特許 7084366 車両下部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-06

(45)【発行日】2022-06-14

(54)【発明の名称】車両下部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/20 20060101AFI20220607BHJP

   B60K 1/04 20190101ALI20220607BHJP

【ＦＩ】

B62D25/20 F

B60K1/04 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019166582

(22)【出願日】2019-09-12

(65)【公開番号】P2021041867

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2021-06-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(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】廣田 卓也

【審査官】姫島 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１８２２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－１１５３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２３８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２６３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３３４１９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１２０１９９２２（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開平０９－０５２５３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ２５／２０

Ｂ６０Ｋ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体のそれぞれの側方下部に配置されており、車両前後方向に延びている一対のロッカと、
一対の前記ロッカの間に配置されている電源パックと、
前記電源パックの側方に固定されている第１エネルギ吸収メンバと、
前記第１エネルギ吸収メンバの車幅方向の外側に隣接している第２エネルギ吸収メンバと、
を備えており、
前記第１エネルギ吸収メンバは、前記車幅方向の前記外側へ向けて突出する第１突部を備えており、
前記第２エネルギ吸収メンバは、前記車幅方向の内側へ向けて突出する第２突部を備えており、
前記第１突部と前記第２突部は、上下方向で重なっているとともにボルトで前記ロッカに共締されている、車両下部構造。

【請求項2】

前記第１突部が前記第２突部の下方に位置している、請求項１に記載の車両下部構造。

【請求項3】

前記第２エネルギ吸収メンバは、前記ボルトよりも前記車幅方向の前記外側でさらに別のボルトで前記ロッカに固定されている、請求項１または２に記載の車両下部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、車両下部構造に関する。特に、一対のロッカの間に電源パックが配置されている車両の下部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車では、走行用のモータに電力を供給する電源パックが一対のロッカの間に配置されている場合がある（特許文献１、２）。なお、電源パックは、バッテリ、燃料電池などである。一対のロッカは、車体のそれぞれの側方下部にて車両の前後方向に延びるフレームである。ロッカは、サイドシルと呼ばれる場合がある。

【0003】

側方衝突の衝撃から電源パックを保護するため、ロッカに沿って、衝撃のエネルギを吸収する部材（エネルギ吸収メンバ）が配置される場合がある。特許文献１に、エネルギ吸収メンバの一例が開示されている。また、特許文献２には、ロッカの内部にエネルギ吸収の構造を設ける技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－７５９３９号公報

【文献】特開２０１９－６３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

エネルギ吸収メンバを介してロッカに電源パックを固定する構造では、電源パックが下がらないようにエネルギ吸収メンバにも双方の上下方向の剛性が求められる。一方、車幅の異なる車種の自動車に同一サイズの電源パックを搭載できれば部品の共通化が図れる。その場合、上下方向の剛性が高く、車幅方向には衝突のエネルギを吸収することができるエネルギ吸収メンバについて、車幅に合わせて複数タイプを用意する必要が生じる。本明細書は、車幅の異なる車種に対して複数タイプのエネルギ吸収メンバを用意するときのコストを抑える技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書が開示する車両下部構造は、一対のロッカ、電源パック、第１及び第２エネルギ吸収メンバを備えている。一対のロッカのそれぞれは、車体のそれぞれの側方の下方にて車両前後方向に延びている。電源パックは、一対のロッカの間に配置されている。第１エネルギ吸収メンバは、電源パックの側方に固定されている。第２エネルギ吸収メンバは、第１エネルギ吸収メンバの車幅方向の外側に隣接している。第１エネルギ吸収メンバは、車幅方向の外側へ向けて突出する第１突部を備えている。一方、第２エネルギ吸収メンバは、車幅方向の内側へ向けて突出する第２突部を備えている。第１突部と第２突部は、上下方向で重なっているとともにボルトでロッカに共締されている。

【0007】

本明細書が開示する車両下部構造では、電源パックとロッカを２個のエネルギ吸収メンバで連結する。一方（第１エネルギ吸収メンバ）は、電源パックに固定されている。それゆえ、第２エネルギ吸収メンバを変更することで、車幅の違いに対応することができる。電源パックとロッカの間のエネルギ吸収メンバの一部（第１エネルギ吸収メンバ）は電源パックに付随する部品とし、残部（第２エネルギ吸収メンバ）を交換可能にすることで、車幅の異なる複数車種への対応のコストを抑えることができる。

