電気自動車のバッテリユニット取付構造
【課題】電気自動車のバッテリユニット取付部を補強することができるバッテリ取付構造を提供する。
【解決手段】バッテリユニット１４を支持する桁部材１０２が車体１１のサイドメンバ３１に固定されている。サイドメンバ３１にはナット部材１５５と補強部材３０２が設けられている。サイドメンバ３１の下方からボルト１５７がナット部材１５５に挿入される。補強部材３０２は、第１プレート部３１１と第２プレート部３１２とを有している。第１プレート部３１１は、折曲部３３０，３３１を境に折曲された一対のフランジ３２５，３２６を有している。折曲部３３０，３３１の位置は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間の距離Ｓに応じて調整されている。フランジ３２５，３２６はサイドメンバ３１の側壁３６，３７に溶接される。第２プレート部３１２は、ナット部材１５５の下端に溶接された基部３４０と、ナット部材１５５に沿う起立部３４１とを有している。
【解決手段】バッテリユニット１４を支持する桁部材１０２が車体１１のサイドメンバ３１に固定されている。サイドメンバ３１にはナット部材１５５と補強部材３０２が設けられている。サイドメンバ３１の下方からボルト１５７がナット部材１５５に挿入される。補強部材３０２は、第１プレート部３１１と第２プレート部３１２とを有している。第１プレート部３１１は、折曲部３３０，３３１を境に折曲された一対のフランジ３２５，３２６を有している。折曲部３３０，３３１の位置は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間の距離Ｓに応じて調整されている。フランジ３２５，３２６はサイドメンバ３１の側壁３６，３７に溶接される。第２プレート部３１２は、ナット部材１５５の下端に溶接された基部３４０と、ナット部材１５５に沿う起立部３４１とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の電源であるバッテリユニットを車体に固定するためのバッテリユニット取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、走行距離を可能な限り長くするために、大形のバッテリユニットを搭載することが望まれる。このためバッテリユニットが例えば１００ｋｇｗを越える大きな重量となることがある。このように重量の大きなバッテリユニットを車体のサイドメンバに確実に固定するには、サイドメンバのバッテリユニット取付部の強度を高めることが重要である。
【０００３】
バッテリユニットを車体のサイドメンバに固定するために、例えば下記特許文献１に開示されているように、サイドメンバ（サイドフレーム）の内部に補強部材を設け、この補強部材の上に溶接ナットを設け、車体の下方から前記ナットにボルトを螺合させて締付けることにより、バッテリユニットをサイドメンバに固定するバッテリ支持構造が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１２９２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリユニットは、サイドメンバの複数個所に荷重を分散させて支持することが望まれる。このためバッテリユニットは、サイドメンバの複数個所に設けられたバッテリユニット取付部に固定される。しかしサイドメンバは、必要とされる剛性や周囲部材との関係で、一般に断面形状が車体の前後方向に変化しているのが通例である。
【０００５】
このためサイドメンバの前後方向の複数個所に設けるバッテリユニット取付部のそれぞれに前記補強部材を配置すると、バッテリユニット取付部の位置によっては断面形状の相違により、共通の補強部材を用いることができないことがある。このため複数種類の補強部材を製造する必要があり、その分、部品の種類が多くなり、製造コストが高くつくだけでなく部品の管理に手間がかかるなどの問題が生じる。
【０００６】
従って本発明の目的は、サイドメンバのバッテリユニット取付部の強度を高めることができ、しかも部品の共通化を図ることができる電気自動車のバッテリユニット取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電気自動車のバッテリユニットを車体に固定するためのバッテリユニット取付構造であって、前記車体の前後方向に延びる一対のサイドメンバ間にわたって車体の幅方向に配置され前記バッテリユニットを支持する桁部材と、前記サイドメンバ内に配置され上下方向に延びる筒状のナット部材（パイプナット）と、前記ナット部材に前記サイドメンバの下方から挿入されて前記桁部材の締結部を前記サイドメンバの下面に固定するボルトと、前記サイドメンバの内部の前記ナット部材と対応した位置に設けられた補強部材とを有し、前記補強部材は、前記サイドメンバの一対の側壁間に配置される第１プレート部と、前記サイドメンバの底壁の上に配置される第２プレート部とを有し、前記第１プレート部は、前記ナット部材の上部が固定され車体の幅方向に延びる連結壁と、該連結壁の両側において前記サイドメンバの前記側壁間の距離に応じた位置で折曲されかつ前記サイドメンバの前記側壁に溶接される一対のフランジとを有し、前記第２プレート部は、前記ナット部材の下端が固定されかつ前記サイドメンバの底壁に固定される基部と、前記第１プレート部に固定される上端部と、前記基部と前記上端部との間に設けられて上下方向に延びる起立部とを有している。
【０００８】
本発明の１つの形態では、前記第２プレートの前記基部は、前記車体の前後方向に沿って延び、かつ、上方から見た平面視において、前記基部の端が前記第１プレート部の端から前記車体の前後方向に突出するように形成されている。
【０００９】
さらに本発明の他の形態では、前記補強部材の前記連結壁に、車体の幅方向に沿う断面が非直線形状（例えばＵ形、Ｖ形、波形等）となるように成形された変形ビードである塑性加工部が前記車体の前後方向に沿って形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サイドメンバの内部のナット部材と対応した位置に設けられた前記補強部材によって、車体の幅方向に入力する荷重に対してサイドメンバのバッテリユニット取付部の強度を高めることができる。またサイドメンバの断面に応じて側壁間の距離が異なる部位に前記補強部材を取付ける場合には、補強部材の折曲部の位置を調整することにより、サイドメンバの側壁間の距離に適合させることができる。このためサイドメンバの断面が互いに異なる複数のバッテリユニット取付部に前記補強部材を設ける場合に、補強部材の部品共通化を図ることができる。
【００１１】
また前記第２プレートの基部が車体の前後方向に沿って延び、かつ、前記基部の端が前記第１プレート部の端から前記車体の前後方向に突出するように形成されている場合には、前記第２プレートの基部とサイドメンバの底壁とを溶接する際に、スポット溶接用のガンが前記補強部材と干渉することを回避できる。このため特殊な溶接用の電極部材を使用することなく、第２プレートの基部とサイドメンバの底壁とを溶接することができる。つまり溶接のために多額の設備費をかけることなく生産性を確保できる。
【００１２】
前記補強部材の連結壁に前記塑性加工部が形成されていれば、前記連結壁の剛性を調整することができる。例えば車体の横方向に大きな荷重が入力したときに、前記塑性加工部が変形しエネルギーの一部を吸収することにより、前記補強部材の溶接部等がサイドメンバの側壁から剥離するような応力集中を抑制することができ、バッテリユニット取付部の構造健全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
図１は電気自動車１０の一例を示している。この電気自動車１０は、車体１１の後部に配置された走行用のモータ１２および充電装置１３と、車体１１の床下に配置されるバッテリユニット１４などを備えている。車体１１の前部に冷暖房用の熱交換ユニット１５が配置されている。
【００１４】
図２は、前記車体１１の下部の骨格をなすフレーム構体３０と、このフレーム構体３０に取付けられる前記バッテリユニット１４とを示している。フレーム構体３０は、車体１１の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ３１，３２と、車体１１の幅方向に延びるクロスメンバ３３，３４，３５とを含んでいる。クロスメンバ３３，３４，３５は、サイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。
【００１５】
車体１１の一部をなすサイドメンバ３１，３２は、互いに車体１１の幅方向に離間して配置されている。各サイドメンバ３１，３２は、それぞれ、左右一対の側壁３６，３７と、これら側壁３６，３７の下端どうしをつなぐ底壁３８と、側壁３６，３７の上端に形成されたフランジ３９とを有し、上面側が開口するハット形断面をなしている。これらサイドメンバ３１，３２の上面に下記フロアパネル７０が接合されるため、サイドメンバ３１，３２は閉断面を形成することになる。
【００１６】
