(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】2023-05-01
(45)【発行日】2023-05-12
(54)【発明の名称】自動車
(51)【国際特許分類】
B60K 1/04 20190101AFI20230502BHJP
B62D 21/00 20060101ALI20230502BHJP
【FI】
B60K1/04 Z
B62D21/00 B
(21)【出願番号】P 2021551008
(86)(22)【出願日】2019-10-09
(86)【国際出願番号】 JP2019039843
(87)【国際公開番号】W WO2021070288
(87)【国際公開日】2021-04-15
【審査請求日】2022-03-14
(73)【特許権者】
【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000486
【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 穣
(72)【発明者】
【氏名】山本 洋一
(72)【発明者】
【氏名】米川 裕毅
(72)【発明者】
【氏名】山下 拓也
(72)【発明者】
【氏名】秋月 信也
(72)【発明者】
【氏名】岡本 裕司
(72)【発明者】
【氏名】半田 雄祐
【審査官】中川 隆司
(56)【参考文献】
【文献】特開2017-222332(JP,A)
【文献】特開2019-156029(JP,A)
【文献】特開2013-103635(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60K 1/04
B62D 21/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
自動車ボディの床裏の構造部材に取り付けられ、バッテリを収納するバッテリフレームと、
リヤサスペンションを支持するとともに、リヤフロアサイドメンバに取り付けられたリヤサスペンションメンバアッセンブリと、を備え、
前記リヤサスペンションメンバアッセンブリは、少なくとも、左右それぞれの前側取付部と、左右それぞれの後側取付部とにおいて、前記リヤフロアサイドメンバに取り付けられ、
前記リヤサスペンションメンバアッセンブリは、前記左右それぞれの前側取付部よりも車両前
方の第1取付部において、前記バッテリフレーム
の左右辺の後端部に取り付けられ、
前記第1取付部は、前記リヤサスペンションメンバアッセンブリの左右の前部から車両前方にそれぞれ延在する脆弱部を構成する部材に設けられ、
前記脆弱部を構成する部材は、前記バッテリフレームの左右辺の後端部にそれぞれ固定されたブラケットに取り付けられている自動車。
【請求項2】
前記バッテリフレームは、
その左右
辺の両側部が、自動車ボディのシルに取り付けられ、
その左右
辺の後端部が、前記リヤフロアサイドメンバに取り付けら
れている請求項
1に記載の自動車。
【請求項3】
前記リヤサスペンションメンバアッセンブリは、左側の前側取付部と後側取付部とを懸架する第1リヤサスペンションメンバと、右側の前側取付部と後側取付部とを懸架する第2リヤサスペンションメンバと、前記第1リヤサスペンションメンバと前記第2リヤサスペンションメンバとを懸架する第3リヤサスペンションメンバとを含み、
前記第1取付部は、前記第1リヤサスペンションメンバ及び前記第2リヤサスペンションメンバそれぞれの前部から車両前方にそれぞれ延在するピンステイパネルに設けられ、
前記バッテリフレームの左右
辺の後端部のそれぞれに固定されたブラケットに、ボルト及びナットを介して前記第1取付部が取り付けられる請求項
1又は2に記載の自動車。
【請求項4】
前記ピンステイパネルは、前記第1リヤサスペンションメンバ及び前記第2リヤサスペンションメンバとは別部材とされ、前記リヤサスペンションメンバアッセンブリの脆弱部を構成する請求項
3に記載の自動車。
【請求項5】
前記ボルトが、前記ピンステイパネルに次ぐ前記リヤサスペンションメンバアッセンブリの脆弱部を構成する請求項
4に記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車に関し、特に床裏にバッテリを搭載した自動車のリヤサスペンションメンバの取付構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車ボディのリヤフロアの床裏であって、リヤサスペンションの後方にバッテリを搭載した自動車が知られている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、航続距離を延ばすためにバッテリ容量をさらに拡大したい場合、上記従来のようにリヤフロアのリヤサスペンションの後方だけでは収納スペースが不十分となる。ただし、リヤサスペンションの前方にバッテリを搭載すると、リヤサスペンションメンバの取付位置と干渉するという問題がある。
【0005】