【0008】

第１突部が第２突部の下方に位置しているとよい。第２エネルギ吸収メンバを車両に取り付けた後に電源パックとともに第１エネルギ吸収メンバを取り付けることができる。

【0009】

第２エネルギ吸収メンバは、第１エネルギ吸収メンバを共締めするボルトよりも車幅方向の外側でさらに別のボルトでロッカに固定されているとよい。第２エネルギ吸収メンバがしっかりとロッカに固定される。第１／第２エネルギ吸収メンバ全体の上下方向の剛性が高まり、電源パックが重力で下がってしまうことが防止される。

【0010】

なお、第１／第２エネルギ吸収メンバ全体の上下方向の剛性が高くなると、車両が側方衝突を受けたときにエネルギ吸収メンバが上下にずれることなく水平方向に潰れるので、電源パックを効果的に保護することができる。

【0011】

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】

【0012】

【図1】車体の斜視図である。

【図2】図１の平面IIでカットした車体の断面図である。

【図3】電源パックと第１エネルギ吸収メンバを第２エネルギ吸収メンバとロッカから分離した図である。

【図4】車両下部構造の変形例の断面図である。

【図5】電源パックと第１エネルギ吸収メンバを第２エネルギ吸収メンバとロッカから分離した図である（変形例）。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図面を参照して実施例の車両下部構造３を説明する。図１に、車両の車体２の斜視図を示す。なお、図１の座標系の「Ｌｅｆｔ」は、車両の後方から前方をみたときの「左」を示している。以後の図でも、座標系の「Ｌｅｆｔ」の意味は同じである。

【0014】

車体２は一対のロッカ１０を備えている。一対のロッカ１０のそれぞれは、車体２の車幅方向のそれぞれの側方下部に配置されている。ロッカ１０は細長形状であり、車両の前後方向に延びている。一対のロッカ１０は、車体の強度を保持するフレームの一種である。ロッカ１０は金属（典型的にはアルミニウム）の押出成形で作られる。

【0015】

一対のロッカ１０の間に電源パック４０とフロアパネル５０が配置されている。電源パック４０は、多数の電池セルを内蔵している。多数の電池セルは直列に接続されており、高電圧の出力が可能である。電源パック４０は、不図示の走行用モータに電力を供給する。なお、電源パック４０は燃料電池セルの集合体であってもよい。

【0016】

フロアパネル５０はキャビンの床に相当する。フロアパネル５０の両側のそれぞれは一対のロッカ１０のそれぞれに固定される。電源パック４０は、フロアパネル５０の下に配置されている。詳しくは後述するが、ロッカ１０に沿ってエネルギ吸収メンバ（図１では不図示）が配置されており、電源パック４０は、エネルギ吸収メンバを介して一対のロッカ１０に支持される。以下では、説明の便宜上、エネルギ吸収メンバをＥＡメンバ（Energy Absorbing メンバ）と称する。

【0017】

図１の平面IIでロッカ１０の周辺をカットした断面を図２に示す。図２は車体２の左側における車両下部構造３を示している。車体２は左右対称であり、車体２の右側の下部構造も図２と同じである。それゆえ、車体２の右側の下部構造は説明を省略する。

【0018】

ロッカ１０は、２個の部品（ロッカインナとロッカアウタ）を接合したフレーム部材であるが、図２では簡略化して１個の筒状の部品として描いてある。

【0019】

先に述べたように、一対のロッカ１０の間にフロアパネル５０と電源パック４０が配置されている。図２の左側が車幅方向の車両内側に相当する。図２の右側は、車幅方向の車両外側に相当する。

【0020】

電源パック４０の側方に第１ＥＡメンバ２０（第１エネルギ吸収メンバ２０）が接合されている。第１ＥＡメンバ２０の内側板２５に電源パック４０の側面が接着材にて固定されている。また、電源パック４０の上面には支持板４１が取り付けられており、支持板４１は第１ＥＡメンバ２０の上へ延びている。電源パック４０は、その側面が第１ＥＡメンバ２０に固定されているとともに、支持板４１を介しても第１ＥＡメンバ２０に固定されている。

【0021】

電源パック４０の上にフロアパネル５０が位置している。フロアパネル５０は、ロッカ１０の車幅方向の内側面に固定されている。フロアパネル５０は第１ＥＡメンバ２０も覆っている。

【0022】

第１ＥＡメンバ２０の車幅方向の外側に第２ＥＡメンバ３０（第２エネルギ吸収メンバ３０）が配置されている。第１ＥＡメンバ２０は、車幅方向の外側へ向けて突出する第１突部２４を備えており、第２ＥＡメンバ３０は車幅方向の内側へ突出する第２突部３４を備えている。別言すれば、第１ＥＡメンバ２０は第２ＥＡメンバ３０へ向けて突出する第１突部２４を備えており、第２ＥＡメンバ３０は第１ＥＡメンバ２０へ向けて突出する第２突部３４を備えている。