サイドメンバ３１，３２の後部にサスペンションアームサポートブラケット４０，４１が設けられている。サスペンションアームサポートブラケット４０，４１は、それぞれサイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。サスペンションアームサポートブラケット４０，４１に枢軸部４２が設けられている。これら枢軸部４２に、リヤサスペンションの一部をなすトレーリングアームの前端部が取付けられている。
【００１７】
図３に示すようにバッテリユニット１４はバッテリケース５０を備えている。バッテリケース５０は、下側に位置するトレイ部材５１と、上側に位置するカバー部材５２とを備えている。
【００１８】
トレイ部材５１は、電気絶縁性を有する樹脂によって一体成形された樹脂部５３と、補強用の金属プレート製のインサート部材５３ａ（図７に一部を示す）などによって構成されている。樹脂部５３の材料である樹脂は、例えばポリプロピレンからなる基材を、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の長さの短ガラス繊維によって強化したものである。
【００１９】
トレイ部材５１は、前壁５１ａと、後壁５１ｂと、左右一対の側壁５１ｃ，５１ｄと、底壁５１ｅと、仕切り壁５１ｆとを有し、上面側が開放した箱形に成形されている。トレイ部材５１の側壁５１ｃ，５１ｄは、サイドメンバ３１，３２に沿って配置されている。前壁５１ａと、後壁５１ｂと、側壁５１ｃ，５１ｄとによって、トレイ部材５１の周壁５４が構成されている。周壁５４と底壁５１ｅと仕切り壁５１ｆは一体に成形されている。
【００２０】
バッテリケース５０の前半部に、前側バッテリ収納部５５が形成されている。バッテリケース５０の後半部に、後側バッテリ収納部５６が形成されている。前側バッテリ収納部５５と後側バッテリ収納部５６との間に、中央バッテリ収納部５７と、電気回路収納部５８などが形成されている。
【００２１】
バッテリ収納部５５，５６，５７に、それぞれバッテリモジュール６０（図３に一部を２点鎖線で示す）が収納されている。バッテリモジュール６０はトレイ部材５１の底壁５１ｅの上に配置されている。電気回路収納部５８には、バッテリモジュール６０の状態を検出するモニタや制御等をつかさどる電気部品６１などが収納される。電気部品６１はバッテリモジュール６０に電気的に接続されている。バッテリモジュール６０は、それぞれ、複数個のバッテリセルを直列に接続することによって構成されている。
【００２２】
図４に示すように、バッテリユニット１４はフロアパネル７０の下面側に配置されている。フロアパネル７０は車体１１の前後方向と幅方向に延び、車体１１の床部を構成している。フロアパネル７０は、サイドメンバ３１，３２を含むフレーム構体３０の所定位置に溶接によって固定されている。
【００２３】
フロアパネル７０の上方にフロントシート７１（図１に示す）とリヤシート７２が配置されている。フロントシート７１の下方に、バッテリユニット１４の前側バッテリ収納部５５が配置されている。リヤシート７２の下方に、バッテリユニット１４の後側バッテリ収納部５６が配置されている。前側バッテリ収納部５５と後側バッテリ収納部５６との間に形成されたフロアパネル７０の凹部７０ａは、リヤシート７２に着座した乗員の足元スペース付近に位置する。
【００２４】
バッテリケース５０のトレイ部材５１の周縁部に、カバー取付面８０（図３に示す）が形成されている。カバー取付面８０は、トレイ部材５１の全周にわたって連続している。トレイ部材５１とカバー部材５２との接合部８２の周縁部に、防水用のシール材８１が設けられている。
【００２５】
バッテリケース５０のカバー部材５２は、繊維によって強化された合成樹脂の一体成形品からなる。カバー部材５２の前部に、サービスプラグ用の開口部８５と冷却風導入口８６が形成されている。サービスプラグ用の開口部８５に蛇腹状のブーツ部材８７が取付けられている。冷却風導入口８６にも蛇腹状のブーツ部材８８が取付けられている。カバー部材５２の上面に、冷却風の一部を流すためのバイパス流路部９０と、冷却ファン収納部９１などが設けられている。
【００２６】
カバー部材５２の周縁部にフランジ部９５が形成されている。フランジ部９５はカバー部材５２の全周にわたって連続している。トレイ部材５１の上にカバー部材５２を乗せるとともに、トレイ部材５１のカバー取付面８０と、カバー部材５２のフランジ部９５とを互いに重ねる。そしてカバー部材５２の上方からナット部材９７を埋込みボルト９８に螺合させ、ナット部材９７を締付ける。また、カバー部材５２の上方からボルト部材９６を埋込みナット９９に螺合させ、ボルト部材９６を締付ける。このようにして、トレイ部材５１とカバー部材５２とが、互いにシール材８１を介して水密に固定される。
【００２７】
トレイ部材５１の下面側に複数本（例えば４本）の桁部材１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。またバッテリユニット１４の下方にアンダーカバー１１０（図４と図５に示す）が配置されている。アンダーカバー１１０は、車体１１の下側からボルト（図示せず）によって、フレーム構体３０と桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の少なくとも一部に固定される。
【００２８】
図３と図５に示されるように、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４は、それぞれ車体１１の幅方向に延びる桁本体１１１，１１２，１１３，１１４を有している。桁本体１１１，１１２，１１３，１１４は、バッテリユニット１４の荷重を支えるに足る強度を有する金属材料（例えば鋼板）によって構成されている。
【００２９】
前から１番目の桁本体１１１の両端に締結部１２１，１２２が設けられている。前から２番目の桁本体１１２の両端に締結部１２３，１２４が設けられている。前から３番目の桁本体１１３の両端に締結部１２５，１２６が設けられている。前から４番目（最後部）の桁本体１１２の両端に締結部１２７，１２８が設けられている。バッテリユニット１４の前端部には左右一対の前側支持部材１３０，１３１が設けられている。
【００３０】
前から１番目の桁部材１０１の両端に設けられた締結部１２１，１２２に、上下方向に貫通するボルト挿入孔１４３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２１，１２２と対向する位置に、それぞれ、ナット部材１４５，１４６を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。これらナット部材１４５，１４６は、上下方向に延びる筒状のナット（いわゆるパイプナット）である。サイドメンバ３１，３２のナット部材１４５，１４６が設けられている個所がバッテリユニット取付部である。
【００３１】
締結部１２１，１２２の下側から、それぞれボルト１４７（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１４３に挿入し、ナット部材１４５，１４６に螺合させ締付けることによって、１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２がサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３２】
前から２番目の桁部材１０２の両端に設けられた締結部１２３，１２４に、上下方向に貫通するボルト挿入孔１５３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２３，１２４と対向する位置に、それぞれ、ナット部材１５５，１５６を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。ナット部材１５５，１５６は、上下方向に延びる筒状のナット（いわゆるパイプナット）である。サイドメンバ３１，３２のナット部材１５５，１５６が設けられている個所がバッテリユニット取付部である。
【００３３】
締結部１２３，１２４の下側から、それぞれボルト１５７（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１５３に挿入し、ナット部材１５５，１５６に螺合させ締付けることによって、２番目の桁部材１０２の締結部１２３，１２４がサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３４】
前から３番目の桁部材１０３の両端に設けられた締結部１２５，１２６に、上下方向に貫通するボルト挿入孔１６３（図２と図３に示す）が形成されている。図４と図５に示されるように、サイドメンバ３１，３２に荷重伝達部材１７０，１７１がボルト１７２によって固定されている。これら荷重伝達部材１７０，１７１は、前から３番目の桁部材１０３の締結部１２５，１２６の上方に設けられている。一方の荷重伝達部材１７０は、一方のサスペンションアームサポートブラケット４０に溶接されている。他方の荷重伝達部材１７１は、他方のサスペンションアームサポートブラケット４１に溶接されている。
【００３５】
