車両用バッテリユニットの取付構造
【課題】車両用バッテリユニットの取付構造に関し、簡素な構成で、車両の操縦安定性を確保しつつバッテリケースの保護性を向上させる。
【解決手段】
ブラケット２を介してバッテリケース１を車体フレーム３に固定する車両用バッテリユニットの取付構造において、バッテリケース１の周面１０に、水平方向に延びて設けられるブラケット２を固定する。また、ブラケット２に、その上面をなす第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂと、その下面をなす下面部２ｃと、固定面部２ｄとを設ける。第二上面部２ｂは第一上面部２ａよりもバッテリケース１側の上面をなす部位とする。
第二上面部２ｂと下面部２ｃとを固定面部２ｄで接続し、バッテリケース１に対して面接触させる。また、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間に脆弱部４を設け、荷重作用時に第一上面部２ａを第二上面部２ｂに対して水平方向へ移動変形させる。
【解決手段】
ブラケット２を介してバッテリケース１を車体フレーム３に固定する車両用バッテリユニットの取付構造において、バッテリケース１の周面１０に、水平方向に延びて設けられるブラケット２を固定する。また、ブラケット２に、その上面をなす第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂと、その下面をなす下面部２ｃと、固定面部２ｄとを設ける。第二上面部２ｂは第一上面部２ａよりもバッテリケース１側の上面をなす部位とする。
第二上面部２ｂと下面部２ｃとを固定面部２ｄで接続し、バッテリケース１に対して面接触させる。また、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間に脆弱部４を設け、荷重作用時に第一上面部２ａを第二上面部２ｂに対して水平方向へ移動変形させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バッテリユニットを車体に取り付けるための取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッドカーといった電気エネルギーを利用した走行が可能な車両において、車体フレームの下方から走行用バッテリユニットを取り付ける構造が知られている。すなわち、レイアウトの制限の少ない車体フレームの下面側に大型のバッテリユニットを固定して、バッテリ体積を確保したものである。
例えば特許文献１には、図７に示すように、バッテリケース２１の左右両側方から桁部材２２を水平に突出させ、その上面２３をサイドメンバ２４の下面２５に固定する構造が示されている。ここでは、バッテリケース２１がその上端面よりも低い位置でサイドメンバ２４に固定され、一対のサイドメンバ２４間に配置される。また、桁部材２２は一対のサイドメンバ２４間にわたって設けられ、クロスメンバに相当する剛性部材として機能する。このような構成により車体剛性が向上し、操縦安定性を向上させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の取付構造では、サイドメンバ２４に対して固定される桁部材２２の上面２３が車幅方向に水平であるため、車両側方から入力される荷重が直接的にバッテリケース２１に入力されやすい。そのため、高剛性，高強度の樹脂や金属等でバッテリケース２１の全体を補強する必要があり、コストダウンが困難であるという課題がある。
一方、サイドメンバ２４とバッテリケース２１とを構造的に剛に結合しなければ、車体剛性が低下し、操縦安定性が低下するおそれがある。特に、電気エネルギーのみを利用して走行する電気自動車や燃料電池車には、質量が数百kg以上のバッテリを搭載するものもあり、バッテリケース２１のぐらつきが操縦安定性に大きな影響を与える可能性がある。
【０００５】
このように、従来の車両用バッテリユニットの取付構造では、車体とバッテリユニットとの間の剛性設定が難しいという課題がある。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で、車両の操縦安定性を確保しつつバッテリケースの保護性を向上させることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、車両に搭載されるバッテリケースと、該バッテリケースの周面に固定され、水平方向に延びて設けられるブラケットと、該ブラケットを固定する車体フレームとを備え、該ブラケットが、該ブラケットの上面をなし、該車体フレームの下面に固定される第一上面部と、該第一上面部よりも該バッテリケース側において該ブラケットの上面をなす第二上面部と、該ブラケットの下面をなす下面部と、該第二上面部及び該下面部間を接続して設けられ、該バッテリケースに対して面接触した状態で固定される固定面部と、該第一上面部及び該第二上面部間に設けられるとともに、荷重作用時における該第一上面部の該第二上面部に対する水平方向への移動変形を許容する脆弱部とを有することを特徴としている。
【０００７】
また、開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、該第一上面部と該第二上面部とが上下方向にオフセットして設けられることを特徴としている。
また、開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、該第二上面部が、該第一上面部よりも下方に配置されていることを特徴としている。
また、開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、該第二上面部における該バッテリケース側の端部において上方へ向けて屈曲形成され、該第二上面部よりも上方で該バッテリケースに固定される屈曲面部をさらに備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
開示の車両用バッテリユニットの取付構造によれば、バッテリケースをブラケットの固定面部の全体に面接触させることにより水平方向の安定性を向上させつつ、脆弱部を設けることにより過大な水平荷重の入力時にブラケット上面を水平方向に移動変形させて、バッテリケース側へ伝達される荷重を減少させることができる。これにより、車両の操縦安定性を確保しつつバッテリケースの保護性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る車両用バッテリユニットの取付構造を示す斜視図である。
