特許 7708084 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】2025-07-07

(45)【発行日】2025-07-15

(54)【発明の名称】車両下部構造

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/20 20060101AFI20250708BHJP

   B62D 21/15 20060101ALI20250708BHJP

【ＦＩ】

B62D25/20 F

B62D21/15 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022196600

(22)【出願日】2022-12-08

(65)【公開番号】P2024082626

(43)【公開日】2024-06-20

【審査請求日】2024-07-24

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上拾石 恭平

(72)【発明者】

【氏名】駒田 庸介

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 俊明

【審査官】小林 瑛佑

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１１３００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２７０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２６３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０３００４８１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ２５／２０

Ｂ６２Ｄ ２１／０２

Ｂ６２Ｄ ２１／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両のフロアパネルの車両下方側に搭載されたバッテリケースと、
前記フロアパネルと前記バッテリケースとの間で、かつ前記車両の前席を支持する支持部材の後側部分よりも車両前方側で車幅方向に延在するクロスメンバと、
前記クロスメンバの車幅方向外側で車両前後方向に延在するロッカと、
閉断面形状に形成され、前記クロスメンバの車幅方向外側端部と前記ロッカとを連結する連結部材と、
を備え、
前記連結部材の上壁における車幅方向最外側から内側へ順に車両前後方向に延在する第１脆弱部及び第２脆弱部が形成されるとともに、正面視で前記第１脆弱部と前記第２脆弱部との間における前記連結部材の下壁に車両前後方向に延在する第３脆弱部が形成され、
前記第１脆弱部と前記第３脆弱部との車幅方向に沿った間隔が、前記第２脆弱部と前記第３脆弱部との車幅方向に沿った間隔よりも短くされている車両下部構造。

【請求項2】

前記第３脆弱部は、前記第１脆弱部及び前記第２脆弱部よりも脆弱に形成されている請求項１に記載の車両下部構造。

【請求項3】

前記第１脆弱部、前記第２脆弱部、前記第３脆弱部が、それぞれ第１ビード部、第２ビード部、第３ビード部とされるとともに、前記第３ビード部の深さが、前記第１ビード部及び前記第２ビード部の深さよりも深くされている請求項１に記載の車両下部構造。

【請求項4】

前記連結部材は、前記クロスメンバよりも剛性が低くされている請求項１～請求項３の何れか１項に記載の車両下部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両下部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

内部にバッテリが収納されたバッテリケースをクロスメンバの下方側に搭載する車両において、車両の側面衝突時に、シートブラケットを回転させてクロスメンバの車幅方向外側端部を下方側へ向けて変形させ、衝突荷重を吸収するようにした構造は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１１３００６号公報

【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、上記のような構造では、クロスメンバの車両前後方向の位置を、前席を支持するシートブラケットの後側部分と同位置にする必要がある。つまり、クロスメンバを後席に近づけて配置する必要がある。この場合、後席に着座する乗員のつま先が、フロアパネルを介してクロスメンバに当たってしまい、結果的に後席に着座する乗員の足元空間を狭くしてしまう不具合がある。

【0005】

そこで、本発明は、後席に着座する乗員の足元空間を狭くすることなく、車両の側面衝突時における衝突荷重を吸収できる車両下部構造を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するために、本発明に係る第１の態様の車両下部構造は、車両のフロアパネルの車両下方側に搭載されたバッテリケースと、前記フロアパネルと前記バッテリケースとの間で、かつ前記車両の前席を支持する支持部材の後側部分よりも車両前方側で車幅方向に延在するクロスメンバと、前記クロスメンバの車幅方向外側で車両前後方向に延在するロッカと、閉断面形状に形成され、前記クロスメンバの車幅方向外側端部と前記ロッカとを連結する連結部材と、を備え、前記連結部材の上壁における車幅方向最外側から内側へ順に車両前後方向に延在する第１脆弱部及び第２脆弱部が形成されるとともに、正面視で前記第１脆弱部と前記第２脆弱部との間における前記連結部材の下壁に車両前後方向に延在する第３脆弱部が形成され、前記第１脆弱部と前記第３脆弱部との車幅方向に沿った間隔が、前記第２脆弱部と前記第３脆弱部との車幅方向に沿った間隔よりも短くされている。

