説明

車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体

【課題】軽量で剛性に優れる車両用電池モジュールの車両搭載フレーム構造の提供を目的とする。
【解決手段】車両の幅方向両側であって、車両前後方向に延在する車両サイドメンバーに沿って固定する左右一対のサイドフレームと、左右のサイドフレームのフロント側端部間に架設したフロントフレームと、リア側端部間に架設したリアフレームとを有し、フロントフレームとリアフレーム間に架設したベースフレームを有し、ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有していることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車両に電池モジュールを搭載するためのフレーム構造体に関し、特に軽量化を図るのに効果的なフレーム構造に係る。
【背景技術】
【0002】
電気自動車やハイブリッド自動車の分野においては繰り返し充放電が可能なニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池モジュールを搭載する必要がある。
特に電気自動車においては、走行距離を大きくするために、二次電池の搭載重量が大きくなる。
しかし、電池モジュールの搭載量が大きくなれば車両に搭載した際の重量バランスが問題になるために電池モジュールの車両搭載フレームの軽量化が要求される。
特許文献1には、トランクルーム内のサイドメンバー間に配置したフロアパネルに電池を載置する技術を開示するが電池モジュールを車両に搭載するためのフレーム構造体に関するものではない。
【0003】
【特許文献1】特開2008−226610号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、軽量で剛性に優れる車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体は、車両の幅方向両側であって、車両前後方向に延在する車両サイドメンバーに沿って固定する左右一対のサイドフレームと、左右のサイドフレームのフロント側端部間に架設したフロントフレームと、リア側端部間に架設したリアフレームとを有し、フロントフレームとリアフレーム間に架設したベースフレームを有し、ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有していることを特徴とする。
ここで、車両サイドメンバーとは車体の骨組材をいう。
本明細書においては、車両の前側をフロント側と称し、車両の幅方向を左右方向と表現する。
【0006】
ここで、サイドフレームはアルミ押出材で製作してあり、車両サイドメンバーに固定する固定ブラケット部及び、フロントフレーム及びリアフレームの両端部を架設載置する載置ブラケット部を一体的に形成してもよい。
また、フロントフレーム及びリアフレームはアルミ押出材で製作してあり、ベースフレームの両端部を架設する架設ブラケットを一体的に形成してもよい。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係るフレーム構造体にあっては、車両の前後方向に設けた左右一対のサイドフレームを車体の骨組である車幅方向左右の前後方向に延在するサイドメンバーに固定し、左右のサイドフレームの車両前後方向においてフロント側端部間に、車幅方向に延在したフロントフレームを架設し、当該左右のサイドフレームのリア側端部間に車幅方向に延在したリアフレームを架設し、さらに、このフロントフレームとリアフレーム間に車両前後方向にベースフレームを架設し、このベースフレ−ムのフロント側に車幅方向に延在したフロント取付フレームと、このベースフレームのリア側に車幅方向に延在したリア取付フレームを設けたフレーム構造を採用したことにより、車両に搭載した電池モジュールによる荷重は次のように伝達される。
電池モジュールをフロント取付フレームとリア取付フレームとの間に橋渡しするように載置固定すると、電池モジュールの荷重は当該フロント取付フレームとリア取付フレームを支持するベースフレームに伝達される。
次にベースフレームに伝達された電池モジュールの荷重はこのベースフレームを支持するフロントフレームとリアフレームに伝達される。
さらにフロントフレームとリアフレームとは左右のサイドフレームに支持されているので電池モジュールの荷重は構成する各フレームに分散伝達されつつ、全重量を車両のサイドメンバーで支えることになる。
これにより、数百kgにも及ぶ電池モジュールの荷重が各フレームに分散伝達しつつ車両のサイドメンバーに伝達されるのでフレーム構造全体の軽量化を図りつつ、高剛性のフレーム構造が得られる。
【0008】
本発明に係るフレーム構造体にあっては、サイドフレーム、フロントフレーム及びリアフレームをアルミ押出材を用いて製作することもでき、アルミ押出材は断面形状の自由度が高く、各フレーム間を連結あるいはサイドメンバーに固定するブラケット部をフレーム本体と一体的に形成することができ、安価であり、突き合せ溶接に比較して連結強度の信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明に係る車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の例を以下図面に基づいて説明する。
図1,図2は車両の後部付近(トランクルーム)に本発明に係るフレーム構造体を取り付け例を示す。
車両の幅方向両側であって、車両の前後方向に延在する車両サイドメンバー1,1にフレーム構造体10を取り付ける。
図1は、車両にフレーム構造体10を取り付けた際の車両リア側から見た斜視図で図2は逆にフロント側から見た斜視図を示す。
図3は、フレーム構造体10のみを示した図である。
図4及び図5は説明のために、本発明に係るフレーム構造体10の上枠部分を取り外した図を示す。
【0010】
フレーム構造体10は、車両のサイドメンバー1,1に取り付けるためのサイドフレーム11,11を有している。
サイドフレーム11は、車両前後方向のサイドメンバー1に沿って、前後方向に取り付けるための固定ブラケット11aを有し、この固定ブラケットに設けた取付孔11b等を介してサイドメンバー1に固定できるようになっている。
サイドフレーム11のフロント側端部には、左右のサイドフレーム間に橋渡しされるようにフロントフレーム13が架設されている。
一方、サイドフレーム11のリア側端部には、左右のサイドフレーム間に橋渡しされるようにリアフレーム12が架設されている。
【0011】
サイドフレーム,フロントフレーム及びリアフレームはアルミ押出材で製作されている。
まず、サイドフレーム11とリアフレーム12との架設連結構造について説明する。
