JP2009105007A - 電気自動車用バッテリートレイ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接時の位置合わせが容易で、溶接固定後の寸法精度を向上させることができるとともに、収容部にバッテリーを安定した姿勢で装着することができ、スペース効率に優れる電気自動車用バッテリートレイを提供する。
【解決手段】枠状に形成され、少なくともアルミニウムを含有する材料からなるフレーム２と、該フレーム２の枠内に複数組み付けられ、バッテリー５０を装着する収容部３８が複数設けられたトレイ部材３を具備し、複数のトレイ部材３が相互に溶接結合されるとともに、複数のトレイ部材３の少なくとも一部がフレーム２の壁部に溶接結合されてなり、フレーム２及びトレイ部材３には、溶接結合される際に予め位置合わせを行なうための係合手段が各々備えられてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車の駆動用電源として用いられるバッテリーを収容するための電気自動車用バッテリートレイに関する。

バッテリーを駆動用電源として、モータによって駆動される電気自動車は、ガソリンや軽油を燃料とするエンジンによって駆動される一般の自動車に比べ、車体全体の容量や重量に対するバッテリーの占める割合が大きいため、非常に大きな収納スペースを必要とする。このため、電気自動車におけるバッテリーの収納形態としては、例えば、車体フロアの下側に、金属材料からなる剛体構造とされたバッテリートレイを配し、このバッテリートレイ上に複数のバッテリーを収容する等の構成が採用されている。

従来、このようなバッテリートレイの材料としては、主として鉄鋼材料が用いられていたが、上述したように、電気自動車においては、車体全体の重量に対してバッテリーが占める割合が高いことに加え、鉄鋼材料からなるバッテリートレイが非常に重いため、さらに車体重量が増加してしまうという問題があった。

上述のような問題点を解決するため、アルミニウム材料でバッテリートレイを構成し、電気自動車の車体フロアの下側に取り付けられる構造とされたものが提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。特許文献１〜４に記載の電気自動車用バッテリートレイによれば、軽量のアルミニウム材料からなる構成とされているため、鉄鋼材料からなるバッテリートレイに比べて大幅に軽量化を図ることができ、電気自動車全体を軽量化することが可能となる。
実開平６−６０２０４号公報 特開平１０−６７８５号公報 特開平１０−２８７１３８号公報 特開２０００−４５０８号公報

しかしながら、本発明者等が鋭意検討したところ、特許文献１〜４のように、電気自動車用バッテリートレイをアルミニウム押出材から構成した場合、以下に説明するような問題があることが明らかとなった。
まず、アルミニウム押出材からなる複数のトレイ部材を相互に突き合わせて溶接する場合、溶接部への熱影響によって大きな歪みが発生し、寸法精度が低下するという問題がある。このような寸法精度の低下を防ぐためには、仮溶接による仮止め処理を行うことや、大掛かりな仮止め用治具を用いることが必要となる。

また、各トレイ部材を結合する溶接部は、熱収縮により、図８（ａ）に示すように、溶接部１３０を軸とした回転方向Ｄにトレイ部材１２０が引っ張られるように熱歪みが発生する。このため、各トレイ部材１２０を整列させて溶接結合する作業においては、トレイ部材１２０の変形する方向を考慮しながら、各トレイ部材１２０間を結合させる位置や溶接順序を設定する等、熟練した経験が必要となる。

また、アルミニウム押出材からなる複数のトレイ部材を相互に突き合わせて溶接する際、トレイ部材１２０の底板の両面を溶接した場合、図８（ｂ）に示すように、該底板（トレイ部材１２０）の両面１２０ａ、１２０ｂに溶接ビード（溶接部１３０、１４０を参照）が形成される。アルミニウム押出材を溶接する場合には、鉄鋼材料を溶接する場合と異なり、スポット溶接では溶接強度を確保するのが困難なため、結合箇所全体に渡って溶接する必要があるため、上述のような溶接ビードが不可避的に形成される。

上述のような溶接ビードは、トレイ部材に設けられたバッテリーの収容部に突出するように形成されるため、バッテリーを収容部内に収容して装着する際に、溶接ビードがバッテリーの底部に当接する。このため、トレイ部材の収容部内において、バッテリーが底板から浮き上がるような状態となるので、装着状態が不安定になるとともに無駄な空間が発生し、電気自動車内におけるスペース効率が低下する虞がある。
このような問題を解決する方法として、溶接結合後のトレイ部材において、収容部に突出して形成された溶接ビードを削ることが考えられるが、この場合には切削のための工程が増加し、コストアップや製造効率低下の要因となる。また、図８（ｃ）に示すように、トレイ部材２２０におけるバッテリーの収容部において、溶接部２３０、２４０の位置をセットバックさせることで溶接ビードの逃げ場を確保できる構成とし、バッテリーの浮き上がり等を防止することが考えられる。しかしながら、このような構成とした場合には、溶接の際の作業性が低下するとともに、溶接部２３０、２４０の強度が低下し、バッテリートレイ全体の強度向上を図ることが困難となる。