【0007】

第１の態様の発明によれば、車両の側面衝突時に、ロッカを介して連結部材に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力される。ここで、連結部材の上壁には、車両前後方向に延在する第１脆弱部及び第２脆弱部が車幅方向最外側から内側へ順に形成され、正面視で第１脆弱部と第２脆弱部との間における連結部材の下壁には、車両前後方向に延在する第３脆弱部が形成されている。そして、第１脆弱部と第３脆弱部との車幅方向に沿った間隔が、第２脆弱部と第３脆弱部との車幅方向に沿った間隔よりも短くされている。

【0008】

したがって、連結部材に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、第１脆弱部と第２脆弱部との間における連結部材の上壁及び下壁が車両上方側へ凸となるように変形する。これにより、車両の前席を支持する支持部材の後側部分よりも車両前方側で車幅方向に延在するクロスメンバの車幅方向外側端部を車両下方側へ向けて変形させることが可能となり、クロスメンバの車幅方向略中央部を車両上方側へ向けて変形させることが可能となる。つまり、連結部材及びクロスメンバにより、後席に着座する乗員の足元空間を狭くすることなく、車両の側面衝突時における衝突荷重が吸収される。

【0009】

また、本発明に係る第２の態様の車両下部構造は、第１の態様の車両下部構造であって、前記第３脆弱部は、前記第１脆弱部及び前記第２脆弱部よりも脆弱に形成されている。

【0010】

第２の態様の発明によれば、第３脆弱部が第１脆弱部及び第２脆弱部よりも脆弱に形成されている。したがって、車両の側面衝突時に、連結部材に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、第１脆弱部と第２脆弱部との間における連結部材の上壁及び下壁が車両上方側へ凸となるように変形し易くなる。

【0011】

また、本発明に係る第３の態様の車両下部構造は、第１の態様の車両下部構造であって、前記第１脆弱部、前記第２脆弱部、前記第３脆弱部が、それぞれ第１ビード部、第２ビード部、第３ビード部とされるとともに、前記第３ビード部の深さが、前記第１ビード部及び前記第２ビード部の深さよりも深くされている。

【0012】

第３の態様の発明によれば、第１脆弱部、第２脆弱部、第３脆弱部が、それぞれ第１ビード部、第２ビード部、第３ビード部とされるとともに、第３ビード部の深さが、第１ビード部及び第２ビード部の深さよりも深くされている。したがって、車両の側面衝突時に、連結部材に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、第１脆弱部（第１ビード部）と第２脆弱部（第２ビード部）との間における連結部材の上壁及び下壁が車両上方側へ凸となるように変形し易くなる。

【0013】

また、本発明に係る第４の態様の車両下部構造は、第１～第３の何れか１つの態様の車両下部構造であって、前記連結部材は、前記クロスメンバよりも剛性が低くされている。

【0014】

第４の態様の発明によれば、連結部材がクロスメンバよりも剛性が低くされている。したがって、連結部材に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、第１脆弱部と第２脆弱部との間における連結部材の上壁及び下壁が車両上方側へ凸となるようにより一層変形し易くなる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、後席に着座する乗員の足元空間を狭くすることなく、車両の側面衝突時における衝突荷重を吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態に係る車両下部構造を示す概略正面図である。

【図2】本実施形態に係る車両下部構造を示す概略平面図である。

【図3】本実施形態に係る側面衝突前の車両下部構造を拡大して示す概略正面図である。

【図4】本実施形態に係る側面衝突後の車両下部構造を拡大して示す概略正面図である。

【図5】（Ａ）～（Ｃ）本実施形態に係るエクステンションとクロスメンバの側面衝突時における変形過程を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車両上方向、矢印ＦＲを車両前方向、矢印ＬＨを車両左方向、矢印ＲＨを車両右方向とする。また、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車両における上下、前後、左右を示すものとする。また、左右方向は、車幅方向と同義である。

