JP2011218910A - 電動車両の車体後部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】後突による衝撃荷重入力時、サイドメンバに衝撃荷重が集中することを抑制し、サイドメンバの変形を防止できる電動車両の車体後部構造を提供すること。
【解決手段】車両前後方向に延びるサイドメンバ１１と、このサイドメンバ１１に支持するバッテリーケース２１と、このサイドメンバ１１に支持するリヤサスペンションアーム３１と、このサイドメンバ１１に設けられた共通ブラケット４０と、を備える。そして、共通ブラケット４０は、バッテリーケース２１を支持するバッテリーマウント部４２と、リヤサスペンションアーム３１を支持するサスペンションマウント部４３と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車体床下にバッテリーケースを搭載した電動車両の車体後部構造に関するものである。

従来、車体の床下にバッテリーパックを収納したバッテリーケース配置し、このバッテリーケースを、バッテリーブラケットを介して左右一対のサイドメンバに固定すると共に、各サイドメンバにそれぞれ設けたサスペンションブラケットに、リヤサスペンションのリヤサスペンションアームを取り付けた電気自動車が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開2009-83597号公報

しかしながら、従来の電気自動車では、バッテリーケースとリヤサスペンションアームがそれぞれ異なるブラケットを介してサイドメンバに固定されている。このため、車両への後突発生時、まずサイドメンバの後端部から衝撃荷重が入力する。そして、この衝撃荷重によって車体後部が変形してリヤタイヤにも衝撃荷重の一部が入力すると、この衝撃荷重の一部は、リヤサスペンションアームからサスペンションブラケットを介してサイドメンバに伝達される。

すなわち、後突発生時にサイドメンバに衝撃荷重が集中して伝達されることになり、サイドメンバの負担が大きくなって、サイドメンバが変形に至りやすいという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、後突による衝撃荷重入力時、サイドメンバに衝撃荷重が集中することを抑えることで、サイドメンバの変形を防止できる電動車両の車体後部構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電動車両の車体後部構造では、車両前後方向に延びるサイドメンバと、このサイドメンバに支持するバッテリーケースと、サイドメンバに支持する一対のリヤサスペンションアームと、サイドメンバに設けられた共通ブラケットと、を備える。そして、共通ブラケットは、バッテリーケースを支持するバッテリーマウント部と、リヤサスペンションアームを支持するサスペンションマウント部と、を有する。

本発明の電動車両の車体後部構造にあっては、車両への後突発生時、衝撃荷重によって車体後部が変形することでリヤサスペンションアームから伝達された衝撃荷重は、サスペンションマウント部を有する共通ブラケットに入力する。そして、この共通ブラケットに入力した衝撃荷重は、共通ブラケットからサイドメンバに伝達されると同時に、共通ブラケットのバッテリーマウント部を介してバッテリーケースへと伝達される。
このように、後突による衝撃荷重入力時、リヤサスペンションアームから伝達される荷重は、共通ブラケットを介してサイドメンバとバッテリーケースのそれぞれに分散して伝達されることになる。この結果、共通ブラケットより前側のサイドメンバに衝撃荷重が集中することを抑制し、サイドメンバの変形を防止できる。

実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車の車体構造要部を示す斜視図である。 実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車の車体構造要部を示す底面図である。 実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車の車体構造要部を示す側面図である。 図２のＡ部拡大図である。 共通ブラケットを示す斜視図である。 比較例の電気自動車の構成を模式的に示した説明図である。 比較例の電気自動車への後突時の荷重伝達経路を示した説明図である。 実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車への後突時の荷重伝達経路を示した説明図である。

以下、本発明の電動車両の車体後部構造を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は、実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車の車体構造要部を示す斜視図である。図２は、実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車の車体構造要部を示す底面図である。図３は、実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車の車体構造要部を示す側面図である。図４は、図２のＡ部拡大図である。図５は、共通ブラケットを示す斜視図である。

実施例１の車体後部構造が適用された電気自動車（電動車両）１は、図１に示すように、車体フレーム１０と、バッテリーユニット２０と、リヤサスペンション３０と、共通ブラケット４０と、を備えている。

