(57)【要約】【課題】バッテリへ伝達される衝突荷重を確実に減少させる衝突荷重緩和構造体を提供する。【解決手段】車幅方向に間隔を空けて配置され、前後方向に延びると共に互いの間隔が前部側に対して後部側が広くなるように形成された一対の車体フレーム１と、一対の車体フレーム１の内側に配置されてバッテリ３を支持するバッテリフレーム１２とを備え、バッテリフレーム１２は、電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が一対の車体フレーム１に近接配置されると共に後部側が一対の車体フレーム１との間に隙間Ｇ１を空けて配置される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体であって、
前後方向に延びると共に互いの間隔が前部側に対して後部側が広くなるように形成された一対の車体フレームと、
前記一対の車体フレームの内側に配置されて前記バッテリを支持するバッテリフレームと
を備え、
前記バッテリフレームは、電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が前記一対の車体フレームに近接配置されると共に後部側が前記一対の車体フレームとの間に隙間を空けて配置される衝突荷重緩和構造体。
【請求項２】
前記一対の車体フレームは、車室の床下において前端部側から後端部側に向かって徐々に互いの間隔が広くなるように形成された一対のフロアサイドフレームであり、
前記バッテリフレームは、前後方向に延びると共に前端部側が前記一対のフロアサイドフレームに沿って後方へ向かって互いの間隔が徐々に広くなるように形成された一対の側部フレームを有する請求項１に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項３】
前後方向に延びると共に前記バッテリフレームの前側に同一面内に位置するように配置されたサブフレームをさらに有する請求項１または２に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項４】
前記バッテリフレームを前記一対の車体フレームに固定する固定部をさらに有し、
前記固定部は、前記バッテリフレームの回動に伴って前記バッテリフレームの固定位置が側方へ変位する請求項１〜３のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項５】
前記一対の車体フレームと前記バッテリフレームとの間に配置され、前記バッテリフレームが回動して前記一対の車体フレームに衝突する時の衝撃を吸収する衝撃吸収部をさらに有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衝突荷重緩和構造体に係り、特に、電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車およびハイブリッド自動車などの電動自動車に搭載されるバッテリは、大きな容量を必要とし、その重量も大きなものとなる。このため、電動自動車には、一般的に、バッテリを支持するためのバッテリフレームが設けられており、例えば車室の床下の広いスペースにバッテリフレームを設けて複数のバッテリがまとめて配置されている。ここで、電動自動車が衝突した場合に、外部からの大きな衝突荷重がバッテリに入力することを抑制する技術が求められている。
【０００３】
そこで、バッテリへの衝突荷重の伝達を緩和する衝突荷重緩和構造体として、例えば、特許文献１には、車両前方から入力された荷重を確実に分散させることができる電気自動車のバッテリ支持構造が提案されている。この電気自動車のバッテリ支持構造は、フロア面から下方に突出して車両前後方向に延びると共にバッテリが支持される突出部を設け、この突出部の前端部にフロントサイドフレームの後端部が連結されている。これにより、車両前方からフロントサイドフレームに入力された荷重を突出部を介して車両後方に伝達および分散させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の電気自動車のバッテリ支持構造は、クロスメンバーなどの車体フレームが、バッテリを支持する突出部に側方から強固に固定されている。このため、車幅方向に偏りを有する衝突荷重が突出部に伝達されると、その衝突荷重を確実に減少させることができず、バッテリに大きな衝突荷重が入力されるおそれがあった。