すなわち荷重伝達部材１７０，１７１は、サイドメンバ３１，３２と、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１とに結合されている。これら荷重伝達部材１７０，１７１は、フレーム構体３０の一部をなしている。荷重伝達部材１７０，１７１に、ナット部材１７５，１７６を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。ナット部材１７５，１７６は、上下方向に延びる筒状のナット（いわゆるパイプナット）である。
【００３６】
締結部１２５，１２６の下側から、ボルト１７７をボルト挿入孔１６３に挿入し、ナット部材１７５，１７６に螺合させ締付けることによって、３番目の桁部材１０３の締結部１２５，１２６が、荷重伝達部材１７０，１７１を介してサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３７】
前から４番目の桁部材１０４の締結部１２７，１２８のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔１９３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２７，１２８と対向する位置に、延長ブラケット１９４，１９５が設けられている。延長ブラケット１９４，１９５はサイドメンバ３１，３２のキックアップ部３１ｂ，３２ｂの下方に延びている。延長ブラケット１９４，１９５は、フレーム構体３０の一部をなしている。これら延長ブラケット１９４，１９５に、ナット部材１９６，１９７を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。
【００３８】
締結部１２７，１２８の下側から、ボルト１９８（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１９３に挿入し、ナット部材１９６，１９７に螺合させ締付けることによって、４番目の桁部材１０４の締結部１２７，１２８が延長ブラケット１９４，１９５を介してサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３９】
図４に示すように、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の下面は、トレイ部材５１の平坦な下面に沿って、水平方向に延びる同一平面Ｌ上に位置している。１番目と２番目の桁部材１０１，１０２は、サイドメンバ３１，３２の水平部分３１ａ，３２ａに固定されている。３番目の桁部材１０３は、キックアップ部３１ｂ，３２ｂの下方において、荷重伝達部材１７０，１７１を介してサイドメンバ３１，３２に固定されている。４番目の桁部材１０４は、延長ブラケット１９４，１９５を介してサイドメンバ３１，３２に固定されている。
【００４０】
バッテリユニット１４の前端に位置する前側支持部材１３０，１３１は、前から１番目の桁部材１０１の前方に突出している。前側支持部材１３０，１３１は、この桁部材１０１に結合されている。図２に示すように、クロスメンバ３３にナット部材２１３，２１４を有するバッテリユニット取付部が設けられている。前側支持部材１３０，１３１の締結部２１０，２１１は、車体１１の下側からボルト２１２をナット部材２１３，２１４に螺合させ締付けることによって、クロスメンバ３３の下面に固定されている。
【００４１】
このように本実施形態の電気自動車１０は、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４が左右のサイドメンバ３１，３２間にわたって設けられ、これら桁部材１０１，１０２，１０３，１０４によってサイドメンバ３１，３２どうしが結合されている。このためバッテリユニット１４の桁部材１０１，１０２，１０３，１０４がクロスメンバに相当する剛性部材として機能することができる。
【００４２】
また、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１に入力する横方向の荷重が荷重伝達部材１７０，１７１を介して桁部材１０３に入力される。このため，サスペンションアームサポートブラケット４０，４１付近にクロスメンバが配置されていなくても、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１付近の剛性を桁部材１０３によって高めることができ、操縦安定性と乗り心地が向上する。言い換えると、大形のバッテリユニット１４の一部を左右一対のサスペンションアームサポートブラケット４０，４１間のスペースに配置することが可能である。このため、大形のバッテリユニット１４を搭載することが可能となり、電気自動車の走行距離を長くすることができる。
【００４３】
図５と図６に示されるように、サイドメンバ３１，３２には、前から１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２を固定するための前記ナット部材１４５，１４６と同じ位置に、それぞれ補強部材３０１が設けられている。
【００４４】
さらに補強部材３０１の後方で、前から２番目の桁部材１０２の締結部１２３，１２４を固定するためのナット部材１５５，１５６と同じ位置に、それぞれ補強部材３０２が設けられている。各ナット部材１４５，１４６，１５５，１５６は、補強部材３０１，３０２を介して、サイドメンバ３１，３２に固定されている。
【００４５】
一方のサイドメンバ３１に設ける補強部材３０１，３０２の構成と、他方のサイドメンバ３２に設ける補強部材３０１，３０２の構成とは、互いに同等である。このため図７と図８に示す一方の補強部材３０２を代表して以下に説明する。
【００４６】
補強部材３０２は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間に配置される第１プレート部３１１と、サイドメンバ３１の底壁３８の上に配置される第２プレート部３１２とによって構成されている。バルクヘッドを兼ねる第１プレート部３１１は、第２プレート部３１２の上側に位置している。これら第１プレート部３１１と第２プレート部３１２はいずれも金属板からなり、プレス加工によって下記の形状に成形されている。なお、１枚の金属板を折曲げることによって第１プレート部３１１と第２プレート部３１２とを形成してもよい。
【００４７】
第１プレート部３１１は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間にわたる連結壁３２０を有している。連結壁３２０は車体１１の幅方向に延びている。連結壁３２０の長さＳ（図７に示す）は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間の距離に対応している。この連結壁３２０に形成された孔３２１に、筒状のナット部材（パイプナット）１５５が挿入されている。ナット部材１５５は、上下方向に延びる軸線Ｘ（図８に示す）を有し、サイドメンバ３１の底壁３８の上に配置されている。ナット部材１５５の上部がアーク溶接等の溶接部３２２によって連結壁３２０に固定されている。
【００４８】
第１プレート部３１１の両側部を折曲部３３０，３３１において上向きに折曲げることにより、一対のフランジ３２５，３２６が形成されている。これらフランジ３２５，３２６は、折曲部３３０，３３１を境に連結壁３２０の両側に位置している。言い換えると、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間の距離Ｓ（図７に示す）に応じて、折曲部３３０，３３１の位置を調整することによって、フランジ３２５，３２６間の距離が調整されている。
【００４９】
このため側壁３６，３７間の距離Ｓがサイドメンバ３１の断面に応じて変化しても、折曲部３３０，３３１の位置を調整することにより、側壁３６，３７間の距離Ｓに対応することができる。フランジ３２５，３２６は、スポット溶接等の溶接部３３２によって、サイドメンバ３１の側壁３６，３７に固定される。
【００５０】
第２プレート部３１２は、ナット部材１５５の下端が固定される基部３４０と、基部３４０の一端から立ち上がる起立部３４１と、起立部３４１の上端に設けられた上端部３４２とを有している。上端部３４２は、第１プレート部３１１の連結壁３２０の下面に、スポット溶接等の溶接部３４３によって固定されている。
【００５１】
基部３４０には、ナット部材１５５の下端がアーク溶接等の溶接部３５０によって固定されている。基部３４０は、スポット溶接等の溶接部３５１によって、サイドメンバ３１の底壁３８に固定される。基部３４０には、ナット部材１５５のねじ孔１５５ａと対応した位置に、貫通孔３５５（図６に示す）が形成されている。起立部３４１は基部３４０と上端部３４２との間に設けられていて、ナット部材１５５の軸線Ｘとほぼ平行な方向（上下方向）に延びている。
【００５２】
以上のように構成された補強部材３０２は、サイドメンバ３１に溶接する前に、予め第１プレート部３１１と第２プレート部３１２とを溶接部３４３において溶接しておく。またナット部材１５５を溶接部３２２，３５０において、第１プレート部３１１と第２プレート部３１２に溶接しておく。