【0023】

第１突部２４と第２突部３４はボルト２８によって、ロッカ１０の底板に共締めされる。さらに第２ＥＡメンバ３０は、別のボルト３８でもロッカ１０に固定される。ロッカ１０の底板１１の内側には、ナット２９、３９が接合されており、ボルト２８はナット２９に固定され、ボルト３８はナット３９に固定される。ボルト３８は、車幅方向でボルト２８よりも車両側に位置する。

【0024】

第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は、いずれも、電源パック４０の側面に沿って延びている中空の角材である。第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は、車両が側方衝突したときのエネルギを吸収し、電源パック４０を保護する。第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は、衝突の衝撃によって車幅方向につぶれることで衝突エネルギを吸収する。ロッカ１０も衝突エネルギの吸収に寄与するが、ロッカ１０だけでは衝突エネルギを十分に吸収しきれない。そこで、中空の第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０を電源パック４０の側方に配置する。

【0025】

第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０の車幅方向の強度は、衝突エネルギを効果的に吸収するようにシミュレーションなどによって予め決められている。第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０の車幅方向の強度は、少なくとも電源パック４０の強度よりも低く設定されている。

【0026】

第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０について詳しく説明する。先に述べたように、第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は中空の角筒形状をなしている。従って、第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は、車両前後方向に交差する平面でカットした断面形状が、車両前後方向の位置によらず同じである。第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は金属（典型的にはアルミニウム）の押出成形で作られる。

【0027】

第１ＥＡメンバ２０の内部には、上板２１と下板２２をつなぐ２個の縦リブ２３が設けられている。縦リブ２３は、第１ＥＡメンバ２０の上下方向の強度を高める。第２ＥＡメンバ３０の内部には、上板３１と下板３２をつなぐ２個の縦リブ３３が設けられている。縦リブ３３は、第２ＥＡメンバ３０の上下方向の強度と車両前後方向の強度を高める。一方、縦リブ２３は、第１ＥＡメンバ２０の車幅方向の強度にはほとんど寄与しない。縦リブ２３は、第１ＥＡメンバ２０の上下方向と車両前後方向の強度を高めるが、側方衝突に対するエネルギ吸収の機能を阻害はしない。第２ＥＡメンバ３０の縦リブ３３も同様の利点を与える。

【0028】

図２は車両左側の下部構造を示しているが、車両右側の下部構造も同じである。また、ロッカ１０、第１ＥＡメンバ２０、第２ＥＡメンバ３０は、車両前後方向に細長い。図２では１個のボルト２８（１個のボルト３８）のみが示されているが、第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０は車両前後方向に並ぶ複数のボルト２８（複数のボルト３８）でロッカ１０に固定されている。

【0029】

図３に、電源パック４０と第１ＥＡメンバ２０を第２ＥＡメンバ３０とロッカ１０から分離した図を示す。第１ＥＡメンバ２０は、接着剤で電源パック４０の側面に固定されている。図３に示されているように、第２ＥＡメンバ３０をロッカ１０（車両）に固定した後に、第１ＥＡメンバ２０とともに電源パック４０をロッカ１０（車両）に固定することができる。

【0030】

電源パック４０の側方に２個のＥＡメンバ（第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０）を車幅方向に並べて配置した車両下部構造３の利点を説明する。車両の種類に応じで一対のロッカ１０の間の距離が異なる。実施例の車両下部構造３では、電源パック４０とロッカ１０を２個のＥＡメンバ（第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０）で固定している。車種によらず第１ＥＡメンバ２０を使用し、車種（一対のロッカ１０の間の距離）に応じて複数タイプの第２ＥＡメンバ３０の中から適切な幅の第２ＥＡメンバ３０を選択する。第１ＥＡメンバ２０は車種によらずに使えるので、車幅の異なる車種に対して複数タイプのＥＡメンバを用意するときのコストを抑えることができる。

【0031】

第２ＥＡメンバ３０は、第１ＥＡメンバ２０を共締めするボルト２８よりも車幅方向の外側でさらに別のボルト３８でロッカ１０に固定されている。第２ＥＡメンバ３０がしっかりとロッカ１０に固定される。ＥＡメンバ全体（第１ＥＡメンバ２０／第２ＥＡメンバ３０）の上下方向の剛性が高まり、電源パック４０が重力で下がってしまうことが防止される。