また、複数のトレイ部材からなるバッテリートレイを組み立てる際に、高い組立寸法精度を確保するためには、位置決め精度を確保することが重要となる。このため、各トレイ部材に突起や溝を形成し、これらを係合させることによって位置決めを行なった後、治具等で固定してから溶接するという方法が用いられる。
しかしながら、このような方法による溶接結合では、位置決めのための突起や溝が小さいと、各トレイ部材同士を前記突起と溝との係合で位置合わせを行なった場合でも、上述したような溶接部において大きな熱歪みが生じた際に、各トレイ部材間の結合が外れてしまうという問題がある。このような場合には、例えば、固定用治具を、強力な固定力を有する頑丈な構造とする必要があるが、固定用治具の大型化や作業効率の低下等、新たな問題が発生する。

また、複数のトレイ部材を突き合わせて溶接結合を行なった場合、溶接部近傍の強度が母材強度よりも低くなるため、電気自動車用バッテリートレイ全体の強度低下に繋がる虞がある。
なお、基のトレイ部材を、多くのバッテリー収容部が形成された構成として大寸に成形すれば、溶接箇所も少なくできるので、熱歪みの発生も抑制され、また、溶接部近傍の低強度の部分を少なくすることが可能となるが、この場合には大型の金型が必要となり、製造コストが上昇してしまうという問題がある。

また、上記溶接結合における各問題点を解消するため、各トレイ部材をねじ止めによって固定することも考えられるが、この場合には、鉄鋼材料からなるボルトやナットによってバッテリートレイの重量が増加するとともに、多数箇所のねじ止め作業を行うことになることから、製造効率が低下するという問題がある。

また、電気自動車用のバッテリートレイに設計にあたっては、トレイを防水構造として設計することが重要となる。このため、例えば、アルミニウム押出材からなる複数のトレイ部材を組み合わせて電気自動車用バッテリートレイを作製する場合、バッテリートレイに防水性を持たせるために、各トレイ部材間の溶接箇所を長くする必要がある。しかしながら、各トレイ部材間の溶接箇所を長く構成した場合、これに伴って熱歪みが大きくなるという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、溶接時の位置合わせが容易で、溶接固定後の寸法精度を向上させることができるとともに、収容部にバッテリーを安定した姿勢で装着することができ、スペース効率に優れる電気自動車用バッテリートレイを提供することを目的とする。

本出願人等は、電気自動車用バッテリートレイにおいて、溶接固定後の寸法精度を向上させるために鋭意研究した結果、溶接結合されるフレーム及びトレイ部材を、係合突起と係合溝との係合によって予め位置合わせされた状態とすることにより、溶接後の高い寸法精度が得られることを見出した。さらに、前記係合突起及び係合溝と溶接部とを離間させた構成とし、溶接結合を各壁部の下端位置のみで行なうことにより、収容部内に溶接ビードが突出して形成されることがなく、バッテリーを安定した姿勢で装着することが可能となることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は以下に関する。

（１）請求項１に記載の発明
枠状に形成され、少なくともアルミニウムを含有する材料からなるフレームと、該フレームの枠内に複数組み付けられ、バッテリーを装着する収容部が設けられた複数のトレイ部材を具備し、前記複数のトレイ部材が相互に溶接結合されるとともに、前記複数のトレイ部材の少なくとも一部が前記フレームの壁部に溶接結合されてなる電気自動車用バッテリートレイであって、前記フレーム及び前記トレイ部材には、溶接結合される際に予め位置合わせを行なうための係合手段が各々備えられていることを特徴とする電気自動車用バッテリートレイ。
（２）請求項２に記載の発明
前記フレームは、前記複数のトレイ部材との間で位置合わせを行なうための前記係合手段として外枠係合溝が設けられており、前記複数のトレイ部材には、該複数のトレイ部材の間で相互に位置合わせを行なうか、あるいは、前記フレームとの間で位置合わせを行なうための前記係合手段として係合突起が設けられており、さらに、前記フレームの枠内において、前記複数のトレイ部材に設けられた係合突起と係合される連結係合溝を具備し、前記複数のトレイ部材を相互に位置合わせするための係合用部材が備えられており、前記フレームに設けられた外枠係合溝と、前記複数のトレイ部材に設けられた係合突起との係合により、前記フレームと前記複数のトレイ部材との間が位置合わせされ、前記複数のトレイ部材の各々に設けられた係合突起と、前記係合用部材に設けられた連結係合溝とを係合することにより、前記複数のトレイ部材が、前記係合用部材を介して相互に位置合わせされることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用バッテリートレイ。