本発明が解決しようとする課題は、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載できる自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、リヤサスペンションメンバアッセンブリの、左右それぞれの前側取付部と、左右それぞれの後側取付部とを、リヤフロアサイドメンバに取り付け、さらに、左右それぞれの前側取付部よりも車両前方の第1取付部を、バッテリフレームに取り付けることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、バッテリフレームは自動車ボディの床裏の構造部材に取り付けられて堅固であるため、リヤサスペンションメンバアッセンブリを充分支持することができ、操縦安定性を維持することができる。一方、リヤサスペンションメンバアッセンブリの前方の第1取付部をバッテリフレームに取り付けることで、バッテリフレームをリヤサスペンションの位置まで後方に拡大することができる。その結果、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】本発明に係る自動車に取り付けられるバッテリフレームを示す斜視図である。
【
図2】
図1のバッテリフレームを自動車ボディの床裏に取り付けた状態を示す斜視図である。
【
図3】
図1のIII-III線に沿う断面図である。
【
図5】
図3の底面フレームの要部を示す拡大断面図である。
【
図7】本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを含む床裏を示す底面図である。
【
図8】本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す底面図である。
【
図9】本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す平面図である。
【
図10】本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す側面図である。
【
図12】
図11のXII-XII線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の車載バッテリの冷却装置を構成するバッテリフレームを示す斜視図、
図2は、
図1のバッテリフレームを自動車ボディの床裏に取り付けた状態を示す斜視図、
図3は、
図1のIII-III線に沿う断面図、
図4は、
図1のIV-IV線に沿う断面図、
図5は、
図3の底面フレームの要部を示す拡大断面図、
図6は、
図1のVI-VI線に沿う断面図である。
【0010】
本発明の実施形態に係る自動車1は、自動車ボディ2の床裏の構造部材に取り付けられ、バッテリ4を収納するバッテリフレーム3と、リヤサスペンション6を支持するとともに、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられたリヤサスペンションメンバアッセンブリ61と、を備える。
【0011】
バッテリフレーム3は、
図1に示すように、板状の底面フレーム31と、この底面フレーム31の外周部に固定された複数の板状の側面フレーム32,33,34,35と、を含む。本実施形態の側面フレーム32~35は、4つの部材で構成されているが、これに限定されず、4つ未満又は5つ以上の側面フレームで構成してもよい。これら底面フレーム31及び側面フレーム32~35は、特に限定はされないが、アルミニウムの押出成形品で構成することができ、アルミニウムの押出成形品で構成すれば、伝熱性、軽量化、ノイズ遮蔽性に優れたものとなる。
【0012】
図4は、
図1のIV-IV線に沿う断面図であって、バッテリフレーム3の左右の側面フレーム32,33と、前後の側面フレーム34,35の縦断面を示す。同図に示すように、4つの側面フレーム32~35は、基本的にはいずれも同様の、部分的にリブ321を有する中空形状の断面構造とされている。側面フレーム32~35を、部分的にリブ321を有する中空形状の断面構造とすることで、軽量化を図りつつ一定の強度を確保することができる。
【0013】
底面フレーム31は、自動車ボディ2の前後方向に沿う分割線で分割された6つのサブ底面フレーム31A~31Fを溶接接合することで、1枚の平板に形成されている。すなわち、1枚のサブ底面フレームは、底面フレーム31の前端から後端まで一つの押出成形品で構成されている。底面フレーム31は、
図5に示すように、部分的にリブ314を有する中空形状の断面構造とされ、アッパプレート311と、中空部313を介してこれに対面するロアプレート312と、中空部313においてアッパプレート311とロアプレート312を繋ぐリブ314と、を有する中空板状のフレームである。
【0014】
特に本実施形態の底面フレーム31においては、
図5に示すように、冷媒循環器5の流路51の一部が、中空部313のアッパプレート311に接する位置に設けられている。
図5は、底面フレーム31の要部を示す拡大断面図であるが、底面フレーム31は押出成形品で構成されていることから、底面フレーム31の前端から後端まで
図5に示す断面構造とされている。したがって、流路51も底面フレーム31の前端から後端まで形成されている。流路51を中空部313のアッパプレート311に接する位置に設けることで、流路51を流れる液体冷媒の冷却熱がアッパプレート311に伝わり易くなる。一方において、流路51をロアプレート312に接触させず、中空部313の空気を介在させることにより、液体冷媒の冷却熱をロアプレート312から逃がさないようにすることができる。
