JP2010058666A - 搭載構造 - Google Patents

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強 林
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伸恭 錦
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Abstract

【課題】 搭載物を容易に位置決めすることができる搭載構造を提供する。
【解決手段】 搭載物(1)を所定の設置部(50)に搭載する搭載構造であって、搭載物が、設置部と接触して、設置部の設置面内のうち第1の方向(X方向)において搭載物を位置決めするための第1の位置決め部(30a,30b,40a,40b)と、設置部と接触して、設置面のうち第1の方向と直交する第2の方向(Y方向)において搭載物を位置決めするための第2の位置決め部(30c,30d)と、を有している。第1および第2の位置決め部は、設置部側を向いた傾斜面で構成されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、車両等に搭載される搭載物の搭載構造に関するものである。
電池パックが搭載された車両では、電池パックを車両内における所定位置に固定しておく必要がある。すなわち、電池パックを位置決めした状態で、車両ボディに固定する必要がある。ここで、電池パックの位置決めを行う構造としては、以下に説明するものがある。
まず、電池パックにピンを設けておくとともに、電池パックが搭載される車両ボディ(フロアパネル)に穴部を設けておく。そして、電池パックのピンを、車両ボディの穴部に挿入することにより、車両ボディに対して電池パックを位置決めすることができる。
特開2008−74159号公報
上述したピンおよび穴部を用いた位置決め構造では、ピンを穴部に挿入させにくいことがある。特に、作業者の目の届かない場所では、ピンを穴部に挿入させにくい。また、電池パックのように、車両に搭載される物(搭載物)が重い場合には、ピンを穴部に挿入させにくく、搭載物の位置決めが困難となることがある。
そこで、本発明の目的は、搭載物を容易に位置決めすることができる搭載構造を提供することにある。
本発明は、搭載物を所定の設置部に搭載する搭載構造であって、搭載物が、設置部と接触して、設置部の設置面内のうち第1の方向において搭載物を位置決めするための第1の位置決め部と、設置部と接触して、設置面のうち第1の方向と直交する第2の方向において搭載物を位置決めするための第2の位置決め部と、を有している。そして、第1および第2の位置決め部は、設置部側を向いた傾斜面で構成されている。
ここで、第1の方向で互いに向かい合う位置に、第1の位置決め部をそれぞれ形成しておくことができる。同様に、第2の方向で互いに向かい合う位置に、第2の位置決め部をそれぞれ形成しておくことができる。これにより、搭載物が第1の方向や第2の方向にずれてしまうのを防止することができる。
そして、第1および第2の位置決め部のうち少なくとも一方を備えた位置決め部材を用意しておき、この位置決め部材を搭載物に固定しておくことができる。また、第1および第2の位置決め部を備えた第1の位置決め部材と、第1又は第2の位置決め部を備えた第2の位置決め部材と、を用意しておくこともできる。この場合において、第1および第2の位置決め部材を、搭載物の長手方向に沿って配置することができる。ここで、第2の位置決め部材に対して、上記長手方向と直交する方向で位置決めするための位置決め部(第1又は第2の位置決め部)を設けておけば、搭載物が長手方向に延びる基準軸に対して傾いてしまうのを抑制することができる。
また、第1および第2の位置決め部とは異なる位置において、搭載物を設置部に固定するための締結部材が挿入され、締結部材の外面に沿って形成された穴部を、搭載物に設けることができる。
さらに、各位置決め部に沿って形成され、各位置決め部と接触して各位置決め部を支持する支持部を、設置部に設けることができる。これにより、位置決め部および支持部を用いて、設置部上の所定位置に搭載物を容易に導くことができ、搭載物の位置決めを容易に行うことができる。また、位置決め部および支持部におけるすべての寸法を同一とすれば、第1の方向や第2の方向において搭載物がずれてしまうのを防止することができる。この場合において、位置決め部の剛性を、支持部の剛性よりも高くしておくことが好ましい。これにより、位置決め部が支持部と干渉したときに、変形してしまうのを防止することができる。
