車体後部構造
【課題】 後突時の後続車両の衝突による電気機器の破損を防止することのできる車体後部構造を提供する。
【解決手段】 車体のプラットホーム１５の後部上に設けたクロスメンバ３１（Ｆ）上に、電池パック２３が備えるブラケット２５をボルト４８・ナット５０により締結する。クロスメンバ３１（Ｆ）に、ボルト４８を挿通しかつ前方に延びる長孔形状のボルト挿通孔３８を形成する。クロスメンバ３１内には、ボルト４８・ナット５０によりクロスメンバ３１に締結される締結部４３を備えるパッチ部材４０を設ける。パッチ部材４０は、締結部４３より車両後方に延びる取付部４１、及び、締結部４３と取付部４１との間においてその両部の間が拡がる方向に拡張変形可能に形成された変形部４２を備える。パッチ部材４０の取付部４１を、クロスメンバ３１に所定以上の荷重で分離可能に取付ける。
【解決手段】 車体のプラットホーム１５の後部上に設けたクロスメンバ３１（Ｆ）上に、電池パック２３が備えるブラケット２５をボルト４８・ナット５０により締結する。クロスメンバ３１（Ｆ）に、ボルト４８を挿通しかつ前方に延びる長孔形状のボルト挿通孔３８を形成する。クロスメンバ３１内には、ボルト４８・ナット５０によりクロスメンバ３１に締結される締結部４３を備えるパッチ部材４０を設ける。パッチ部材４０は、締結部４３より車両後方に延びる取付部４１、及び、締結部４３と取付部４１との間においてその両部の間が拡がる方向に拡張変形可能に形成された変形部４２を備える。パッチ部材４０の取付部４１を、クロスメンバ３１に所定以上の荷重で分離可能に取付ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等のように、電池パック、燃料電池等の電気機器を搭載する車両における車体後部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パック、燃料電池等の電気機器を搭載する車両における車体後部構造としては、車両のリヤシートの後側のプラットホーム上に、電池パックを配置するものがある（特許文献１参照。）。
このように電池パックを搭載する車体後部構造の一般的な従来例について図１２を参照して述べる。図１２は車体後部構造の概要を示す側面図である。
従来例にかかる車体後部構造は、図１２に示すように、車両１１０における車体１１４のプラットホーム１１５の後部上（すなわちリヤシート１２０の後側のプラットホーム１１５上）に設けた前後一対のクロスメンバ１３１上に、電池パック１２３が備える前後の各ブラケット１２５，１２８を、それぞれボルト１４８・ナット（図示しない。）により締結することによって、強固に取付けられている。なお、プラットホーム１１５は、左右一対のサイドメンバ１１６（図１２では片側のみを示す。）を有している。また、前後の両クロスメンバ１３１、前側のブラケット１２５、及び、後側のブラケット１２８におけるそれぞれのボルト挿通孔（図示しない。）は、単なる丸孔形状に形成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記車体後部構造によると、クロスメンバ１３１に電池パック１２３がボルト１４８・ナット（図示しない。）により強固に取付けられている。このため、車両後方（図１２において右方）からの後続車両１５５の衝突いわゆる後突時において、後続車両１５５が電池パック１２３に衝突すると、電池パック１２３の破損を招く場合が考えられる。詳しくは、後突時に、プラットホーム１１５のサイドメンバ１１６で後続車両１５５を受け止めることができれば、電池パック１２３に対する後続車両１５５の衝突を回避することができる。しかし、例えば、プラットホーム１１５の低い車両１１０の場合、あるいは、最低地上高の高いトラック等の後続車両１５５の場合には、プラットホーム１１５のサイドメンバ１１６で後続車両１５５を受け止めることができず、後続車両１５５が電池パック１２３に衝突（図１２中、二点鎖線１５５参照。）し、電池パック１２３の破損を招くことが予想される。なお、電池パック１２３に衝突するものとして、後続車両１５５を例示したが、後続車両１５５の他、後続車両１５５で押し潰された車体１１４の構造物が含まれる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、後突時の後続車両の衝突による電気機器の破損を防止することのできる車体後部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする車体後部構造により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１にかかる車体後部構造によると、車体のプラットホームの後部上に設けたクロスメンバに、パッチ部材の取付部が取付けられている。そして、クロスメンバに、電気機器のブラケットと共にパッチ部材の締結部がボルト・ナットにより締結される。したがって、従来の車体後部構造と比べて、電気機器をプラットホームのクロスメンバ上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
また、後突時の後続車両が電気機器に衝突した時には、電気機器が前方へ移動されていくにともない、ボルトがクロスメンバの長孔形状のボルト挿通孔内を前方へ移動していく。このボルトとともに、パッチ部材の締結部も前方へ移動されていくと、パッチ部材の取付部と締結部との間の変形部が拡張変形されることにより、電気機器に加わる衝突エネルギーが吸収される。さらに、電気機器が前方へ移動されると、クロスメンバに対してパッチ部材の取付部が分離される。また、クロスメンバのボルト挿通孔の口縁部が、パッチ部材により拡開変形されることにより、電気機器に加わる衝突エネルギーが吸収される。そして、最終的には、クロスメンバのボルト挿通孔を通じてパッチ部材が抜け出ることにより、電気機器のブラケットがクロスメンバから離脱される。したがって、電気機器に加わる衝突エネルギーを吸収しながら、電気機器のブラケットをクロスメンバから離脱させるように構成したことにより、電気機器の破損を防止あるいは低減することができる。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項２にかかる車体後部構造によると、パッチ部材の取付部をクロスメンバに取付ける手段が溶接であるので、クロスメンバに対してパッチ部材の取付部を剥離するようにして溶接部が破断される。したがって、溶接部を剥離により分離するものであるから、その分離に必要な荷重を、例えば溶接部の剪断をもって分離する場合に要する荷重の約半分程度に低減することができる。このため、電気機器に加わる衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項３にかかる車体後部構造によると、後突時の後続車両の衝突による電池パックの破損を防止することができる。このことは、電池パックを電気機器として搭載するハイブリッド自動車や電気自動車の車体後部構造として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車体後部構造によれば、後突時の後続車両の衝突による電気機器の破損を防止あるいは低減することができる。また、従来の車体後部構造と比べて、電気機器をプラットホームのクロスメンバ上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００１１】