【００５３】
こうしてサブアッセンブリ化された補強部材３０２がサイドメンバ３１の側壁３６，３７間に挿入される。補強部材３０２の基部３４０がサイドメンバ３１の底壁３８の上に乗ると、起立部３４１の高さに応じた位置にフランジ３２５，３２６が仮に止まる。この状態でサイドメンバ３１の側壁３６，３７間にスポット溶接用のガンを挿入する。そして第１プレート部３１１のフランジ３２５，３２６とサイドメンバ３１の側壁３６，３７とを溶接部３３２においてスポット溶接する。また側壁３６，３７間に挿入されたスポット溶接用のガン４００（図６に示す）によって、第２プレート部３１２の基部３４０とサイドメンバ３１の底壁３８とが、溶接部３５１においてスポット溶接用される。
【００５４】
上記のように補強部材３０２がサイドメンバ３１の所定位置に固定されるとともに、補強部材３０２を介してナット部材１５５がサイドメンバ３１の所定位置に固定される。なお、他方の締結部１２４を固定するためのナット部材１５６も、補強部材３０２によって、サイドメンバ３２の所定位置に固定される。前から１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２を固定するためのナット部材１４５，１４６は、前記補強部材３０２と同様に構成された補強部材３０１によって、それぞれサイドメンバ３１，３２の所定位置に固定される。
【００５５】
図６に示されるように、ナット部材１４５から第２プレート部３１２の基部３４０の起立部３４１とは反対側の端３４０ａまでの距離Ｌ１は、ナット部材１４５から第１プレート部３１１の端３１１ａまでの距離Ｌ２よりも大きい。従って、この補強部材３０１を上方から見た平面視において、第２プレート部３１２の基部３４０の端３４０ａは、第１プレート部３１１の端３１１ａから車体の前後方向に所定長さＬ３だけ突出している。
【００５６】
すなわち第２プレート部３１２の基部３４０の端３４０ａが、第１プレート部３１１の端３１１ａに対し、オフセット量Ｌ３だけ突き出ている。そのためスポット溶接用のガン（電極部材）４００が容易にサイドメンバ３１の底壁３８と第２プレート部３１２の基部３４０とを挟むことができ、特殊な電極部材を用いることなく、溶接部３５１をスポット溶接することが可能である。なお、他方の補強部材３０２も前記補強部材３０１と同様にスポット溶接によってサイドメンバ３１に溶接される。
【００５７】
例えば図７に示すバッテリユニット取付部おいて、走行中に車体１１の幅方向Ｗに大きな荷重が入力し、車体１１がねじれるなどの変形が生じたとする。この場合、サイドメンバ３１には、大重量のバッテリユニット１４が桁部材１０２の締結部１２３を介して、ボルト１５７によって固定されている。このため、ナット部材１５５とボルト１５７に横方向の大きな荷重が入力する。
【００５８】
しかるに本実施形態のナット部材１５５は、補強部材３０２によってサイドメンバ３１に固定されている。補強部材３０２の連結壁３２０は、サイドメンバ３１のバッテリユニット取付部の剛性を高めるためのバルクヘッドとして機能する。またナット部材１５５の上部が連結壁３２０によってサイドメンバ３１の側壁３６，３７に支持されている。このため、横方向の荷重が加わったときにナット部材１５５が倒れることが抑制される。
【００５９】
このためナット部材１５５が設けられているサイドメンバ３１のバッテリユニット取付部は、横方向から入力する荷重に対して大きな強度を発揮することができる。すなわちナット部材１５５やボルト１５７がサイドメンバ３１のバッテリユニット取付部から外れることを、補強部材３０２によって防止することができ、桁部材１０２とサイドメンバ３１との締結状態を維持することができる。なお、前記以外の締結部１２１，１２２，１２４を固定するためのナット部材１４５，１４６，１５６も、補強部材３０１，３０２によって、横方向の荷重に対して大きな強度を発揮することができる。
【００６０】
サイドメンバ３１，３２の断面が前後方向に変化しているため、一方の補強部材３０１を設ける部位と、他方の補強部材３０２を設ける部位とで、サイドメンバ３１，３２の側壁３６，３７間の距離Ｓ（図７に示す）が異なる場合がある。
【００６１】
しかし本実施形態の補強部材３０１，３０２は、折曲部３３０，３３１間の距離を、側壁３６，３７間の距離Ｓに応じて調整することにより、共通の金属材料からなる第１プレート部３１１を使用することが可能であり、補強部材３０１，３０２の部品の共通化を図ることができる。また、第２プレート部３１２の上端部３４２の折曲げ位置を変えて起立部３４１の高さを調節することにより、基部３４０からフランジ３２５，３２６までの高さを調節することも可能である。
【００６２】
なお前記補強部材３０１，３０２を、前記以外の桁部材１０３，１０４の締結部１２５，１２６，１２７，１２８を固定するためのバッテリユニット取付部や、前側支持部材１３０，１３１の締結部２１０，２１１を固定するためのバッテリユニット取付部に適用してもよい。
【００６３】
図９と図１０は、補強部材３０２の他の例を示している。図１０に示す補強部材３０２は、第１プレート部３１１の連結壁３２０に、連結壁３２０の剛性を調整するために塑性加工部３６０が形成されている。塑性加工部３６０は、車体の幅方向に沿う断面が非直線形状（例えばＵ形、Ｖ形、または波形等）の変形ビードである。それ以外の構成は前記実施形態（図６〜図８）の補強部材３０１，３０２と同様に構成されている。
【００６４】
図９に示すように車体１１の幅方向Ｗに荷重が入力したときに、補強部材３０２の塑性加工部３６０が変形することにより、エネルギーの一部が吸収される。このため、第１プレート部３１１の溶接部３３２（図１０に示す）がサイドメンバ３１の側壁３６，３７から剥離するような応力集中を生じることが緩和され、補強部材３０２が側壁３６，３７から剥離することを抑制できる。なお、他方の補強部材３０１（図６に示す）にも前記塑性加工部３６０を形成することにより、横方向からの荷重に対して補強部材３０１が側壁３６，３７から剥離することを抑制できる。
【００６５】
なお前記実施形態では車体後部に走行用モータが搭載された電気自動車について説明したが、本発明は走行用モータが車体前部に配置された電気自動車にも適用することができる。また本発明を実施するに当たって、バッテリユニット、サイドメンバ、桁部材、補強部材、ボルトおよびナット部材をはじめとして、発明の構成要素の構造及び配置を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリユニットを有する電気自動車の斜視図。
【図２】図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの斜視図。
【図３】図２に示されたバッテリユニットのトレイ部材とカバー部材および桁部材の斜視図。
【図４】図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの側面図。
【図５】図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの平面図。
【図６】図５中のＦ６−Ｆ６線に沿うサイドメンバの断面図。
【図７】図５中のＦ７−Ｆ７線に沿うバッテリユニットと車体の一部の断面図。
【図８】図７に示された補強部材の斜視図。
【図９】補強部材の他の例を示すバッテリユニットと車体の一部の断面図。
【図１０】図９に示された補強部材の斜視図。
【符号の説明】
【００６７】
１０…電気自動車
１１…車体
１４…バッテリユニット
３１，３２…サイドメンバ
３６，３７…側壁
３８…底壁
１０１，１０２，１０３，１０４…桁部材
１４５，１４６，１５５，１５６…ナット部材
３０１，３０２…補強部材
３１１…第１プレート部
３１２…第２プレート部
３２０…連結壁
３２５，３２６…フランジ
３３０，３３１…折曲部
３４０…基部
３４１…起立部
３４２…上端部
３６０…塑性加工部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の電源であるバッテリユニットを車体に固定するためのバッテリユニット取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は、走行距離を可能な限り長くするために、大形のバッテリユニットを搭載することが望まれる。このためバッテリユニットが例えば１００ｋｇｗを越える大きな重量となることがある。このように重量の大きなバッテリユニットを車体のサイドメンバに確実に固定するには、サイドメンバのバッテリユニット取付部の強度を高めることが重要である。
【０００３】
バッテリユニットを車体のサイドメンバに固定するために、例えば下記特許文献１に開示されているように、サイドメンバ（サイドフレーム）の内部に補強部材を設け、この補強部材の上に溶接ナットを設け、車体の下方から前記ナットにボルトを螺合させて締付けることにより、バッテリユニットをサイドメンバに固定するバッテリ支持構造が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１２９２７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バッテリユニットは、サイドメンバの複数個所に荷重を分散させて支持することが望まれる。このためバッテリユニットは、サイドメンバの複数個所に設けられたバッテリユニット取付部に固定される。しかしサイドメンバは、必要とされる剛性や周囲部材との関係で、一般に断面形状が車体の前後方向に変化しているのが通例である。
