないこことである。なお、道路冠水等で車体下側が水没した場合でも、アンダーカバー１０の内側に水分が侵入しない水密性があるとより望ましい。シール材４０は、図１Ａに示すアンダーカバー１０の接合面１０ｃの全周に渡って設けられている。また、シール材４０はボルト３０が挿通された部位にも充填されている。これにより、アンダーカバー１０は、車体フロアの接合面に対して水密性を有して接合される。したがって、アンダーカバー１０とサイドシル２４との接合部位において、アンダーカバー１０とサイドシル２４との間の隙間からバッテリーボックス５０側に水分が侵入することが抑制される。なお、シール材４０の材質は、水密性を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、硬化型シリコンゴム系シール材を用いることができる。

【0032】

図２は車幅方向に沿った断面を示しているが、車長方向に沿った断面においては、図２のサイドシル２４の位置にダッシュクロスメンバー、フロアクロスメンバーなどのクロスメンバーが配置される。これらのクロスメンバーに対するアンダーカバー１０の接合は、サイドシル２４に対するアンダーカバー１０の接合と同様に行われる。したがって、アンダーカバー１０の接合面１０ｃの全周において水密性が確保され、アンダーカバー１０とサイドシル２４またはこれらクロスメンバーとの間の隙間からバッテリーボックス５０側に水分が侵入することが抑制される。

【0033】

以上のような構成によれば、バッテリーボックス５０が水密性を有するアンダーカバー１０によって覆われるため、バッテリーボックス５０の腐食環境が緩和される。これにより、バッテリーボックス５０の電着塗装を省略したとしても、バッテリーボックス５０が腐食してしまうことが抑制される。したがって、バッテリーボックス５０を、電着塗装を施されていない鋼板から構成することができ、製造コストが大幅に低減される。

【0034】

なお、バッテリーボックス５０の強度を高めるため、バッテリーボックス５０には、前述したようなクロスメンバーが溶接されていてよい。この場合においても、本実施形態によれば、バッテリーボックス５０が水密性を有するアンダーカバー１０によって覆われるため、バッテリーボックス５０の溶接部が腐食してしまうことが抑制される。

【0035】

（変形例）
図３および図４は、本実施形態の変形例を示す図であって、図２と同様に、自動車の車体フロアおよびその周辺の鉛直方向に沿った断面であって、且つ車幅方向に沿った断面を示す模式図である。

【0036】

図３に示す例では、アンダーカバー１０が、車体フロアとの間の空間にバッテリーボックス５０が収納された状態で、車体フロアを構成するフロアパネル２０の接合面２０ａに対して水密性を有して接合される。アンダーカバー１０の接合面１０ｃは、ボルト３０とナット３２の締結によりフロアパネル２０の接合面２０ａに接合され、フロアパネル２０の接合面２０ａとアンダーカバー１０の接合面１０ｃとの間には、水密性のシール材４０が設けられている。

【0037】

図３に示す構成においても、アンダーカバー１０とフロアパネル２０との接合部位において、アンダーカバー１０とフロアパネル２０との間の隙間からバッテリーボックス５０側に水分が侵入することが抑制される。

【0038】

なお、図３に示す構成において、アンダーカバー１０とバッテリーボックス５０は、ボルト３０の共締めによりフロアパネル２０に固定されていてもよい。

【0039】

図４に示す例では、アンダーカバー１０が平板状の底部１０ａから構成され、底部１０ａの周縁部が接合面１０ｃとされている。このため、アンダーカバー１０は壁部１０ｂを有していない。図２と同様、アンダーカバー１０の接合面１０ｃは、ボルト３０とナット３２の締結によりサイドシル２４の接合面２４ａに接合され、サイドシル２４の接合面２４ａとアンダーカバー１０の接合面１０ｃとの間には、水密性のシール材４０が設けられている。

【0040】

図４に示す構成においても、アンダーカバー１０とサイドシル２４との接合部位において、アンダーカバー１０とサイドシル２４との間の隙間からバッテリーボックス５０側に水分が侵入することが抑制される。また、図４に示す構成では、アンダーカバー１０の形状がより単純化されており、更なる製造コストの低減が可能である。

【0041】

なお、本実施形態は、バッテリーボックス５０を用いずに、バッテリー６０が直接フロアパネル２０に取り付けられた構造、すなわち、バッテリー６０がフロアパネル２０から吊り下げられた構造に適用することも可能である。

【0042】

以上説明したように本実施形態によれば、バッテリーボックス５０が水密性を有するアンダーカバー１０によって覆われるため、バッテリーボックス５０の電着塗装を省略したとしても、バッテリーボックス５０が腐食してしまうことが抑制される。したがって、製造コストが大幅に低減される。

【符号の説明】

【0043】

１０ アンダーカバー
１０ａ 底部
１０ｂ 壁部
１０ｃ 接合面
２０ フロアパネル
２０ａ 接合面 ２２ フロアクロスメンバー
２４ サイドシル
２４ａ 接合面
２６ エネルギー吸収部材
３０ ボルト
３２ ナット
４０ シール材
５０ バッテリーボックス
６０ バッテリー

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】