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、バッテリへ伝達される衝突荷重を確実に減少させる衝突荷重緩和構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る衝突荷重緩和構造体は、電動自動車を駆動するためのバッテリに伝達される衝突荷重を緩和する衝突荷重緩和構造体であって、前後方向に延びると共に互いの間隔が前部側に対して後部側が広くなるように形成された一対の車体フレームと、一対の車体フレームの内側に配置されてバッテリを支持するバッテリフレームとを備え、バッテリフレームは、電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が一対の車体フレームに近接配置されると共に後部側が一対の車体フレームとの間に隙間を空けて配置されるものである。
【０００８】
ここで、一対の車体フレームは、車室の床下において前端部側から後端部側に向かって徐々に互いの間隔が広くなるように形成された一対のフロアサイドフレームであり、バッテリフレームは、前後方向に延びると共に前端部側が一対のフロアサイドフレームに沿って後方へ向かって互いの間隔が徐々に広くなるように形成された一対の側部フレームを有することが好ましい。
【０００９】
また、前後方向に延びると共にバッテリフレームの前側に同一面内に位置するように配置されたサブフレームをさらに有することが好ましい。
【００１０】
また、バッテリフレームを一対の車体フレームに固定する固定部をさらに有し、固定部は、バッテリフレームの回動に伴ってバッテリフレームの固定位置が側方へ変位することが好ましい。
【００１１】
また、一対の車体フレームとバッテリフレームとの間に配置され、バッテリフレームが回動して一対の車体フレームに衝突する時の衝撃を吸収する衝撃吸収部をさらに有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、バッテリフレームは電動自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動するように、前部側が一対の車体フレームに近接配置されると共に後部側が一対の車体フレームとの間に隙間を空けて配置されるので、バッテリへ伝達される衝突荷重を確実に減少させる衝突荷重緩和構造体を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る衝突荷重緩和構造体を備えた自動車の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る衝突荷重緩和構造体の要部を示す底面図である。
【図３】電気自動車の前部が衝突体に衝突した様子を示す図である。
【図４】バッテリフレームが回動する様子を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る衝突荷重緩和構造体の要部を示す底面図である。
【図６】実施の形態２における固定部の構成を示す図である。
【図７】実施の形態１および２の変形例に係る衝突荷重緩和構造体の要部を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の一実施の形態に係る衝突荷重緩和構造体を備えた電気自動車の構成を示す。この電気自動車は、車体を支持する車体フレーム１と、車体フレーム１に固定されたバッテリ筐体２と、バッテリ筐体２内に配置された複数のバッテリ３と、バッテリ筐体２の前側に配置されたサブフレーム４と、複数のバッテリ３に図示しない配線を介して電気的に接続された駆動部５とを有する。
【００１５】
車体フレーム１は、バンパフレーム６と、一対のフロントアッパフレーム７と、一対のフロントサイドフレーム８と、一対のフロントピラー９と、一対のサイドシル１０と、一対のフロアサイドフレーム１１とを有する。
バンパフレーム６は、電気自動車の前部に配置されてバンパＢを支持するもので、車幅方向に湾曲して延びるように形成されている。このバンパフレーム６およびバンパＢには、電気自動車の前部が衝突した際に、最初に変形して衝突荷重を吸収するクラッシュエリアＳが形成されている。
【００１６】
フロントアッパフレーム７は、電気自動車の両側部を前部近傍から後方へ延びるように形成されており、後端部がフロントピラー９に接続されている。
フロントサイドフレーム８は、フロントアッパフレーム７の内側を前後方向に延びるように形成され、前端部がバンパフレーム６に接続されると共に後端部がフロアサイドフレーム１１に接続されている。また、フロントサイドフレーム８の後端部は、トルクボックスなどの剛性部材Ｒを介してサイドシル１０にも接続されている。