【0015】
図1に示すバッテリフレーム3は、底面フレーム31の外周部に、溶接接合などによって4つの側面フレーム32~35が固定されてなり、バッテリ4は、底面フレーム31と、これに対面する自動車ボディ2の床裏面21と、4つの側面フレーム32~35とで囲まれた空間に、底面フレーム31及び側面フレーム32~35の少なくとも一方に接触した状態で収納される。
図1に示す符号36は、底面フレーム31の上面に溶接接合などにより固定された仕切り板である。
【0016】
バッテリ4(組電池とも称される)は、複数のバッテリモジュール41を含み、それぞれのバッテリモジュールは、直方体状のモジュールケースに収納されている。図示は省略するが、モジュールケースの内部には、複数の薄型電池(単電池とも称される)が積層した状態で収納されている。本実施形態においては、複数のバッテリモジュール41の各主面411が、底面フレーム31の面に垂直になるように、複数のバッテリモジュール41が、底面フレーム31の面上に並設されて固定される。
【0017】
換言すれば、複数のバッテリモジュール41の各側面412が、底面フレーム31の面に接するように、複数のバッテリモジュール41が、底面フレーム31の面上に並設されて固定される。このように複数のバッテリモジュール41を縦にして並べることで、全てのバッテリモジュール41を底面フレーム31に接触させることができ、全てのバッテリモジュール41を万遍なく冷却することができる。
【0018】
本実施形態のバッテリフレーム3は、
図2に示すように、自動車ボディ2の床裏面21のフロントフロアパネル23の前部からリヤフロアパネル24に至る範囲の、ほぼ全面にわたって取り付けられる。なお、符号22はダッシュパネル、25はシルをそれぞれ示す。そして、本実施形態のバッテリフレーム3においては、
図1に示すように、仕切り板36で仕切られた前方から5つの区画には同図の左下に示すバッテリ4が搭載され、仕切り板36で仕切られた最後方の区画には、それより少量のバッテリモジュール41が並べられたバッテリ4が搭載される。
【0019】
本実施形態の冷媒循環器5は、
図1に示すように、液体冷媒が流れる流路51と、液体冷媒を流すポンプ52と、液体冷媒を冷却する冷却器53と、冷媒タンク54とを含む。本実施形態の液体冷媒としては、エチレングリコールを主成分とする不凍液(ロングライフクーラントLLC)などを用いることができる。なお、図示は省略するが、冷却器53は、自動車に搭載された自動車用空気調和装置の冷房サイクルの冷媒との間で熱交換することで、不凍液からなる液体冷媒を冷却する。
【0020】
このように構成されたバッテリフレーム3は、カバー38にて上面を閉塞したのち、
図3に示すように、複数のブラケット37を用いて、自動車ボディ2の床裏面21に取り付けられる。具体的には、バッテリフレーム3の左右辺は、
図3に示すように、自動車ボディ2の構造部材であるシル25のシルインナパネル251またはシルアウタパネル252に取り付けられる。
【0021】
また、バッテリフレーム3の後端部は、
図6に示すように、ブラケット37を用いて、自動車ボディ2の構造部材であるリヤフロアサイドメンバ26のブラケット261に取り付けられる。なお、バッテリフレーム3の前端辺も同様にして、フロントフロアパネルの構造部材に直接または間接的に取り付けられる。したがって、バッテリフレーム3は、それ自体が、底面フレーム31と、側面フレーム32~35と、カバー38とにより六面全面が機械的に固定されているので、自動車ボディ2の床裏面21に固定された堅固な物体となっている。
【0022】
次に、リヤサスペンション6を支持するリヤサスペンションメンバアッセンブリ61について説明する。リヤサスペンション6は、その詳細の図示を省略するが、後輪を支持するサスペンションアームと、コイルスプリングと、ショックアブソーバ(ダンパー)と、必要に応じてトーションバーと、ラテラルロッドとを備える懸架装置であり、
図10の側面図にショックアブソーバをリヤサスペンション6として示す。本発明に係る自動車1は、リヤサスペンション6の形式には特に限定されず、種々の形式のリヤサスペンションが適用できる。
【0023】
リヤサスペンション6は、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61に支持され、このリヤサスペンションメンバアッセンブリ61は、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられている。リヤフロアサイドメンバ26は、自動車ボディ2の構造部材であり、リヤフロアパネル24の床裏の左右両側部のそれぞれに、前端から後端まで延在して、溶接などによって固定されている。
【0024】
図7は、本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを含む床裏を示す底面図、
図8は、
図7のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを抽出して示す底面図、
図9は、
図7のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを抽出して示す平面図、