本発明の一実施例を説明する。図１は車体後部構造の概要を示す側面図である。なお、説明の都合上、車両の前後方向は車両の前後方向に準じ、その左右方向は車両の幅方向に準じるものとする。
図１に示すように、車両１０は、車室１１と、その車室１１の後側の荷室（いわゆるトランクルーム）１２とを有するセダンタイプのハイブリッド自動車である。車両１０の車体１４は、プラットホーム１５を備えている。プラットホーム１５は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１６（図１では片側のみを示す。）と、両サイドメンバ１６の間に架設されたクロスメンバ（図示しない。）と、サイドメンバ１６及びクロスメンバ上に設けられフロアパネル１８等により構成されている。車室１１側のプラットホーム１５上すなわちフロアパネル１８の上面すなわちフロア面上には、車室１１内の後部に位置するリヤシート２０が配置されている。また、荷室１２側のプラットホーム１５のフロア面は、車室１１側のプラットホーム１５のフロア面よりも少し高くなっており、一般的な車両に比べると低床化が図られている。なお、一般的な荷室１２側のプラットホーム１５のフロア面は、リヤシート２０のシートクッション部２１の座面２１ａの高さ程度に設定されることが多い。
【００１２】
前記荷室１２側のプラットホーム１５のフロア面上には、荷室１２内の前部すなわちリヤシート２０の後側に位置するほぼボックス形状の電池パック２３が配置されている。電池パック２３のケース２４内には、例えば、複数のバッテリモジュールを直列に接続した組電池（図示しない。）が収容されている。また、図示しないが、バッテリモジュールは、複数のセルを積層している。なお、電池パック２３は、本明細書でいう「電気機器」に相当する。
【００１３】
次に、前記プラットホーム１５に対する前記電池パック２３の搭載構造にかかる車体後部構造について詳しく説明する。なお、図２は前側の電池パック取付構造におけるクロスメンバを下方から見た斜視図、図３は前側の電池パック取付構造を示す側断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、図５は前側の電池パック取付構造を示す分解斜視図、図６は後側の電池パック取付構造を示す側断面図、図７は同じく分解斜視図である。
図５及び図７に示すように、前記電池パック２３のケース２４の下面側には、鋼板製の前後の両ブラケット２５，２８が前後対称状にかつ左右方向に所定間隔を隔てて複数個ずつ設けられている。各ブラケット２５，２８の基端部は、電池パック２３のケース２４に溶接により取付けられている。
図５に示すように、前側のブラケット２５の先端部（前端部）は、電池パック２３のケース２４の前面より突出している。前側のブラケット２５の先端部には、丸孔形状のボルト挿通孔２６が形成されている。
また、図６に示すように、後側のブラケット２８の先端部（後端部）は、電池パック２３のケース２４の後面より突出している。また、後側のブラケット２８の先端部には、後方に開口されたＵ字溝状のボルト挿通孔２９が形成されている。
【００１４】
図１に示すように、前記荷室１２側のプラットホーム１５上（フロア面上）には、車両左右方向に延びる前後一対をなす鋼板製のクロスメンバ３１が平行状に設けられている。なお、説明の都合上、前側のクロスメンバ３１には符号、（Ｆ）を付記し、後側のクロスメンバ３１には符号、（Ｒ）を付記する。また、両クロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）の同一もしくは実質的に同一構成と考えられる部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００１５】
前記両クロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）は、前記電池パック２３におけるケース２４の前後の両ブラケット２５，２８に対応して配置されている（図１参照。）。
また、図５及び図７に示すように、両クロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）は、前後一対の縦板部３２、及び、両縦板部３２の上端部間に架かる横板部３４とを有している。両縦板部３２の下端部には、相反方向に向けて折り曲げられた取付板部３５が形成されている。この両取付板部３５は、前記荷室１２側のプラットホーム１５上すなわちフロアパネル１８（図１参照。）上に溶接により取付けられている。
【００１６】
次に、前記電池パック２３の前側のブラケット２５を前記前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に取付ける前側の電池パック取付構造について説明する。
図５に示すように、前記前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４には、前記電池パック２３の前側のブラケット２５のボルト挿通孔２６に整合するボルト挿通孔３８が形成されている。ボルト挿通孔３８は、前方（図５において左方）に直線状に延びる長孔形状に形成されている。なお、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４は、ボルト挿通孔３８の前部を含む前半部を、ボルト挿通孔３８の後部を含む後半部に比べて少し低くする段付板状に形成されている（図３参照。）。
【００１７】
図３に示すように、前記前側のクロスメンバ３１（Ｆ）内には、鋼板製のアングル状のパッチ部材４０が設けられている。パッチ部材４０は、縦片状の取付部４１と、その取付部４１の上端部から湾曲状あるいは逆Ｌ字状に折り曲げられた変形部４２を介して前方へ水平状に突出する横片状の締結部４３とを有している（図５参照。）。なお、パッチ部材４０の板厚は、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の板厚よりも大きく設定されている。