【0018】

図１、図２に示されるように、本実施形態に係る車両下部構造１０が適用されている車両１２は、平面視で前輪Ｆｗの車軸（図示省略）と後輪Ｒｗの車軸（図示省略）との間に配置される略矩形枠状のフレーム部材１５を備えている。フレーム部材１５の上方側には、車両１２のフロアを構成するフロアパネル１４が配置され、フレーム部材１５の下方側には、バッテリケース１６が搭載されている。

【0019】

すなわち、フレーム部材１５は、正面視でフロアパネル１４とバッテリケース１６との間に配置されている。なお、図２では、フロアパネル１４及びバッテリケース１６の図示を省略しているが、バッテリケース１６は、フレーム部材１５等によって支持されている。また、図１に示されるように、バッテリケース１６の内部には、前後方向に複数積層された電池セル１７Ａが車幅方向に複数列設けられてなる電池スタック１７が収容されている。つまり、この車両１２は、電気自動車又はプラグインハイブリッド車である。

【0020】

フレーム部材１５は、車幅方向に延在する金属製のクロスメンバ２０と、クロスメンバ２０の車幅方向外側で、前後方向に延在する金属製の左右一対のロッカ３０と、を有している。クロスメンバ２０は、断面略ハット型形状に形成されており、フレーム部材１５の前後方向略中央部に設けられている（図２参照）。なお、フレーム部材１５には、クロスメンバ２０の前方側及び後方側にも、クロスメンバ２０と同様のクロスメンバ（図示省略）が設けられている。

【0021】

また、図２に示されるように、車両１２（図示しないクロスメンバやサイドメンバ等）には、前席（図示省略）をスライド可能に支持するシートレール（図示省略）の前側下部及び後側下部が取り付けられる前後一対の支持部材としてのシートブラケット１８が設けられている（図２では、車幅方向外側のシートブラケット１８のみ示されている）。そして、クロスメンバ２０は、平面視で、シートブラケット１８の後側部分１８Ｂよりも前方側で、かつシートブラケット１８の前側部分１８Ｆよりも後方側に配置されている。

【0022】

また、フレーム部材１５は、クロスメンバ２０の車幅方向外側端部とロッカ３０とを連結する連結部材としての金属製のエクステンション２２を有している。エクステンション２２は、クロスメンバ２０よりも剛性が低くされている。すなわち、エクステンション２２の板厚は、クロスメンバ２０の板厚よりも薄く形成されている。なお、エクステンション２２における他の構成については、後で詳述する。

【0023】

図１、図２に示されるように、ロッカ３０は、断面略ハット型形状に形成されて前後方向に延在するロッカアウタパネル３２と、断面略ハット型形状に形成されて前後方向に延在するロッカインナパネル３４と、を有している。そして、ロッカ３０は、ロッカアウタパネル３２の上下のフランジ部３２Ａと、ロッカインナパネル３４の上下のフランジ部３４Ａと、が互いに溶接等によって接合されることで閉断面形状に形成されている。

【0024】

エクステンション２２は、側面視で閉断面形状（断面略矩形状をなす四角筒状）に形成されており、その車幅方向内側端部は、クロスメンバ２０の車幅方向外側端部の内部に挿入されて溶接等によって一体的に接合されている。そして、エクステンション２２の車幅方向外側端部（少なくとも上壁２２Ｕの車幅方向外側端部）には、フランジ部（図示省略）が一体に形成されており、そのフランジ部がロッカ３０（ロッカインナパネル３４）に溶接等によって接合されている。

【0025】

図３に示されるように、エクステンション２２の上壁２２Ｕには、断面略円弧形状に下方側へ凹んで前後方向に延在する第１脆弱部としての第１ビード部２４と、断面略円弧形状に下方側へ凹んで前後方向に延在する第２脆弱部としての第２ビード部２６と、が車幅方向最外側から内側へ順に形成されている。

【0026】

つまり、エクステンション２２の上壁２２Ｕにおいて、最も車幅方向外側に第１ビード部２４が形成され、その第１ビード部２４の車幅方向内側に所定の間隔を空けて第２ビード部２６が形成されている。そして、図３に示す正面視で第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の下壁２２Ｄには、断面略円弧形状に上方側へ凹んで前後方向に延在する第３脆弱部としての第３ビード部２８が形成されている。