図10は、本発明に係る自動車のバッテリフレーム及びリヤサスペンションを示す側面図、
図11は、
図9のXI矢視図、
図12は、
図11のXII-XII線に沿う断面図である。
【0025】
リヤサスペンションメンバアッセンブリ61は、プレス加工した複数の鋼板を溶接などにより接合して構成した構造部材であり、
図9の平面図に示すように、左側の前側取付部621と後側取付部622とを懸架するように湾曲して形成された第1リヤサスペンションメンバ62と、右側の前側取付部631と後側取付部632とを懸架するように湾曲して形成された第2リヤサスペンションメンバ63と、第1リヤサスペンションメンバ62と第2リヤサスペンションメンバ63とを、車両の前後それぞれにて懸架する2つの第3リヤサスペンションメンバ64,64と、を含む。
【0026】
リヤサスペンションメンバアッセンブリ61は、左右それぞれの前側取付部621,631と、左右それぞれの後側取付部622,632とにおいて、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられる。この場合、左右それぞれの前側取付部621,631とリヤフロアサイドメンバ26との間、及び左右それぞれの後側取付部622,632とリヤフロアサイドメンバ26との間には、インシュレータ(不図示)などが介装される。
【0027】
また、第1リヤサスペンションメンバ62及び第2リヤサスペンションメンバ63それぞれの前部には、車両前方にそれぞれ延在するピンステイパネル65が溶接などにより固定されている。ピンステイパネル65は、鋼板をプレス加工した部品であるが、第1リヤサスペンションメンバ62や第2リヤサスペンションメンバ63とは別部材とされ、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61の第1の脆弱部を構成する。したがって、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61のうちのピンステイパネル65が最初に座屈する強度とされている。
【0028】
本実施形態のリヤサスペンションメンバアッセンブリ61では、ピンステイパネル65の先端に第1取付部66が設けられている。この第1取付部66は、左右それぞれの前側取付部621,63よりも車両前方に位置し、この第1取付部66において、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61がバッテリフレーム3に取り付けられている。
【0029】
すなわち、
図11及び
図12に示すように、ピンステイパネル65の先端部にはボルト67が挿通するボルト孔(不図示)が形成されている。一方、バッテリフレーム3の後部の左右それぞれには、同じくボルト67が挿通するボルト孔(不図示)が形成されたブラケット39が溶接などにより固定されている。ピンステイパネル65のボルト孔とブラケット39のボルト孔は、ボルト67が挿通できるように、対応する位置に形成されている。そして、同図に示すように、ピンステイパネル65の先端の第1取付部66が、ボルト67とナット68を用いてバッテリフレーム3のブラケット39に取り付けられている。なお、符号69は、ボルト67を締め込む際にナット68が連れ回りするのを防止するナットプレートである。
【0030】
また、本実施形態のボルト67は、ピンステイパネル65に次ぐリヤサスペンションメンバアッセンブリ61の脆弱部を構成する強度とされている。すなわち、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61のうち、ピンステイパネル65の次に座屈する強度とされている。
【0031】
本実施形態の自動車において、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61は、左右それぞれの前側取付部621,631と、左右それぞれの後側取付部622,632という4点において、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられる。これに加えて、左右それぞれの前側取付部621,631より前方に設けた第1取付部66を、バッテリフレーム3の左右後端部に取り付け、都合6点でリヤサスペンションメンバアッセンブリ61を自動車ボディ2に取り付けている。
【0032】
以上のとおり、本実施形態の自動車1によれば、自動車ボディ2の床裏面21の構造部材であるシル25やリヤフロアサイドメンバ26などに取り付けられ、バッテリ4を収納するバッテリフレーム3と、リヤサスペンション6を支持するとともに、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられたリヤサスペンションメンバアッセンブリ61と、を備え、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61は、少なくとも、左右それぞれの前側取付部621,631と、左右それぞれの後側取付部622,632とにおいて、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられ、左右それぞれの前側取付部621,631よりも車両前方の第1取付部66において、バッテリフレーム3に取り付けられている。