本発明の搭載構造は、車両に搭載物を搭載する際に適用することができる。例えば、搭載物としての電源装置又はシートを車両に搭載する場合に、本発明の搭載構造を適用することができる。
本発明では、第1および第2の位置決め部を、設置部側を向いた傾斜面で構成している。このため、第1および第2の位置決め部(傾斜面)を用いることにより、搭載物を設置部における所定位置に容易に導くことができる。すなわち、搭載物の位置決めを容易に行うことができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
本発明の実施例1である電池パック(搭載物)の搭載構造について、図1および図2を用いて説明する。ここで、図1は、本実施例における電池パックの上面図であり、図2は、電池パックが搭載される車両ボディ(設置部)の上面図である。図1および図2において、X軸、Y軸およびZ軸は、互いに直交する軸であり、Z軸は、重力方向を示す軸である。なお、他の図においても同様である。
電池パック1は、電池モジュール10と、電池モジュール10を収容するパックケース20とを有している。電池モジュール10は、複数の単電池がバスバーを介して電気的に直列に接続されて構成されており、車両の走行に必要なエネルギを出力できるようになっている。電池パック1が搭載される車両としては、ハイブリッド自動車や電気自動車といったものがある。ハイブリッド自動車は、動力源としての電池パック1に加えて、内燃機関といった他の動力源を備えた車両である。電気自動車は、電池パック1の出力だけを用いて走行する車両である。
電池モジュール10を構成する単電池としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池といった二次電池が用いられる。なお、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることもできる。また、単電池の形状としては、いわゆる円筒形や角形といったものが挙げられる。単電池は、電池ケースと、電池ケースの内部に収容される発電要素とで構成することができる。発電要素とは、充放電を行うことができる要素であり、正極素子と、負極素子と、正極素子および負極素子の間に配置されるセパレータとで構成することができる。
パックケース20は、図3等に示すように、アッパーケース21およびロアーケース22を有している。ここで、図3は、電池パック1を車両ボディ50に搭載した状態の断面図であり、具体的には、図1におけるA−A断面図(図2のA−A断面も含む)である。アッパーケース21のフランジ部21aは、ロアーケース22のフランジ部22aと重ねられた状態で固定されている。具体的には、フランジ部21a,22aを溶接によって固定することができる。これにより、パックケース20の内部を密閉状態とすることができる。
フランジ部21a,22aには、2つの穴部23,24が形成されている。穴部23,24は、電池パック10を車両ボディ50に固定するために用いられる。具体的には、車両ボディ50は、穴部23,24に対応した位置に穴部51a,51bを有している。ここで、穴部51a,51bは、車両ボディ50のフレーム部51に形成されている。
穴部23,24および穴部51a,51bをX−Y平面内で一致させることにより、ボルトといった締結部材を挿入することができる。具体的には、穴部23および穴部51aは、図3に示す固定位置F3において、締結部材によって締結される。また、穴部24および穴部51bは、図5に示す固定位置F6において、締結部材によって締結される。なお、穴部23,24の数や、穴部23,24を形成する位置は、適宜設定することができる。穴部51a,51bについても同様である。また、本実施例では、図3および図5に示すように、電池パック1の一部を車両ボディ50の一部であるフレーム部51に直接固定しているが、これに限るものではない。すなわち、車両ボディ50に固定された部材に対して、電池パック1の一部を固定することもできる。
一方、フランジ部21a,22aには、第1の位置決め部材30および第2の位置決め部材40が取り付けられている。第1の位置決め部材30は、電池モジュール10に対して、一方の穴部23が形成された側とは反対側に配置されている。言い換えれば、第1の位置決め部材30および穴部23の間に、電池モジュール10が位置している。同様に、第2の位置決め部材40は、電池モジュール10に対して、他方の穴部24が形成された側とは反対側に配置されている。言い換えれば、第2の位置決め部材40および穴部24の間に、電池モジュール10が位置している。また、第1の位置決め部材30および第2の位置決め部材40は、電池パック1の長手方向(Y方向)において、並んで配置されている。