【図２】図１のバッテリユニットの構造を示す分解斜視図である。
【図３】図２のバッテリユニットに固定されるブラケットの斜視図である。
【図４】図２のバッテリユニットにおけるブラケットの断面図であり、（ａ）はブラケットの突出方向に沿った切断面での縦断面図〔図３のＡ−Ａ断面図〕であり、（ｂ）はブラケットの突出方向に垂直な平面で切断した縦断面図〔図３のＢ−Ｂ断面図〕である。
【図５】図３のブラケットに水平荷重が作用した場合の変形状態を模式的に示す縦断面図である。
【図６】ブラケットの変形例を示す斜視図であり、（ａ）はブラケットに凹み部を形成したもの、（ｂ）は屈曲面部を設けたもの、（ｃ）は図３に示すブラケットにおける傾斜面部の勾配を変更したものである。
【図７】従来技術に係る車両用バッテリユニットの取付構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して車両用バッテリユニットの取付構造の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．全体構成］
図１は、一実施形態に係る取付構造が適用されたバッテリユニット６及び車体フレーム８を示している。車体フレーム８はモノコックボデーのサブフレームであり、車両の車長方向（前後方向）に延びる左右一対のサイドメンバ３と、左右のサイドメンバ３間を車幅方向に架け渡される複数のクロスメンバ７とを備えている。一対のサイドメンバ３は車幅方向に離間して配置される。また、クロスメンバ７は左右のサイドメンバ３に対して両端部を溶接固定され、梯子状の構造を形成する。これらのサイドメンバ３及びクロスメンバ７の下面には、締結穴１４が穿孔されている。バッテリユニット６は、これらのサイドメンバ３，クロスメンバ７の下面に対して、ボルト，ナット等の締結具で固定される。
【００１１】
［２．バッテリユニット］
バッテリユニット６は、バッテリケース１，ブラケット２及びバッテリフレーム５を備えている。バッテリケース１は、強化樹脂や補強用金属プレート等からなる高剛性ケースである。図２に示すように、バッテリケース１は上下方向に二分割形成されており、下側に位置するトレイ部材１ａと、上側に位置するカバー部材１ｂとから構成される。
【００１２】
［２−１．バッテリケース］
トレイ部材１ａは、上方が開放された容器状にモールド成型された部材である。トレイ部材１ａにおける最外周には、その上面が水平に形成された周壁１ｃが形成されている。周壁１ｃの上面は、カバー部材１ｂの下端部に固定される。また、トレイ部材１ａの底面には、バッテリケース１の内部に収納されるバッテリモジュールの形状に応じて内部を小部屋に区分けする複数の隔壁１ｅが設けられている。これらの隔壁１ｅは、バッテリケース１の剛性を高めるように機能する。
【００１３】
カバー部材１ｂは、下方が開放された容器状にモールド成型された部材である。カバー部材１ｂの最外周から垂れ下がって設けられた周壁１ｄの下端面は水平であり、トレイ部材１ａの周壁１ｃの上面と面接触した状態で固定される。これらの周壁１ｃ，１ｄ間には図示しないシール材が介装される。これにより、バッテリケース１の内部の気密性，水密性が確保される。
【００１４】
［２−２．バッテリフレーム］
バッテリフレーム５は、トレイ部材１ａの下面に固定された強度部材である。図２に示す例では、車長方向に延びるように配置された縦方向バッテリフレーム５ａと、車幅方向に延びるように配置された横方向バッテリフレーム５ｂとがそれぞれ複数本設けられ、これらがトレイ部材１ａの下面において格子状に接合されている。縦方向バッテリフレーム５ａは車幅方向に切断したときの断面が閉断面であり、横方向バッテリフレーム５ｂは車長方向に切断したときに断面が閉断面である。また、これらの縦方向バッテリフレーム５ａ及び横方向バッテリフレーム５ｂは、トレイ部材１ａの周壁１ｃから突出して設けられる。したがって、バッテリケース１の上面視においてこれらのバッテリフレーム５ａ，５ｂの端部はその前後左右にはみ出ている。
【００１５】
［２−３．ブラケット］
ブラケット２は、周壁１ｃ，１ｄから突出した縦方向バッテリフレーム５ａ及び横方向バッテリフレーム５ｂの上に固定される部材である。図３では、横方向バッテリフレーム５ｂ上に固定されたブラケット２を例示する。このブラケット２は、五方を閉塞された箱形に形成されており、上面をなす第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂ，下面をなす下面部２ｃ，バッテリケース１に固定される側面をなす固定面部２ｄ，その他の側面をなす一対の側面部２ｇを有する。
【００１６】
第一上面部２ａは、サイドメンバ３の下面３ａに締結固定される面である。この第一上面部２ａには、ボルト等の締結具を通すための締結穴１１が形成されている。また、第二上面部２ｂは、第一上面部２ａよりもバッテリケース１側でブラケット２の上面をなす面である。
ここでは、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂが上下方向にオフセットして設けられており、ともにほぼ水平に配置されている。第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂの上下方向の位置のずれ量のことをオフセット量Ｌと呼ぶ。図４（ａ）に示すように、第二上面部２ｂは、側面視において第一上面部２ａよりも下方に設けられる。第二上面部２ｂを第一上面部２ａよりも下方に配置することで、第二上面部２ｂの上方の空間が拡大する。この空間はバッテリケース１に接続されるケーブルや冷却装置などの配置スペースとしての利用が可能である。
【００１７】
第一上面部２ａにおける第二上面部２ｂ側の辺９ａは、第二上面部２ｂにおける第一上面部２ａ側の辺９ｂよりも外側に設けられており、上面視において第一上面部２ａと第二上面部２ｂとが重複しない配置となっている。以下、これらの辺９ａ，９ｂのことを屈曲辺９ａ，９ｂとも呼ぶ。