取付部４１は、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）における後側の縦板部３２の内側面（前側面）に、溶接（溶接部に符号、４５を付す。）により所定以上の荷重で分離可能に取付けられている。また、変形部４２は、取付部４１と締結部４３との間においてその両部４１，４３の間が拡がる方向すなわち両部４１、４３のなす内角側の角度を拡げる方向に拡張変形可能に形成されている。また、締結部４３は、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）における横板部３４の内側面（下面）に宛がわれている。締結部４３には、円孔形状のボルト挿通孔４６が形成されている（図５参照。）。ボルト挿通孔４６は、前記電池パック２３の前側のブラケット２５のボルト挿通孔２６、及び、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８（詳しくは、長孔形状の後部）と整合可能に形成されている（図３及び図４参照。）。さらに、締結部４３の下面には、ウエルドナット５０が溶接により取付けられている。ウエルドナット５０のめねじ孔５１（図５参照。）は、締結部４３のボルト挿通孔４６と整合している（図３及び図４参照。）。なお、ウエルドナット５０は、本明細書でいう「ナット」に相当する。
【００１８】
次に、前記電池パック２３の後側のブラケット２８を前記後側のクロスメンバ３１（Ｒ）に取付ける後側の電池パック取付構造について説明する。
図７に示すように、前記後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４には、前記電池パック２３の後側のブラケット２８のボルト挿通孔２９（詳しくは、Ｕ字溝状の底部（前部））に整合する丸孔形状のボルト挿通孔５３が形成されている。さらに、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４の下面には、ウエルドナット５０（前記ウエルドナット５０と同一部品であるため同一符号を付す。）が溶接により取付けられている。そのウエルドナット５０のめねじ孔５１（図７参照。）は、ボルト挿通孔５３と整合している（図６参照。）。
【００１９】
次に、前記前後のクロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）上に前記電池パック２３を取付ける手順について説明する。
まず、図３及び図４に示すように、前側の電池パック取付構造において、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４上に電池パック２３の前側のブラケット２５を配置するとともに、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４上に電池パック２３の後側のブラケット２８を配置する。そして、頭付きボルトからなるボルト４８のねじ軸部４８ａ（図５参照。）を、電池パック２３の前側のブラケット２５の上方からそのブラケット２５のボルト挿通孔２６、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８（詳しくは、長孔形状の後部）、パッチ部材４０のボルト挿通孔４６の順に挿通した後、ウエルドナット５０（詳しくは、めねじ孔５１（図５参照。））に締付ける。これにより、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４に、電池パック２３の前側のブラケット２５と共にパッチ部材４０の締結部４３がボルト４８・ナット５０により締結される（図２〜図４参照。）。
【００２０】
また、図６に示すように、後側の電池パック取付構造において、ボルト４８（前記ボルト４８と同一部品であるため同一符号を付す。）を、電池パック２３の後側のブラケット２８の上方からそのブラケット２８のボルト挿通孔２９（詳しくは、Ｕ字溝状の底部（前部））、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）のボルト挿通孔５３に順に挿通した後、ウエルドナット５０（詳しくは、めねじ孔５１（図７参照。））に締付ける。これにより、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４に、電池パック２３の後側のブラケット２８がボルト４８・ナット５０により締結される（図６参照。）。
上記した手順をもって、前後のクロスメンバ３１（Ｆ）．３１（Ｒ）上に対する電池パック２３の取付けが完了する（図１参照。）。なお、図１では、ウエルドナット５０が省略されている。
【００２１】
上記した車体後部構造によると、図２〜図４に示すように、電池パック２３の前側の取付構造において、車体１４のプラットホーム１５の後部上に設けた前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に、パッチ部材４０の取付部４１が取付けられている。そして、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に、電池パック２３の前側のブラケット２５と共にパッチ部材４０の締結部４３がボルト４８・ナット５０により締結される。したがって、従来の車体後部構造と比べて、パッチ部材４０を設けているにもかかわらず、電池パック２３をプラットホーム１５の前側のクロスメンバ３１（Ｆ）上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
また、図６に示すように、電池パック２３の後側の取付構造においては、プラットホーム１５の後側のクロスメンバ３１（Ｒ）上に電池パック２３の後側のブラケット２８をボルト４８・ナット５０により締結される。したがって、電池パック２３をプラットホーム１５の後側のクロスメンバ３１（Ｒ）上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
【００２２】
また、車両後方からの後続車両５５の衝突いわゆる後突時において、後続車両５５が電池パック２３に衝突する場合がある（図１１参照。）。なお、電池パック２３に衝突するものとして、後続車両５５を例示するが、後続車両５５の他、後続車両５５で押し潰された車体１４の構造物が含まれる。
このような場合には、電池パック２３が後続車両５５により前方へ移動されていく。これにともない、電池パック２３の後側の取付構造においては、電池パック２３の後側のブラケット２８のボルト挿通孔２９が後方に開口されているため、後側のブラケット２８が前方へ移動されるにともない、ボルト４８がボルト挿通孔２９から相対的に抜け外れることにより、後側のブラケット２８が後側のクロスメンバ３１（Ｒ）から離脱する（図６中、二点鎖線２８参照。）。このとき、後側のブラケット２８は、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４及びボルト４８の頭部４８ｂに対して面接触状態で摺動する。
【００２３】
