JP2022014936A - 車体下部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体剛性、バッテリユニットの搭載性、及び、バッテリユニットとダクトとの接続作業性を確保しながら、最大限のバッテリ搭載量とすること。
【解決手段】車室１４内の冷暖房を行うエアコンユニット２２と、車室１４のフロアパネル２４上に設置されたバッテリユニット２６と、エアコンユニット２２とバッテリユニット２６とを接続するダクト２８とを備え、ダクト２８は、バッテリユニット２６の下面２６ａに接続され、フロアパネル２４は、バッテリユニット２６が収容される第１凹部３０と、第１凹部３０の底面３０ａに形成され、ダクト２８が収容される第２凹部３２とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、自動車等の車両の車体下部構造に関する。

例えば、特許文献１には、フロアパネル上にバッテリを設置し、エアコンユニットから延びるダクトをバッテリの前面に接続する構造が開示されている。

この特許文献１に開示された構造では、排気ダクトを、バッテリの後面からリヤフロアの閉断面空間部に対して接続している。

特開２０１１－５７１９１号公報

電気自動車では、クロスメンバ間のスペース等の限られた車体スペースにバッテリを多く搭載したいという要望がある。特許文献１に開示された構造では、バッテリの前面に対してダクトを接続するために、クロスメンバに形成された貫通孔を貫通させてダクトを通している。この特許文献１に開示された構造では、クロスメンバとバッテリとを近接して配置することができるため、バッテリ搭載量を多く確保することができる反面、クロスメンバの剛性、バッテリの搭載性、及び、バッテリとダクトとの接続作業性がそれぞれ低下するおそれがある。また、クロスメンバに貫通孔を設ける代わりにクロスメンバの閉断面を一部削ることも考えられるが、その場合もクロスメンバの剛性の低下は避けられない。

この点に関し、バッテリとクロスメンバとの間に間隔を設けることで、クロスメンバの剛性、バッテリ搭載性、及び、ダクトの接続性をそれぞれ確保することも考えられる。しかし、この場合、クロスメンバやリヤフロア（リヤクロスメンバ）の位置を変更する必要があり、モータユニットが搭載された電動車両の車体と、エンジン搭載車両の車体とを共用することが困難となる。さらに、クロスメンバの位置を変えない場合は、バッテリ搭載量を減らさなくてはいけなくなってしまう。

本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、車体剛性、バッテリユニットの搭載性、及び、バッテリユニットとダクトとの接続作業性を確保しながら、最大限のバッテリ搭載量とすることが可能な車体下部構造を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、モータユニットが搭載された電動車両の車体と、エンジン搭載車両の車体とを共用することが可能な車体下部構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、車室内の冷暖房を行うエアコンユニットと、前記車室のフロアパネル上に設置されたバッテリユニットと、前記エアコンユニットと前記バッテリユニットとを接続するダクトと、を備え、前記ダクトは、前記バッテリユニットの下面に接続され、前記フロアパネルは、前記バッテリユニットが収容される第１凹部と、前記第１凹部の底面に形成され前記ダクトが収容される第２凹部とを有することを特徴とする。

本発明では、車両上下方向に立体的なスペースを確保することで、クロスメンバの剛性、バッテリ搭載性、及び、バッテリとダクトとの接続作業性を確保しながら、最大限のバッテリ搭載量とすることが可能な車体下部構造を得ることができる。

また、本発明では、モータユニットが搭載された電動車両の車体と、エンジン搭載車両の車体とを共用することが可能な車体下部構造を得ることができる。

本発明の実施形態に係る車体下部構造が適用された車両の車体下部の部分斜視図である。 図１に示す状態からバッテリユニット及びダクトを取り除いた状態を示す部分斜視図である。 バッテリユニット及ダクトを、バッテリユニットの下面側から見た斜視図である。 図３に示す状態からダクトを取り除いた状態を示す斜視図である。 バッテリユニットの下面にダクトを予め固定するための固定部を示す模式図である。 バッテリユニット及びフロアパネルの車幅方向に沿った断面図である。 バッテリユニット及びフロアパネルの車両前後方向に沿った断面図である。 本実施形態において、バッテリユニット及びフロアパネルの車両前後方向に沿った模式断面図である。 変形例に係る、バッテリユニット及びフロアパネルの車両前後方向に沿った模式断面図である。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各図中において、「前後」は、車両前後方向、「左右」は、車幅方向（左右方向）、「上下」は、車両上下方向（鉛直上下方向）をそれぞれ示している。