第1の位置決め部材30は、4つの位置決め部30a〜30dと、位置決め部30a〜30dと接続された固定部30eとを有している。2つの位置決め部30a,30bは、X方向(第1の方向)において互いに向かい合う面で構成されており、図3に示すように、車両ボディ50に向かって開いた形状を有している。また、2つの位置決め部30c,30dは、Y方向(第2の方向)において互いに向かい合う面で構成されており、図4に示すように、車両ボディ50に向かって開いた形状を有している。ここで、図4は、図1におけるB−B断面図(図2のB−B断面も含む)である。
固定部30eは、図3に示すように、パックケース20のフランジ部21a,22aに対して、固定位置F1で固定される。例えば、ボルトといった締結部材を用いることにより、固定部30eをフランジ部21a,22aに固定することができる。また、溶接によって、固定部30eをフランジ部21a,22aに固定することもできる。
第1の位置決め部材30は、車両ボディ50に固定された第1の支持部材52と接触する。すなわち、第1の位置決め部材30は、第1の支持部材52と重なるようになっている。具体的には、第1の支持部材52は、第1の位置決め部材30における位置決め部30a〜30dおよび固定部30eとそれぞれ接触する支持部52a〜52eを有している。
第1の支持部材52は、ボルトといった締結部材を用いることにより車両ボディ50に固定することもできるし、溶接によって車両ボディ50に固定することもできる。また、第1の支持部材52を、車両ボディ50と一体的に形成することもできる。
第1の位置決め部材30および第1の支持部材52は、図3に示す固定位置F2で互いに固定される。具体的には、第1の位置決め部材30の位置決め部30aおよび第1の支持部材52の支持部52aには、締結部材を挿入させるための穴部が形成されており、締結部材を用いることによって固定される。なお、固定位置F2において、第1の位置決め部材30および第1の支持部材52を固定しなくてもよい。すなわち、第1の位置決め部材30および第1の支持部材52を、電池パック1を位置決めさせるためだけに用い、電池パック1における他の部分を介して車両ボディ50に固定することができる。
第2の位置決め部材40は、2つの位置決め部40a,40bと、位置決め部40a,40bと接続された固定部40cとを有している。位置決め部40a,40bは、X方向において互いに向かい合う面で構成されており、図5に示すように、車両ボディ50に向かって開いた形状を有している。ここで、図5は、図1におけるC−C断面図(図2のC−C断面も含む)である。
固定部40cは、図5に示すように、パックケース20のフランジ部21a,22aに対して、固定位置F4で固定される。例えば、ボルトといった締結部材を用いることにより、固定部40cをフランジ部21a,22aに固定することができる。また、溶接によって、固定部40cをフランジ部21a,22aに固定することもできる。
第2の位置決め部材40は、車両ボディ50に固定された第2の支持部材53と接触する。すなわち、第2の位置決め部材40は、第2の支持部材53と重なるようになっている。具体的には、第2の支持部材53は、第1の支持部材53と同様の形状を有しており、支持部53a〜53eを有している。ここで、図5に示すように、支持部53aは、位置決め部40aと接触し、支持部53bは、位置決め部40bと接触している。
第2の支持部材53は、ボルトといった締結部材を用いることにより車両ボディ50に固定することもできるし、溶接によって車両ボディ50に固定することもできる。また、第2の支持部材53を、車両ボディ50と一体的に形成することもできる。
第2の位置決め部材40および第2の支持部材53は、図5に示す固定位置F5で互いに固定される。具体的には、第2の位置決め部材40の位置決め部40aおよび第2の支持部材53の支持部53aには、締結部材を挿入させるための穴部が形成されており、締結部材を用いることによって固定される。なお、固定位置F5において、第2の位置決め部材40および第2の支持部材53を固定しなくてもよい。すなわち、第2の位置決め部材40および第2の支持部材53を、電池パック1を位置決めさせるためだけに用い、電池パック1における他の部分を介して車両ボディ50に固定することができる。
本実施例の電池パック1を車両ボディ50に搭載する場合には、作業者が、車両ボディ50における電池パック1の搭載領域まで電池パック1を移動させる。そして、第1および第2の位置決め部材30,40を、第1および第2の支持部52,53に係合させる。