一方、電池パック２３の前側の取付構造においては、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８が長孔形状に形成されているため、前側のブラケット２５が前方へ移動されるにともない、ボルト４８がクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８内を前方へ移動していく（図８参照。）。このボルト４８とともに、パッチ部材４０の締結部４３も前方へ移動されていくと、パッチ部材４０の取付部４１と締結部４３との間の変形部４２が拡張変形されることにより、電池パック２３に加わる衝突エネルギーが吸収される。このとき、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４に対して、電池パック２３の前側のブラケット２５及びパッチ部材４０の締結部４３が面接触状態で摺動する。
【００２４】
さらに、電池パック２３が前方へ移動されると、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に対してパッチ部材４０の取付部４１が分離される（図８参照。）。詳しくは、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に対してパッチ部材４０の取付部４１を剥離するようにして溶接部４５が破断される。
これとともに、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８の左右の両口縁部が、パッチ部材４０により上方へ押し拡げられるようにして拡開変形されることにより、電池パック２３に加わる衝突エネルギーが吸収される。
そして、最終的には、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８を通じてパッチ部材４０が抜け出ることにより、前側のブラケット２５が前側のクロスメンバ３１（Ｆ）から離脱する（図１０参照。）。
【００２５】
上記のようにして、後側のブラケット２８が後側のクロスメンバ３１（Ｒ）から離脱するとともに、前側のブラケット２５が前側のクロスメンバ３１（Ｆ）から離脱することにより、電池パック２３全体が両クロスメンバ３１（Ｒ），３１（Ｆ）から離脱する（図１１参照。）。
【００２６】
したがって、電池パック２３に加わる衝突エネルギーを吸収しながら、電池パック２３を前側のクロスメンバ３１（Ｆ）から離脱させるように構成したことにより、電池パック２３の破損を防止あるいは低減することができる。このことは、プラットホーム１５が低い車両に有効である。
【００２７】
また、パッチ部材４０の取付部４１を前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に取付ける手段が溶接（溶接部４５参照。）であるので、クロスメンバ３１に対してパッチ部材４０の取付部４１を剥離するようにして溶接部４５が破断される。したがって、溶接部４５を剥離により分離するものであるから、その分離に必要な荷重を、例えば溶接部４５の剪断をもって分離する場合に要する荷重の約半分程度に低減することができる。このため、電池パック２３に加わる衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００２８】
また、後突時の後続車両５５（図１１参照。）の衝突による電池パック２３の破損を防止することができるから、電池パック２３を電気機器として搭載するハイブリッド自動車や電気自動車の車体後部構造として有効である。
【００２９】
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明の車体後部構造は、セダンタイプの自動車に限らず、バンタイプ、ワゴンタイプ等の自動車（車両）にも適用することができる。また、本発明の車体後部構造は、ハイブリッド自動車に限らず、電気自動車、燃料電池自動車にも適用することができる。また、電池パック２３は、分極性電極を用いた複数の蓄電セルを積層したキャパシタ、あるいは、燃料電池等の電気機器に代えることができる。また、電池パック２３を構成する電池の種類は特に限定されず、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などであってよい。また、電池パック２３のケース２４に取付けた各ブラケット２５，２８は、電池パック２３のケース２４を構成する構成材に一体形成することができる。また、パッチ部材４０及び／又は後側のクロスメンバ３１（Ｒ）のウエルドナット５０は、パッチ部材４０及び／又は後側のクロスメンバ３１（Ｒ）と別体のナットに代えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例にかかる車体後部構造の概要を示す側面図である。
【図２】前側の電池パック取付構造におけるクロスメンバを下方から見た斜視図である。
【図３】前側の電池パック取付構造を示す側断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】前側の電池パック取付構造を示す分解斜視図である。
【図６】後側の電池パック取付構造を示す側断面図である。
【図７】後側の電池パック取付構造を示す分解斜視図である。
【図８】前側の電池パック取付構造における電池パックの移動過程１を示す側断面図である。
【図９】前側の電池パック取付構造における電池パックの移動過程２を示す側断面図である。
【図１０】前側の電池パック取付構造における電池パックの移動過程３を示す側断面図である。
【図１１】電池パックの脱落状態を示す側面図である。
【図１２】従来例にかかる車体後部構造の概要を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１４ 車体
１５ プラットホーム
３１ クロスメンバ
２３ 電池パック（電気機器）
２５ ブラケット
２８ ブラケット
４８ ボルト
５０ ウエルドナット（ナット）
５３ ボルト挿通孔
４６ ボルト挿通孔
３８ ボルト挿通孔
２９ ボルト挿通孔
２６ ボルト挿通孔
４３ 締結部
４０ パッチ部材
１０ 車両
４１ 取付部
４２ 変形部
４５ 溶接部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車等のように、電池パック、燃料電池等の電気機器を搭載する車両における車体後部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池パック、燃料電池等の電気機器を搭載する車両における車体後部構造としては、車両のリヤシートの後側のプラットホーム上に、電池パックを配置するものがある（特許文献１参照。）。
このように電池パックを搭載する車体後部構造の一般的な従来例について図１２を参照して述べる。図１２は車体後部構造の概要を示す側面図である。