第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間（すなわち、二つの屈曲辺９ａ，９ｂに挟まれた部位）には、これらを接続する傾斜面部４ａが設けられる。傾斜面部４ａの面勾配は水平よりも大きく、垂直よりも小さい傾斜である。言い換えると、傾斜面部４ａの法線が水平面に対して傾斜している。この傾斜面部４ａは、水平方向への荷重作用時における第一上面部２ａの第二上面部２ｂに対する水平方向の移動変形を許容する脆弱部４として機能する。オフセット量Ｌが大きいほど、水平方向への荷重作用時に屈曲辺９ａ，９ｂの近傍での曲げモーメントが増大し、脆弱部４に変形が生じやすくなる。
【００１８】
下面部２ｃは、横方向バッテリフレーム５ｂの上面に対して面接触した状態で固定された部位である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、下面部２ｃ及び横方向バッテリフレーム５ｂには、第一上面部２ａに形成された締結穴１１との対向位置に開口部１２が形成されている。この開口部１２は、ブラケット２とサイドメンバ３とを締結固定する際の工具挿入口として利用される。
【００１９】
固定面部２ｄは、第二上面部２ｂ及び下面部２ｃ間を鉛直に接続する面である。図４（ａ）に示すように、固定面部２ｄはその全体がトレイ部材１ａの周面１０（周壁１ｃにおける外部側の側面）と面接触した状態でバッテリケース１に固定されている。また、固定面部２ｄは第二上面部２ｂよりもさらに上方へ延長されており、上方に折り曲げられた第二上面部２ｂの端辺２ｈがこの延長された固定面部２ｄに対して固定されている。また、固定面部２ｄの下端の位置は、横方向バッテリフレーム５ｂまで達している。
【００２０】
一対の側面部２ｇはブラケット２の他の側面をなす部位であり、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂと下面部２ｃとの間を鉛直に接続する。これらの側面部２ｇは固定面部２ｄに対して垂直に配置される。図４（ｂ）に示すように、一対の側面部２ｇ間の距離Ｗ1（すなわち、ブラケット２の幅）は、横方向バッテリフレーム５ｂの幅Ｗ2と同一である。
一対の側面部２ｇの下端には、下面部２ｃに沿って水平方向に折り曲げられたフランジ部２ｆが設けられる。フランジ部２ｆは下面部２ｃに面接触した状態で固定される。また、図３に示すように、一対の側面部２ｇの固定面部２ｄ側の端辺２ｉも、第二上面部２ｂの端辺２ｈと同様に固定面部２ｄに沿って折り曲げられており、固定面部２ｄに対して面接触した状態で固定される。
【００２１】
なお、ブラケット２は縦方向バッテリフレーム５ａ上にも同様に固定されている。縦方向バッテリフレーム５ａ上では、ブラケット２の第一上面部２ａがクロスメンバ７の下面に対して締結固定される。
【００２２】
［３．作用，効果］
上記の構成により、バッテリケース１はブラケット２を介してサイドメンバ３及びクロスメンバ７の双方に対して固定される。ブラケット２の第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂは傾斜面部４ａで接続されるため、各々のブラケット２の突出方向への剛性が確保され、車長方向及び車幅方向の何れの方向に対しても、バッテリケース１が安定して固定される。
【００２３】
一方、図４（ａ）中に黒矢印で示すように、サイドメンバ３からバッテリケース１側へ水平方向の荷重が作用すると、荷重がブラケット２の第一上面部２ａへ伝達され、第一上面部２ａがバッテリケース１側へ移動しようとする。このとき、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとが傾斜面部４ａで接続されているため、傾斜面部４ａを介して荷重が第二上面部２ｂから固定面部２ｄへ伝達され、横方向バッテリフレーム５ｂへと入力される。また、サイドメンバ３から入力された荷重は、一対の側面部２ｇを介して下面部２ｃ及び横方向バッテリフレーム５ｂへと入力される。したがって、例えば第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間が垂直に接続された図７に記載の構造と比較して、バッテリケース１のぐらつきを減少させることができ、車両の操縦安定性を向上させることができる。
【００２４】
また、サイドメンバ３からブラケット２へと入力される水平荷重が過大である場合には、図５に示すように、第一上面部２ａと傾斜面部４ａとの間の屈曲辺９ａ及び傾斜面部４ａと第二上面部２ｂとの間の屈曲辺９ｂが折れ曲がり、第一上面部２ａが第二上面部２ｂに対して水平方向に移動する変形がブラケット２に生じる。なお、変形前のブラケット２の輪郭を図５中に破線で示す。この変形により水平方向の荷重が緩和され、サイドメンバ３から入力された荷重よりも小さい荷重がバッテリケース１側へ伝達される。
【００２５】
また、この水平荷重は横方向バッテリフレーム５ｂとトレイ部材１ａの反対側の周面１０に固定されたブラケット２とを介して、他方のサイドメンバ３へも伝達される。
このように、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間に脆弱部４を設けることにより、過大な水平荷重の入力時にブラケット２の上面を変形させることができ、バッテリケース１側へ入力される荷重を減少させることができる。特に本実施形態では、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとを上下方向にオフセットさせているため、ブラケット２の上面に変形を生じやすくすることができる。
【００２６】
また、ブラケット２の固定面部２ｄの全体にトレイ部材１ａの周面１０が面接触しているため、バッテリケース１の水平方向の安定性を向上させることができる。
また、ブラケット２の第二上面部２ｂを第一上面部２ａよりも下方に配置することで、ブラケット２の第二上面部２ｂよりも上方の空間を拡大することができる。これにより、バッテリケース１に接続されるケーブルや冷却装置などの配置スペースをバッテリケース１の周囲に確保することができる。
【００２７】
なお、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ブラケット２が閉断面構造の箱形に形成されているため、ブラケット２の剛性及び強度バランスをさらに向上させることができ、ブラケット２の全体の剛性及び強度を確保しつつその上面側における水平変位を許容することができる。
【００２８】
［４．変形例等］