【００１７】
フロントピラー９は、電気自動車の両側部を上下方向に延びるように形成されており、その間を接続するようにトーボードＴが配置されている。このトーボードＴの前側には前室Ｒ１が形成されると共にトーボードＴの後側には車室Ｒ２が形成されている。
サイドシル１０は、前端部がフロントピラー９の下端部に接続され、車室Ｒ２の床下を電気自動車の両側部に沿って後方へ延びるように形成されている。
フロアサイドフレーム１１は、車室Ｒ２の床下においてサイドシル１０の内側を前後方向に延びるように形成され、前端部がフロントサイドフレーム８に接続されると共に後端部がサイドシル１０に接続されている。このため、フロアサイドフレーム１１は、前端部側から後端部側に向かって徐々に側方に開くように、すなわち前端部側から後端部側へ向かって一方のフロアサイドフレーム１１と他方のフロアサイドフレーム１１との間隔が徐々に広くなるように配置されている。
【００１８】
バッテリ筐体２は、内部に収容された複数のバッテリ３の姿勢を強固に固定するためのもので、複数のバッテリ３をまとめて覆うと共に高い剛性を有するように形成されている。バッテリ筐体２は、車室Ｒ２の床下において一対のフロアサイドフレーム１１の間に広がるように配置されている。そして、バッテリ筐体２の下部には、枠形状のバッテリフレーム１２がバッテリ筐体２の外縁部に沿って設けられており、このバッテリフレーム１２によりバッテリ３が下側から支持されている。
バッテリ３は、車外の電源から供給される電力で充電されるもので、バッテリ筐体２内に収容されている。バッテリ３は、駆動部５を駆動させるために大きな容量を有し、その重量も大きくなる。このため、バッテリ３を収容したバッテリ筐体２の重量は、例えば約３００ｋｇとなるなど非常に大きなものとなる。
【００１９】
サブフレーム４は、バンパＢの近傍からバッテリフレーム１２の前部に向かって前室Ｒ１内を後方へ延びるように配置されている。
駆動部５は、バッテリ３から供給される電力により駆動するモータなどから構成され、前室Ｒ１内においてタイヤなどに接続されている。
【００２０】
次に、バッテリフレーム１２とサブフレーム４の構成を詳細に説明する。
図２に示すように、バッテリフレーム１２とサブフレーム４は、同一面内に位置するように配置されている。バッテリフレーム１２は、電気自動車の両側部側を前後方向に延びる一対の側部フレーム１４ａと、車幅方向に延びて一対の側部フレーム１４ａの前端部を接続する前部フレーム１４ｂと、車幅方向に延びて一対の側部フレーム１４ａの後端部を接続する後部フレーム１４ｃとを有し、フロアサイドフレーム１１の内側にほぼ同一面内に位置するように配置される。
【００２１】
一対の側部フレーム１４ａは、前端部側にフロアサイドフレーム１１に沿って近接して配置された押当部１６を有する。この押当部１６は、後端部側へ向かって側方へ開くように形成、すなわち後端部側へ向かって互いの間隔が徐々に広くなるように形成されている。また、一対の側部フレーム１４ａの後部側は、後方へ向かって真直ぐ平行に延びるように形成されており、フロアサイドフレーム１１との間に隙間Ｇ１を空けて配置されている。前部フレーム１４ｂは、トーボードＴに沿って車幅方向に延びるように形成されている。また、後部フレーム１４ｃは、車幅方向に延びるように形成され、その後方に位置する車体フレーム１、具体的には一対のフロアサイドフレーム１１の間を接続するクロスメンバー１７との間に隙間Ｇ２を空けて配置されている。
このように、バッテリフレーム１２は、前部側が一対のフロアサイドフレーム１１に近接配置されると共に後部側が一対のフロアサイドフレーム１１およびクロスメンバー１７との間に隙間Ｇ１およびＧ２を空けて配置されることにより、電気自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側を側方へ回動させることができる。なお、バッテリフレーム１２は、フロアサイドフレーム１１に複数の固定部１５で連結して固定されている。
【００２２】
サブフレーム４は、電気自動車の衝突により前方への慣性力が生じるバッテリフレーム１２を前側から受け止めて支持するものであり、電気自動車の両側部側を前後方向に延びる一対の側部フレーム１３ａと、一対の側部フレーム１３ａの前端部を接続する前部フレーム１３ｂと、一対の側部フレーム１３ａの後端部を接続する後部フレーム１３ｃとを有する。