【０００５】
このためサイドメンバの前後方向の複数個所に設けるバッテリユニット取付部のそれぞれに前記補強部材を配置すると、バッテリユニット取付部の位置によっては断面形状の相違により、共通の補強部材を用いることができないことがある。このため複数種類の補強部材を製造する必要があり、その分、部品の種類が多くなり、製造コストが高くつくだけでなく部品の管理に手間がかかるなどの問題が生じる。
【０００６】
従って本発明の目的は、サイドメンバのバッテリユニット取付部の強度を高めることができ、しかも部品の共通化を図ることができる電気自動車のバッテリユニット取付構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電気自動車のバッテリユニットを車体に固定するためのバッテリユニット取付構造であって、前記車体の前後方向に延びる一対のサイドメンバ間にわたって車体の幅方向に配置され前記バッテリユニットを支持する桁部材と、前記サイドメンバ内に配置され上下方向に延びる筒状のナット部材（パイプナット）と、前記ナット部材に前記サイドメンバの下方から挿入されて前記桁部材の締結部を前記サイドメンバの下面に固定するボルトと、前記サイドメンバの内部の前記ナット部材と対応した位置に設けられた補強部材とを有し、前記補強部材は、前記サイドメンバの一対の側壁間に配置される第１プレート部と、前記サイドメンバの底壁の上に配置される第２プレート部とを有し、前記第１プレート部は、前記ナット部材の上部が固定され車体の幅方向に延びる連結壁と、該連結壁の両側において前記サイドメンバの前記側壁間の距離に応じた位置で折曲されかつ前記サイドメンバの前記側壁に溶接される一対のフランジとを有し、前記第２プレート部は、前記ナット部材の下端が固定されかつ前記サイドメンバの底壁に固定される基部と、前記第１プレート部に固定される上端部と、前記基部と前記上端部との間に設けられて上下方向に延びる起立部とを有している。
【０００８】
本発明の１つの形態では、前記第２プレートの前記基部は、前記車体の前後方向に沿って延び、かつ、上方から見た平面視において、前記基部の端が前記第１プレート部の端から前記車体の前後方向に突出するように形成されている。
【０００９】
さらに本発明の他の形態では、前記補強部材の前記連結壁に、車体の幅方向に沿う断面が非直線形状（例えばＵ形、Ｖ形、波形等）となるように成形された変形ビードである塑性加工部が前記車体の前後方向に沿って形成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サイドメンバの内部のナット部材と対応した位置に設けられた前記補強部材によって、車体の幅方向に入力する荷重に対してサイドメンバのバッテリユニット取付部の強度を高めることができる。またサイドメンバの断面に応じて側壁間の距離が異なる部位に前記補強部材を取付ける場合には、補強部材の折曲部の位置を調整することにより、サイドメンバの側壁間の距離に適合させることができる。このためサイドメンバの断面が互いに異なる複数のバッテリユニット取付部に前記補強部材を設ける場合に、補強部材の部品共通化を図ることができる。
【００１１】
また前記第２プレートの基部が車体の前後方向に沿って延び、かつ、前記基部の端が前記第１プレート部の端から前記車体の前後方向に突出するように形成されている場合には、前記第２プレートの基部とサイドメンバの底壁とを溶接する際に、スポット溶接用のガンが前記補強部材と干渉することを回避できる。このため特殊な溶接用の電極部材を使用することなく、第２プレートの基部とサイドメンバの底壁とを溶接することができる。つまり溶接のために多額の設備費をかけることなく生産性を確保できる。
【００１２】
前記補強部材の連結壁に前記塑性加工部が形成されていれば、前記連結壁の剛性を調整することができる。例えば車体の横方向に大きな荷重が入力したときに、前記塑性加工部が変形しエネルギーの一部を吸収することにより、前記補強部材の溶接部等がサイドメンバの側壁から剥離するような応力集中を抑制することができ、バッテリユニット取付部の構造健全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
図１は電気自動車１０の一例を示している。この電気自動車１０は、車体１１の後部に配置された走行用のモータ１２および充電装置１３と、車体１１の床下に配置されるバッテリユニット１４などを備えている。車体１１の前部に冷暖房用の熱交換ユニット１５が配置されている。
【００１４】
図２は、前記車体１１の下部の骨格をなすフレーム構体３０と、このフレーム構体３０に取付けられる前記バッテリユニット１４とを示している。フレーム構体３０は、車体１１の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ３１，３２と、車体１１の幅方向に延びるクロスメンバ３３，３４，３５とを含んでいる。クロスメンバ３３，３４，３５は、サイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。
【００１５】
車体１１の一部をなすサイドメンバ３１，３２は、互いに車体１１の幅方向に離間して配置されている。各サイドメンバ３１，３２は、それぞれ、左右一対の側壁３６，３７と、これら側壁３６，３７の下端どうしをつなぐ底壁３８と、側壁３６，３７の上端に形成されたフランジ３９とを有し、上面側が開口するハット形断面をなしている。これらサイドメンバ３１，３２の上面に下記フロアパネル７０が接合されるため、サイドメンバ３１，３２は閉断面を形成することになる。
【００１６】
サイドメンバ３１，３２の後部にサスペンションアームサポートブラケット４０，４１が設けられている。サスペンションアームサポートブラケット４０，４１は、それぞれサイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。サスペンションアームサポートブラケット４０，４１に枢軸部４２が設けられている。これら枢軸部４２に、リヤサスペンションの一部をなすトレーリングアームの前端部が取付けられている。
【００１７】
図３に示すようにバッテリユニット１４はバッテリケース５０を備えている。バッテリケース５０は、下側に位置するトレイ部材５１と、上側に位置するカバー部材５２とを備えている。
【００１８】
トレイ部材５１は、電気絶縁性を有する樹脂によって一体成形された樹脂部５３と、補強用の金属プレート製のインサート部材５３ａ（図７に一部を示す）などによって構成されている。樹脂部５３の材料である樹脂は、例えばポリプロピレンからなる基材を、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の長さの短ガラス繊維によって強化したものである。
【００１９】
トレイ部材５１は、前壁５１ａと、後壁５１ｂと、左右一対の側壁５１ｃ，５１ｄと、底壁５１ｅと、仕切り壁５１ｆとを有し、上面側が開放した箱形に成形されている。トレイ部材５１の側壁５１ｃ，５１ｄは、サイドメンバ３１，３２に沿って配置されている。前壁５１ａと、後壁５１ｂと、側壁５１ｃ，５１ｄとによって、トレイ部材５１の周壁５４が構成されている。周壁５４と底壁５１ｅと仕切り壁５１ｆは一体に成形されている。
【００２０】
バッテリケース５０の前半部に、前側バッテリ収納部５５が形成されている。バッテリケース５０の後半部に、後側バッテリ収納部５６が形成されている。前側バッテリ収納部５５と後側バッテリ収納部５６との間に、中央バッテリ収納部５７と、電気回路収納部５８などが形成されている。
【００２１】
バッテリ収納部５５，５６，５７に、それぞれバッテリモジュール６０（図３に一部を２点鎖線で示す）が収納されている。バッテリモジュール６０はトレイ部材５１の底壁５１ｅの上に配置されている。電気回路収納部５８には、バッテリモジュール６０の状態を検出するモニタや制御等をつかさどる電気部品６１などが収納される。電気部品６１はバッテリモジュール６０に電気的に接続されている。バッテリモジュール６０は、それぞれ、複数個のバッテリセルを直列に接続することによって構成されている。
【００２２】
図４に示すように、バッテリユニット１４はフロアパネル７０の下面側に配置されている。フロアパネル７０は車体１１の前後方向と幅方向に延び、車体１１の床部を構成している。フロアパネル７０は、サイドメンバ３１，３２を含むフレーム構体３０の所定位置に溶接によって固定されている。
【００２３】
フロアパネル７０の上方にフロントシート７１（図１に示す）とリヤシート７２が配置されている。フロントシート７１の下方に、バッテリユニット１４の前側バッテリ収納部５５が配置されている。リヤシート７２の下方に、バッテリユニット１４の後側バッテリ収納部５６が配置されている。前側バッテリ収納部５５と後側バッテリ収納部５６との間に形成されたフロアパネル７０の凹部７０ａは、リヤシート７２に着座した乗員の足元スペース付近に位置する。