変形例としての車両用バッテリユニットの取付構造に係るブラケットを図６（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、上述の実施形態で説明された各構成に対応するものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図６（ａ）では、ブラケット２の第一上面部２ａと第二上面部２ｂとが同一平面上に配置され、それらの間に一対の凹み部４ｂが設けられる。凹み部４ｂとは、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂと一対の側面部２ｇとの間の角部１３ａ，１３ｂをブラケット２の内側に凹ませて形成された部位である。
凹み部４ｂは、荷重作用時に第一上面部２ａの第二上面部２ｂに対する水平方向への移動変形を許容する脆弱部４として機能する。つまり、上述の実施形態における傾斜面部４ａの代わりに凹み部４ｂが設けられている。これにより、過大な水平荷重の入力時には一対の凹み部４ｂで挟まれたブラケット２の上面が変形し、第一上面部２ａが第二上面部２ｂに近づく方向へ変形する。したがって、バッテリケース１の固定状態を保持しつつ、バッテリケース１側へ入力される荷重を減少させることができる。
【００３０】
図６（ｂ）は、第二上面部２ｂにおけるバッテリケース１側の端部を上方へ屈曲させて屈曲面部４ｃを形成し、第二上面部２ｂよりも上方で固定面部２ｄに固定させたものである。屈曲面部４ｃの面勾配は、傾斜面部４ａと同様に、水平よりも大きく、垂直よりも小さい傾斜である。言い換えると、屈曲面部４ｃの法線が水平面に対して傾斜している。屈曲面部４ｃは、水平方向への荷重作用時に第二上面部２ｂのバッテリケース１に対する水平方向の移動変形を許容する第二の脆弱部として機能する。
【００３１】
このような構成により、バッテリケース１の周面１０に対するブラケット２の基端面の高さ寸法Ｈを増大させることができ、ブラケット２の剛性，強度を高めることができる。また、ブラケット２の上面において脆弱部４が複数箇所に設けられるため、水平荷重に対する変形をさらに生じやすくすることができ、バッテリケース１の保護性を向上させることができる。この場合、オフセット量Ｌ1が大きいほど、水平方向への荷重作用時における水平方向への変形のしやすさを高めることができる。
【００３２】
図６（ｃ）は、側面視において第二上面部２ｂを第一上面部２ａよりも上方にオフセットさせたものである。このような構成においても、バッテリケース１を確実に保持しつつ、傾斜面部４ａ及び屈曲面部４ｃで水平方向の過大な荷重を吸収することができる。この場合、オフセット量Ｌ2が大きいほど、水平方向への荷重作用時における水平方向への変形のしやすさを高めることができる。なお、オフセット量Ｌ1，Ｌ2は、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂ間に要求される荷重伝達量等に応じて設定することができる。
【００３３】
［５．その他］
上述した実施形態の一例及び変形例に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態及び変形例の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、横方向バッテリフレーム５ｂの上に固定されるブラケット２を例示したが、縦方向バッテリフレーム５ａの上に固定されるブラケット２に同様の構造を適用してもよい。この場合、車両前方から入力される過大な水平荷重のバッテリケース１への伝達量を減少させることができる。なお、縦方向バッテリフレーム５ａ及び横方向バッテリフレーム５ｂを持たないバッテリケース１に対する適用も可能である。
【００３４】
また、上述の実施形態では、傾斜面部４ａが屈曲辺９ａ，９ｂ間を接続する平面として形成されたものを示したが、傾斜面部４ａを曲面として形成してもよい。ブラケット２の各部の具体的な形状は、ブラケット２に要求される剛性，強度等に応じて適宜設定することができる。
また、上述の実施形態及び変形例における傾斜面部４ａ及び凹み部４ｂは、ともに第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂを相対移動させる機能を持つ部位であるが、このような機能を持つ脆弱部４の具体的な形状はこれに限定されない。例えば、板厚を減少させることにより脆弱部４を形成してもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、モノコックボデーのサブフレームにバッテリケース１を取り付ける構造を示したが、例えばラダーフレームにバッテリケース１を固定する構造としてもよい。少なくとも、車体の下面から固定されるブラケット２を介してバッテリケース１を取り付ける車両全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ バッテリケース
１ａ トレイ部材
１ｂ カバー部材
１ｃ，１ｄ 周壁
１ｅ 隔壁
２ ブラケット
２ａ 第一上面部
２ｂ 第二上面部
２ｃ 下面部
２ｄ 固定面部
２ｆ フランジ部
２ｇ 側面部
２ｈ，２ｉ 端辺
３ サイドメンバ
３ａ 下面
４ 脆弱部
４ａ 傾斜面部
４ｂ 凹み部
４ｃ 屈曲面部
５ バッテリフレーム
５ａ 縦方向バッテリフレーム
５ｂ 横方向バッテリフレーム
６ バッテリユニット
７ クロスメンバ
８ 車体フレーム
９ａ，９ｂ 辺（屈曲辺）
１０ 周面
１１ 締結穴
１２ 開口部
１３ａ，１３ｂ 角部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用バッテリユニットを車体に取り付けるための取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気自動車やハイブリッドカーといった電気エネルギーを利用した走行が可能な車両において、車体フレームの下方から走行用バッテリユニットを取り付ける構造が知られている。すなわち、レイアウトの制限の少ない車体フレームの下面側に大型のバッテリユニットを固定して、バッテリ体積を確保したものである。