【0033】
バッテリフレーム3は、それ自体が、底面フレーム31と、側面フレーム32~35と、カバー38とにより六面全面が機械的に固定されているので、自動車ボディ2の床裏面21に固定された堅固な物体となっている。したがって、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61の左右前端を、別部品のサブフレームなどを介して自動車ボディ2に取り付けなくても、バッテリフレーム3がこの種のサブフレームと同等の強度を有するので、操縦安定性を損なうことなく、部品点数の削減による軽量化を図ることができる。またこれに加えて、リヤサスペンションメンバアッセンブリの前方の第1取付部をバッテリフレームに取り付けることで、バッテリフレームをリヤサスペンションの位置まで後方に拡大することができる。その結果、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。
【0034】
また、本実施形態の自動車1によれば、バッテリフレーム3は、その左右両側部が、自動車ボディ2のシル25に取り付けられ、その左右後端部が、リヤフロアサイドメンバ26に取り付けられ、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61の第1取付部66は、バッテリフレーム3の左右後端部のそれぞれに取り付けられている。すなわち、バッテリフレーム3は、それ自体が、底面フレーム31と、側面フレーム32~35と、カバー38とにより六面全面が機械的に固定されているので、自動車ボディ2の床裏面21に固定された堅固な物体となっている。したがって、操縦安定性を損なうことなく、部品点数の削減による軽量化を図ることができる。またこれに加えて、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。
【0035】
また、本実施形態の自動車1によれば、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61は、左側の前側取付部621と後側取付部622とを懸架する第1リヤサスペンションメンバ62と、右側の前側取付部631と後側取付部632とを懸架する第2リヤサスペンションメンバ63と、第1リヤサスペンションメンバ62と第2リヤサスペンションメンバ63とを懸架する第3リヤサスペンションメンバ64,64とを含み、第1取付部66は、第1リヤサスペンションメンバ62及び第2リヤサスペンションメンバ63それぞれの前部から車両前方にそれぞれ延在するピンステイパネル65に設けられ、バッテリフレーム3の左右後端部のそれぞれに固定されたブラケット39に、ボルト67及びナット68を介して第1取付部66が取り付けられる。これにより、操縦安定性を損なうことなく、部品点数の削減による軽量化を図ることができる。またこれに加えて、リヤサスペンションメンバと干渉することなくリヤサスペンションの前方にバッテリを搭載することができる。
【0036】
また、本実施形態の自動車1によれば、ピンステイパネル65は、第1リヤサスペンションメンバ62及び第2リヤサスペンションメンバ63とは別部材とされ、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61の脆弱部を構成する。これにより、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61のうちのピンステイパネル65が最初に座屈するので、衝突衝撃を主としてピンステイパネル65のみで吸収することができる。
【0037】
また、本実施形態の自動車1によれば、第1取付部66に使用されるボルト67が、ピンステイパネル65に次ぐリヤサスペンションメンバアッセンブリ61の脆弱部を構成する。これにより、後方衝突時には、リヤサスペンションメンバアッセンブリ61のうち、ピンステイパネル65の次にボルト67が座屈するので、衝突衝撃を主としてピンステイパネル65とボルト67で吸収することができる。
【符号の説明】
【0038】
1…自動車
2…自動車ボディ
21…床裏面
22…ダッシュパネル
23…フロントフロアパネル
24…リヤフロアパネル
25…シル
26…リヤフロアサイドメンバ
261…ブラケット
3…バッテリフレーム
31…底面フレーム
31A,31B,31C,31D,31E,31F…サブ底面フレーム
311…アッパプレート
312…ロアプレート
313…中空部
314…リブ
32,33,34,35…側面フレーム
321…リブ
36…仕切り板
37…ブラケット
38…カバー
39…ブラケット
4…バッテリ
41…バッテリモジュール
411…主面
412…側面
5…冷媒循環器
51…流路
52…ポンプ
53…冷却器
54…冷媒タンク
6…リヤサスペンション
61…リヤサスペンションメンバアッセンブリ
62…第1リヤサスペンションメンバ
621…前側取付部
622…後側取付部
63…第2リヤサスペンションメンバ
631…前側取付部
632…後側取付部
64…第3リヤサスペンションメンバ
65…ピンステイパネル
66…第1取付部
67…ボルト
68…ナット
69…ナットプレート