図１に示されるように、本発明の実施形態に係る車体下部構造が適用された車両１０は、ダッシュボード１６と、左右一対のサイドシル１８、１８と、フロントクロスメンバ２０と、センタクロスメンバ２１（図８参照）とを備えて構成されている。なお、このサイドシル１８には、スライドドア用の戸袋形状を有するサイドシルも含まれる。

ダッシュボード１６は、車両前部のパワープラントルーム１２と車室１４とを区画している。左右一対のサイドシル１８、１８は、ダッシュボード１６の左右両側から車両後方に向かって延びている。フロントクロスメンバ２０は、ダッシュボード１６の車両後方に位置し、左右一対のサイドシル１８、１８を車幅方向に沿って繋いでいる。センタクロスメンバ２１は、後記するフロアパネル２４を跨いで、フロントクロスメンバ２０の車両後方に位置し、左右一対のサイドシル１８、１８を車幅方向に沿って繋いでいる。（図８参照）。

なお、本実施形態の車両１０の対象は、図示しないモータユニット及びエンジンを駆動源として走行するハイブリッド車（ＨＥＶ）、又は、図示しないモータユニットのみを駆動源として走行する電動自動車等が該当する。

ダッシュボード１６には、車室１４内の冷暖房を行うエアコンユニット２２が配置されている。エアコンユニット２２は、図示しない電動ファンを有し、この電動ファンによって冷気又は暖気が車室１４内に送給され、車室１４内が冷房又は暖房される。

図１及び図２に示されるように、車室１４内には、車室１４の下部を構成するフロアパネル２４が配置されている。このフロアパネル２４上には、ボックス状を呈するバッテリユニット２６が設置されている。このバッテリユニット２６は、上面に略矩形状の開口を有する有底のケーシングと、このケーシングの開口を閉塞するカバーとを備えている。なお、ケーシングとカバーとは、一体成形されていてもよい。また、バッテリユニット２６は、図示しないボルトを介してフロアパネル２４上に締結固定されている。車両前後方向に沿ったエアコンユニット２２とバッテリユニット２６との間には、エアコンユニット２２とバッテリユニット２６とを接続するダクト２８が設けられている。図１に示されるように、バッテリユニット２６とフロントクロスメンバ２０とは、車両前後方向において近接して配置されている。

図２に示されるように、フロアパネル２４は、平面視して略矩形状を呈し、第１凹部３０と、第２凹部３２とを有している。第１凹部３０には、バッテリユニット２６が収容されている。第２凹部３２は、この第１凹部３０の内側の底面に形成され、ダクト２８の後方端部側（終端側）の一部が収容されている。なお、フロアパネル２４の第１凹部３０の車両後方には、左右一対のサイドシル１８、１８を車幅方向に沿って繋ぐセンタクロスメンバ２１（図８参照）が設けられている。

第１凹部３０は、フロアパネル２４の上面から車両下方に向かって窪んで構成されている。第２凹部３２は、第１凹部３０の内側の底面からさらに車両下方に向かって窪んで構成されている（図６参照）。これにより、フロアパネル２４の上面から車両下方に向かって窪む第２凹部３２の窪み量は、フロアパネル２４の上面から車両下方に向かって窪む第１凹部３０の窪み量よりも大きくなっている。フロアパネル２４を平面視して、第１凹部３０の面積は、第２凹部３２の面積よりも大きくなっている。また、フロアパネル２４を平面視して、第２凹部３２は、略Ｌ字状を呈している（図２参照）。なお、平面視した第２凹部３２の形状は、略Ｌ字状に限定されるものではなく、例えば、平面視して、略Ｔ字状、略Ｈ字等のように、ダクト形状に対応して自由に設定することができる。図９の変形例に示されるように、平面視して略Ｈ字状に形成した場合、第２凹部２８、２８は、車両前後方向にそれぞれ分割して構成される。

ダクト２８の車両前方端部（始端部）は、エアコンユニット２２の車幅方向の一側に接続されている（図１参照）。また、ダクト２８の車両後方端部（終端部）は、バッテリユニット２６の下面２６ａの車幅方向の中央部に接続されている（図３参照）。

図１に戻り、ダクト２８は、第１部分３４ａと、乗り越え部分３４ｂと、第２部分３４ｃ（図３参照）とが一体的に接続されて構成されている。第１部分３４ａは、フロアパネル２４上に沿って、エアコンユニット２２の車幅方向の一側の側面から車両後方に延出した後、車幅方向の他側に向かって延出している。乗り越え部分３４ｂは、第１部分３４ａの終端に連続しフロントクロスメンバ２０の上面を乗り越えて車両後方に向かうように屈曲して構成され、さらに、バッテリユニット２６の車幅方向の他側に延出している。第２部分３４ｃは、乗り越え部分３４ｂの終端に連続し、第２凹部３２に沿ってバッテリユニット２６の車幅方向内側に向かい、その終端がバッテリユニット２６の下面２６ａの中央部まで延出している（図３参照）。なお、第２部分３４ｃは、バッテリユニット２６の下面２６ａを斜め方向から見て、略Ｌ字状を呈している。