例えば特許文献１には、図７に示すように、バッテリケース２１の左右両側方から桁部材２２を水平に突出させ、その上面２３をサイドメンバ２４の下面２５に固定する構造が示されている。ここでは、バッテリケース２１がその上端面よりも低い位置でサイドメンバ２４に固定され、一対のサイドメンバ２４間に配置される。また、桁部材２２は一対のサイドメンバ２４間にわたって設けられ、クロスメンバに相当する剛性部材として機能する。このような構成により車体剛性が向上し、操縦安定性を向上させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の取付構造では、サイドメンバ２４に対して固定される桁部材２２の上面２３が車幅方向に水平であるため、車両側方から入力される荷重が直接的にバッテリケース２１に入力されやすい。そのため、高剛性，高強度の樹脂や金属等でバッテリケース２１の全体を補強する必要があり、コストダウンが困難であるという課題がある。
一方、サイドメンバ２４とバッテリケース２１とを構造的に剛に結合しなければ、車体剛性が低下し、操縦安定性が低下するおそれがある。特に、電気エネルギーのみを利用して走行する電気自動車や燃料電池車には、質量が数百kg以上のバッテリを搭載するものもあり、バッテリケース２１のぐらつきが操縦安定性に大きな影響を与える可能性がある。
【０００５】
このように、従来の車両用バッテリユニットの取付構造では、車体とバッテリユニットとの間の剛性設定が難しいという課題がある。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、簡素な構成で、車両の操縦安定性を確保しつつバッテリケースの保護性を向上させることである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、車両に搭載されるバッテリケースと、該バッテリケースの周面に固定され、水平方向に延びて設けられるブラケットと、該ブラケットを固定する車体フレームとを備え、該ブラケットが、該ブラケットの上面をなし、該車体フレームの下面に固定される第一上面部と、該第一上面部よりも該バッテリケース側において該ブラケットの上面をなす第二上面部と、該ブラケットの下面をなす下面部と、該第二上面部及び該下面部間を接続して設けられ、該バッテリケースに対して面接触した状態で固定される固定面部と、該第一上面部及び該第二上面部間に設けられるとともに、荷重作用時における該第一上面部の該第二上面部に対する水平方向への移動変形を許容する脆弱部とを有することを特徴としている。
【０００７】
また、開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、該第一上面部と該第二上面部とが上下方向にオフセットして設けられることを特徴としている。
また、開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、該第二上面部が、該第一上面部よりも下方に配置されていることを特徴としている。
また、開示の車両用バッテリユニットの取付構造は、該第二上面部における該バッテリケース側の端部において上方へ向けて屈曲形成され、該第二上面部よりも上方で該バッテリケースに固定される屈曲面部をさらに備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
開示の車両用バッテリユニットの取付構造によれば、バッテリケースをブラケットの固定面部の全体に面接触させることにより水平方向の安定性を向上させつつ、脆弱部を設けることにより過大な水平荷重の入力時にブラケット上面を水平方向に移動変形させて、バッテリケース側へ伝達される荷重を減少させることができる。これにより、車両の操縦安定性を確保しつつバッテリケースの保護性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る車両用バッテリユニットの取付構造を示す斜視図である。
【図２】図１のバッテリユニットの構造を示す分解斜視図である。
【図３】図２のバッテリユニットに固定されるブラケットの斜視図である。
【図４】図２のバッテリユニットにおけるブラケットの断面図であり、（ａ）はブラケットの突出方向に沿った切断面での縦断面図〔図３のＡ−Ａ断面図〕であり、（ｂ）はブラケットの突出方向に垂直な平面で切断した縦断面図〔図３のＢ−Ｂ断面図〕である。
【図５】図３のブラケットに水平荷重が作用した場合の変形状態を模式的に示す縦断面図である。
【図６】ブラケットの変形例を示す斜視図であり、（ａ）はブラケットに凹み部を形成したもの、（ｂ）は屈曲面部を設けたもの、（ｃ）は図３に示すブラケットにおける傾斜面部の勾配を変更したものである。
【図７】従来技術に係る車両用バッテリユニットの取付構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して車両用バッテリユニットの取付構造の実施形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態は、あくまでも例示に過ぎず、以下に示す実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．全体構成］
図１は、一実施形態に係る取付構造が適用されたバッテリユニット６及び車体フレーム８を示している。車体フレーム８はモノコックボデーのサブフレームであり、車両の車長方向（前後方向）に延びる左右一対のサイドメンバ３と、左右のサイドメンバ３間を車幅方向に架け渡される複数のクロスメンバ７とを備えている。一対のサイドメンバ３は車幅方向に離間して配置される。また、クロスメンバ７は左右のサイドメンバ３に対して両端部を溶接固定され、梯子状の構造を形成する。これらのサイドメンバ３及びクロスメンバ７の下面には、締結穴１４が穿孔されている。バッテリユニット６は、これらのサイドメンバ３，クロスメンバ７の下面に対して、ボルト，ナット等の締結具で固定される。
【００１１】
［２．バッテリユニット］
バッテリユニット６は、バッテリケース１，ブラケット２及びバッテリフレーム５を備えている。バッテリケース１は、強化樹脂や補強用金属プレート等からなる高剛性ケースである。図２に示すように、バッテリケース１は上下方向に二分割形成されており、下側に位置するトレイ部材１ａと、上側に位置するカバー部材１ｂとから構成される。
【００１２】
［２−１．バッテリケース］