（３）請求項３に記載の発明
前記係合突起が円弧状に形成されており、前記外枠係合溝及び連結係合溝に入り込むように係合されることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車用バッテリートレイ。
（４）請求項４に記載の発明
前記外枠係合溝は、前記フレームの壁部において、該壁部の下端から離間した位置に設けられているとともに、前記連結係合溝は、前記係合用部材の壁部において、該壁部の下端から離間した位置に設けられ、さらに、前記係合突起は、前記複数のトレイ部材の側壁部において、該側壁部の下端から離間した位置に設けられており、前記複数のトレイ部材の側壁の下端において、前記複数のトレイ部材が相互に溶接結合されるとともに、前記フレームの壁部の下端と、前記複数のトレイ部材に備えられる側壁部の下端とが溶接結合されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気自動車用バッテリートレイ。

本発明の電気自動車用バッテリートレイによれば、フレーム及びトレイ部材に、溶接結合される際に予め位置合わせを行なうための係合手段が各々備えられた構成なので、溶接時に予め位置合わせするのが容易となり、部材間の位置ずれや変形等が生じることがなく、確実に固定することができる。
また、フレームに設けられた外枠係合溝と、複数のトレイ部材に設けられた係合突起との係合により、フレームと複数のトレイ部材との間が位置合わせされ、複数のトレイ部材の各々に設けられた係合突起と、係合用部材に設けられた連結係合溝とが係合することにより、複数のトレイ部材が、係合用部材を介して相互に位置合わせされる構成とすることにより、溶接固定後の寸法精度がより向上するとともに、製造時の組み付け性が向上する。
また、複数のトレイ部材の側壁の下端において、複数のトレイ部材が相互に溶接結合されるとともに、フレームの壁部の下端と、複数のトレイ部材に備えられる側壁部の下端とが溶接結合される構成なので、バッテリーの収容部に溶接ビードが突出して形成されることがない。
従って、寸法精度及び組み付け性に優れるとともに、収容部にバッテリーを安定した姿勢で装着することができ、スペース効率に優れる電気自動車用バッテリートレイを実現することが可能となる。

以下、本発明に係る電気自動車用バッテリートレイ（以下、バッテリートレイと略称することがある）の一実施形態について、図１〜７を適宜参照しながら説明する。
本実施形態のバッテリートレイ１は、枠状に形成され、少なくともアルミニウムを含有する材料からなるフレーム２と、該フレーム２の枠内に複数組み付けられ、バッテリー５０を装着する収容部３８が設けられた複数のトレイ部材３を具備し、複数のトレイ部材３が相互に溶接結合されるとともに、複数のトレイ部材３の少なくとも一部がフレーム２の壁部２８に溶接結合されてなり、フレーム２及びトレイ部材３には、溶接結合される際に予め位置合わせを行なうための係合手段が各々備えられ、概略構成されている。

また、本実施形態のバッテリートレイ１では、フレーム２は、複数のトレイ部材３との間で位置合わせを行なうための係合手段として外枠係合溝２５が設けられており、複数のトレイ部材３には、該複数のトレイ部材３の間で相互に位置合わせを行なうか、あるいは、フレーム２との間で位置合わせを行なうための係合手段として係合突起３５が設けられており、さらに、フレーム２の枠内において、複数のトレイ部材３に設けられた係合突起３５と係合される連結係合溝４ｅを具備してなり、複数のトレイ部材３を相互に位置合わせする係合用仕切材（係合用部材）４と、同様に、複数のトレイ部材３に設けられた係合突起３５と係合される連結係合溝４５を具備してなり、複数のトレイ部材３を相互に位置合わせ可能な係合用トレイ（係合用部材）４０とが備えられており、フレーム２に設けられた外枠係合溝２５と、複数のトレイ部材３に設けられた係合突起３５との係合により、フレーム２と複数のトレイ部材３との間が位置合わせされ、複数のトレイ部材３の各々に設けられた係合突起３５と、係合用仕切材４に設けられた連結係合溝４ｅ又は係合用トレイ４０に設けられた第２係合部４５とを係合することにより、複数のトレイ部材３が係合用仕切材４又は係合用トレイ４０を介して相互に位置合わせされる構成とされている。