また、ダクト２８は、バッテリユニット２６をフロアパネル２４上に設置する前に、バッテリユニット２６の下面２６ａに対して固定可能な固定部３６を有している。図５に示されるように、この固定部３６は、周方向に沿って分割された複数の固定爪３８を有し、隣接する固定爪３８との間に図示しないスリットが設けられている。なお、ダクト２８は、バッテリユニット２６をフロアパネル２４に設置する前に接続される構造に限定されるものではない。例えば、先にダクト２８をフロアパネル２４側に固定し、ダクト２８を差し込みながらバッテリユニット２６をフロアパネル２４に設置するようにしてもよい。

後記する調温盤４０の下面に形成された略矩形状の連通孔５７（図４参照）に対して固定部３６を挿入し、図示しないスリットを介して固定爪３８の爪部４４が内径側に弾性変形することで、連通孔５７に挿通される。ダクト２８の固定部３６が連通孔５７に挿入された後、固定爪３８の先端の爪部４４が調温盤４０（後記する下壁５２ｂ）の上面に係止されることで、ダクト２８の固定部３６がバッテリユニット２６の下面２６ａに固定される。なお、連通孔５７の周囲で調温盤４０とダクト２８との間には、エア漏れを防止するシールリング４６が装着されている。

ここで、ダクト２８の設置手順について説明する。
先ず、バッテリユニット２６の下面２６ａに対して、ダクト２８の第２部分３４ｃを設置（接続）する。続いて、ダクト２８の第２部分３４ｃが接続された状態で、バッテリユニット２６をフロアパネル２４の第１凹部３０内に設置する。その際、ダクト２８の第２部分３４ｃがフロアパネル２４の第２凹部３２内に設置される。さらに、ダクト２８の第２部分３４ｃに対して、ダクト２８の乗り越え部分３５ｂを連結する。

図６に示されるように、バッテリユニット２６は、左右一対のバッテリ４８、４８と、各バッテリ４８の下方に取り付けられ、調温通路５０が構成された調温盤４０とを有する。図３及び図４に示されるように、この調温盤４０は、各バッテリ４８の下面に位置する上壁５２ａと、上壁５２ａから下方に向かって所定間隔離間する下壁５２ｂと、上壁５２ａと下壁５２ｂとを繋ぐ複数の隔壁５４とから構成される。各隔壁５４は、車幅方向に沿って並設され、車両前後方向において所定間隔離間して配置されている。

調温盤４０の上壁５２ａと、下壁５２ｂ、隣接する隔壁５４、５４との間には、ダクト２８から送給された調温風（冷風又は暖風）を車幅方向両側にそれぞれ流す調温通路５０が設けられている（図６参照）。この調温通路５０は、車両前後方向に沿って複数並設して設けられている（図７参照）。図７では、６つの調温通路５０を例示しているが、これに限定されるものではない。なお、下壁５２ｂの車幅方向に沿った両端部の長さは、上壁５２ａの車幅方向に沿った両端部の長さよりも僅かに短縮されている（図４参照）。この短縮された部分では、隔壁５４が底面側から視認可能に設けられている。

調温盤４０は、ダクト２８と複数の調温通路５０とを連通接続するチャンバ５６を有している。図４に示されるように、このチャンバ５６は、車両前後方向に沿って延び、各隔壁５４の車幅方向中央部をそれぞれ切り欠いた複数の切欠部によって構成されている。従って、各隔壁５４は、車幅方向一側（左側）の隔壁５４ａと、車幅方向他側（右側）の隔壁５４ｂとによって分断して構成されている。

調温盤４０（下壁５２ｂ）の車幅方向に沿った中央部には、ダクト２８内の通路と、調温盤４０の調温通路５０とを連通させる連通孔５７（ダクト２８の接続口）が設けられている（図４及び図６参照）。この連通孔５７は、調温盤４０を下壁５２ｂ側から底面視して、車両前後方向に長い矩形状に構成されている（図３、図４参照）。ダクト２８から送給される調温風は、調温盤４０の連通孔５７から調温通路５０に流入した後、チャンバ５６及び調温通路５０を介して車幅方向両側にそれぞれ流出される。