ここで、第1の位置決め部材30における位置決め部30c,30dが第1の支持部材52における支持部52c,52dと接触することにより、電池パック1をY方向で位置決めすることができる。また、第1の位置決め部材30における位置決め部30a,30bが第1の支持部材52における支持部52a,52bと接触するとともに、第2の位置決め部材40における位置決め部40a,40bが第2の支持部材53における支持部53a,53bに接触することにより、電池パック1をX方向で位置決めすることができる。これにより、車両ボディ50に対して、電池パック1をX−Y平面内で位置決めすることができる。
そして、電池パック1を位置決めした状態において、締結部材を用いることにより、固定位置F2において、第1の位置決め部材30を第1の支持部材52(車両ボディ50)に固定することができる。また、締結部材を用いることにより、固定位置F5において、第2の位置決め部材40を第2の支持部材53(車両ボディ50)に固定することができる。
また、電池パック1を位置決めした状態では、パックケース20の穴部23,24と車両ボディ50の穴部51a,51bが、Z方向から見たときに互いに重なるようになっている。したがって、穴部23,51aおよび穴部24,51bに対して締結部材を挿入することにより、固定位置F3,F6において電池パック1を車両ボディ50に固定することができる。
本実施例では、第1の位置決め部材30を第1の支持部材52に係合させるとともに、第2の位置決め部材40を第2の支持部材53に係合させることにより、電池パック1の位置決めを行うことができる。すなわち、本実施例では、第1および第2の位置決め部材30,40を、第1および第2の支持部材52,53に対してかぶせるだけでよく、電池パック1の位置決めを容易に行うことができる。また、電池パック1を車両ボディ50に搭載する際に、第1および第2の位置決め部材30,40が本来の固定位置からずれていても、第1および第2の位置決め部材30,40を第1および第2の支持部材52,53に対してずらすだけで、第1および第2の位置決め部材30,40を第1および第2の支持部材52,53にかぶせることができる。
例えば、位置決め部30aの端部が、支持部52aの中央部分に接触した場合には、電池パック1の重量によって、位置決め部30aを支持部52aに沿って移動させることができる。これにより、第1の位置決め部材30を第1の支持部材52に係合させることができる。一方、位置決め部30aの端部が支持部52eに接触した場合には、位置決め部30aを支持部52eに沿ってスライドさせれば、第1の位置決め部材30を第1の支持部材52に係合させることができる。
ここで、例えば、図6に示すように、第1の支持部材52において、支持部30eに対する支持部30aの傾斜角度θを大きくすれば、第1の支持部材52に対して第1の位置決め部材30を容易に係合させることができる。すなわち、傾斜角度θを大きくすることにより、第1の支持部材52に対する第1の位置決め部材30のずれ量が大きくなっても、第1の位置決め部材30を第1の支持部材52に係合させることができる。
ここで、第1の位置決め部材30が第1の支持部材52に対して、図6に示すずれ量Dだけずれているときには、位置決め部30aを支持部52aに沿ってスライドさせて、第1の位置決め部材30を第1の支持部材52に係合させることができる。そして、傾斜角度θを大きくすれば、ずれ量Dを大きくすることができる。なお、傾斜角度θは、適宜設定することができるが、90度以上で、180度よりも小さい範囲内で設定する必要がある。
次に、本実施例の変形例について、図7を用いて説明する。図7は、第1の位置決め部材30および第1の支持部材52の係合状態を示す図である。
本変形例では、第1の位置決め部材30および第1の支持部材52におけるすべての寸法を同一としている。この場合において、第1の支持部材52に対して第1の位置決め部材30をかぶせようとすると、第1の位置決め部材30が第1の支持部材52と干渉してしまう。これにより、図7に示すように、第1の位置決め部材30は第1の支持部材52に対して、矢印Z1の方向にずれることになる。
ここで、位置決め部30aおよび支持部52aにおける固定位置F2は、X方向にずれることはない。また、図7に示す構成では、第1の位置決め部材30が第1の支持部材52によって変形してしまうのを抑制するために、第1の位置決め部材30の剛性を第1の支持部材52の剛性よりも高くしておくことが好ましい。具体的には、第1の位置決め部材30および第1の支持部材52の材料を互いに異ならせることもできるし、第1の位置決め部材30にリブ等を形成することにより、剛性を高めることもできる。