【0032】

また、ＥＡメンバの上下方向の撓みが少ないと、側突したときにＥＡメンバの全体が上下方向にぶれることなく車幅方向でつぶれる。側突時にＥＡメンバの全体が上下方向にずれると、ＥＡメンバ全体のエネルギ吸収効果が損なわれる。実施例の車両下部構造３は、側突時のＥＡメンバ全体のずれを抑制できる。

【0033】

第１ＥＡメンバ２０の第１突部２４は、第２ＥＡメンバ３０の第２突部３４の下に位置する。この関係により、図３によく示されているように、第２ＥＡメンバ３０をロッカ１０に固定した後に、電源パック４０とともに第１ＥＡメンバ２０をロッカ１０（車両）に固定することができる。

【0034】

（変形例）図４に、変形例の車両下部構造１０３の断面図を示す。図５は、車両下部構造１０３において、電源パック４０と第１ＥＡメンバ１２０をロッカ１０と第２ＥＡメンバ１３０から分離した図である。変形例の車両下部構造１０３では、第１ＥＡメンバ１２０の第１突部１２４の形状が先の第１突部２４と異なり、第２ＥＡメンバ１３０の第２突部１３４の形状が先の第２突部３４と異なる。第１突部１２４は、第１ＥＡメンバ１２０の下板２２を車幅方向の外側へ延長したものである。第２突部１３４は、第２ＥＡメンバ１３０の上板３１を車幅方向の内側へ延長したものである。すなわち、第１突部１２４と第２突部１３４はいずれも板状である。

【0035】

第１突部１２４と第２突部１３４は、上下方向で重なっているとともにボルト２８でロッカ１０に共締されている。第１突部１２４が第２突部１３４の下方に位置している。第２ＥＡメンバは１３０、ボルト２８よりも車幅方向の外側でさらに別のボルト３８でロッカ１０に固定されている。

【0036】

第１突部１２４は板状であるため、車両下部構造３における第１突部２４よりも上下方向の剛性が低い。しかし、板状の第１突部１２４は、第２ＥＡメンバ１３０の下板３２と重なっているため、両端支持構造を得る。それゆえ、第１突部１２４は、ボルト２８の締め付け力に対してよく耐える。板状の第２突部１３４も同様であり、第１ＥＡメンバ１２０の上板２１と重なっているため、両端支持構造を得る。それゆえ、第２突部１３４も、ボルト２８の締め付け力に対してよく耐える。変形例の車両下部構造１０３も、実施例の車両下部構造３と同じ利点を与える。

【0037】

実施例で説明した技術に関する留意点を述べる。実施例の車両下部構造３の電源パック４０は、電池を収容している。電源パック４０は、燃料電池を収容しているデバイスであってもよい。

【0038】

車両下部構造３は、一対のロッカ１０と第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０を備えている。一対のロッカ１０は、車幅方向で車両下部の両側に位置している。一対のロッカ１０のそれぞれに対して第１ＥＡメンバ２０と第２ＥＡメンバ３０が配置されている。従って、厳密にいうと、車両下部構造３は、一対のロッカ１０と、一対の第１ＥＡメンバ２０と、一対の第２ＥＡメンバ３０を備えている。一対のロッカ１０のそれぞれに対して一対の第１ＥＡメンバ２０のそれぞれと一対の第２ＥＡメンバ３０のそれぞれが配置されている。車両右側の下部構造は、車両左側の下部構造（図２、図３）と同じである。車両下部構造１０３も同様である。

【0039】

電源パックとロッカの間に２個のエネルギ吸収メンバを備えること、別言すれば、電源パックとロッカの間のエネルギ吸収メンバを二分割することで次の利点も得られる。すなわち、エネルギ吸収メンバを二分割することによって、電源パックとエネルギ吸収メンバ（電源パックに固定される第１エネルギ吸収メンバ）のアセンブリのサイズを小さくすることができる。電源パックとエネルギ吸収メンバのアセンブリの小型化は、アセンブリの軽量化につながり、さらには、アセンブリの生産性向上に貢献する。

【0040】

以上、本発明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。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】

【0041】

２：車体 ３、１０３：車両下部構造 １０：ロッカ １１：底板 ２０、１２０：第１ＥＡメンバ ２１、３１：上板 ２２、３２：下板 ２３、３３：縦リブ ２４、１２４：第１突部 ２８、３８：ボルト ３０、１３０：第２ＥＡメンバ ３４、１３４：第２突部 ４０：電源パック ４１：支持板 ５０：フロアパネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】