また、図１〜４に示すバッテリートレイ１は、内部が中空状とされた細長の係合用仕切材４が、トレイ部材３に挟持されるようにして計２箇所に用いられている。また、図示例では、中空状の側壁部４１を備えるとともに、バッテリーを装着するための収容部４８が設けられた係合用トレイ４０が、トレイ部材３に挟持されるようにして、図２において略中央に設けられている。
また、図１及び図２に示すように、本実施形態のバッテリートレイ１においては、フレーム２の枠内の２箇所に仕切壁７０が設けられ、該仕切壁７０が、トレイ部材３並びに係合用トレイ４０を、フレーム２を平面視縦長方向（図２において上下方向）で３等分するように配されている。

フレーム２は、アルミニウム合金の押出成形によって得られるサイドフレーム２１、２２、バックフレーム２３、フロントフレーム２４及びコネクタ２９の各部材から構成される枠体である。フレーム２は、図１及び図２に示す例では、バックフレーム２３の両端付近の接続部２３ａ、２３ｂに、サイドフレーム２１、２２の各々の一端部２１ａ、２２ａが接続され、サイドフレーム２１、２２の他端部２１ｂ、２２ｂには、コネクタ２９を介してフロントフレーム２４の接続部２４ａ、２４ｂが接続されてなる。
また、図１に示すように、バックフレーム２３の内部には中空部２３ｃが設けられており、図３及び図４に示すように、サイドフレーム２１、２２の内部には中空部２７ａ、２７ｂが設けられている。

サイドフレーム２１、２２には、壁部２８の内面２８ａに、下端２ａ（２１ｃ、２２ｃ）から離間した位置に外枠係合溝２５が設けられており、図３及び図４に示す例では、壁部２８の高さ方向（図３及び図４において左右方向）で１／４程度の高さの位置に設けられている。また、図示例では、サイドフレーム２１、２２の各々に設けられた外枠係合溝２５が互いに向き合うように配され、サイドフレーム２１、２２の長さ方向全体にわたって直線状に形成されている。また、フレーム２における下端２ａ、つまりサイドフレーム２１、２２における下端２１ｃ、２２ｃは、フレーム２を用いてバッテリートレイ１を構成した際に底面１ａをなす面とされており、下端２ａ（２１ｃ、２２ｃ）の内面２８ａ側の位置は段差部として形成され、詳細を後述する溶接部２６とされている。

また、上述したように、本実施形態のフレーム２の枠内においては、仕切壁７０が２箇所に設けられており、フレーム２の枠内を平面視縦長方向（図２において上下方向）で３等分するように配されている。また、仕切板７０の下端には、図示略の切込部が設けられており、後述のトレイ部材３の側壁部３１、係合用仕切材４、並びに係合用トレイ４０の側壁部４１を跨ぐようにして取り付けられている。

トレイ部材３は、上記フレーム２と同様にアルミニウム合金の押出成形によって得られる部材で、側壁部３１及び底板３２を有する断面略コの字状で細長に形成されており、バッテリー５０が収容固定される収容部３８が設けられてなる。また、図１〜４に示す例のバッテリートレイ１では、トレイ部材３は、フレーム２の枠内において、３台のトレイ部材３が平行に取り付けられている。また、底板３２の底面３２ａは、トレイ部材３を用いてバッテリートレイ１を構成した際に底面１ａをなす面とされる。
側壁部３１には、係合突起３５が形成されており、この係合突起３５は、側壁部３１の長さ方向全体にわたって直線状に形成されている。また、図４に示す例の係合突起３５は、側壁部３１の先端において円弧状に形成されており、底面（下端）３２ａから離間した位置に設けられている。
また、側壁部３１における下端の位置には、詳細を後述する溶接部３４が側方に突出するように形成されている。

係合用仕切材４は、アルミニウム合金の押出成形によって得られる細長の部材であり、本実施形態では、図２〜４に示すように、トレイ部材３に挟持されるようにして用いられる。また、図示例の係合用仕切材４は、内部が中空状に形成されており、壁面４ａ、４ｂの両面において下端４ｃから離間した位置に、上記フレーム２に形成された外枠係合溝２５と同様の形状を有する連結係合溝４ｅが設けられており、図３及び図４に示す例では、壁面４ａ、４ｂの高さ方向（図３及び図４において左右方向）で１／３程度の高さの位置に設けられている。また、連結係合溝４ｅは、壁面４ａ、４ｂにおいて、係合用仕切材４の長さ方向全体にわたって直線状に形成されている。
また、図１〜４に示す例のバッテリートレイ１では、係合用仕切材４が、フレーム２の枠内において、トレイ部材３に挟持されるように、計２箇所に用いられている。