前記車体フレーム１０は、電気自動車１の骨格をなす剛体部材であり、車両の左右に配置されて車両前後方向に延びる一対のサイドメンバ１１,１１と、車両幅方向に延びる複数のクロスメンバ１２,…と、を有している。各サイドメンバ１１,１１及び各クロスメンバ１２,…は、フロアパネル１３と共に一体化されている。

前記バッテリーユニット２０は、電気自動車１に搭載する図示しない走行用電動モータの電源であり、複数のバッテリーパックを内蔵したバッテリーケース２１を有している。このバッテリーケース２１は、一対のサイドメンバ１１,１１間に配置されている。また、バッテリーケース２１は、強化プラスチックの内部に補強用金属プレートをインサートした樹脂成形品によって形成された筐体であり、下面２１ａ等に多数の凹凸が形成されている。これにより、バッテリーケース２１は、車体フレーム１０とほぼ同等の強度を有する高剛性の剛体部材とみなすことができる。また、このバッテリーケース２１の両側部２１ｂ,２１ｂには、複数の取付部２１ｃ,…が形成され、取付用ネジＮによりサイドメンバ１１,１１に固定されている。

前記リヤサスペンション３０は、左右後輪ＲＴ,ＬＴをそれぞれ車体フレーム１０に支持するものであり、ここではトレーリングアーム式リヤサスペンションである。このリヤサスペンション３０は、左右一対のリヤサスペンションアーム３１,３１と、車両幅方向に延びるクロスビーム３２と、左右一対の懸架ばね３３,３３と、スタビライザー３４と、左右一対のショックアブソーバ３５,３５と、を有している。各リヤサスペンションアーム３１は、車両前後方向に延び、中間部３１ｂが車両内側に向かって湾曲している。クロスビーム３２及びスタビライザー３４は、この車両内側に湾曲した中間部３１ｂに取り付けられている。そして、前端部に形成された軸受部３１ａは、内部にゴムブッシュを内蔵した円筒形状を呈しており、軸方向Ｌ１が、車両前後方向に対して、車両外側が後方に傾くように傾斜している（図５参照）。

前記共通ブラケット４０は、サイドメンバ１１の後部に固定され、バッテリーユニット２０のバッテリーケース２１と、リヤサスペンション３０のリヤサスペンションアーム３１を車体フレーム１０に支持するものである。この共通ブラケット４０は、サイドメンバ１１に固定する複数のフランジ部４１,…と、バッテリーケース２１を支持するバッテリーマウント部４２と、リヤサスペンションアーム３１を支持するサスペンションマウント部４３と、を有している。

前記フランジ部４１は、共通ブラケット４０の周縁部から突出し、サイドメンバ１１の側面に沿って湾曲している。このフランジ部４１は、溶接によってサイドメンバ１１に固着されている。

前記バッテリーマウント部４２は、サイドメンバ１１の下方位置であって、バッテリーケース２１の側方に配置されている。そして、このバッテリーマウント部４２にバッテリーケース２１の最後部の取付部２１ｃ´が重合し、取付用ネジＮによって固定される。さらにここでは、接続片４２ａを介してバッテリーマウント部４２にバッテリーケース２１が連結されている。

前記サスペンションマウント部４３は、リヤサスペンションアーム３１の軸受部３１ａを貫通し、この軸受部３１ａを揺動可能に支持する支持軸（図示せず）を挟み込む一対の軸支持壁４３ａ,４３ａを有している。この軸支持壁４３ａ,４３ａの軸方向Ｌ２は、軸受部３１ａの軸方向Ｌ１に合わせて傾斜している。
そして、このサスペンションマウント部４３は、バッテリーマウント部４２よりも車両後方位置に配置されると共に、バッテリーマウント部４２よりも車両内側に入り込むように屈曲している。これにより、このサスペンションマウント部４３は、バッテリーケース２１の車両左右方向の側面２１ｂ,２１ｂよりも車両内側位置に配置され、車幅方向においてバッテリーケース２１と重複する位置関係となる（図２参照）。
また、このサスペンションマウント部４３は、バッテリーケース２１の下面２１ａよりも上方位置に配置される（図３参照）。これにより、このサスペンションマウント部４３は、車両上下方向においてバッテリーケース２１と重複する位置関係となる。
さらに、このサスペンションマウント部４３は、バッテリーケース２１の後面２１ｄよりも車両前側位置に配置されている（図２参照）。これにより、このサスペンションマウント部４３は、車両前後方向においてバッテリーケース２１と重複する位置関係となる。