【００２４】
バッテリケース５０のトレイ部材５１の周縁部に、カバー取付面８０（図３に示す）が形成されている。カバー取付面８０は、トレイ部材５１の全周にわたって連続している。トレイ部材５１とカバー部材５２との接合部８２の周縁部に、防水用のシール材８１が設けられている。
【００２５】
バッテリケース５０のカバー部材５２は、繊維によって強化された合成樹脂の一体成形品からなる。カバー部材５２の前部に、サービスプラグ用の開口部８５と冷却風導入口８６が形成されている。サービスプラグ用の開口部８５に蛇腹状のブーツ部材８７が取付けられている。冷却風導入口８６にも蛇腹状のブーツ部材８８が取付けられている。カバー部材５２の上面に、冷却風の一部を流すためのバイパス流路部９０と、冷却ファン収納部９１などが設けられている。
【００２６】
カバー部材５２の周縁部にフランジ部９５が形成されている。フランジ部９５はカバー部材５２の全周にわたって連続している。トレイ部材５１の上にカバー部材５２を乗せるとともに、トレイ部材５１のカバー取付面８０と、カバー部材５２のフランジ部９５とを互いに重ねる。そしてカバー部材５２の上方からナット部材９７を埋込みボルト９８に螺合させ、ナット部材９７を締付ける。また、カバー部材５２の上方からボルト部材９６を埋込みナット９９に螺合させ、ボルト部材９６を締付ける。このようにして、トレイ部材５１とカバー部材５２とが、互いにシール材８１を介して水密に固定される。
【００２７】
トレイ部材５１の下面側に複数本（例えば４本）の桁部材１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。またバッテリユニット１４の下方にアンダーカバー１１０（図４と図５に示す）が配置されている。アンダーカバー１１０は、車体１１の下側からボルト（図示せず）によって、フレーム構体３０と桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の少なくとも一部に固定される。
【００２８】
図３と図５に示されるように、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４は、それぞれ車体１１の幅方向に延びる桁本体１１１，１１２，１１３，１１４を有している。桁本体１１１，１１２，１１３，１１４は、バッテリユニット１４の荷重を支えるに足る強度を有する金属材料（例えば鋼板）によって構成されている。
【００２９】
前から１番目の桁本体１１１の両端に締結部１２１，１２２が設けられている。前から２番目の桁本体１１２の両端に締結部１２３，１２４が設けられている。前から３番目の桁本体１１３の両端に締結部１２５，１２６が設けられている。前から４番目（最後部）の桁本体１１２の両端に締結部１２７，１２８が設けられている。バッテリユニット１４の前端部には左右一対の前側支持部材１３０，１３１が設けられている。
【００３０】
前から１番目の桁部材１０１の両端に設けられた締結部１２１，１２２に、上下方向に貫通するボルト挿入孔１４３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２１，１２２と対向する位置に、それぞれ、ナット部材１４５，１４６を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。これらナット部材１４５，１４６は、上下方向に延びる筒状のナット（いわゆるパイプナット）である。サイドメンバ３１，３２のナット部材１４５，１４６が設けられている個所がバッテリユニット取付部である。
【００３１】
締結部１２１，１２２の下側から、それぞれボルト１４７（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１４３に挿入し、ナット部材１４５，１４６に螺合させ締付けることによって、１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２がサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３２】
前から２番目の桁部材１０２の両端に設けられた締結部１２３，１２４に、上下方向に貫通するボルト挿入孔１５３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２３，１２４と対向する位置に、それぞれ、ナット部材１５５，１５６を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。ナット部材１５５，１５６は、上下方向に延びる筒状のナット（いわゆるパイプナット）である。サイドメンバ３１，３２のナット部材１５５，１５６が設けられている個所がバッテリユニット取付部である。
【００３３】
締結部１２３，１２４の下側から、それぞれボルト１５７（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１５３に挿入し、ナット部材１５５，１５６に螺合させ締付けることによって、２番目の桁部材１０２の締結部１２３，１２４がサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３４】
前から３番目の桁部材１０３の両端に設けられた締結部１２５，１２６に、上下方向に貫通するボルト挿入孔１６３（図２と図３に示す）が形成されている。図４と図５に示されるように、サイドメンバ３１，３２に荷重伝達部材１７０，１７１がボルト１７２によって固定されている。これら荷重伝達部材１７０，１７１は、前から３番目の桁部材１０３の締結部１２５，１２６の上方に設けられている。一方の荷重伝達部材１７０は、一方のサスペンションアームサポートブラケット４０に溶接されている。他方の荷重伝達部材１７１は、他方のサスペンションアームサポートブラケット４１に溶接されている。
【００３５】
すなわち荷重伝達部材１７０，１７１は、サイドメンバ３１，３２と、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１とに結合されている。これら荷重伝達部材１７０，１７１は、フレーム構体３０の一部をなしている。荷重伝達部材１７０，１７１に、ナット部材１７５，１７６を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。ナット部材１７５，１７６は、上下方向に延びる筒状のナット（いわゆるパイプナット）である。
【００３６】
締結部１２５，１２６の下側から、ボルト１７７をボルト挿入孔１６３に挿入し、ナット部材１７５，１７６に螺合させ締付けることによって、３番目の桁部材１０３の締結部１２５，１２６が、荷重伝達部材１７０，１７１を介してサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３７】
前から４番目の桁部材１０４の締結部１２７，１２８のそれぞれに、上下方向に貫通するボルト挿入孔１９３（図２と図３に示す）が形成されている。サイドメンバ３１，３２には、締結部１２７，１２８と対向する位置に、延長ブラケット１９４，１９５が設けられている。延長ブラケット１９４，１９５はサイドメンバ３１，３２のキックアップ部３１ｂ，３２ｂの下方に延びている。延長ブラケット１９４，１９５は、フレーム構体３０の一部をなしている。これら延長ブラケット１９４，１９５に、ナット部材１９６，１９７を備えたバッテリユニット取付部が設けられている。
【００３８】
締結部１２７，１２８の下側から、ボルト１９８（図２と図４に示す）をボルト挿入孔１９３に挿入し、ナット部材１９６，１９７に螺合させ締付けることによって、４番目の桁部材１０４の締結部１２７，１２８が延長ブラケット１９４，１９５を介してサイドメンバ３１，３２の下面に固定される。
【００３９】
図４に示すように、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４の下面は、トレイ部材５１の平坦な下面に沿って、水平方向に延びる同一平面Ｌ上に位置している。１番目と２番目の桁部材１０１，１０２は、サイドメンバ３１，３２の水平部分３１ａ，３２ａに固定されている。３番目の桁部材１０３は、キックアップ部３１ｂ，３２ｂの下方において、荷重伝達部材１７０，１７１を介してサイドメンバ３１，３２に固定されている。４番目の桁部材１０４は、延長ブラケット１９４，１９５を介してサイドメンバ３１，３２に固定されている。
【００４０】
バッテリユニット１４の前端に位置する前側支持部材１３０，１３１は、前から１番目の桁部材１０１の前方に突出している。前側支持部材１３０，１３１は、この桁部材１０１に結合されている。図２に示すように、クロスメンバ３３にナット部材２１３，２１４を有するバッテリユニット取付部が設けられている。前側支持部材１３０，１３１の締結部２１０，２１１は、車体１１の下側からボルト２１２をナット部材２１３，２１４に螺合させ締付けることによって、クロスメンバ３３の下面に固定されている。