係合用トレイ４０は、上記係合用仕切材４と同様、アルミニウム合金の押出成形によって得られる細長状の部材であり、中空状の側壁部４１を有する断面略コの字状で細長に形成される。また、本実施形態の係合用トレイ４０は、トレイ部材３と同様に、バッテリー５０が収容固定される収容部４８が設けられてなり、図２〜４に示すように、トレイ部材３に挟持されるようにして用いられる。
側壁部４１には、外面４１ａ、４１ｂにおいて底面（下端）４２ａから離間した位置に、上記係合用仕切材４に形成された連結係合溝４ｅと同様の形状を有する連結係合溝４５が形成されており、外面４１ａ、４１ｂにおいて、係合用トレイ４０の長さ方向全体にわたって直線状に形成されている。
また、図１〜４に示す例のバッテリートレイ１では、係合用トレイ４０が、フレーム２の枠内において、トレイ部材３に挟持されるように設けられ、図２に示す例では、フレーム２の枠内において略中央に配されている。
また、側壁部４１と底板４２の接続部、つまり、側壁部４１の下端には段差部が形成されており、この段差部の一部と、底板４２における段差部近傍の位置が、詳細を後述する溶接部４４とされている。

本実施形態のバッテリートレイ１は、上述のようなフレーム２、トレイ部材３、係合用仕切材４及び係合用トレイ４０からなり、図１〜４に示すような状態で組み付けられた後、上述したフレーム２の溶接部２６とトレイ部材３の溶接部３４との間、溶接部３４の各々の間、及び溶接部３４と係合用トレイ４０の溶接部４４との間の各溶接部が溶接固定されてなる。
以下に、本実施形態のバッテリートレイ１の組み付け方法並びに溶接方法について説明する。

まず、図５に示すように、サイドフレーム２１へのトレイ部材３の取り付けを行なう。この際、まず、トレイ部材３の側壁部３１に形成された円弧状の係合突起３５を、サイドフレーム２１に形成された外枠係合溝２５に入り込ませるように、トレイ部材３を回転させながら係合させる（図５に示すＲ方向）。そして、トレイ部材３の側壁部３１がサイドフレーム２１の内面２８ａに当接することにより、トレイ部材３がサイドフレーム２１に対して仮固定された状態となる。

次いで、上述のようにしてサイドフレーム２１に取り付けたトレイ部材３に対し、係合用仕切材４を取り付ける。この際、トレイ部材３は既にサイドフレーム２１に固定されているので、図５に示すようなトレイ部材３側を回転させる操作ではなく、係合用仕切材４側を回転させながら、係合用仕切材４に形成された連結係合溝４ｅに、トレイ部材３に形成された係合突起３５を入り込ませるようにして係合させることができる。

次いで、上記手順で取り付けられた係合用仕切材４に対し、図５に示すとともに上記したようなサイドフレーム２１に対するトレイ部材３の取り付け手順と同様にして、トレイ部材３の係合突起３５を、係合用仕切板４の連結係合溝４ｅに入り込ませるようにして係合させることにより、さらにトレイ部材３を連結して取り付ける。
そして、このトレイ部材３に、係合用トレイ４０を取り付ける。この際、上述したような係合用仕切材４のトレイ部材３への取り付け手順と同様にして、係合用トレイ４０の側壁部４１（外面４１ａ）に備えられる連結係合溝４５に、トレイ部材３に形成された係合突起３５を入り込ませるようにして係合させる。

次いで、上記手順で取り付けられた係合用トレイ４０に対し、図５に示すとともに上記したようなサイドフレーム２１に対するトレイ部材３の取り付け手順と同様にして、さらにトレイ部材３を連結して取り付ける。
次いで、上記同様の手順にて、トレイ部材３に対して、さらに、係合用仕切材４を取り付け、またさらに、係合用仕切材４に対してトレイ部材３を取り付ける。
そして、このトレイ部材３に対し、サイドフレーム２２を取り付ける。この際、上述したような係合用仕切材４のトレイ部材３への取り付け手順と同様に、トレイ部材３に備えられる係合突起３５を、サイドフレーム２２に備えられる外枠係合溝２５に入り込ませるようにして係合させる。

次いで、サイドフレーム２１、２２の各々の一端部２１ａ、２２ａに対して、バックフレーム２３の接続部２３ａ、２３ｂを溶接によって接続固定する。また、サイドフレーム２１、２２の他端部２１ｂ、２２ｂに対し、フロントフレーム２４の接続部２４ａ、２４ｂを、コネクタ２９を介して、溶接等の手段を用いて接続固定する。