次に、作用を説明する。
まず、「比較例の電気自動車の車体後部構造とその課題」の説明を行い、続いて、実施例１の電動車両の車体後部構造における作用を「衝撃荷重分散作用」、「リヤサスペンションアーム座屈作用」に分けて説明する。

[比較例の電気自動車の車体後部構造とその課題]
図６は、比較例の電気自動車の構成を模式的に示した説明図である。図７は、比較例の電気自動車への後突時の荷重伝達経路を示した説明図である。

図６に示す比較例の電気自動車Ａは、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１００と、バッテリーケース１０１と、リヤサスペンションアーム１０２と、バッテリーブラケット１０３と、サスペンションブラケット１０４と、を備えている。そして、この比較例の電気自動車Ａでは、左右一対のサイドメンバ１００の間であって、車体の床下にバッテリーパックを収納したバッテリーケース１０１を配置する。そして、このバッテリーケース１０１を、バッテリーブラケット１０３を介してサイドメンバ１００に固定する。さらに、バッテリーブラケット１０３の後方位置であって、サイドメンバ１００の後部に設けたサスペンションブラケット１０４に、リヤサスペンションアーム１０２を取り付ける。このリヤサスペンションアーム１０２は、後輪Ｔを支持している。

このような比較例の電気自動車Ａにおいて、車両後方（図７では右側）からの後突発生時、衝撃荷重Ｆは、まずバンパー（図示せず）からサイドメンバ１００の後端部に入力し、そのままサイドメンバ１００によって支持される第１伝達経路Ｆ１を通る。

さらに、衝撃荷重Ｆによって車体後部が変形すると、衝撃荷重Ｆの一部が後輪Ｔからリヤサスペンションに入力する。このとき、この衝撃荷重Ｆの一部は、リヤサスペンションのリヤサスペンションアーム１０２に入力し、さらにサスペンションブラケット１０４を介してサイドメンバ１００に伝達される第２伝達経路Ｆ２を通る。

このように、比較例の電気自動車Ａでは、第１伝達経路Ｆ１を通って入力した荷重、及び、第２伝達経路Ｆ２を通って入力した荷重は、いずれにしてもサイドメンバ１００に伝達されることになる。つまり、サイドメンバ１００に衝撃荷重Ｆが集中してしまい、サイドメンバ１００の負担が増大して、サイドメンバ１００が変形しやすくなっていた。

[入力荷重分散作用]
図８は、実施例１の車体後部構造が適用された電動車両への後突時の荷重伝達経路を示した説明図である。

実施例１の電気自動車１において、車両後方（図８では右側）からの後突発生時、衝撃荷重Ｆは、まずバンパー（図示せず）からサイドメンバ１１の後端部に入力し、そのままサイドメンバ１１の前端部に伝達される第１伝達経路（ここでは図示せず）を通る。

さらに、衝撃荷重Ｆによって車体後部が変形し、衝撃荷重Ｆの一部が後輪ＲＴ,ＬＴからリヤサスペンション３０に入力すると、この衝撃荷重Ｆの一部は、それぞれリヤサスペンションアーム３１を通り、サイドメンバ１１に支持された共通ブラケット４０に入力する第３伝達経路Ｆ３を通る。ここで、共通ブラケット４０は、サイドメンバ１１に固定されると共に、バッテリーマウント部４２及びサスペンションマウント部４３を有している。これにより、第３伝達経路Ｆ３は、サスペンションマウント部４３から、第４伝達経路Ｆ４と、第５伝達経路Ｆ５とに分岐する。すなわち、第４伝達経路Ｆ４は、共通ブラケット４０のフランジ部４１を介して、サイドメンバ１１に荷重を伝達する経路である。また、第５伝達経路Ｆ５は、共通ブラケット４０のバッテリーマウント部４２を介して、バッテリーケース２１に荷重を伝達する経路である。