従来例にかかる車体後部構造は、図１２に示すように、車両１１０における車体１１４のプラットホーム１１５の後部上（すなわちリヤシート１２０の後側のプラットホーム１１５上）に設けた前後一対のクロスメンバ１３１上に、電池パック１２３が備える前後の各ブラケット１２５，１２８を、それぞれボルト１４８・ナット（図示しない。）により締結することによって、強固に取付けられている。なお、プラットホーム１１５は、左右一対のサイドメンバ１１６（図１２では片側のみを示す。）を有している。また、前後の両クロスメンバ１３１、前側のブラケット１２５、及び、後側のブラケット１２８におけるそれぞれのボルト挿通孔（図示しない。）は、単なる丸孔形状に形成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２４３８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記車体後部構造によると、クロスメンバ１３１に電池パック１２３がボルト１４８・ナット（図示しない。）により強固に取付けられている。このため、車両後方（図１２において右方）からの後続車両１５５の衝突いわゆる後突時において、後続車両１５５が電池パック１２３に衝突すると、電池パック１２３の破損を招く場合が考えられる。詳しくは、後突時に、プラットホーム１１５のサイドメンバ１１６で後続車両１５５を受け止めることができれば、電池パック１２３に対する後続車両１５５の衝突を回避することができる。しかし、例えば、プラットホーム１１５の低い車両１１０の場合、あるいは、最低地上高の高いトラック等の後続車両１５５の場合には、プラットホーム１１５のサイドメンバ１１６で後続車両１５５を受け止めることができず、後続車両１５５が電池パック１２３に衝突（図１２中、二点鎖線１５５参照。）し、電池パック１２３の破損を招くことが予想される。なお、電池パック１２３に衝突するものとして、後続車両１５５を例示したが、後続車両１５５の他、後続車両１５５で押し潰された車体１１４の構造物が含まれる。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、後突時の後続車両の衝突による電気機器の破損を防止することのできる車体後部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とする車体後部構造により解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１にかかる車体後部構造によると、車体のプラットホームの後部上に設けたクロスメンバに、パッチ部材の取付部が取付けられている。そして、クロスメンバに、電気機器のブラケットと共にパッチ部材の締結部がボルト・ナットにより締結される。したがって、従来の車体後部構造と比べて、電気機器をプラットホームのクロスメンバ上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
また、後突時の後続車両が電気機器に衝突した時には、電気機器が前方へ移動されていくにともない、ボルトがクロスメンバの長孔形状のボルト挿通孔内を前方へ移動していく。このボルトとともに、パッチ部材の締結部も前方へ移動されていくと、パッチ部材の取付部と締結部との間の変形部が拡張変形されることにより、電気機器に加わる衝突エネルギーが吸収される。さらに、電気機器が前方へ移動されると、クロスメンバに対してパッチ部材の取付部が分離される。また、クロスメンバのボルト挿通孔の口縁部が、パッチ部材により拡開変形されることにより、電気機器に加わる衝突エネルギーが吸収される。そして、最終的には、クロスメンバのボルト挿通孔を通じてパッチ部材が抜け出ることにより、電気機器のブラケットがクロスメンバから離脱される。したがって、電気機器に加わる衝突エネルギーを吸収しながら、電気機器のブラケットをクロスメンバから離脱させるように構成したことにより、電気機器の破損を防止あるいは低減することができる。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項２にかかる車体後部構造によると、パッチ部材の取付部をクロスメンバに取付ける手段が溶接であるので、クロスメンバに対してパッチ部材の取付部を剥離するようにして溶接部が破断される。したがって、溶接部を剥離により分離するものであるから、その分離に必要な荷重を、例えば溶接部の剪断をもって分離する場合に要する荷重の約半分程度に低減することができる。このため、電気機器に加わる衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項３にかかる車体後部構造によると、後突時の後続車両の衝突による電池パックの破損を防止することができる。このことは、電池パックを電気機器として搭載するハイブリッド自動車や電気自動車の車体後部構造として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車体後部構造によれば、後突時の後続車両の衝突による電気機器の破損を防止あるいは低減することができる。また、従来の車体後部構造と比べて、電気機器をプラットホームのクロスメンバ上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について実施例を参照して説明する。
【実施例】
【００１１】
本発明の一実施例を説明する。図１は車体後部構造の概要を示す側面図である。なお、説明の都合上、車両の前後方向は車両の前後方向に準じ、その左右方向は車両の幅方向に準じるものとする。
図１に示すように、車両１０は、車室１１と、その車室１１の後側の荷室（いわゆるトランクルーム）１２とを有するセダンタイプのハイブリッド自動車である。車両１０の車体１４は、プラットホーム１５を備えている。プラットホーム１５は、車両前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ１６（図１では片側のみを示す。）と、両サイドメンバ１６の間に架設されたクロスメンバ（図示しない。）と、サイドメンバ１６及びクロスメンバ上に設けられフロアパネル１８等により構成されている。車室１１側のプラットホーム１５上すなわちフロアパネル１８の上面すなわちフロア面上には、車室１１内の後部に位置するリヤシート２０が配置されている。また、荷室１２側のプラットホーム１５のフロア面は、車室１１側のプラットホーム１５のフロア面よりも少し高くなっており、一般的な車両に比べると低床化が図られている。なお、一般的な荷室１２側のプラットホーム１５のフロア面は、リヤシート２０のシートクッション部２１の座面２１ａの高さ程度に設定されることが多い。
【００１２】
