JP4479299B2 - 車体下部構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両における車体下部構造に関し、さらに詳しくは、燃料電池車両におけるフロア下の構造に関する。

従来、燃料電池車や電気自動車等の車両の床下には、車両前後方向に延びるサイドメンバ及びこのサイドメンバ同士を左右に連結する複数のクロスメンバが設けられ、また、重量が大きい駆動モータや強電ユニット及び燃料電池スタック等がモータルーム又は座席下方の床下に配設されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００３−１２３７７９公報 特開２００３−１７１０７公報

しかしながら、前記従来例では、駆動モータなどの重量物が配設されるモータルームと乗員室との境界部分には、車両走行時にねじれ変形が生じやすいという問題があった。

そこで、本発明は、床下に重量物を搭載した車両においても、車体のねじれ剛性を高く維持することができる車体下部構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る車体下部構造は、車両前部に、車両を走行させる駆動手段を有する駆動室を配設し、該駆動室の後部に、床下に重量物を搭載した乗員室を配設し、この乗員室の床下の前端に車幅方向に沿ってガードバーを延設した車体下部構造であって、車両の左右両側に車両前後方向に沿って、前記駆動室から乗員室にかけて左右一対のサイドメンバを延設し、前記ガードバーの両端部をこれら左右のサイドメンバに取り付けることによって、ガードバーでサイドメンバ同士を橋渡し、前記ガードバーの前方にサスペンションメンバを設け、前記重量物の前端部を車幅方向に沿って形成し、ガードバーから車両後方に向けて取付部を延設し、この取付部を前記重量物の前端部に固定することによって、車両上下方向から見たときに、取付部を、ガードバー及び重量物の前端部の双方に対して直交させると共に、前記サスペンションメンバの後端部とガードバーの両端部とを、前記サスペンションメンバと車体を固定している取付ブラケットを介して連結したことを特徴としている。

本発明に係る車体下部構造によれば、駆動室と乗員室との境界部にガードバーを車幅方向に沿って配置しているため、車両走行時における車体のねじれ剛性を向上させることができる。即ち、駆動室には、駆動モータや強電ユニットなどの重量物である駆動手段が配設されており、乗員室の床下には、例えば燃料電池ユニット等の重量物が搭載されているため、これらの駆動室及び乗員室の境界部分は、駆動室や乗員室よりは、やや剛性が低くなる。従って、この駆動室及び乗員室の境界部にガードバーを配設すれば、車両のねじれ剛性を高めることができる。なお、本発明によれば、ガソリン車両等の一般車の車体構造を用いて燃料電池車両にすることができ、コストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の実施形態による車体下部構造を採用した車両前部を下方から見上げた底面図である。

概略的には、車両前方側（図１の左側）には、駆動室であるモータルーム１が設けられており、該モータルーム１の車両後方側（図１の右側）には、乗員室（キャビン）３が設けられている。

前記モータルーム１の左右両側には、回動自在に支持されたフロントタイヤ５が配設され、これらのフロントタイヤ５の車幅方向内側には、車両前後方向に沿って延びるサイドメンバ７が左右一対に設けられている。このサイドメンバ７は、モータルーム１の前端から乗員室３に至るまで延設されており、乗員室３の前端部において、車幅方向外側にアウトリガー部７ａが分岐して形成されている。

また、モータルーム１内の左右のサイドメンバ７間には、電力消費装置である強電ユニット９とサスペンションメンバ１１が配設され、前記強電ユニット９が車両前方側に配置され、該強電ユニット９の後方にサスペンションメンバ１１が配置されている。なお、モータルーム１内には、車両を駆動走行させる駆動手段を構成する図外の駆動モータ及び強電ユニット９が配設されている。

一方、乗員室３側においては、重量物である燃料電池スタック（電力発生装置）を車体に搭載する搭載フレーム１５が配設されている。該搭載フレーム１５の前端部１５ａの中央側は車幅方向に沿って略直線状に形成されている。

また、乗員室３とモータルーム１との境界部、具体的には、乗員室３の床下の前端に車幅方向に沿ってガードバー１７が延設されている。

このガードバー１７は、図１のＡ−Ａ線による断面図である図２に示すように、車両前後方向から見たときに、車幅方向中央側が略水平状に延設され、左右両側が斜め上方に屈曲して延びており、この両端部１７ａ，１７ａが、取付ブラケットであるガセット１９を介してサイドメンバ７にボルト締結されている。このガードバー１７によって、左右のサイドメンバ７同士を橋渡している。

