(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前後方向に延びるように配置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、バッテリフレーム１２に接続され、衝突に応じて前側から押圧されたバッテリフレーム１２が真直ぐ後退するように後退方向を規制する方向規制部１７とを備える。【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、
車幅方向に間隔を空けて前後方向に延びるように配置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、
前記バッテリフレームに接続され、衝突に応じて前側から押圧された前記バッテリフレームが真直ぐ後退するように後退方向を規制する方向規制部とを備える衝突荷重緩和構造体。
【請求項２】
前記方向規制部は、前記電動自動車の前後方向に延びる中心軸に沿って前記バッテリフレームが真直ぐ後退するように後退方向を規制する請求項１に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項３】
前後方向に延びるように配置され、前端部が前記一対の車体フレームに接続されると共に後端部が前記バッテリフレームに接続されて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備える請求項１または２に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項４】
前記方向規制部は、前記固定部において前記一対の車体フレームおよび前記バッテリフレームのうち少なくとも一方との接続位置に設けられ、前記接続位置を衝突に応じて後方へ真直ぐ変位させることにより前記バッテリフレームの後退方向を規制する請求項３に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項５】
前記方向規制部は、前記バッテリフレームが所定の値を超える圧力で前側から押圧された時に前記バッテリフレームの後退を開始させる請求項１〜４のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項６】
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、車幅方向に間隔を空けて配置されて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１〜５のいずれか一項に記載の衝突荷重緩和構造体。
【請求項７】
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１〜６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、フロントサイドフレームなどの車体フレームが、バッテリを支持する突出部に強固に固定されている。このため、突出部に大きな衝突荷重が伝達された場合に、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、車幅方向に間隔を空けて前後方向に延びるように配置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、バッテリフレームに接続され、衝突に応じて前側から押圧されたバッテリフレームが真直ぐ後退するように後退方向を規制する方向規制部とを備えるものである。
【０００８】
また、方向規制部は、電動自動車の前後方向に延びる中心軸に沿ってバッテリフレームが真直ぐ後退するように後退方向を規制することが好ましい。
【０００９】
また、前後方向に延びるように配置され、前端部が一対の車体フレームに接続されると共に後端部がバッテリフレームに接続されて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備えることができる。
また、方向規制部は、固定部において一対の車体フレームおよびバッテリフレームのうち少なくとも一方との接続位置に設けられ、接続位置を衝突に応じて後方へ真直ぐ変位させることによりバッテリフレームの後退方向を規制することが好ましい。
【００１０】
また、方向規制部は、バッテリフレームが所定の値を超える圧力で前側から押圧された時にバッテリフレームの後退を開始させることが好ましい。
【００１１】
また、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、車幅方向に間隔を空けて配置されて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。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、衝突に応じて前側から押圧されたバッテリフレームが真直ぐ後退するようにバッテリフレームに接続された方向規制部がバッテリフレームの後退方向を規制するので、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】
【００１４】
【図１】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自動車の構成を示す図である。
【図２】衝突荷重緩和構造体の要部を示す底面図である。
【図３】方向規制部の構成を示す図である。
【図４】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５】バッテリフレームが後退する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、電気自動車の前後方向に延びる中心軸と平行に後方へ向かって真直ぐ延びるように形成されている。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クロスメンバーなどの車体フレーム１との間に隙間を空けて配置されている。
【００２３】
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電気自動車の中心軸と平行に真直ぐ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。
【００２４】
ここで、バッテリフレーム１２の下側には、前後方向に延びるように平板形状の固定部１５が配置されている。この固定部１５は、前端部がフロアサイドフレーム１１に接続されると共に後端部がバッテリフレーム１２の側部フレーム１４ａに接続されており、フロアサイドフレーム１１にバッテリフレーム１２を固定するものである。なお、フロアサイドフレーム１１の接続位置とバッテリフレーム１２の接続位置とは、電気自動車の前後方向に延びる中心軸に沿って並ぶように配置されている。
【００２５】
図３に示すように、固定部１５の後端部には、バッテリフレーム１２との接続位置に方向規制部１７が設けられている。この方向規制部１７は、固定部１５の後端部をバッテリフレーム１２に接続する一方で、衝突に応じて前側から押圧されたバッテリフレーム１２が真直ぐ後退するように後退方向を規制するものである。具体的には、方向規制部１７は、２つの穴１８ａおよび１８ｂと、この２つの穴１８ａおよび１８ｂを連通する連通路１９と、一方の穴１８ａ内に挿入されて固定部１５をバッテリフレーム１２に固定する固定具２０とを有する。
２つの穴１８ａおよび１８ｂは、同じ径を有すると共に前後方向に並んで配置されている。連通路１９は、固定具２０の径より小さな幅を有し、一方の穴１８ａから他方の穴１８ｂまで電気自動車の前後方向に延びる中心軸に沿って前後方向に真直ぐ延びるように形成されている。
【００２６】