トレイ部材１ａは、上方が開放された容器状にモールド成型された部材である。トレイ部材１ａにおける最外周には、その上面が水平に形成された周壁１ｃが形成されている。周壁１ｃの上面は、カバー部材１ｂの下端部に固定される。また、トレイ部材１ａの底面には、バッテリケース１の内部に収納されるバッテリモジュールの形状に応じて内部を小部屋に区分けする複数の隔壁１ｅが設けられている。これらの隔壁１ｅは、バッテリケース１の剛性を高めるように機能する。
【００１３】
カバー部材１ｂは、下方が開放された容器状にモールド成型された部材である。カバー部材１ｂの最外周から垂れ下がって設けられた周壁１ｄの下端面は水平であり、トレイ部材１ａの周壁１ｃの上面と面接触した状態で固定される。これらの周壁１ｃ，１ｄ間には図示しないシール材が介装される。これにより、バッテリケース１の内部の気密性，水密性が確保される。
【００１４】
［２−２．バッテリフレーム］
バッテリフレーム５は、トレイ部材１ａの下面に固定された強度部材である。図２に示す例では、車長方向に延びるように配置された縦方向バッテリフレーム５ａと、車幅方向に延びるように配置された横方向バッテリフレーム５ｂとがそれぞれ複数本設けられ、これらがトレイ部材１ａの下面において格子状に接合されている。縦方向バッテリフレーム５ａは車幅方向に切断したときの断面が閉断面であり、横方向バッテリフレーム５ｂは車長方向に切断したときに断面が閉断面である。また、これらの縦方向バッテリフレーム５ａ及び横方向バッテリフレーム５ｂは、トレイ部材１ａの周壁１ｃから突出して設けられる。したがって、バッテリケース１の上面視においてこれらのバッテリフレーム５ａ，５ｂの端部はその前後左右にはみ出ている。
【００１５】
［２−３．ブラケット］
ブラケット２は、周壁１ｃ，１ｄから突出した縦方向バッテリフレーム５ａ及び横方向バッテリフレーム５ｂの上に固定される部材である。図３では、横方向バッテリフレーム５ｂ上に固定されたブラケット２を例示する。このブラケット２は、五方を閉塞された箱形に形成されており、上面をなす第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂ，下面をなす下面部２ｃ，バッテリケース１に固定される側面をなす固定面部２ｄ，その他の側面をなす一対の側面部２ｇを有する。
【００１６】
第一上面部２ａは、サイドメンバ３の下面３ａに締結固定される面である。この第一上面部２ａには、ボルト等の締結具を通すための締結穴１１が形成されている。また、第二上面部２ｂは、第一上面部２ａよりもバッテリケース１側でブラケット２の上面をなす面である。
ここでは、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂが上下方向にオフセットして設けられており、ともにほぼ水平に配置されている。第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂの上下方向の位置のずれ量のことをオフセット量Ｌと呼ぶ。図４（ａ）に示すように、第二上面部２ｂは、側面視において第一上面部２ａよりも下方に設けられる。第二上面部２ｂを第一上面部２ａよりも下方に配置することで、第二上面部２ｂの上方の空間が拡大する。この空間はバッテリケース１に接続されるケーブルや冷却装置などの配置スペースとしての利用が可能である。
【００１７】
第一上面部２ａにおける第二上面部２ｂ側の辺９ａは、第二上面部２ｂにおける第一上面部２ａ側の辺９ｂよりも外側に設けられており、上面視において第一上面部２ａと第二上面部２ｂとが重複しない配置となっている。以下、これらの辺９ａ，９ｂのことを屈曲辺９ａ，９ｂとも呼ぶ。
第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間（すなわち、二つの屈曲辺９ａ，９ｂに挟まれた部位）には、これらを接続する傾斜面部４ａが設けられる。傾斜面部４ａの面勾配は水平よりも大きく、垂直よりも小さい傾斜である。言い換えると、傾斜面部４ａの法線が水平面に対して傾斜している。この傾斜面部４ａは、水平方向への荷重作用時における第一上面部２ａの第二上面部２ｂに対する水平方向の移動変形を許容する脆弱部４として機能する。オフセット量Ｌが大きいほど、水平方向への荷重作用時に屈曲辺９ａ，９ｂの近傍での曲げモーメントが増大し、脆弱部４に変形が生じやすくなる。
【００１８】
下面部２ｃは、横方向バッテリフレーム５ｂの上面に対して面接触した状態で固定された部位である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、下面部２ｃ及び横方向バッテリフレーム５ｂには、第一上面部２ａに形成された締結穴１１との対向位置に開口部１２が形成されている。この開口部１２は、ブラケット２とサイドメンバ３とを締結固定する際の工具挿入口として利用される。
【００１９】
固定面部２ｄは、第二上面部２ｂ及び下面部２ｃ間を鉛直に接続する面である。図４（ａ）に示すように、固定面部２ｄはその全体がトレイ部材１ａの周面１０（周壁１ｃにおける外部側の側面）と面接触した状態でバッテリケース１に固定されている。また、固定面部２ｄは第二上面部２ｂよりもさらに上方へ延長されており、上方に折り曲げられた第二上面部２ｂの端辺２ｈがこの延長された固定面部２ｄに対して固定されている。また、固定面部２ｄの下端の位置は、横方向バッテリフレーム５ｂまで達している。
【００２０】
一対の側面部２ｇはブラケット２の他の側面をなす部位であり、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂと下面部２ｃとの間を鉛直に接続する。これらの側面部２ｇは固定面部２ｄに対して垂直に配置される。図４（ｂ）に示すように、一対の側面部２ｇ間の距離Ｗ1（すなわち、ブラケット２の幅）は、横方向バッテリフレーム５ｂの幅Ｗ2と同一である。
一対の側面部２ｇの下端には、下面部２ｃに沿って水平方向に折り曲げられたフランジ部２ｆが設けられる。フランジ部２ｆは下面部２ｃに面接触した状態で固定される。また、図３に示すように、一対の側面部２ｇの固定面部２ｄ側の端辺２ｉも、第二上面部２ｂの端辺２ｈと同様に固定面部２ｄに沿って折り曲げられており、固定面部２ｄに対して面接触した状態で固定される。
【００２１】
なお、ブラケット２は縦方向バッテリフレーム５ａ上にも同様に固定されている。縦方向バッテリフレーム５ａ上では、ブラケット２の第一上面部２ａがクロスメンバ７の下面に対して締結固定される。
【００２２】
［３．作用，効果］