前記荷室１２側のプラットホーム１５のフロア面上には、荷室１２内の前部すなわちリヤシート２０の後側に位置するほぼボックス形状の電池パック２３が配置されている。電池パック２３のケース２４内には、例えば、複数のバッテリモジュールを直列に接続した組電池（図示しない。）が収容されている。また、図示しないが、バッテリモジュールは、複数のセルを積層している。なお、電池パック２３は、本明細書でいう「電気機器」に相当する。
【００１３】
次に、前記プラットホーム１５に対する前記電池パック２３の搭載構造にかかる車体後部構造について詳しく説明する。なお、図２は前側の電池パック取付構造におけるクロスメンバを下方から見た斜視図、図３は前側の電池パック取付構造を示す側断面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、図５は前側の電池パック取付構造を示す分解斜視図、図６は後側の電池パック取付構造を示す側断面図、図７は同じく分解斜視図である。
図５及び図７に示すように、前記電池パック２３のケース２４の下面側には、鋼板製の前後の両ブラケット２５，２８が前後対称状にかつ左右方向に所定間隔を隔てて複数個ずつ設けられている。各ブラケット２５，２８の基端部は、電池パック２３のケース２４に溶接により取付けられている。
図５に示すように、前側のブラケット２５の先端部（前端部）は、電池パック２３のケース２４の前面より突出している。前側のブラケット２５の先端部には、丸孔形状のボルト挿通孔２６が形成されている。
また、図６に示すように、後側のブラケット２８の先端部（後端部）は、電池パック２３のケース２４の後面より突出している。また、後側のブラケット２８の先端部には、後方に開口されたＵ字溝状のボルト挿通孔２９が形成されている。
【００１４】
図１に示すように、前記荷室１２側のプラットホーム１５上（フロア面上）には、車両左右方向に延びる前後一対をなす鋼板製のクロスメンバ３１が平行状に設けられている。なお、説明の都合上、前側のクロスメンバ３１には符号、（Ｆ）を付記し、後側のクロスメンバ３１には符号、（Ｒ）を付記する。また、両クロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）の同一もしくは実質的に同一構成と考えられる部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００１５】
前記両クロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）は、前記電池パック２３におけるケース２４の前後の両ブラケット２５，２８に対応して配置されている（図１参照。）。
また、図５及び図７に示すように、両クロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）は、前後一対の縦板部３２、及び、両縦板部３２の上端部間に架かる横板部３４とを有している。両縦板部３２の下端部には、相反方向に向けて折り曲げられた取付板部３５が形成されている。この両取付板部３５は、前記荷室１２側のプラットホーム１５上すなわちフロアパネル１８（図１参照。）上に溶接により取付けられている。
【００１６】
次に、前記電池パック２３の前側のブラケット２５を前記前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に取付ける前側の電池パック取付構造について説明する。
図５に示すように、前記前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４には、前記電池パック２３の前側のブラケット２５のボルト挿通孔２６に整合するボルト挿通孔３８が形成されている。ボルト挿通孔３８は、前方（図５において左方）に直線状に延びる長孔形状に形成されている。なお、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４は、ボルト挿通孔３８の前部を含む前半部を、ボルト挿通孔３８の後部を含む後半部に比べて少し低くする段付板状に形成されている（図３参照。）。
【００１７】
図３に示すように、前記前側のクロスメンバ３１（Ｆ）内には、鋼板製のアングル状のパッチ部材４０が設けられている。パッチ部材４０は、縦片状の取付部４１と、その取付部４１の上端部から湾曲状あるいは逆Ｌ字状に折り曲げられた変形部４２を介して前方へ水平状に突出する横片状の締結部４３とを有している（図５参照。）。なお、パッチ部材４０の板厚は、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の板厚よりも大きく設定されている。
取付部４１は、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）における後側の縦板部３２の内側面（前側面）に、溶接（溶接部に符号、４５を付す。）により所定以上の荷重で分離可能に取付けられている。また、変形部４２は、取付部４１と締結部４３との間においてその両部４１，４３の間が拡がる方向すなわち両部４１、４３のなす内角側の角度を拡げる方向に拡張変形可能に形成されている。また、締結部４３は、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）における横板部３４の内側面（下面）に宛がわれている。締結部４３には、円孔形状のボルト挿通孔４６が形成されている（図５参照。）。ボルト挿通孔４６は、前記電池パック２３の前側のブラケット２５のボルト挿通孔２６、及び、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８（詳しくは、長孔形状の後部）と整合可能に形成されている（図３及び図４参照。）。さらに、締結部４３の下面には、ウエルドナット５０が溶接により取付けられている。ウエルドナット５０のめねじ孔５１（図５参照。）は、締結部４３のボルト挿通孔４６と整合している（図３及び図４参照。）。なお、ウエルドナット５０は、本明細書でいう「ナット」に相当する。
【００１８】
次に、前記電池パック２３の後側のブラケット２８を前記後側のクロスメンバ３１（Ｒ）に取付ける後側の電池パック取付構造について説明する。
図７に示すように、前記後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４には、前記電池パック２３の後側のブラケット２８のボルト挿通孔２９（詳しくは、Ｕ字溝状の底部（前部））に整合する丸孔形状のボルト挿通孔５３が形成されている。さらに、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４の下面には、ウエルドナット５０（前記ウエルドナット５０と同一部品であるため同一符号を付す。）が溶接により取付けられている。そのウエルドナット５０のめねじ孔５１（図７参照。）は、ボルト挿通孔５３と整合している（図６参照。）。
【００１９】
次に、前記前後のクロスメンバ３１（Ｆ），３１（Ｒ）上に前記電池パック２３を取付ける手順について説明する。