【００４１】
このように本実施形態の電気自動車１０は、桁部材１０１，１０２，１０３，１０４が左右のサイドメンバ３１，３２間にわたって設けられ、これら桁部材１０１，１０２，１０３，１０４によってサイドメンバ３１，３２どうしが結合されている。このためバッテリユニット１４の桁部材１０１，１０２，１０３，１０４がクロスメンバに相当する剛性部材として機能することができる。
【００４２】
また、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１に入力する横方向の荷重が荷重伝達部材１７０，１７１を介して桁部材１０３に入力される。このため，サスペンションアームサポートブラケット４０，４１付近にクロスメンバが配置されていなくても、サスペンションアームサポートブラケット４０，４１付近の剛性を桁部材１０３によって高めることができ、操縦安定性と乗り心地が向上する。言い換えると、大形のバッテリユニット１４の一部を左右一対のサスペンションアームサポートブラケット４０，４１間のスペースに配置することが可能である。このため、大形のバッテリユニット１４を搭載することが可能となり、電気自動車の走行距離を長くすることができる。
【００４３】
図５と図６に示されるように、サイドメンバ３１，３２には、前から１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２を固定するための前記ナット部材１４５，１４６と同じ位置に、それぞれ補強部材３０１が設けられている。
【００４４】
さらに補強部材３０１の後方で、前から２番目の桁部材１０２の締結部１２３，１２４を固定するためのナット部材１５５，１５６と同じ位置に、それぞれ補強部材３０２が設けられている。各ナット部材１４５，１４６，１５５，１５６は、補強部材３０１，３０２を介して、サイドメンバ３１，３２に固定されている。
【００４５】
一方のサイドメンバ３１に設ける補強部材３０１，３０２の構成と、他方のサイドメンバ３２に設ける補強部材３０１，３０２の構成とは、互いに同等である。このため図７と図８に示す一方の補強部材３０２を代表して以下に説明する。
【００４６】
補強部材３０２は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間に配置される第１プレート部３１１と、サイドメンバ３１の底壁３８の上に配置される第２プレート部３１２とによって構成されている。バルクヘッドを兼ねる第１プレート部３１１は、第２プレート部３１２の上側に位置している。これら第１プレート部３１１と第２プレート部３１２はいずれも金属板からなり、プレス加工によって下記の形状に成形されている。なお、１枚の金属板を折曲げることによって第１プレート部３１１と第２プレート部３１２とを形成してもよい。
【００４７】
第１プレート部３１１は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間にわたる連結壁３２０を有している。連結壁３２０は車体１１の幅方向に延びている。連結壁３２０の長さＳ（図７に示す）は、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間の距離に対応している。この連結壁３２０に形成された孔３２１に、筒状のナット部材（パイプナット）１５５が挿入されている。ナット部材１５５は、上下方向に延びる軸線Ｘ（図８に示す）を有し、サイドメンバ３１の底壁３８の上に配置されている。ナット部材１５５の上部がアーク溶接等の溶接部３２２によって連結壁３２０に固定されている。
【００４８】
第１プレート部３１１の両側部を折曲部３３０，３３１において上向きに折曲げることにより、一対のフランジ３２５，３２６が形成されている。これらフランジ３２５，３２６は、折曲部３３０，３３１を境に連結壁３２０の両側に位置している。言い換えると、サイドメンバ３１の側壁３６，３７間の距離Ｓ（図７に示す）に応じて、折曲部３３０，３３１の位置を調整することによって、フランジ３２５，３２６間の距離が調整されている。
【００４９】
このため側壁３６，３７間の距離Ｓがサイドメンバ３１の断面に応じて変化しても、折曲部３３０，３３１の位置を調整することにより、側壁３６，３７間の距離Ｓに対応することができる。フランジ３２５，３２６は、スポット溶接等の溶接部３３２によって、サイドメンバ３１の側壁３６，３７に固定される。
【００５０】
第２プレート部３１２は、ナット部材１５５の下端が固定される基部３４０と、基部３４０の一端から立ち上がる起立部３４１と、起立部３４１の上端に設けられた上端部３４２とを有している。上端部３４２は、第１プレート部３１１の連結壁３２０の下面に、スポット溶接等の溶接部３４３によって固定されている。
【００５１】
基部３４０には、ナット部材１５５の下端がアーク溶接等の溶接部３５０によって固定されている。基部３４０は、スポット溶接等の溶接部３５１によって、サイドメンバ３１の底壁３８に固定される。基部３４０には、ナット部材１５５のねじ孔１５５ａと対応した位置に、貫通孔３５５（図６に示す）が形成されている。起立部３４１は基部３４０と上端部３４２との間に設けられていて、ナット部材１５５の軸線Ｘとほぼ平行な方向（上下方向）に延びている。
【００５２】
以上のように構成された補強部材３０２は、サイドメンバ３１に溶接する前に、予め第１プレート部３１１と第２プレート部３１２とを溶接部３４３において溶接しておく。またナット部材１５５を溶接部３２２，３５０において、第１プレート部３１１と第２プレート部３１２に溶接しておく。
【００５３】
こうしてサブアッセンブリ化された補強部材３０２がサイドメンバ３１の側壁３６，３７間に挿入される。補強部材３０２の基部３４０がサイドメンバ３１の底壁３８の上に乗ると、起立部３４１の高さに応じた位置にフランジ３２５，３２６が仮に止まる。この状態でサイドメンバ３１の側壁３６，３７間にスポット溶接用のガンを挿入する。そして第１プレート部３１１のフランジ３２５，３２６とサイドメンバ３１の側壁３６，３７とを溶接部３３２においてスポット溶接する。また側壁３６，３７間に挿入されたスポット溶接用のガン４００（図６に示す）によって、第２プレート部３１２の基部３４０とサイドメンバ３１の底壁３８とが、溶接部３５１においてスポット溶接用される。
【００５４】
上記のように補強部材３０２がサイドメンバ３１の所定位置に固定されるとともに、補強部材３０２を介してナット部材１５５がサイドメンバ３１の所定位置に固定される。なお、他方の締結部１２４を固定するためのナット部材１５６も、補強部材３０２によって、サイドメンバ３２の所定位置に固定される。前から１番目の桁部材１０１の締結部１２１，１２２を固定するためのナット部材１４５，１４６は、前記補強部材３０２と同様に構成された補強部材３０１によって、それぞれサイドメンバ３１，３２の所定位置に固定される。
【００５５】
図６に示されるように、ナット部材１４５から第２プレート部３１２の基部３４０の起立部３４１とは反対側の端３４０ａまでの距離Ｌ１は、ナット部材１４５から第１プレート部３１１の端３１１ａまでの距離Ｌ２よりも大きい。従って、この補強部材３０１を上方から見た平面視において、第２プレート部３１２の基部３４０の端３４０ａは、第１プレート部３１１の端３１１ａから車体の前後方向に所定長さＬ３だけ突出している。
【００５６】
すなわち第２プレート部３１２の基部３４０の端３４０ａが、第１プレート部３１１の端３１１ａに対し、オフセット量Ｌ３だけ突き出ている。そのためスポット溶接用のガン（電極部材）４００が容易にサイドメンバ３１の底壁３８と第２プレート部３１２の基部３４０とを挟むことができ、特殊な電極部材を用いることなく、溶接部３５１をスポット溶接することが可能である。なお、他方の補強部材３０２も前記補強部材３０１と同様にスポット溶接によってサイドメンバ３１に溶接される。
【００５７】
例えば図７に示すバッテリユニット取付部おいて、走行中に車体１１の幅方向Ｗに大きな荷重が入力し、車体１１がねじれるなどの変形が生じたとする。この場合、サイドメンバ３１には、大重量のバッテリユニット１４が桁部材１０２の締結部１２３を介して、ボルト１５７によって固定されている。このため、ナット部材１５５とボルト１５７に横方向の大きな荷重が入力する。
【００５８】
しかるに本実施形態のナット部材１５５は、補強部材３０２によってサイドメンバ３１に固定されている。補強部材３０２の連結壁３２０は、サイドメンバ３１のバッテリユニット取付部の剛性を高めるためのバルクヘッドとして機能する。またナット部材１５５の上部が連結壁３２０によってサイドメンバ３１の側壁３６，３７に支持されている。このため、横方向の荷重が加わったときにナット部材１５５が倒れることが抑制される。
【００５９】
このためナット部材１５５が設けられているサイドメンバ３１のバッテリユニット取付部は、横方向から入力する荷重に対して大きな強度を発揮することができる。すなわちナット部材１５５やボルト１５７がサイドメンバ３１のバッテリユニット取付部から外れることを、補強部材３０２によって防止することができ、桁部材１０２とサイドメンバ３１との締結状態を維持することができる。なお、前記以外の締結部１２１，１２２，１２４を固定するためのナット部材１４５，１４６，１５６も、補強部材３０１，３０２によって、横方向の荷重に対して大きな強度を発揮することができる。