上記各手順により、サイドフレーム２１、２２、バックフレーム２３、コネクタ２９並びにフロントフレーム２４からなるフレーム２の枠内に、トレイ部材３、係合用仕切材４及び係合用トレイ４０が、それぞれ位置合わせされて取り付けられた状態となる（図１〜４を参照）。そして、図１及び図２に示すように、フレーム２の枠内の２箇所に、仕切壁７０を、フレーム２を平面視縦長方向（図２において上下方向）で３等分するように、従来公知の溶接法等の手段によって取り付ける。

ここで、図３及び図４に示すように、係合用仕切材４を介して係合されているトレイ部材３には、溶接部３４が突出して形成されているので、係合用仕切材４の下端４ｃが、トレイ部材３の底板３２よりも奥まった状態とされている。また、同様に、係合用トレイ４０の溶接部４４をなす段差部が、トレイ部材３の溶接部３４よりも奥まった状態とされている。

次いで、サイドフレーム２１、２２に備えられる各溶接部２６と、各トレイ部材３に備えられる溶接部３４との間で線状に溶接処理を行い、各々結合する。また、同様にして、結合用部材４を介して組み付けられているトレイ部材３の各溶接部３４間を線状に溶接処理することにより、トレイ部材３を相互に結合する。この際、係合用仕切材４の下端４ｃは、トレイ部材３の底板３２よりも奥まった状態とされているので、係合用仕切材４は溶接処理されない。また、同様にして、トレイ部材３の溶接部３４と係合用トレイ４０の溶接部４４との間を溶接処理して結合する。

また、さらに、バックフレーム２３及びフロントフレーム２４に各々備えられる壁部２３ｄ、２４ｄの下端２３ｅ、２４ｅに対し、これら下端２３ｅ、２４ｅと隣接するように取り付けられている各トレイ部材３の底板３２の図示略の端部、及び係合用トレイ４の底板４２の図示略の端部の各々を、下端２３ｅ、２４ｅに沿って線状に溶接処理し、各々結合する。
以上のような各手順により、図１に示すようなバッテリーフレーム１を構成することができる。

上述したようなバッテリーフレーム１によれば、予め位置合わせされた状態で溶接固定され、この際、トレイ部材３に備えられる係合突起３５は、外枠係合溝２５及び連結係合溝４ｅ、４５内において、長手方向及び回転方向以外の動きが制限されるので、各部材間の位置合わせ精度が向上する。
また、自動車用バッテリートレイを製造する際、バッテリーフレーム全体を裏返し、底面１ａ側を上に向けて溶接処理を行なう必要が生じる場合があるが、本発明に係るバッテリーフレーム１では、各部材が係合して位置合わせされた状態が保持されるので、組立固定治具等を簡略化することが可能となる。

また、溶接熱によってアルミニウム押出材からなる各部材に歪みが生じた場合であっても、係合突起３５と、外枠係合溝２５及び連結係合溝４ｅ、４５とが係合してストッパーとして機能するので、熱影響による寸法精度の低下が抑制される。
また、係合突起３５、外枠係合溝２５及び連結係合溝４ｅ、４５が、それぞれ、下端２ａ、底面３２ａ、底面４２ａの各々、つまり、バッテリーフレーム１の底面１ａから離間して設けられた構成とすることにより、溶接部付近の強度が溶接熱影響によって低下した場合であっても、各係合突起及び係合溝による係合によって補完できるので、より高い寸法精度並びに強度特性が得られる。
上述のような、バッテリーフレーム１の底面１ａからの各係合箇所までの距離は、例えば１０ｍｍ以上の距離となるように構成することにより、溶接熱の影響が各係合箇所に及ぶのを抑制することが可能となる。

また、フレーム２の内面２８ａとトレイ部材３の側壁部３１との間、トレイ部材３の側壁部３１と係合用仕切材４の壁面４ａ、４ｂとの間、並びに、トレイ部材３の側壁部３１と係合用トレイ４０の側壁部４１における外面４１ａ、４１ｂとの間のように、各部材間の接触面積が広くとられた構成とすることにより、バッテリー５０が各収容部に装着された際の荷重が分散、緩和され、過度な応力集中が生じるのを防止できるので、バッテリートレイ１全体の信頼性をより向上させることが可能となる。

また、上記構成により、底面１ａ側のみ溶接処理された構成とすることで、熱歪み等が発生し難く、溶接後の寸法精度も高まり、さらに、各部材間の溶接箇所を少なくすることができるので、製造効率の向上並びに製造コストの削減が可能となる。