これにより、後輪ＲＴ,ＬＴから入力した衝撃荷重Ｆの一部のうち、第４伝達経路Ｆ４を通った衝撃荷重はサイドメンバ１１に伝達され、第５伝達経路Ｆ５を通った衝撃荷重はバッテリーケース２１に伝達される。このように、衝撃荷重Ｆの一部が共通ブラケット４０から先において、サイドメンバ１１とバッテリーケース２１に分岐して伝達されることで、衝撃荷重Ｆが分散してサイドメンバ１１に衝撃荷重Ｆが集中しない。この結果、共通ブラケット４０よりも前側におけるサイドメンバ１１の変形を防止できる。

すなわち、後輪ＲＴ,ＬＴから入力する衝撃荷重Ｆの大きさを例えば１０とし、バッテリーケース２１に伝達される衝撃荷重の大きさを例えば４とすると、サイドメンバ１１に伝達される衝撃荷重の大きさは６になる。これにより、後輪から入力する衝撃荷重Ｆが第２伝達経路Ｆ２を通って全てサイドメンバに伝達していた比較例の電気自動車Ａの場合よりも、サイドメンバ１１の負担を軽減することができることがわかる。さらに、サイドメンバ１１の負担が低いために、車体に入力する衝撃荷重Ｆの大きさが同じであったとしても、比較例の電気自動車Ａの場合よりも、サイドメンバ１１の変形抑制効果が高くなる。

しかも、実施例１の電気自動車１では、共通ブラケット４０を介してサイドメンバ１１に固定したバッテリーケース２１が高剛性を有する筐体であり、サイドメンバ１１等の車体フレーム１０と同等の剛体部材とみなすことができる。すなわち、このバッテリーケース２１によって、電気自動車１に入力した荷重を十分に支持することが可能である。

特に、実施例１の電気自動車１では、共通ブラケット４０のバッテリーマウント部４２にバッテリーケース２１の最後部の取付部２１ｃ´が重合し、取付用ネジＮによって固定されている。つまり、このバッテリーマウント部４２で、バッテリーケース２１の後部を支持している。これにより、後突時発生時の衝撃荷重Ｆの入力位置に近い位置において、衝撃荷重Ｆをバッテリーケース２１へと分散することができ、サイドメンバ１１のさらなる変形抑制を図ることができる。

[リヤサスペンションアーム座屈作用]
実施例１の電気自動車１において、車両後方（図８では右側）からの後突発生時における衝撃荷重Ｆが過大であると、後輪ＲＴ,ＬＴごとリヤサスペンション３０が前方に移動し、共通ブラケット４０が前方に押されて移動することがある。ここで、共通ブラケット４０のサスペンションマウント部４３は、バッテリーケース２１の側面２１ｂよりも車両内側位置に配置され、バッテリーケース２１の下面２１ａよりも上方位置に配置されている。すなわち、サスペンションマウント部４３は、車両左右方向、車両上下方向の何れの方向においてもバッテリーケース２１に重複する位置関係となっている。

これにより、衝撃荷重Ｆによって共通ブラケット４０が前方に移動しても、サスペンションマウント部４３がバッテリーケース２１と干渉し、それ以上の前方移動が抑制される。このため、サスペンションマウント部４３に支持されたリヤサスペンションアーム３１の軸受部３１ａの位置が固定され、リヤサスペンションアーム３１が確実に座屈して、衝突エネルギーを十分に吸収することができる。

特に、実施例１の車体後部構造では、リヤサスペンションアーム３１の中間部３１ｂが、車両内側に向かって屈曲しているので、リヤサスペンションアーム３１は、この中間部３１ｂを中心に座屈しやすくなっている。これにより、さらに衝突エネルギーの吸収を十分に図ることができる。

そして、実施例１の車体後部構造では、共通ブラケット４０のサスペンションマウント部４３は、バッテリーケース２１の後面２１ｄよりも車両前側位置に配置されている。このため、車両前後長の短縮を図ることができ、車体を小型化することができる。また、バッテリーユニット２０の容量を確保することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の電動車両の車体後部構造にあっては、下記に挙げる効果を得ることができる。

(1) 車両前後方向に延びるサイドメンバ１１と、前記サイドメンバ１１に支持するバッテリーケース２１と、前記サイドメンバ１１に支持するリヤサスペンションアーム３１と、前記サイドメンバ１１に設けられ、前記バッテリーケース２１を支持するバッテリーマウント部４２と、前記リヤサスペンションアーム３１を支持するサスペンションマウント部４３と、を有する共通ブラケット４０と、を備えた構成とした。
このため、後突による衝撃荷重入力時、サイドメンバに衝撃荷重が集中することを抑えることで、サイドメンバの変形を防止できる。