一対の側部フレーム１３ａは、前端部から後端部に向かって真直ぐ平行に延びるように形成されている。ここで、一対の側部フレーム１３ａは、その延長線上にバッテリフレーム１２の一対の側部フレーム１４ａの前端部が位置するように配置されている。このため、一対の側部フレーム１３ａの後端部は、一対の側部フレーム１４ａの前端部に対向配置されることになる。また、前部フレーム１３ｂと後部フレーム１３ｃは、バッテリフレーム１２の前部フレーム１４ｂと平行に車幅方向に延びるように形成されている。サブフレーム４は、図示しない連結部を介してフロントサイドフレーム８に連結して固定されている。
【００２３】
次に、この実施の形態の動作について説明する。
まず、図１および２に示す電気自動車において前部の一部に衝突体Ｄが衝突することにより、車幅方向に偏りを有する衝突荷重が入力される。例えば、図３に示すように、電気自動車の前部の右側部側に衝突体Ｄがオフセット衝突することにより、電気自動車の右側部側に左側部側と比較して大きな衝突荷重が入力される。この入力された衝突荷重は、フロントアッパフレーム７、フロントサイドフレーム８およびサブフレーム４を介して後方へと伝達される。
【００２４】
この衝突により、バッテリフレーム１２には、左斜め前方への慣性力が生じ、押当部１６がフロアサイドフレーム１１に押し当てられる。このため、バッテリフレーム１２は、前方への移動が規制されて、図４に示すように、押当部１６を中心に後部側が隙間Ｇ１を狭めるように左側方へ回動されることになる。
【００２５】
従来、バッテリフレーム１２は、衝突により前方および側方へ移動しないように、例えば側部フレーム１４ａなどが車体フレーム１に強固に固定されていた。このため、車体フレーム１を介して大きな衝突荷重が一度にバッテリフレーム１２に入力されるおそれがあった。
本発明においては、バッテリフレーム１２を回動させることにより衝突荷重を受け流し、バッテリフレーム１２に入力される衝突荷重を緩和することができる。このため、隙間Ｇ１は、バッテリフレーム１２が回動可能な距離に設定されることになる。また、隙間Ｇ２は、バッテリフレーム１２が回動する際に、バッテリフレーム１２の後部がクロスメンバー１７に接触しないように設定され、隙間Ｇ２を空けることでバッテリフレーム１２を安定して回動させることができる。特に、スモールオーバーラップ衝突などの衝突荷重の偏りが大きい衝突において、本発明を好適に適用することができる。
【００２６】
ここで、一対の側部フレーム１４ａは、押当部１６において後方へ向かって徐々に間隔が広くなるように形成されているため、慣性力に従って押当部１６をフロアサイドフレーム１１に押し当てることにより、フロアサイドフレーム１１が側方へ押し拡げられる。これにより、押当部１６とフロアサイドフレーム１１との間にも隙間が生じ、バッテリフレーム１２をスムーズに回動させることができる。
【００２７】
また、一対の側部フレーム１４ａは、押当部１６において後方へ向かって徐々に間隔が広くなるように形成されているため、押当部１６をフロアサイドフレーム１１に広い面積で押し当てることができる。これにより、バッテリフレーム１２の前方への移動が確実に規制されるため、バッテリフレーム１２をよりスムーズに回動させることができる。
また、押当部１６をフロアサイドフレーム１１に押し当てる際に、バッテリフレーム１２は、前側に配置されたサブフレーム４に当接される。これにより、バッテリフレーム１２は、サブフレーム４に前側から支持されるため、バッテリフレーム１２の前方への移動を確実に規制することができ、バッテリフレーム１２をよりスムーズに回動させることができる。
【００２８】
なお、サブフレーム４は、一対の側部フレーム１３ａの延長線上にバッテリフレーム１２の一対の側部フレーム１４ａの前端部が位置するため、バッテリフレーム１２を前側から確実に支持することができる。また、サブフレーム４は、バッテリフレーム１２の前部フレーム１４ｂと平行に後部フレーム１３ｃが配置されるため、バッテリフレーム１２に対して幅広い面積で当接することができ、バッテリフレーム１２を前側から強固に支持することができる。また、サブフレーム４は、バッテリフレーム１２より低い剛性を有することが好ましい。これにより、サブフレーム４がバッテリフレーム１２を支持する際に、サブフレーム４を優先的に変形させることができ、バッテリフレーム１２に入力される衝突荷重を抑制することができる。