上記の構成により、バッテリケース１はブラケット２を介してサイドメンバ３及びクロスメンバ７の双方に対して固定される。ブラケット２の第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂは傾斜面部４ａで接続されるため、各々のブラケット２の突出方向への剛性が確保され、車長方向及び車幅方向の何れの方向に対しても、バッテリケース１が安定して固定される。
【００２３】
一方、図４（ａ）中に黒矢印で示すように、サイドメンバ３からバッテリケース１側へ水平方向の荷重が作用すると、荷重がブラケット２の第一上面部２ａへ伝達され、第一上面部２ａがバッテリケース１側へ移動しようとする。このとき、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとが傾斜面部４ａで接続されているため、傾斜面部４ａを介して荷重が第二上面部２ｂから固定面部２ｄへ伝達され、横方向バッテリフレーム５ｂへと入力される。また、サイドメンバ３から入力された荷重は、一対の側面部２ｇを介して下面部２ｃ及び横方向バッテリフレーム５ｂへと入力される。したがって、例えば第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間が垂直に接続された図７に記載の構造と比較して、バッテリケース１のぐらつきを減少させることができ、車両の操縦安定性を向上させることができる。
【００２４】
また、サイドメンバ３からブラケット２へと入力される水平荷重が過大である場合には、図５に示すように、第一上面部２ａと傾斜面部４ａとの間の屈曲辺９ａ及び傾斜面部４ａと第二上面部２ｂとの間の屈曲辺９ｂが折れ曲がり、第一上面部２ａが第二上面部２ｂに対して水平方向に移動する変形がブラケット２に生じる。なお、変形前のブラケット２の輪郭を図５中に破線で示す。この変形により水平方向の荷重が緩和され、サイドメンバ３から入力された荷重よりも小さい荷重がバッテリケース１側へ伝達される。
【００２５】
また、この水平荷重は横方向バッテリフレーム５ｂとトレイ部材１ａの反対側の周面１０に固定されたブラケット２とを介して、他方のサイドメンバ３へも伝達される。
このように、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとの間に脆弱部４を設けることにより、過大な水平荷重の入力時にブラケット２の上面を変形させることができ、バッテリケース１側へ入力される荷重を減少させることができる。特に本実施形態では、第一上面部２ａと第二上面部２ｂとを上下方向にオフセットさせているため、ブラケット２の上面に変形を生じやすくすることができる。
【００２６】
また、ブラケット２の固定面部２ｄの全体にトレイ部材１ａの周面１０が面接触しているため、バッテリケース１の水平方向の安定性を向上させることができる。
また、ブラケット２の第二上面部２ｂを第一上面部２ａよりも下方に配置することで、ブラケット２の第二上面部２ｂよりも上方の空間を拡大することができる。これにより、バッテリケース１に接続されるケーブルや冷却装置などの配置スペースをバッテリケース１の周囲に確保することができる。
【００２７】
なお、図４（ａ），（ｂ）に示すように、ブラケット２が閉断面構造の箱形に形成されているため、ブラケット２の剛性及び強度バランスをさらに向上させることができ、ブラケット２の全体の剛性及び強度を確保しつつその上面側における水平変位を許容することができる。
【００２８】
［４．変形例等］
変形例としての車両用バッテリユニットの取付構造に係るブラケットを図６（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、上述の実施形態で説明された各構成に対応するものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００２９】
図６（ａ）では、ブラケット２の第一上面部２ａと第二上面部２ｂとが同一平面上に配置され、それらの間に一対の凹み部４ｂが設けられる。凹み部４ｂとは、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂと一対の側面部２ｇとの間の角部１３ａ，１３ｂをブラケット２の内側に凹ませて形成された部位である。
凹み部４ｂは、荷重作用時に第一上面部２ａの第二上面部２ｂに対する水平方向への移動変形を許容する脆弱部４として機能する。つまり、上述の実施形態における傾斜面部４ａの代わりに凹み部４ｂが設けられている。これにより、過大な水平荷重の入力時には一対の凹み部４ｂで挟まれたブラケット２の上面が変形し、第一上面部２ａが第二上面部２ｂに近づく方向へ変形する。したがって、バッテリケース１の固定状態を保持しつつ、バッテリケース１側へ入力される荷重を減少させることができる。
【００３０】
図６（ｂ）は、第二上面部２ｂにおけるバッテリケース１側の端部を上方へ屈曲させて屈曲面部４ｃを形成し、第二上面部２ｂよりも上方で固定面部２ｄに固定させたものである。屈曲面部４ｃの面勾配は、傾斜面部４ａと同様に、水平よりも大きく、垂直よりも小さい傾斜である。言い換えると、屈曲面部４ｃの法線が水平面に対して傾斜している。屈曲面部４ｃは、水平方向への荷重作用時に第二上面部２ｂのバッテリケース１に対する水平方向の移動変形を許容する第二の脆弱部として機能する。
【００３１】
このような構成により、バッテリケース１の周面１０に対するブラケット２の基端面の高さ寸法Ｈを増大させることができ、ブラケット２の剛性，強度を高めることができる。また、ブラケット２の上面において脆弱部４が複数箇所に設けられるため、水平荷重に対する変形をさらに生じやすくすることができ、バッテリケース１の保護性を向上させることができる。この場合、オフセット量Ｌ1が大きいほど、水平方向への荷重作用時における水平方向への変形のしやすさを高めることができる。
【００３２】
図６（ｃ）は、側面視において第二上面部２ｂを第一上面部２ａよりも上方にオフセットさせたものである。このような構成においても、バッテリケース１を確実に保持しつつ、傾斜面部４ａ及び屈曲面部４ｃで水平方向の過大な荷重を吸収することができる。この場合、オフセット量Ｌ2が大きいほど、水平方向への荷重作用時における水平方向への変形のしやすさを高めることができる。なお、オフセット量Ｌ1，Ｌ2は、第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂ間に要求される荷重伝達量等に応じて設定することができる。