【００６０】
サイドメンバ３１，３２の断面が前後方向に変化しているため、一方の補強部材３０１を設ける部位と、他方の補強部材３０２を設ける部位とで、サイドメンバ３１，３２の側壁３６，３７間の距離Ｓ（図７に示す）が異なる場合がある。
【００６１】
しかし本実施形態の補強部材３０１，３０２は、折曲部３３０，３３１間の距離を、側壁３６，３７間の距離Ｓに応じて調整することにより、共通の金属材料からなる第１プレート部３１１を使用することが可能であり、補強部材３０１，３０２の部品の共通化を図ることができる。また、第２プレート部３１２の上端部３４２の折曲げ位置を変えて起立部３４１の高さを調節することにより、基部３４０からフランジ３２５，３２６までの高さを調節することも可能である。
【００６２】
なお前記補強部材３０１，３０２を、前記以外の桁部材１０３，１０４の締結部１２５，１２６，１２７，１２８を固定するためのバッテリユニット取付部や、前側支持部材１３０，１３１の締結部２１０，２１１を固定するためのバッテリユニット取付部に適用してもよい。
【００６３】
図９と図１０は、補強部材３０２の他の例を示している。図１０に示す補強部材３０２は、第１プレート部３１１の連結壁３２０に、連結壁３２０の剛性を調整するために塑性加工部３６０が形成されている。塑性加工部３６０は、車体の幅方向に沿う断面が非直線形状（例えばＵ形、Ｖ形、または波形等）の変形ビードである。それ以外の構成は前記実施形態（図６〜図８）の補強部材３０１，３０２と同様に構成されている。
【００６４】
図９に示すように車体１１の幅方向Ｗに荷重が入力したときに、補強部材３０２の塑性加工部３６０が変形することにより、エネルギーの一部が吸収される。このため、第１プレート部３１１の溶接部３３２（図１０に示す）がサイドメンバ３１の側壁３６，３７から剥離するような応力集中を生じることが緩和され、補強部材３０２が側壁３６，３７から剥離することを抑制できる。なお、他方の補強部材３０１（図６に示す）にも前記塑性加工部３６０を形成することにより、横方向からの荷重に対して補強部材３０１が側壁３６，３７から剥離することを抑制できる。
【００６５】
なお前記実施形態では車体後部に走行用モータが搭載された電気自動車について説明したが、本発明は走行用モータが車体前部に配置された電気自動車にも適用することができる。また本発明を実施するに当たって、バッテリユニット、サイドメンバ、桁部材、補強部材、ボルトおよびナット部材をはじめとして、発明の構成要素の構造及び配置を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施形態に係るバッテリユニットを有する電気自動車の斜視図。
【図２】図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの斜視図。
【図３】図２に示されたバッテリユニットのトレイ部材とカバー部材および桁部材の斜視図。
【図４】図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの側面図。
【図５】図１に示された電気自動車のフレーム構体とバッテリユニットの平面図。
【図６】図５中のＦ６−Ｆ６線に沿うサイドメンバの断面図。
【図７】図５中のＦ７−Ｆ７線に沿うバッテリユニットと車体の一部の断面図。
【図８】図７に示された補強部材の斜視図。
【図９】補強部材の他の例を示すバッテリユニットと車体の一部の断面図。
【図１０】図９に示された補強部材の斜視図。
【符号の説明】
【００６７】
１０…電気自動車
１１…車体
１４…バッテリユニット
３１，３２…サイドメンバ
３６，３７…側壁
３８…底壁
１０１，１０２，１０３，１０４…桁部材
１４５，１４６，１５５，１５６…ナット部材
３０１，３０２…補強部材
３１１…第１プレート部
３１２…第２プレート部
３２０…連結壁
３２５，３２６…フランジ
３３０，３３１…折曲部
３４０…基部
３４１…起立部
３４２…上端部
３６０…塑性加工部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気自動車のバッテリユニットを車体に固定するためのバッテリユニット取付構造であって、
前記車体の前後方向に延びる一対のサイドメンバ間にわたって車体の幅方向に配置され前記バッテリユニットを支持する桁部材と、
前記サイドメンバ内に配置され上下方向に延びる筒状のナット部材と、
前記ナット部材に前記サイドメンバの下方から挿入されて前記桁部材の締結部を前記サイドメンバの下面に固定するボルトと、
前記サイドメンバの内部の前記ナット部材と対応した位置に設けられた補強部材とを有し、
前記補強部材は、
前記サイドメンバの一対の側壁間に配置される第１プレート部と、
前記サイドメンバの底壁の上に配置される第２プレート部とを有し、
前記第１プレート部は、前記ナット部材の上部が固定され車体の幅方向に延びる連結壁と、該連結壁の両側において前記サイドメンバの前記側壁間の距離に応じた位置で折曲されかつ前記サイドメンバの前記側壁に溶接される一対のフランジとを有し、
前記第２プレート部は、前記ナット部材の下端が固定されかつ前記サイドメンバの底壁に固定される基部と、前記第１プレート部に固定される上端部と、前記基部と前記上端部との間に設けられて上下方向に延びる起立部とを有していることを特徴とする電気自動車のバッテリユニット取付構造。
【請求項２】
前記第２プレートの前記基部は、前記車体の前後方向に沿って延び、かつ、上方から見た平面視において、前記基部の端が前記第１プレート部の端から前記車体の前後方向に突出するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のバッテリユニット取付構造。
【請求項３】
前記補強部材の前記連結壁に、車体の幅方向に沿う断面が非直線形状となるように成形された塑性加工部が前記車体の前後方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車のバッテリユニット取付構造。
【請求項１】
電気自動車のバッテリユニットを車体に固定するためのバッテリユニット取付構造であって、
前記車体の前後方向に延びる一対のサイドメンバ間にわたって車体の幅方向に配置され前記バッテリユニットを支持する桁部材と、
前記サイドメンバ内に配置され上下方向に延びる筒状のナット部材と、
前記ナット部材に前記サイドメンバの下方から挿入されて前記桁部材の締結部を前記サイドメンバの下面に固定するボルトと、
前記サイドメンバの内部の前記ナット部材と対応した位置に設けられた補強部材とを有し、
前記補強部材は、
前記サイドメンバの一対の側壁間に配置される第１プレート部と、
前記サイドメンバの底壁の上に配置される第２プレート部とを有し、
前記第１プレート部は、前記ナット部材の上部が固定され車体の幅方向に延びる連結壁と、該連結壁の両側において前記サイドメンバの前記側壁間の距離に応じた位置で折曲されかつ前記サイドメンバの前記側壁に溶接される一対のフランジとを有し、
前記第２プレート部は、前記ナット部材の下端が固定されかつ前記サイドメンバの底壁に固定される基部と、前記第１プレート部に固定される上端部と、前記基部と前記上端部との間に設けられて上下方向に延びる起立部とを有していることを特徴とする電気自動車のバッテリユニット取付構造。
【請求項２】
前記第２プレートの前記基部は、前記車体の前後方向に沿って延び、かつ、上方から見た平面視において、前記基部の端が前記第１プレート部の端から前記車体の前後方向に突出するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のバッテリユニット取付構造。
【請求項３】
前記補強部材の前記連結壁に、車体の幅方向に沿う断面が非直線形状となるように成形された塑性加工部が前記車体の前後方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電気自動車のバッテリユニット取付構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１４３４４６（Ｐ２００９−１４３４４６Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２３７２９（Ｐ２００７−３２３７２９）
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【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２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１４日（２００７．１２．１４）
【出願人】（０００００６２８６）三菱自動車工業株式会社 (2,892)
【Ｆターム（参考）】
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