【0027】

なお、図３に示されるように、第１ビード部２４と第３ビード部２８との車幅方向に沿った間隔Ｄ１が、第２ビード部２６と第３ビード部２８との車幅方向に沿った間隔Ｄ２よりも短くされている。また、第３ビード部２８は、第１ビード部２４及び第２ビード部２６よりも脆弱に形成されている。すなわち、第３ビード部２８の深さ（凹み量）が、第１ビード部２４及び第２ビード部２６の深さ（凹み量）よりも深く（大きく）されている。

【0028】

以上のような構成とされた本実施形態に係る車両下部構造１０において、次にその作用について説明する。

【0029】

車両１２がポール等のバリアＷ（図５参照）に側面衝突した際には、車幅方向外側からロッカ３０を介してエクステンション２２に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力される。ここで、図３に示されるように、エクステンション２２の上壁２２Ｕには、前後方向に延在する第１ビード部２４及び第２ビード部２６が車幅方向最外側から内側へ順に形成され、かつ正面視で第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の下壁２２Ｄには、前後方向に延在する第３ビード部２８が形成されている。

【0030】

そして、第１ビード部２４と第３ビード部２８との車幅方向に沿った間隔Ｄ１が、第２ビード部２６と第３ビード部２８との車幅方向に沿った間隔Ｄ２よりも短くされている。したがって、エクステンション２２に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、図４に示されるように、第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の上壁２２Ｕ及び下壁２２Ｄが上方側へ凸となるように塑性変形する。

【0031】

より具体的に説明すると、図５（Ａ）に示されるように、車両１２がバリアＷに側面衝突すると、ロッカ３０には、そのバリアＷから相対的に衝突荷重が入力される。ロッカ３０に車幅方向外側から衝突荷重が入力されると、図５（Ｂ）に示されるように、ロッカ３０が車幅方向内側へ潰れながら、その衝突荷重の一部を吸収し、残りの衝突荷重の一部がエクステンション２２に伝達される。

【0032】

そして、エクステンション２２に車幅方向外側から衝突荷重が入力されると、図５（Ｃ）に示されるように、第１ビード部２４、第３ビード部２８、第２ビード部２６を基点としてエクステンション２２が折れ曲がるように塑性変形し、その衝突荷重を吸収する。つまり、第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の上壁２２Ｕ及び下壁２２Ｄが上方側へ凸となるように塑性変形し、その衝突荷重を吸収する。

【0033】

そして、これにより、クロスメンバ２０の車幅方向外側端部（クロスメンバ２０とエクステンション２２との境界部分）が下方側へ向けて（下凸となるように）変形することが可能となり、クロスメンバ２０の車幅方向略中央部が上方側へ向けて（上凸となるように）変形することが可能となる（図５（Ｃ）参照）。

【0034】

ここで、クロスメンバ２０は、車両１２の前席（詳細には、前席をスライド可能に支持するシートレールの後側下部）を支持するシートブラケット１８の後側部分１８Ｂよりも前方側で車幅方向に延在しており、後席に着座している乗員のつま先がフロアパネル１４を介してクロスメンバ２０に当たることがないようになっている。

【0035】

したがって、エクステンション２２及びクロスメンバ２０により、後席に着座する乗員の足元空間を狭くすることなく、車両１２の側面衝突時における衝突荷重を効率よく吸収することができる。そして、これにより、クロスメンバ２０及びバリアＷがバッテリケース１６に当たるのを抑制又は防止することができるため、バッテリケース１６を介して電池スタック１７へ衝突荷重が入力されるのを効果的に抑制又は防止することができる。

【0036】

また、エクステンション２２の下壁２２Ｄに形成される第３ビード部２８が、エクステンション２２の上壁２２Ｕに形成される第１ビード部２４及び第２ビード部２６よりも脆弱に形成されている。具体的には、図３に示されるように、第３ビード部２８の深さ（凹み量）が、第１ビード部２４及び第２ビード部２６の深さ（凹み量）よりも深く（大きく）されている。