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に示す電気自動車の前部が衝突体Ｄに衝突、例えば正面からフルラップ衝突すると、電気自動車の前部に衝突荷重が入力される。衝突初期では、図４に示すように、バンパＢのクラッシュエリアＳが潰れるように変形される一方で、その他の車体フレーム１はほとんど変形されず、バンパＢから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。
【００２７】
この時、バッテリフレーム１２には、前方への慣性力が生じているが、押当部１６がフロアサイドフレーム１１に押し当てられると共に前部フレーム１４ｂがサブフレーム４の後部フレーム１３ｃに押し当てられる。これにより、バッテリフレーム１２がフロアサイドフレーム１１とサブフレーム４に前側から支持される。
【００２８】
ここで、押当部１６は、後方へ向かって外側へ開くように形成されており、フロアサイドフレーム１１に広い面積で押し当てられるため、バッテリフレーム１２の前方への移動を確実に抑制することができる。
また、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。さらに、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】
なお、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確実に抑制することができる。
【００３０】
続いて、バンパＢのクラッシュエリアＳが完全に変形して衝突初期が終了するのに伴い、衝突体Ｄからの圧力によりサブフレーム４が後方へ移動される。これにより、バッテリフレーム１２がサブフレーム４に正面から後方へ押圧されることになる。さらに、衝突体Ｄからの圧力によりフロントサイドフレーム８およびサブフレーム４が大きく潰れるように変形された場合には、前室Ｒ１に配置された駆動部５などの機器類がサブフレーム４と共にバッテリフレーム１２を前側から後方へ押圧する。
この時、固定部１５は、前後方向に延びるように配置されており、フロアサイドフレーム１１の接続位置とバッテリフレーム１２の接続位置とが前後方向に並ぶように配置されている。すなわち、フロアサイドフレーム１１の接続位置とバッテリフレーム１２の接続位置は、バッテリフレーム１２が押圧される方向に並んで配置されている。このため、固定部１５は、引張り方向でバッテリフレーム１２を支持するため、押圧方向に対して交差する方向、例えば斜め方向に接続位置が並んで配置された場合と比較して、バッテリフレーム１２を確実に固定することができる。
【００３１】
ただし、フロントサイドフレーム８およびサブフレーム４が大きく潰された後もバッテリフレーム１２の位置を維持し続けると、バッテリフレーム１２に大きな衝突荷重が伝達されるおそれがある。そこで、固定部１５に設けられた方向規制部１７が、バッテリフレーム１２に所定の値を超える圧力、例えばバッテリ３の損傷を招くような圧力で正面から押圧される時に、バッテリフレーム１２を後退させる。
具体的には、方向規制部１７は、図３に示すように、バッテリフレーム１２を固定する固定具２０が穴１８ａに挿入され、この穴１８ａから電気自動車の中心軸に沿って後方へ延びるように連通路１９が形成されている。この連通路１９は固定具２０より小さな幅で形成されているため、図５に示すように、バッテリフレーム１２が正面から所定の値を超える圧力で押圧されることにより固定具２０が連通路１９内に押し拡げるように侵入し、バッテリフレーム１２の後退が開始される。そして、固定具２０が連通路１９に沿って真直ぐ移動することにより、バッテリフレーム１２を電気自動車の中心軸に沿って真直ぐ後退させる。
【００３２】
このように、所定の値を超える圧力で押圧されたバッテリフレーム１２を後退させることにより、バッテリ３の損傷を招くような大きな衝突荷重がバッテリフレーム１２に入力されることを抑制し、バッテリ３の損傷を防ぐことができる。また、方向規制部１７がバッテリフレーム１２を真直ぐ後退させることにより、例えばバッテリフレーム１２が斜め方向に後退してフロアサイドフレーム１１などに衝突することを防ぐことができ、バッテリフレーム１２を所望の位置に安定して後退させることができる。ここで、方向規制部１７は、電気自動車の右側部側と左側部側に均等に配置されることが好ましく、これによりバッテリフレーム１２の後退方向を一定に保つことができ、高精度に後退方向を規制することができる。
【００３３】
さらに、バッテリフレーム１２が後退する際に、固定具２０は、連通路１９を拡げながら一方の穴１８ａから他方の穴１８ｂへと移動する。このため、連通路１９の変形に伴ってバッテリフレーム１２に入力される衝突荷重を低減することができる。
なお、連通路１９は、バッテリフレーム１２の後退に伴って、バッテリフレーム１２の後方に位置するクロスメンバーなどの車体フレーム１にバッテリフレーム１２の後部が衝突しないような長さに設定することが好ましい。
【００３４】
本実施の形態によれば、衝突に応じて前側から押圧されたバッテリフレーム１２が真直ぐ後退するように方向規制部１７が後退方向を規制するため、バッテリフレーム１２を所定の位置に安定して後退させることができ、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。
【００３５】
なお、上記の実施の形態では、方向規制部１７は、固定部１５の後端部、すなわちバッテリフレーム１２との接続位置に設けられたが、固定部１５において一対のフロアサイドフレーム１１およびバッテリフレーム１２のうち少なくとも一方との接続位置に設けて接続位置を衝突に応じて後方へ真直ぐ変位させることができればよく、これに限られるものではない。
例えば、固定部１５の前端部と後端部の両方に方向規制部１７を設けることができる。これにより、バッテリフレーム１２をより後方へ後退させることができると共にバッテリフレーム１２に入力される衝突荷重をより確実に低減させることができる。
ただし、上記のように、固定部１５の後端部のみに方向規制部１７を設けることにより、バッテリフレーム１２の後退方向を一定に保つことができ、高精度に後退方向を規制することができる。
【００３６】
また、上記の実施の形態では、方向規制部１７は、全ての固定部１５に設けられていたが、バッテリフレーム１２の後退方向を規制できればよく、これに限られるものではない。ただし、全ての固定部が、バッテリフレーム１２の後退方向を妨げないように配置されることが好ましい。
【００３７】
また、上記の実施の形態では、方向規制部１７は、バッテリフレーム１２の後退方向を電気自動車の中心軸に沿って真直ぐ後退するように規制したが、電気自動車の中心軸に対して斜め方向に真直ぐ後退するように規制してもよい。ただし、バッテリフレーム１２を電気自動車の中心軸に沿って真直ぐ後退させることにより、バッテリフレーム１２をより安定して後退させることができる。
【００３８】
また、上記の実施の形態では、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】
【００３９】
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  固定部、１６  押当部、１７  方向規制部、１８ａ，１８ｂ  穴、１９  連通路、２０  固定具、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、Ｄ  衝突体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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