なお、本実施形態のバッテリートレイのように、フレームとトレイ部材との間や、トレイ部材と係合用仕切材との間等のように、バッテリートレイの底面側から線状に１点のみで溶接処理を行なう場合、バッテリートレイの内外面の両側から溶接処理を行なう場合に比べ、溶接強度の面では必ずしも高くないものとなることがある。
このような強度上の問題は、例えば、トレイ部材を断面Ｌ字型に構成し、このＬ字型とされた縦側の側壁部とフレームの壁部内面や仕切材に密着させて固定することにより、バッテリートレイ全体における各部材の接合強度を高めることで解決することも可能である。この際、トレイ部材の側壁部とフレームの壁部内面又は仕切材との間の接合は、ねじ（ボルト）止めや溶接、嵌合等によって行なうことが考えられる。しかしながら、ねじ止めや溶接等の手段を用いた場合には、トレイ内にボルトや溶接ビードによる突起が生じ、バッテリートレイのバッテリー収容効率を向上させることが困難となる虞がある。また、嵌合手段を用いた場合には、嵌合部の形状が複雑なることからアルミニウム材料の押出性が低下することで加工性も低下し、さらに、嵌合による組立作業に時間がかかる等、組立生産性が低下する虞がある。

本発明に係るバッテリートレイ１では、上述したような、係合突起３５と各係合溝（外枠係合溝２５、連結係合溝４ｅ、４５）とを係合させる構成とし、また、係合突起３５が円弧状に形成され、該係合突起３５が上記各係合溝に入り込むように係合される構成としている。これにより、例えば、バッテリートレイ１の底面１ａ側で溶接を行なうことで生じる熱収縮作用等により、仮にトレイ部材３に変形が生じた場合であっても（図８（ａ）の従来例参照）、係合突起３５と上記各係合溝との間に上記変形に伴う応力が作用し、構造面で得られる作用以上の接合力が働き、必要充分な係止力（接合力）が得られる。
また、本発明に係るバッテリートレイ１に備えられる係合突起３５、外枠係合溝２５及び連結係合溝４ｅ、４５は、比較的単純な形状とされているため、アルミニウム押出性を低下させることがなく、また、組み立て作業も容易で生産性に優れたものとなる。

以上説明したように、本実施形態の電気自動車用バッテリートレイ１によれば、フレーム２に設けられた外枠係合溝２５と、複数のトレイ部材３に設けられた係合突起３５との係合により、フレーム２と複数のトレイ部材３との間が位置合わせされ、複数のトレイ部材３の各々に設けられた係合突起３５と、係合用仕切材４に設けられた連結係合溝４ｅ又は係合用トレイ４０に設けられた第２係合部４５とが係合することにより、複数のトレイ部材３が、係合用仕切材４又は係合用トレイ４０を介して相互に位置合わせされる構成なので、溶接時に予め位置合わせするのが容易となり、部材間の位置ずれや変形等が生じることがなく、確実に固定することができる。
また、トレイ部材３の側壁部３１下端の溶接部３４において、トレイ部材３が相互に溶接結合されるとともに、サイドフレーム２１、２２の壁部２８の下端２ａと、トレイ部材３に備えられる側壁部３１下端の溶接部３４とが、バッテリートレイ１の底面１ａのみで溶接結合される構成なので、バッテリー５０の収容部３８、４８に溶接ビードが突出して形成されることがない。
従って、寸法精度及び組み付け性に優れるとともに、収容部３８、４８にバッテリー５０を安定した姿勢で装着することができ、スペース効率に優れる電気自動車用バッテリートレイ１を実現することが可能となる。

なお、本発明に係るバッテリートレイは、図１及び図２に示すような形態には限定されず、例えば、図６に示すように、底板３０ａが中空状とされたトレイ部材３０を用いて構成しても良い。このような構成とした場合には、バッテリートレイの放熱効率が向上し、また、底板３０ａの中空部３０ｂを、バッテリーと電気自動車の電装部とを接続するケーブルの配線領域として利用することができるので、電気自動車内部の省スペース化が可能となる。
また、図３及び図４に示す例のバッテリートレイ１は、内部が中空状に形成されてなる係合用仕切材４が用いられているが、例えば、図７に示すような略Ｔ字形状が上下に連なるような形状の係合用仕切材６０を用いた構成としても良く、適宜採用することが可能である。