【0037】

したがって、車両１２の側面衝突時に、エクステンション２２に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の上壁２２Ｕ及び下壁２２Ｄを上方側へ凸となるように容易に変形させることがきる。換言すれば、第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の上壁２２Ｕ及び下壁２２Ｄが上方側へ凸変形するように効果的に誘導する（コントロールする）ことができる。

【0038】

なお、上記したように、エクステンション２２の少なくとも上壁２２Ｕの車幅方向外側端部に一体に形成されているフランジ部がロッカ３０に接合されているため、ロッカ３０を介してエクステンション２２に衝突荷重が入力される際、その衝突荷重は、主にエクステンション２２の高さ方向略中央部から上側へ伝達され易い。したがって、エクステンション２２の下壁２２Ｄに、深さの深い（凹み量の大きい）第３ビード部２８が形成されていても、衝突荷重に対するエクステンション２２の強度低下を抑制することができ、エクステンション２２によるエネルギー吸収効率の低下を抑制することができる。

【0039】

さらに、このエクステンション２２は、クロスメンバ２０よりも剛性が低くされている。具体的には、エクステンション２２の板厚が、クロスメンバ２０の板厚よりも薄く形成されている。したがって、エクステンション２２に車幅方向内側へ向かう衝突荷重が入力されると、第１ビード部２４と第２ビード部２６との間におけるエクステンション２２の上壁２２Ｕ及び下壁２２Ｄを上方側へ凸となるように、より一層容易に変形させることができる。

【0040】

以上、本実施形態に係る車両下部構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両下部構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、エクステンション２２に形成する脆弱部としてのビード部は、図示の３つに限定されるものではない。

【0041】

エクステンション２２には、その車幅方向に沿った長さに応じて、ビード部が追加されてもよい。すなわち、エクステンション２２の上壁２２Ｕにおいて、第２ビード部２６よりも車幅方向内側に第１ビード部２４又は第２ビード部２６と同様のビード部が１つ以上形成されるとともに、エクステンション２２の下壁２２Ｄにおいて、第２ビード部２６よりも車幅方向内側に第３ビード部２８と同様のビード部が１つ以上形成されてもよい。

【0042】

なお、エクステンション２２の車幅方向に沿った長さが長くされて、上壁２２Ｕ及び下壁２２Ｄにビード部を追加して形成する場合には、その追加する上下のビード部は、車幅方向において同じ位置に形成されていなければよい。すなわち、追加されるビード部には、第１ビード部２４と第３ビード部２８との間隔Ｄ１及び第２ビード部２６と第３ビード部２８との間隔Ｄ２のような関係がなくてもよい。したがって、追加されるビード部は、例えば上下交互に車幅方向に等間隔に形成されてもよい。

【0043】

また、第１脆弱部、第２脆弱部、第３脆弱部は、図示の第１ビード部２４、第２ビード部２６、第３ビード部２８に限定されるものではなく、例えば図示は省略するが、前後方向に長いスリット形状の第１長孔部、第２長孔部、第３長孔部とされてもよい。この場合、第３長孔部の開口面積を第１長孔部及び第２長孔部の開口面積よりも大きくすれば、第３長孔部を第１長孔部及び第２長孔部よりも脆弱にすることができる。

【0044】

また、エクステンション２２の剛性をクロスメンバ２０の剛性よりも低くする構成は、板厚の違いによるものに限定されるものではない。例えば、エクステンション２２を成形する金属材料を、クロスメンバ２０を成形する金属材料よりも剛性の低い金属材料にして、エクステンション２２の剛性がクロスメンバ２０の剛性よりも低くなるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0045】

１０ 車両下部構造
１２ 車両
１４ フロアパネル
１６ バッテリケース
１８ シートブラケット（支持部材）
２０ クロスメンバ
２２ エクステンション（連結部材）
２２Ｕ 上壁
２２Ｄ 下壁
２４ 第１ビード部（第１脆弱部）
２６ 第２ビード部（第２脆弱部）
２８ 第３ビード部（第３脆弱部）
３０ ロッカ
Ｄ１ 間隔
Ｄ２ 間隔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】