図３は本発明の実施形態によるガードバー１７近傍部を車両側方から見た側面図である。

乗員室３側の床下に配設された搭載フレーム１５の上には、燃料電池スタック２１が搭載されており、ガードバー１７からは車両後方に向けて略水平状に取付部２３が延設されている。この取付部２３は、後端２３ａが上下方向に薄く形成され、この後端２３ａが搭載フレーム１５の下部にボルト締結されている。また、ガードバー１７の下部の地上高Ｈｇは、搭載フレーム１５の地上高Ｈｆと同一高さに設定されている。なお、ガードバー１７の地上高Ｈｇを搭載フレーム１５の地上高Ｈｆよりも高く設定しても良い。また、図１〜３に示すように、ワイヤハーネス２５は、燃料電池スタック２１からガードバー１７及びサスペンションメンバ１１の上方を通して強電ユニット９に接続されている。

図４は図１のガードバーの左端部近傍を示す拡大図である。

この図４に示すように、外形が略三角形に形成されたガセット１９は３箇所の取付点Ｐ，Ｑ，Ｒが設けられている。これらの取付点のうち、取付点Ｐは、ガセット１９の最も車幅方向外側に配置され、ガードバー１７の両端部は取付点Ｐと共にサイドメンバ７にボルト締結されている。また、車幅方向中央側の取付点Ｑは、サイドメンバ７にボルト締結され、取付点Ｒは、サスペンションメンバ１１の後端部にボルト締結されている。

また、図５は図１のガードバー全体の周辺部の拡大図である。

ガードバー１７の後部面からは車幅方向に所定の間隔を隔てて３本の取付部２３が車両後方に向けて延設されている。これらの取付部２３は、３本共にガードバー１７に対して直交するように配置され、中央側の取付部２３は、搭載フレーム１５の前端部１５ａに対しても直交するように配置されている。

以下、車両衝突時における衝突荷重の伝達要領を簡単に説明する。

まず、図１に示すように、サスペンションメンバ１１に衝突荷重が入力されると、該サスペンションメンバ１１の後端部からガセット１９を介してガードバー１７の両端部１７ａに伝達される。しかし、ガードバー１７は取付部２３を介して搭載フレーム１５に接続され、搭載フレーム１５には燃料電池スタック２１が設けられているため、このガードバー１７によって、サスペンションメンバ１１等の後方移動を効率的に抑制することができる。

本発明の実施形態によれば、以下の作用効果を有する。

まず、車両の左右両側に車両前後方向に沿って、前記モータルーム１から乗員室３にかけて左右一対のサイドメンバ７を延設し、前記ガードバー１７の両端部をこれら左右のサイドメンバ７，７に取り付けることによって、ガードバー１７でサイドメンバ７，７同士を橋渡しているため、車体のねじれ剛性を効率的に向上させることができる。また、ガードバー１７の両端部１７ａ，１７ａは、剛性の高いサイドメンバ７に固定されているため、特に車体のローリング方向のねじれ剛性を高めることができる。なお、前記実施形態においては、ガードバー１７の両端部１７ａをガセット１９を介してサイドメンバ７に固定したが、本発明はこれに限定されず、ガードバー１７の両端部１７ａを直接サイドメンバ７に固定しても良い。

さらに、モータルーム１には、重量物である図外の駆動モータや強電ユニット９及びサスペンションメンバ１１が配設されているため、モータルーム１自体が剛性の高い空間となっている。一方、乗員室３の床下にも重量物である燃料電池スタック２１が搭載されているため、乗員室側も剛性が高く設定されている。これらの高剛性のモータルーム１及び乗員室３の境界部は、剛性、特にねじれ剛性が低くなりやすいが、本実施形態によれば、この境界部にガードバー１７を配設しているため、燃料電池車両等においても車両全体のねじれ剛性を向上させることができる。

さらに、前記重量物は、電力発生装置である燃料電池スタック２１及び搭載フレーム１５であり、前記モータルーム１に、この燃料電池スタック２１とワイヤハーネス２５を介して接続された強電ユニット９を配置し、前記ワイヤハーネス２５をガードバー１７の上方を配策させているため、車両走行中において、路面上の障害物からワイヤハーネス２５を確実に保護することができる。

そして、前記ガードバー１７を燃料電池スタック２１を搭載している搭載フレーム１５に固定しているため、ガードバー１７の取付強度が更に大きくなり、ワイヤハーネス２５を更に確実に保護することができる。