製品のバラツキにより、第1の位置決め部材30および第1の支持部材52の間におけるガタが増加すると、電池パック1の位置決め精度が低下してしまう。例えば、位置決め部32bが支持部52bに接触しているものの、位置決め部52aが支持部52aから離れてしまっている場合には、第1の位置決め部材30が第1の支持部材52に対してずれてしまう。結果として、電池パック1の搭載位置にバラツキが生じてしまう。
そこで、図7に示すように構成しておけば、X−Y平面内において、第1の位置決め部材30が第1の支持部材52に対してずれてしまうのを抑制することができる。これにより、X−Y平面内において電池パック1の位置決めを精度良く行うことができる。
また、第1の支持部材52に対して第1の位置決め部材30をずれることなく係合させることで、図8に示すように、固定位置F3において、ずれが発生してしまうのを抑制することができる。具体的には、パックケース20の穴部23を、車両ボディ50の穴部51aに一致させることができる。
ここで、図9に示すように、穴部51aを長穴として構成することにより、第1の支持部材52に対する第1の位置決め部材30のずれを許容することも考えられる。すなわち、第1の支持部材52に対して第1の位置決め部材30がずれてしまった場合には、長穴としての穴部51aにおいて、上記ずれ量の分だけ固定位置F3をずらすことも考えられる。
しかしながら、図9に示す構成では、ボルト60を用いて締結した際に、長穴部51aのうち、Pで示す部分に過度の負荷がかかってしまうことがある。このため、ボルトを締結した際に、穴部51aに過度の負荷がかかるのを抑制するためには、穴部51aをボルトの外周に沿った形状とすることが好ましい。
なお、本実施例では、第1の位置決め部材30に対して、4つの位置決め部30a〜30dを設けているが、これに限るものではない。例えば、第1の位置決め部材30のうち、X方向で向かい合う2つの位置決め部30a,30bを省略することができる。この構成では、第1の位置決め部材30における2つの位置決め部30c,30dを用いて、電池パック1をY方向で位置決めすることができる。そして、第2の位置決め部材40を用いて、電池パック1をX方向で位置決めすることができる。これにより、X−Y平面内において、電池パック1を位置決めすることができる。
すなわち、位置決め部30a〜30dや位置決め部40a,40bを備えていれば、電池パック1をX−Y平面内において位置決めすることができる。例えば、図1に示す構成において、第1の位置決め部材30において位置決め部30d(又は位置決め部30c)を省略し、位置決め部30d(又は位置決め部30c)に相当する位置決め部を第2の位置決め部材40に形成することができる。
パックケース20に対して第1および第2の位置決め部材30,40を固定する位置は適宜設定することができる。例えば、穴部23が形成された位置に、第1の位置決め部材30を配置するとともに、第1の位置決め部材30が配置された位置に、穴部23を形成することができる。同様に、穴部24が形成された位置に、第2の位置決め部材40を配置するとともに、第2の位置決め部材40が配置された位置に、穴部24を形成することができる。
本実施例では、第1および第2の位置決め部材30,40を用いることにより、X−Y平面内において電池パック1を位置決めしているが、これに限るものではない。具体的には、第1の位置決め部材30だけを用いることにより、電池パック1の位置決めを行うこともできる。この場合には、電池パック1のうち、Y方向における中央領域に、第1の位置決め部材30を配置することが好ましい。
また、第1の位置決め部材30の形状は、適宜設定することができる。すなわち、第1の支持部材52と接触することにより、電池パック1をX方向やY方向で位置決めすることができる形状であればよい。具体的には、第1の位置決め部材30を、図10Aや図10Bに示す形状とすることができる。図10Aでは、第1の位置決め部材30における側面を円錐面に沿った形状に形成したものである。図10Bでは、第1の位置決め部材30における側面を六角形の形状に形成したものである。ここで、側面は、X−Y平面に対して傾斜した面で構成しておく必要がある。また、側面の形状は、六角形だけでなく、他の多角形とすることもできる。
また、第1および第2の支持部材52,53の形状は、本実施例で説明した形状に限るものではない。例えば、第1の支持部材52における支持部52a〜52dを、第1の位置決め部材30における位置決め部30a〜30dの傾斜角度θ(図6参照)よりも小さくなるように形成することができる。この場合であっても、位置決め部30a〜30dを用いることにより、電池パック1の位置決めを容易に行うことができる。