【００３３】
［５．その他］
上述した実施形態の一例及び変形例に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態及び変形例の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
上述の実施形態では、横方向バッテリフレーム５ｂの上に固定されるブラケット２を例示したが、縦方向バッテリフレーム５ａの上に固定されるブラケット２に同様の構造を適用してもよい。この場合、車両前方から入力される過大な水平荷重のバッテリケース１への伝達量を減少させることができる。なお、縦方向バッテリフレーム５ａ及び横方向バッテリフレーム５ｂを持たないバッテリケース１に対する適用も可能である。
【００３４】
また、上述の実施形態では、傾斜面部４ａが屈曲辺９ａ，９ｂ間を接続する平面として形成されたものを示したが、傾斜面部４ａを曲面として形成してもよい。ブラケット２の各部の具体的な形状は、ブラケット２に要求される剛性，強度等に応じて適宜設定することができる。
また、上述の実施形態及び変形例における傾斜面部４ａ及び凹み部４ｂは、ともに第一上面部２ａ及び第二上面部２ｂを相対移動させる機能を持つ部位であるが、このような機能を持つ脆弱部４の具体的な形状はこれに限定されない。例えば、板厚を減少させることにより脆弱部４を形成してもよい。
【００３５】
また、上述の実施形態では、モノコックボデーのサブフレームにバッテリケース１を取り付ける構造を示したが、例えばラダーフレームにバッテリケース１を固定する構造としてもよい。少なくとも、車体の下面から固定されるブラケット２を介してバッテリケース１を取り付ける車両全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ バッテリケース
１ａ トレイ部材
１ｂ カバー部材
１ｃ，１ｄ 周壁
１ｅ 隔壁
２ ブラケット
２ａ 第一上面部
２ｂ 第二上面部
２ｃ 下面部
２ｄ 固定面部
２ｆ フランジ部
２ｇ 側面部
２ｈ，２ｉ 端辺
３ サイドメンバ
３ａ 下面
４ 脆弱部
４ａ 傾斜面部
４ｂ 凹み部
４ｃ 屈曲面部
５ バッテリフレーム
５ａ 縦方向バッテリフレーム
５ｂ 横方向バッテリフレーム
６ バッテリユニット
７ クロスメンバ
８ 車体フレーム
９ａ，９ｂ 辺（屈曲辺）
１０ 周面
１１ 締結穴
１２ 開口部
１３ａ，１３ｂ 角部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるバッテリケースと、
該バッテリケースの周面に固定され、水平方向に延びて設けられるブラケットと、
該ブラケットを固定する車体フレームとを備え、
該ブラケットが、
該ブラケットの上面をなし、該車体フレームの下面に固定される第一上面部と、
該第一上面部よりも該バッテリケース側において該ブラケットの上面をなす第二上面部と、
該ブラケットの下面をなす下面部と、
該第二上面部及び該下面部間を接続して設けられ、該バッテリケースに対して面接触した状態で固定される固定面部と、
該第一上面部及び該第二上面部間に設けられるとともに、荷重作用時における該第一上面部の該第二上面部に対する水平方向への移動変形を許容する脆弱部とを有する
ことを特徴とする、車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項２】
該第一上面部と該第二上面部とが上下方向にオフセットして設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項３】
該第二上面部が、該第一上面部よりも下方に配置されている
ことを特徴とする、請求項２記載の車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項４】
該第二上面部における該バッテリケース側の端部において上方へ向けて屈曲形成され、該第二上面部よりも上方で該バッテリケースに固定される屈曲面部をさらに備えた
ことを特徴とする、請求項３記載の車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項１】
車両に搭載されるバッテリケースと、
該バッテリケースの周面に固定され、水平方向に延びて設けられるブラケットと、
該ブラケットを固定する車体フレームとを備え、
該ブラケットが、
該ブラケットの上面をなし、該車体フレームの下面に固定される第一上面部と、
該第一上面部よりも該バッテリケース側において該ブラケットの上面をなす第二上面部と、
該ブラケットの下面をなす下面部と、
該第二上面部及び該下面部間を接続して設けられ、該バッテリケースに対して面接触した状態で固定される固定面部と、
該第一上面部及び該第二上面部間に設けられるとともに、荷重作用時における該第一上面部の該第二上面部に対する水平方向への移動変形を許容する脆弱部とを有する
ことを特徴とする、車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項２】
該第一上面部と該第二上面部とが上下方向にオフセットして設けられる
ことを特徴とする、請求項１記載の車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項３】
該第二上面部が、該第一上面部よりも下方に配置されている
ことを特徴とする、請求項２記載の車両用バッテリユニットの取付構造。
【請求項４】
該第二上面部における該バッテリケース側の端部において上方へ向けて屈曲形成され、該第二上面部よりも上方で該バッテリケースに固定される屈曲面部をさらに備えた
ことを特徴とする、請求項３記載の車両用バッテリユニットの取付構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６８２４２（Ｐ２０１１−１６８２４２Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６１０９（Ｐ２０１０−３６１０９）
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２２日（２０１０．２．２２）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]