(2) 前記共通ブラケット４０は、前記サスペンションマウント部４３で、前記バッテリーケース２１の後部を支持する構成とした。
このため、後突時発生時の衝撃荷重Ｆの入力位置に近い位置において、衝撃荷重Ｆをバッテリーケース２１へと分散することができ、サイドメンバ１１のさらなる変形抑制を図ることができる。

(3) 前記共通ブラケット４０は、前記サスペンションマウント部４３を、前記バッテリーマウント部４２よりも車両後方位置に配置すると共に、前記バッテリーケース２１の車両左右方向の側面２１ｂよりも車両内側位置に配置した構成とした。
このため、後突による衝撃荷重によって共通ブラケット４０が前方移動することを抑制し、リヤサスペンションアーム３１の座屈による荷重エネルギーの吸収を図ることができる。

(4) 前記共通ブラケット４０は、前記サスペンションマウント部４３を、前記バッテリーケース２１の下面２１ａよりも上方位置に配置した構成とした。
このため、後突による衝撃荷重によって共通ブラケット４０が前方移動することを抑制し、リヤサスペンションアーム３１の座屈による荷重エネルギーの吸収を図ることができる。

(5) 前記共通ブラケット４０は、前記サスペンションマウント部４３を、前記バッテリーマウント部４２よりも車両後方位置に配置すると共に、前記バッテリーケース２１の後面２１ｄよりも車両前側位置に配置した構成とした。
このため、車両前後長を短縮化し、車体の小型化を図ることができる。

以上、本発明の電動車両の車体後部構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、リヤサスペンション３０としてトレーリングアーム式リヤサスペンションとする例を示した。しかし、例えば、ストラット式サスペンション等であってもよい。

また、電動車両として走行用電動モータを駆動源とする電気自動車１とする例を示したが、これに限らず、駆動源としてエンジンと走行用電動モータを併用するハイブリッド車両であってもよいし、燃料電池車であってもよい。要するに、車体床下にバッテリーケースを搭載した車両であれば、本発明の車体後部構造を適用することができる。

１ 電気自動車（電動車両）
１０ 車体フレーム
１１ サイドメンバ
２０ バッテリーユニット
２１ バッテリーケース
２１ａ 下面
２１ｂ 側面
２１ｄ 後面
３０ リヤサスペンション
３１ リヤサスペンションアーム
３１ａ 軸受部
４０ 共通ブラケット
４１ フランジ部
４２ バッテリーマウント部
４３ サスペンションマウント部

Claims (5)

1. 車両前後方向に延びるサイドメンバと、
   前記サイドメンバに支持するバッテリーケースと、
   前記サイドメンバに支持するリヤサスペンションアームと、
   前記サイドメンバに設けられ、前記バッテリーケースを支持するバッテリーマウント部と、前記リヤサスペンションアームを支持するサスペンションマウント部と、を有する共通ブラケットと、
   を備えたことを特徴とする電動車両の車体後部構造。
2. 請求項１に記載された電動車両の車体後部構造において、
   前記共通ブラケットは、前記サスペンションマウント部で、前記バッテリーケースの後部を支持することを特徴とする電動車両の車体後部構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載された電動車両の車体後部構造において、
   前記共通ブラケットは、前記サスペンションマウント部を、前記バッテリーマウント部よりも車両後方位置に配置すると共に、前記バッテリーケースの車両左右方向の側面よりも車両内側位置に配置したことを特徴とする電動車両の車体後部構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載された電動車両の車体後部構造において、
   前記共通ブラケットは、前記サスペンションマウント部を、前記バッテリーケースの下面よりも上方位置に配置したことを特徴とする電動車両の車体後部構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された電動車両の車体後部構造において、
   前記共通ブラケットは、前記サスペンションマウント部を、前記バッテリーマウント部よりも車両後方位置に配置すると共に、前記バッテリーケースの後面よりも車両前側位置に配置したことを特徴とする電動車両の車体後部構造。

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