図4(b)A部拡大図に示すように、サイドフレーム11の内側には押出加工にて一体的に成形した載置ブラケット11cを有し、この載置ブラケット11cにリアフレーム12に一体的に形成した連結ブラケット12bを重ねるように載置して連結ブラケット12bを載置ブラケット11cに溶接する。
なお、サイドフレーム11とリアフレーム12とのコーナー部にはリアコーナー縦フレーム14に一体的に設けた溶接ブラケット14b,14cにて側面溶接してある。
サイドフレーム11とフロントフレーム13とのコーナー部も図6のフレーム構造体10の底部側から見た斜視図に示すようにサイドフレーム11の載置ブラケット11cにフロントフレーム13の内側に張り出したフロント架設ブラケット13cを載置し、ブラケット間を溶接連結してある。
【0012】
図4及び図6に示すように、リアフレーム12は内側に張り出したリア架設ブラケット12aを有し、図6に示すようにフロントフレーム13は内側に張り出したフロント架設ブラケット13cを有し、リア架設ブラケット12aとフロント架設ブラケット13cの間に橋渡しするように複数のベースフレーム18を前後方向に載置固定してある。
【0013】
複数のベースフレーム18の上には、フロント側に車幅方向に延在するフロント取付フレーム32、ベースフレーム18のリア側に車幅方向に延在するリア取付フレーム31を固定してある。
なお、フロント取付フレーム32及びリア取付フレーム31の両端部はスペーサーを介してサイドフレーム11の載置ブラケット11cに固定してもよい。
図4(a)にはスペーサー31bを用いている。
リアフレーム12には必要に応じて補強縦フレーム15を立設してある。
図4に示した状態で図示を省略した電池モジュールを固定ピン31a,32aにて載置固定する。
その上に上枠を取り付けて、電池モジュールを車両に搭載する。
上枠は、左右の上枠サイドフレーム21のフロント側を上枠フロントフレーム23で連結し、リア側を上枠リアフレーム22で連結した枠体にしてあり、必要に応じて補強フレーム24,25を前後方向,車幅方向に連結し、その上に冷却ユニット等を配置する。
上枠フロントフレーム21には予め、フロントコーナー縦フレーム16,補強縦フレーム17を連結してあり、上枠リアフレーム22をリアコーナー縦フレーム14,補強フレーム15の上部にボルト締結し、上枠フロントフレーム23から下方向に連結したフロントコーナー縦フレーム16,補強縦フレーム17の下端をフロントフレーム13の連結ブラケット13aに取付孔13bを用いてボルト等で固定する。
【0014】
上枠フロントフレーム23と上枠サイドフレーム21の連結方法例を図6(b)B部拡大図に示す。
上枠フロントフレーム23は、アルミ押出材で製作してあり、上枠フロントフレーム23に一体的に形成した上下の溶接ブラケット23bの間に上枠サイドフレーム21の端部を呑み込ませるようして溶接してある。
同様に上枠フロントフレーム23とフロントコーナー縦フレーム16との連結も上枠フロントフレーム23に設けた左右の溶接ブラケット23aの間にフロントコーナー縦フレーム16の端部を呑み込ませるようにして溶接連結してある。
これにより、コーナー連結部の連結強度が向上する。
また、図6(a)に示すように上枠リアフレーム22にも溶接ブラケット22aを上下に設け、この間に上枠サイドフレーム21の端部を呑み込ませて溶接連結してある。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係るフレーム構造体を車両のサイドメンバーに固定した状態のリア側から見た斜視図を示す。
【図2】本発明に係るフレーム構造体を車両のサイドメンバーに固定した状態のフロント側から見た斜視図を示す。
【図3】フレーム構造体単独の斜視図を示す。
【図4】フレーム構造体から上枠を取り外した状態を示す。
【図5】下枠のリア側から見た斜視図を示す。
【図6】フレーム構造体を下から見た斜視図を示す。
【符号の説明】
【0016】
1 車両サイドメンバー
10 フレーム構造体
11 サイドフレーム
11a 固定ブラケット
11c 載置ブラケット
12 リアフレーム
12a リア架設ブラケット
12b 連結ブラケット
13 フロントフレーム
13c フロント架設ブラケット
14 リアコーナー縦フレーム
16 フロントコーナー縦フレーム
18 ベースフレーム
21 上枠サイドフレーム
22 上枠リアフレーム
23 上枠フロントフレーム
31 リア取付フレーム
32 フロント取付フレーム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の幅方向両側であって、車両前後方向に延在する車両サイドメンバーに沿って固定する左右一対のサイドフレームと、
左右のサイドフレームのフロント側端部間に架設したフロントフレームと、リア側端部間に架設したリアフレームとを有し、
フロントフレームとリアフレーム間に架設したベースフレームを有し、
ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有していることを特徴とする車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
【請求項2】
サイドフレームはアルミ押出材で製作してあり、車両サイドメンバーに固定する固定ブラケット部及び、フロントフレーム及びリアフレームの両端部を架設載置する載置ブラケット部を一体的に形成したことを特徴とする請求項1記載の車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
【請求項3】
フロントフレーム及びリアフレームは、アルミ押出材で製作してあり、ベースフレームの両端部を架設する架設ブラケットを一体的に形成したことを特徴とする請求項1又は2記載の車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。

【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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【図6】
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【公開番号】特開2011−9177(P2011−9177A)
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−154430(P2009−154430)
【出願日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【出願人】(000100791)アイシン軽金属株式会社 (137)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】