まず、図３及び図４に示すように、前側の電池パック取付構造において、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４上に電池パック２３の前側のブラケット２５を配置するとともに、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４上に電池パック２３の後側のブラケット２８を配置する。そして、頭付きボルトからなるボルト４８のねじ軸部４８ａ（図５参照。）を、電池パック２３の前側のブラケット２５の上方からそのブラケット２５のボルト挿通孔２６、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８（詳しくは、長孔形状の後部）、パッチ部材４０のボルト挿通孔４６の順に挿通した後、ウエルドナット５０（詳しくは、めねじ孔５１（図５参照。））に締付ける。これにより、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４に、電池パック２３の前側のブラケット２５と共にパッチ部材４０の締結部４３がボルト４８・ナット５０により締結される（図２〜図４参照。）。
【００２０】
また、図６に示すように、後側の電池パック取付構造において、ボルト４８（前記ボルト４８と同一部品であるため同一符号を付す。）を、電池パック２３の後側のブラケット２８の上方からそのブラケット２８のボルト挿通孔２９（詳しくは、Ｕ字溝状の底部（前部））、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）のボルト挿通孔５３に順に挿通した後、ウエルドナット５０（詳しくは、めねじ孔５１（図７参照。））に締付ける。これにより、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４に、電池パック２３の後側のブラケット２８がボルト４８・ナット５０により締結される（図６参照。）。
上記した手順をもって、前後のクロスメンバ３１（Ｆ）．３１（Ｒ）上に対する電池パック２３の取付けが完了する（図１参照。）。なお、図１では、ウエルドナット５０が省略されている。
【００２１】
上記した車体後部構造によると、図２〜図４に示すように、電池パック２３の前側の取付構造において、車体１４のプラットホーム１５の後部上に設けた前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に、パッチ部材４０の取付部４１が取付けられている。そして、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に、電池パック２３の前側のブラケット２５と共にパッチ部材４０の締結部４３がボルト４８・ナット５０により締結される。したがって、従来の車体後部構造と比べて、パッチ部材４０を設けているにもかかわらず、電池パック２３をプラットホーム１５の前側のクロスメンバ３１（Ｆ）上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
また、図６に示すように、電池パック２３の後側の取付構造においては、プラットホーム１５の後側のクロスメンバ３１（Ｒ）上に電池パック２３の後側のブラケット２８をボルト４８・ナット５０により締結される。したがって、電池パック２３をプラットホーム１５の後側のクロスメンバ３１（Ｒ）上に取付強度を低下させることなく取付けることができる。
【００２２】
また、車両後方からの後続車両５５の衝突いわゆる後突時において、後続車両５５が電池パック２３に衝突する場合がある（図１１参照。）。なお、電池パック２３に衝突するものとして、後続車両５５を例示するが、後続車両５５の他、後続車両５５で押し潰された車体１４の構造物が含まれる。
このような場合には、電池パック２３が後続車両５５により前方へ移動されていく。これにともない、電池パック２３の後側の取付構造においては、電池パック２３の後側のブラケット２８のボルト挿通孔２９が後方に開口されているため、後側のブラケット２８が前方へ移動されるにともない、ボルト４８がボルト挿通孔２９から相対的に抜け外れることにより、後側のブラケット２８が後側のクロスメンバ３１（Ｒ）から離脱する（図６中、二点鎖線２８参照。）。このとき、後側のブラケット２８は、後側のクロスメンバ３１（Ｒ）の横板部３４及びボルト４８の頭部４８ｂに対して面接触状態で摺動する。
【００２３】
一方、電池パック２３の前側の取付構造においては、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８が長孔形状に形成されているため、前側のブラケット２５が前方へ移動されるにともない、ボルト４８がクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８内を前方へ移動していく（図８参照。）。このボルト４８とともに、パッチ部材４０の締結部４３も前方へ移動されていくと、パッチ部材４０の取付部４１と締結部４３との間の変形部４２が拡張変形されることにより、電池パック２３に加わる衝突エネルギーが吸収される。このとき、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）の横板部３４に対して、電池パック２３の前側のブラケット２５及びパッチ部材４０の締結部４３が面接触状態で摺動する。
【００２４】
さらに、電池パック２３が前方へ移動されると、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に対してパッチ部材４０の取付部４１が分離される（図８参照。）。詳しくは、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に対してパッチ部材４０の取付部４１を剥離するようにして溶接部４５が破断される。
これとともに、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８の左右の両口縁部が、パッチ部材４０により上方へ押し拡げられるようにして拡開変形されることにより、電池パック２３に加わる衝突エネルギーが吸収される。
そして、最終的には、前側のクロスメンバ３１（Ｆ）のボルト挿通孔３８を通じてパッチ部材４０が抜け出ることにより、前側のブラケット２５が前側のクロスメンバ３１（Ｆ）から離脱する（図１０参照。）。
【００２５】
上記のようにして、後側のブラケット２８が後側のクロスメンバ３１（Ｒ）から離脱するとともに、前側のブラケット２５が前側のクロスメンバ３１（Ｆ）から離脱することにより、電池パック２３全体が両クロスメンバ３１（Ｒ），３１（Ｆ）から離脱する（図１１参照。）。
【００２６】