図６に示されるように、フロアパネル２４の車両上方には、フロアカーペット５８が設けられている。このフロアカーペット５８の車両上方には、車幅方向に沿って並設された左右一対のシート（自動車用シート）６０、６０が設けられている。バッテリユニット２６は、左右一対のシート６０、６０の車両下方に設けられている。フロアカーペット５８は、各シート６０下に切り欠かれた切欠部６２を有している。この切欠部６２の車幅方向中央部側の端部６４は、調温通路５０の排気口６６よりも車幅方向中央部側に設けられている。この切欠部６２は、車室１４内の乗員から見えにくい各シート６０下の位置で、フロアカーペット５８の車幅方向の一側端部及び他側端部にそれぞれ設けられている。

図６に示されるように、第１凹部３０は、車幅方向において第１凹部３０の底面３０ａから立ち上がる左右側面３０ｂを有している。調温盤４０の調温通路５０は、第１凹部３０の各側面３０ｂと対向する排気口６６を有している。

本実施形態に係る車両下部構造が適用された車両１０は、基本的に以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

本実施形態において、ダクト２８の車両後方端部は、バッテリユニット２６の外側の下面２６ａに接続されている。フロアパネル２４は、バッテリユニット２６が収容される第１凹部３０と、この第１凹部３０の内側の底面３０ａに形成されダクト２８が収容される第２凹部３２とを有している。

本実施形態では、フロアパネル２４に対して第１凹部３０及び第２凹部３２からなる２段の凹部を形成し、これらがリブとして機能することで、フロアパネル２４の剛性・強度を向上させると共に、バッテリユニット２６の取付剛性を高めることができる。従って、本実施形態では、バッテリユニット２６の搭載性、及び、バッテリユニット２６とダクト２８との接続作業性をそれぞれ向上させることができる。この結果、本実施形態では、車両上下方向に立体的なスペース（第１凹部３０、第２凹部３２）を確保することで、クロスメンバの剛性、バッテリ搭載性、及び、バッテリユニット２６とダクト２８との接続作業性を確保しながら、最大限のバッテリ搭載量とすることができる。

また、本実施形態では、バッテリユニット２６の外側の下面２６ａにダクト２８の車両後方端部（終端部）を接続することで、フロントクロスメンバ２０とバッテリユニット２６とを車両前後方向で近接して配置することができる。さらに、本実施形態では、フロアパネル２４の形状を変更することだけでバッテリユニット２６及びダクト２８を設置することができるため、フロントクロスメンバ２０等のより多くの部品をエンジン搭載車両と共用することができる。この結果、本実施形態では、モータユニットが搭載された電動車両の車体と、エンジン搭載車両の車体とを共用することができる。この点に関し、フロントクロスメンバ２０等を実際に共用した車両が存在することが前提ではない。

また、本実施形態において、ダクト２８は、バッテリユニット２６の下面２６ａに対して固定可能な固定部３６を有している。固定部３６を介してバッテリユニット２６の下面２６ａに固定可能なので、バッテリユニット２６をフロアパネル２４の底面にダクト２８を取り付けた状態で、バッテリユニット２６をフロアパネル２４に設置することができる。これにより、本実施形態では、固定部３６を介してバッテリユニット２６にダクト２８を固定した状態で、フロアパネル２４に対してバッテリユニット２６及びダクト２８を搭載することができる。この結果、本実施形態では、バッテリユニット２６及びダクト２８の搭載作業性を向上させることができる。また、本実施形態では、ダクト２８を第２凹部３２でガイドしながらバッテリユニット２６を搭載することができるため、搭載作業性をより一層向上させることができる。

さらに、本実施形態において、ダクト２８は、バッテリユニット２６の下面２６ａの車幅方向の中央部に接続されている。バッテリユニット２６は、ダクト２８から送給される調温風を車幅方向両側にそれぞれ流す調温通路５０を有している。これにより、本実施形態では、エアコンユニット２２から送給された調温風を、バッテリユニット２６の中央部から車幅方向両側に流すことで、バッテリユニット２６全体を均一に調温（冷却、暖気）することができる。

さらにまた、本実施形態において、第１凹部３０は、車幅方向において第１凹部３０の内側の底面３０ａから立ち上がる内側の左右側面３０ｂ、３０ｂを有している。調温通路５０は、内側の各側面３０ｂと対向する排気口６６を有している。これにより、本実施形態では、調温通路５０を通過したエアコン風の勢いを第１凹部３０の側壁（側面３０ｂ）に当てて弱めることができるため、車両１０の乗員に対して勢いよくエアコン風が当たることを防止することができる。また、本実施形態では、調温通路５０に沿って流通するエアコン風を車外に排気する排気構造が不要となり、車体構造を簡素化することができる。