また、前記ガードバー１７の前方にサスペンションメンバ１１を設け、前記搭載フレーム１５の前端部１５ａを車幅方向に沿って形成し、ガードバー１７から車両後方に向けて取付部２３を延設し、この取付部２３を前端部１５ａに固定することによって、車両上下方向から見たときに、取付部２３を搭載フレーム１５の前端部１５ａに対して直交させて配置しているため、車両前方からサスペンションメンバ１１に衝突荷重が入力された場合に、ガードバー１７が燃料電池スタック２１及び搭載フレーム１５によって確実に衝突荷重を受け止め、サスペンションメンバ１１の後方移動を最小限に抑制することができる。よって、車両衝突時に、モータルーム１内の各部品類が乗員室３内に侵入することを好適に防止することができる。

さらに、前記サスペンションメンバ１１の後端部とガードバー１７の両端部１７ａとをガセット１９を介して連結しているため、車両衝突によってサスペンションメンバ１１に入力された衝突荷重は、ガセット１９を介してガードバー１７に伝達され、前記サスペンションメンバ１１の後方移動量を更に抑えることができる。また、サスペンションメンバ１１がガードバー１７に直接取り付けられていないため、車両走行時にサスペンションメンバ１１が上下左右に揺動したときでも、この揺動が直接にガイドバーに伝達されないため、車体のねじれを効率的に防止することができる。さらに、通常の車両には、ガセット１９が配設されているため、既存の車体構造を変えることなく、部品点数の増加を最小限に抑えることができる。

そして、前記ガードバー１７の取付部２３を、車両側方から見たときに、車両後方に向けて略水平状に配置しているため、ガードバー１７に入力された衝突荷重をそのまま方向を変えることなく搭載フレーム１５に直接伝達させることができ、前記サスペンションメンバ１１の後方移動量を更に抑えることができる。

また、前記ガードバー１７の下部を、搭載フレーム１５の下面以上の高さに配置しているため、車両走行時における空気抵抗を低くすることができる。

本発明の実施形態による車体下部構造を採用した車両の底面図である。 図１のＡ−Ａ線による断面図である。 本発明の実施形態によるガードバー近傍部を車両側方から見た側面図である。 図１のガードバーの左端部近傍を示す拡大図である。 図１のガードバー全体の周辺部の拡大図である。

符号の説明

１…モータルーム（駆動室）
３…乗員室（キャビン）
７…サイドメンバ
９…強電ユニット（電力消費装置）
１１…サスペンションメンバ
１５…搭載フレーム（重量物）
１５ａ…前端部
１７…ガードバー
１７ａ…両端部
１９…ガセット（取付ブラケット）
２１…燃料電池スタック（電力発生装置、重量物）
２３…取付部
２５…ワイヤハーネス

Claims (5)

1. 車両前部に、車両を走行させる駆動手段を有する駆動室を配設し、該駆動室の後方に、床下に重量物を搭載した乗員室を配設し、この乗員室の床下の前端に車幅方向に沿ってガードバーを延設した車体下部構造であって、
   車両の左右両側に車両前後方向に沿って、前記駆動室から乗員室にかけて左右一対のサイドメンバを延設し、前記ガードバーの両端部をこれら左右のサイドメンバに取り付けることによって、ガードバーでサイドメンバ同士を橋渡し、
   前記ガードバーの前方にサスペンションメンバを設け、前記重量物の前端部を車幅方向に沿って形成し、ガードバーから車両後方に向けて取付部を延設し、この取付部を前記重量物の前端部に固定することによって、車両上下方向から見たときに、取付部を、ガードバー及び重量物の前端部の双方に対して直交させると共に、
   前記サスペンションメンバの後端部とガードバーの両端部とを、前記サスペンションメンバと車体を固定している取付ブラケットを介して連結したことを特徴とする車体下部構造。
2. 前記重量物は、電力発生装置であり、前記駆動室に、この電力発生装置とワイヤハーネスを介して接続された電力消費装置を配置し、
   前記ワイヤハーネスをガードバーの上方を通して配策したことを特徴とする請求項１に記載の車体下部構造。
3. 前記電力発生装置は、燃料電池スタックであり、前記電力消費装置は、強電ユニットであることを特徴とする請求項２に記載の車体下部構造。
4. 前記ガードバーの取付部を、車両側方から見たときに、車両後方に向けて略水平状に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体下部構造。
5. 前記ガードバーの下部を、重量物の下面以上の高さに配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の車体下部構造。

Images