したがって、電池パック２３に加わる衝突エネルギーを吸収しながら、電池パック２３を前側のクロスメンバ３１（Ｆ）から離脱させるように構成したことにより、電池パック２３の破損を防止あるいは低減することができる。このことは、プラットホーム１５が低い車両に有効である。
【００２７】
また、パッチ部材４０の取付部４１を前側のクロスメンバ３１（Ｆ）に取付ける手段が溶接（溶接部４５参照。）であるので、クロスメンバ３１に対してパッチ部材４０の取付部４１を剥離するようにして溶接部４５が破断される。したがって、溶接部４５を剥離により分離するものであるから、その分離に必要な荷重を、例えば溶接部４５の剪断をもって分離する場合に要する荷重の約半分程度に低減することができる。このため、電池パック２３に加わる衝突エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００２８】
また、後突時の後続車両５５（図１１参照。）の衝突による電池パック２３の破損を防止することができるから、電池パック２３を電気機器として搭載するハイブリッド自動車や電気自動車の車体後部構造として有効である。
【００２９】
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明の車体後部構造は、セダンタイプの自動車に限らず、バンタイプ、ワゴンタイプ等の自動車（車両）にも適用することができる。また、本発明の車体後部構造は、ハイブリッド自動車に限らず、電気自動車、燃料電池自動車にも適用することができる。また、電池パック２３は、分極性電極を用いた複数の蓄電セルを積層したキャパシタ、あるいは、燃料電池等の電気機器に代えることができる。また、電池パック２３を構成する電池の種類は特に限定されず、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池などであってよい。また、電池パック２３のケース２４に取付けた各ブラケット２５，２８は、電池パック２３のケース２４を構成する構成材に一体形成することができる。また、パッチ部材４０及び／又は後側のクロスメンバ３１（Ｒ）のウエルドナット５０は、パッチ部材４０及び／又は後側のクロスメンバ３１（Ｒ）と別体のナットに代えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施例にかかる車体後部構造の概要を示す側面図である。
【図２】前側の電池パック取付構造におけるクロスメンバを下方から見た斜視図である。
【図３】前側の電池パック取付構造を示す側断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】前側の電池パック取付構造を示す分解斜視図である。
【図６】後側の電池パック取付構造を示す側断面図である。
【図７】後側の電池パック取付構造を示す分解斜視図である。
【図８】前側の電池パック取付構造における電池パックの移動過程１を示す側断面図である。
【図９】前側の電池パック取付構造における電池パックの移動過程２を示す側断面図である。
【図１０】前側の電池パック取付構造における電池パックの移動過程３を示す側断面図である。
【図１１】電池パックの脱落状態を示す側面図である。
【図１２】従来例にかかる車体後部構造の概要を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１４ 車体
１５ プラットホーム
３１ クロスメンバ
２３ 電池パック（電気機器）
２５ ブラケット
２８ ブラケット
４８ ボルト
５０ ウエルドナット（ナット）
５３ ボルト挿通孔
４６ ボルト挿通孔
３８ ボルト挿通孔
２９ ボルト挿通孔
２６ ボルト挿通孔
４３ 締結部
４０ パッチ部材
１０ 車両
４１ 取付部
４２ 変形部
４５ 溶接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体のプラットホームの後部上に設けたクロスメンバ上に、電気機器が備えるブラケットをボルト・ナットにより締結する車体後部構造であって、
前記クロスメンバに、前記ボルトを挿通しかつ前方に延びる長孔形状のボルト挿通孔を形成し、
前記クロスメンバ内には、前記ボルト・ナットにより該クロスメンバに締結される締結部を備えるパッチ部材を設け、
前記パッチ部材は、前記締結部より車両後方に延びる取付部、及び、前記締結部と前記取付部との間においてその両部の間が拡がる方向に拡張変形可能に形成された変形部を備え、
前記パッチ部材の取付部を、前記クロスメンバに所定以上の荷重で分離可能に取付けてある
ことを特徴とする車体後部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の車体後部構造であって、
前記パッチ部材の取付部を前記クロスメンバに取付ける手段が溶接であることを特徴とする車体後部構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車体後部構造であって、
前記電気機器が電池パックであることを特徴とする車体後部構造。
【請求項１】
車体のプラットホームの後部上に設けたクロスメンバ上に、電気機器が備えるブラケットをボルト・ナットにより締結する車体後部構造であって、
前記クロスメンバに、前記ボルトを挿通しかつ前方に延びる長孔形状のボルト挿通孔を形成し、
前記クロスメンバ内には、前記ボルト・ナットにより該クロスメンバに締結される締結部を備えるパッチ部材を設け、
前記パッチ部材は、前記締結部より車両後方に延びる取付部、及び、前記締結部と前記取付部との間においてその両部の間が拡がる方向に拡張変形可能に形成された変形部を備え、
前記パッチ部材の取付部を、前記クロスメンバに所定以上の荷重で分離可能に取付けてある
ことを特徴とする車体後部構造。
【請求項２】
請求項１に記載の車体後部構造であって、
前記パッチ部材の取付部を前記クロスメンバに取付ける手段が溶接であることを特徴とする車体後部構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車体後部構造であって、
前記電気機器が電池パックであることを特徴とする車体後部構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２０３９１２（Ｐ２００７−２０３９１２Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５８５０（Ｐ２００６−２５８５０）
【出願日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【出願人】（０００１１０３２１）トヨタ車体株式会社 (1,272)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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