また、図１〜４に例示するバッテリートレイ１では、フレーム２の枠内に、計４台のトレイ部材３が備えられるとともに、１台の係合用トレイ４０が備えられ、それぞれ平行に配された構成とされているが、これには限定されない。例えば、フレーム２の枠内において、係合用トレイ４０を用いずに、所定台数のトレイ部材３が係合用仕切材４を介して連結して配された構成とすることもでき、その他、フレーム２の枠内に配されるトレイ部材３並びに係合用トレイ４０の台数や配置の向きは、適宜決定すれば良い。
また、本発明に係るバッテリートレイにおいて用いられるアルミニウム材料の成分は、特に限定されず、従来公知のアルミニウム合金材料を用いることが可能である。

本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの一例を説明する模式図であり、全体構成を示す斜視図である。 本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの一例を説明する模式図であり、全体構成を示す平面図である。 本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの一例を説明する模式図であり、図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの一例を説明する模式図であり、図３の要部拡大断面図である。 本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの一例を説明する模式図であり、組み付け時の操作を示す概略図である。 本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの他例を説明する模式図であり、底板が中空とされたトレイ部材の例を示す概略図である。 本発明に係る電気自動車用バッテリートレイの他例を説明する模式図であり、係合用部材の他の形状例を示す概略図である。 従来の電気自動車用バッテリーを説明するための模式図である。

符号の説明

１…電気自動車用バッテリートレイ、１ａ…底面（電気自動車用バッテリートレイ）、２…フレーム、２ａ、２１ｃ、２２ｃ、２３ｅ、２４ｅ…下端（フレーム）、２１、２２…サイドフレーム、２３…バックフレーム、２４…フロントフレーム、２３ｄ、２４ｄ…壁部、２６…溶接部（フレーム）、３、３０…トレイ部材、３１…側壁部、３２ａ…底面（トレイ部材、下端）、３４…溶接部（トレイ部材）、３５…係合突起（係合手段）、４、６０…係合用仕切材（係合用部材）、４ａ、４ｂ…壁面（壁部）、４ｃ…下端、４ｅ…連結係合溝、４０…係合用トレイ（係合用部材）、４１…壁部（側壁部）４２ａ…底面（係合用トレイ、下端）、４４…溶接部（係合用トレイ）

Claims (4)

1. 枠状に形成され、少なくともアルミニウムを含有する材料からなるフレームと、該フレームの枠内に複数組み付けられ、バッテリーを装着する収容部が設けられた複数のトレイ部材を具備し、前記複数のトレイ部材が相互に溶接結合されるとともに、前記複数のトレイ部材の少なくとも一部が前記フレームの壁部に溶接結合されてなる電気自動車用バッテリートレイであって、
   前記フレーム及び前記トレイ部材には、溶接結合される際に予め位置合わせを行なうための係合手段が各々備えられていることを特徴とする電気自動車用バッテリートレイ。
2. 前記フレームは、前記複数のトレイ部材との間で位置合わせを行なうための前記係合手段として外枠係合溝が設けられており、
   前記複数のトレイ部材には、該複数のトレイ部材の間で相互に位置合わせを行なうか、あるいは、前記フレームとの間で位置合わせを行なうための前記係合手段として係合突起が設けられており、
   さらに、前記フレームの枠内において、前記複数のトレイ部材に設けられた係合突起と係合される連結係合溝を具備し、前記複数のトレイ部材を相互に位置合わせするための係合用部材が備えられており、
   前記フレームに設けられた外枠係合溝と、前記複数のトレイ部材に設けられた係合突起との係合により、前記フレームと前記複数のトレイ部材との間が位置合わせされ、
   前記複数のトレイ部材の各々に設けられた係合突起と、前記係合用部材に設けられた連結係合溝とを係合することにより、前記複数のトレイ部材が、前記係合用部材を介して相互に位置合わせされることを特徴とする請求項１に記載の電気自動車用バッテリートレイ。
3. 前記係合突起が円弧状に形成されており、前記外枠係合溝及び連結係合溝に入り込むように係合されることを特徴とする請求項２に記載の電気自動車用バッテリートレイ。
4. 前記外枠係合溝は、前記フレームの壁部において、該壁部の下端から離間した位置に設けられているとともに、前記連結係合溝は、前記係合用部材の壁部において、該壁部の下端から離間した位置に設けられ、さらに、前記係合突起は、前記複数のトレイ部材の側壁部において、該側壁部の下端から離間した位置に設けられており、
   前記複数のトレイ部材の側壁の下端において、前記複数のトレイ部材が相互に溶接結合されるとともに、前記フレームの壁部の下端と、前記複数のトレイ部材に備えられる側壁部の下端とが溶接結合されてなることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気自動車用バッテリートレイ。

Images