一方、本実施例では、電池パック1の搭載構造について説明したが、これに限るものではない。すなわち、車両に搭載されるユニット(搭載物)であればよく、例えば、電源装置としての燃料電池や、乗員が座るシートといったものが挙げられる。そして、このような搭載物に対して、本実施例で説明した構造を適用すればよい。
本発明の実施例1である電池パックの構成を示す上面図である。 実施例1において、車両における電池パックの搭載領域を示す上面図である。 図1および図2におけるA−A断面図である。 図1および図2におけるB−B断面図である。 図1および図2におけるC−C断面図である。 実施例1における位置決め部材の側面図である。 同一寸法の位置決め部材および支持部材を接触させた状態を示す図である。 同一寸法の位置決め部材および支持部材を接触させた場合における電池パックの搭載状態を示す側面図である。 ボルトを長穴部に係合させた状態を示す上面図である。 位置決め部材の変形例を示す図である。 位置決め部材の変形例を示す図である。
符号の説明
1:電池パック(搭載物) 10:電池モジュール
20:パックケース 21:アッパーケース
22:ロアーケース 21a,22a:フランジ部
22b,51a:穴部 30:第1の位置決め部材
30a〜30d:位置決め部 40:第2の位置決め部材
40a,40b:位置決め部 50:車両ボディ(設置部)
51:フレーム部 52:第1の支持部材
52a〜52d:支持部 53:第2の支持部材
53a〜53d:支持部

Claims (12)

  1. 搭載物を所定の設置部に搭載する搭載構造であって、
    前記搭載物は、
    前記設置部と接触して、前記設置部の設置面内のうち第1の方向において前記搭載物を位置決めするための第1の位置決め部と、
    前記設置部と接触して、前記設置面のうち前記第1の方向と直交する第2の方向において前記搭載物を位置決めするための第2の位置決め部と、を有しており、
    前記第1および第2の位置決め部は、前記設置部側を向いた傾斜面で構成されていることを特徴とする搭載構造。
  2. 前記第1の位置決め部は、前記第1の方向で互いに向かい合う位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1に記載の搭載構造。
  3. 前記第2の位置決め部は、前記第2の方向で互いに向かい合う位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の搭載構造。
  4. 前記第1および第2の位置決め部のうち少なくとも一方を備えた位置決め部材を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の搭載構造。
  5. 前記第1および第2の位置決め部を備えた第1の位置決め部材と、
    前記第1又は第2の位置決め部を備えた第2の位置決め部材と、を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の搭載構造。
  6. 前記第1および第2の位置決め部材は、前記搭載物の長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項5に記載の搭載構造。
  7. 前記搭載物は、前記第1および第2の位置決め部とは異なる位置において、前記搭載物を前記設置部に固定するための締結部材が挿入され、前記締結部材の外面に沿って形成された穴部を有することを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載の搭載構造。
  8. 前記設置部は、前記各位置決め部に沿って形成され、前記各位置決め部と接触して前記各位置決め部を支持する支持部を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の搭載構造。
  9. 前記位置決め部および前記支持部は、すべての寸法が同一であることを特徴とする請求項8に記載の搭載構造。
  10. 前記位置決め部は、前記支持部よりも剛性が高いことを特徴とする請求項9に記載の搭載構造。
  11. 請求項1から10のいずれか1つに記載の搭載構造を備えたことを特徴とする車両。
  12. 前記搭載物は、電源装置であることを特徴とする請求項11に記載の車両。
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