また、バッテリフレーム１２の前側にサブフレーム４を配置するだけでバッテリフレーム１２の前方への移動を抑制するため、バッテリフレーム１２の前部フレーム１４ｂなどを車体フレーム１に強固に固定する必要がなく、電気自動車を軽量化すると共に組立を簡単化することができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、バッテリフレーム１２の前部側を一対のフロアサイドフレーム１１に近接配置すると共にバッテリフレーム１２の後部側を一対のフロアサイドフレーム１１およびクロスメンバー１７との間に隙間Ｇ１およびＧ２を空けて配置することで、バッテリフレーム１２は電気自動車の衝突に応じて前部側を中心に後部側が側方へ回動されるため、バッテリ３へ伝達される衝突荷重を確実に減少させることができる。
【００３０】
実施の形態２
固定部１５は、バッテリフレーム１２の回動に伴ってバッテリフレーム１２の固定位置が側方へ変位するように固定されることが好ましい。
例えば、図５に示すように、実施の形態１の固定部１５に換えて固定部２１を配置することができる。この固定部２１は、図６に示すように、２つの穴２２および２３と、この穴２２および２３を連通する連通路２４とがフロアサイドフレーム１１側の接続位置に形成されている。２つの穴２２および２３は、同じ径を有すると共に一方の穴２２が他方の穴２３に対して車幅方向内側に配置されている。一方の穴２２には固定具２５が挿入されており、フロアサイドフレーム１１に固定されている。連通路２４は、固定具２５の径より小さな幅で形成されている。このため、固定具２５は、通常、一方の穴２２内に留められており、バッテリフレーム１２の回動に伴って所定の圧力が固定部２１に付加された時に、固定具２５は連通路２４を拡げながら側方へ変位して他方の穴２３へ移動する。
【００３１】
本実施の形態によれば、バッテリフレーム１２の回動に伴って固定部２１の固定位置が側方へ変位するため、バッテリフレーム１２を安定して回動させることができる。また、固定具２５は連通路２４を拡げながら側方へ変位するため、バッテリフレーム１２に入力される衝突荷重を吸収することができ、バッテリ３へ伝達される衝突荷重を確実に減少させることができる。
【００３２】
なお、上記の実施の形態１および２において、一対のフロアサイドフレーム１１とバッテリフレーム１２との間に、バッテリフレーム１２が回動して一対のフロアサイドフレーム１１に衝突する時の衝撃を吸収する衝撃吸収部を配置することが好ましい。
例えば、図７に示すように、実施の形態１において、バッテリフレーム１２の一対の側部フレーム１４ａの外側面に衝撃吸収部３１を新たに配置することができる。この衝撃吸収部３１は、バッテリフレーム１２が回動してフロアサイドフレーム１１に衝突する場合に、潰れるように変形することでバッテリフレーム１２に入力される衝突荷重を吸収するものである。なお、衝撃吸収部３１は、樹脂材料などから構成することができる。
【００３３】
また、上記の実施の形態１および２では、本発明の衝突荷重緩和構造体を電気自動車に適用したが、駆動部を電気で駆動させるなど、大きな容量のバッテリを搭載した電動自動車であればよく、電気自動車に限られるものではない。例えば、ハイブリッド自動車に本発明の衝突荷重構造体を適用することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１  車体フレーム、２  バッテリ筐体、３  バッテリ、４  サブフレーム、５  駆動部、６  バンパフレーム、７  フロントアッパフレーム、８  フロントサイドフレーム、９  フロントピラー、１０  サイドシル、１１  フロアサイドフレーム、１２  バッテリフレーム、１４ａ，１３ａ  側部フレーム、１４ｂ，１３ｂ  前部フレーム、１４ｃ，１３ｃ  後部フレーム、１５，２１  固定部、１６  押当部、１７  クロスメンバー、２２，２３  穴、２４  連通路、２５  固定具、３１  衝撃吸収部、Ｂ  バンパ、Ｓ  クラッシュエリア、Ｒ  剛性部材、Ｔ  トーボード、Ｒ１  前室、Ｒ２  車室、Ｇ１，Ｇ２  隙間、Ｄ  衝突体。
【図１】
2017065493.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017065493.tif 000005
【図４】
2017065493.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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