さらにまた、本実施形態において、フロアパネル２４の車両上方にフロアカーペット５８が設けられている。このフロアカーペット５８の車両上方には、自動車用のシート６０が設けられている。バッテリユニット２６は、シート６０の車両下方に設けられている。フロアカーペット５８は、シート６０下に切り欠かれた切欠部６２を有している。この切欠部６２の車幅方向中央部側の端部６４は、排気口６６よりも車幅方向中央部側に設けられている。

これにより、本実施形態では、乗員から見えにくいシート６０下でフロアカーペット５８に切欠部６２を設けることで、バッテリユニット２６との干渉、及び、意匠デザインの低下（見栄えの低下）を防止することができる。また、本実施形態では、排気口６６から第１凹部３０の側壁（側面３０ｂ）に沿って車両上方に流れるエアコン風を、フロアカーペット５８の端部６４で抑えることができるので、より一層エアコン風の勢い（乗員への影響）を弱めることができる。

さらにまた、本実施形態において、バッテリユニット２６は、バッテリ４８と、バッテリ４８の下方に取り付けられ、調温通路５０が構成された調温盤４０とを有している。調温通路５０は、車両前後方向に沿って複数並設して設けられている。調温盤４０は、ダクト２８の通路と複数の調温通路５０とを連通接続するチャンバ５６を有している。これにより、本実施形態では、調温通路５０が車両前後方向で複数並設されることでハニカム構造となり、調温盤４０の剛性・強度を向上させることができる。また、本実施形態では、チャンバ５６を通じてダクト２８から送給されるエアコン風を、各調温通路５０にそれぞれ導入することができるので、より均一にバッテリ４８を調温することができる。

１０ 車両
１４ 車室
２２ エアコンユニット
２４ フロアパネル
２６ バッテリユニット
２６ａ （バッテリユニットの）下面
２８ ダクト
３０ 第１凹部
３０ａ （第１凹部の）底面
３０ｂ （第１凹部の）側面
３２ 第２凹部
３６ 固定部
４０ 調温盤
４８ バッテリ
５０ 調温通路
５６ チャンバ
５８ フロアカーペット
６０ シート
６２ 切欠部
６４ 端部（切欠部の車幅方向中央部側の端部）
６６ 排気口

Claims (6)

1. 車室内の冷暖房を行うエアコンユニットと、
   前記車室のフロアパネル上に設置されたバッテリユニットと、
   前記エアコンユニットと前記バッテリユニットとを接続するダクトと、
   を備え、
   前記ダクトは、前記バッテリユニットの下面に接続され、
   前記フロアパネルは、前記バッテリユニットが収容される第１凹部と、前記第１凹部の底面に形成され前記ダクトが収容される第２凹部とを有することを特徴とする車体下部構造。
2. 請求項１記載の車体下部構造において、
   前記ダクトは、前記バッテリユニットの下面に対して固定可能な固定部を有することを特徴とする車体下部構造。
3. 請求項１又は請求項２記載の車体下部構造において、
   前記ダクトは、前記バッテリユニットの車幅方向の中央部に接続され、
   前記バッテリユニットは、前記ダクトから送給される調温風を車幅方向両側にそれぞれ流す調温通路を有することを特徴とする車体下部構造。
4. 請求項３記載の車体下部構造において、
   前記第１凹部は、車幅方向において前記第１凹部の底面から立ち上がる左右側面を有し、
   前記調温通路は、前記各側面と対向する排気口を有することを特徴とする車体下部構造。
5. 請求項４記載の車体下部構造において、
   前記フロアパネルの車両上方にフロアカーペットが設けられ、
   前記フロアカーペットの車両上方にシートが設けられ、
   前記バッテリユニットは、前記シートの車両下方に設けられ、
   前記フロアカーペットは、前記シート下に切り欠かれた切欠部を有し、
   前記切欠部の車幅方向中央部側の端部は、前記排気口よりも車幅方向中央部側に設けられることを特徴とする車体下部構造。
6. 請求項３乃至請求項５のいずれか１項記載の車体下部構造において、
   前記バッテリユニットは、バッテリと、前記バッテリの下方に取り付けられ、前記調温通路が構成された調温盤とを有し、
   前記調温通路は、車両前後方向に沿って複数並設して設けられ、
   前記調温盤は、前記ダクトと前記複数の調温通路とを連通接続するチャンバを有することを特徴とする車体下部構造。

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