JP2011121387A - 車両のバッテリ搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、強度を左右する溶接構造を用いず、部品点数の増加を抑え、バッテリボックスの薄肉化に関わらず、バッテリボックスの位置決めと車両衝突時のバッテリボックスの脱落防止との双方が十分に発揮し得る車両のバッテリ搭載構造を提供する。
【解決手段】本発明は、それぞれ開口縁部に設けた一対のフランジ１７ａ，１７ｂで箱形の本体部１１ａと蓋部１１ｂとを締結したバッテリボックス１０のフランジのうち、車体フレーム１側に配置される少なくとも片側のフランジに、フランジの一部を外方へ突き出せた突起部２１を形成し、車体フレーム１側に、突起部が嵌る凹部２２を形成して、バッテリボックス１０が所定位置に搭載されると、突起部２１と凹部２２とが嵌り合う構造にした。同構成により、突起部２１は、強度を左右する溶接を用いずに、十分に剛性強度、支持強度が確保され、車両衝突時におけるバッテリボックス１０の脱落防止を十分に果たせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の車体フレームの側部にバッテリボックスを搭載させる車両のバッテリ搭載構造の改善に関する。

エンジンとモータを動力源としたハイブリッド電気トラック（車両）では、ベース車両の変更をできるだけ抑えながらハイブリッド化するために、車体フレームの側部の限られた部分を利用して、リチウムイオンバッテリなどバッテリを収めたバッテリボックスを搭載することが行われている。
多くは、特許文献１に開示されているように車体フレームの車幅方向外側の側部に台座を設け、この台座上にバッテリボックスを載置し、このバッテリボックスをベルト部材などの締結部材で台座に締結して、車体フレームの外側部にバッテリボックスを横付けことが行われている。

ところで、バッテリボックスは、組立てやメンテナンスが行い易いよう、特許文献１にも開示されているようにバッテリなどが収容された箱形の上部が開口した箱形の本体部と、同本体部の開口を塞ぐ蓋部とを、それぞれ開口縁部に設けた一対のフランジで締結した構造が用いられる。
しかし、バッテリボックスは、高重量となるために、台座の所定位置に位置決めて載せるのは難しい。

そのため、車両に搭載されるバッテリボックスは、別途、突起部材を溶接で取着した位置決め構造を用いて、バッテリボックスを台座の定位置に位置決めながら載せることが行われている。特許文献１では、バッテリボックスの本体部の底面に、台座の車両前後方向の両端と係止する突起部材をそれぞれ溶接で取着して、バッテリボックスの車両前後方向を位置決める措置が講じられている。

この突起部材は、バッテリボックスを位置決めるだけでなく、車両衝突時、ストッパーとして役割りを果たし、台座に載置されているバッテリボックスの車両前後方向の動きを規制して、バッテリボックスの脱落を防ぐ効果もあり、安全性にも多大に寄与する。

特開２００７−２３０４５９号公報

ところで、突起部材の支持強度は、溶接品質に左右される。この溶接品質は、ばらつきが多く、車両衝突時の衝撃力に耐える突起部材の強度を安定して確保するのは難しい。
しかも、バッテリボックスは、昨今の軽量化により、バッテリボックスの本体部の外殻を形成するケースや蓋部を形成するカバーまでも、溶接に不適な、薄肉化した部材が用いられる傾向にあり、突起部材の溶接そのものが難しく、車両衝突時の衝撃力に耐える強度を安定して確保するのが難しくなってきている。

この対策として補強部材や補強構造を追加することが考えられる。しかし、これだと部品点数が増加し、バッテリボックスの軽量化が損なわれてしまう。
そこで、本発明の目的は、強度を左右する溶接構造を用いず、さらには部品点数の増加を抑え、バッテリボックスの薄肉化に関わらず、バッテリボックスの位置決めと車両衝突時のバッテリボックスの脱落防止との双方が十分に発揮し得る車両のバッテリ搭載構造を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、それぞれ開口縁部に設けた一対のフランジで箱形の本体部と蓋部とを締結したバッテリボックスの一対のフランジのうち、車体フレーム側に配置される少なくとも片側のフランジに、同フランジの一部を外方へ突き出せてなる突起部を形成し、バッテリボックスが横付けされる車体フレーム側に、突起部が嵌る凹部を形成して、台座にバッテリボックスが所定位置に搭載されると、突起部と凹部とが嵌り合う構造にした。

同構成によると、フランジに形成した突起部が車体フレーム側の凹部と嵌り合うことにより、台座上にバッテリボックスが所定位置に位置決めされる。ここで、フランジは、締結を目的とした部品なので、バッテリボックスの本体部の外殻を構成する部分とは異なり、十分に剛性強度が確保された厚み寸法の部材が用いられる。突起部は、このフランジの一部を突出させるという、強度を左右する別途、部材を溶接した構造とは異なり、フランジと一体な部分で形成されるので、十分な剛性強度、支持強度が確保される。そのため、バッテリボックスの突起部は、たとえ本体部や蓋部の厚み寸法が薄くとも、車両衝突時には、バッテリボックスの脱落に耐える剛性強度、支持強度を十分にもつストッパーとしての役割りを果たす。つまり、突起部は、凹部の壁面と当接して、バッテリボックスの脱落を防ぐ。

請求項２の発明は、車体フレーム側が簡単な構造ですむよう、台座は、台座から車体フレームとバッテリボックスとの間に沿って上側へ延びて車体フレームに支持される支持部を有した構造とし、フランジから突起部をこの支持部へ向かって突き出せ、支持部に同突起部が嵌る凹部を形成することとした。
請求項３の発明は、凹部も簡単な構造ですむよう、支持部は、バッテリボックス側に開口を配置した断面コ字形の構造部材で構成し、同構造部材の開口部で凹部を形成することとした。

請求項１の発明によれば、バッテリボックスの本体部と蓋部とを締結するための十分な強度を有するフランジから突出させて突起部を形成し、同突起部を車体フレーム側に形成した凹部と嵌め合わせる構造としたから、強度がばらつきやすい溶接構造を用いずに、台座上にバッテリボックスを所定位置に位置決めさせることができる。しかも、強度が十分に確保されたフランジ（締結部品のため）の一部を突出させるという構造により、突起部は、剛性強度、支持強度が安定して確保される。そのため、突起部は、たとえ本体部や蓋部の厚み寸法が薄くとも、車両衝突時には、台座上のバッテリボックスの脱落に耐える強度をもつストッパーとして役割りを果たし、バッテリボックスの脱落防止が十分に果たせる。
それ故、強度を左右する溶接構造を用いず、かつ部品点数を抑えた簡単な構造で、バッテリボックスの薄肉化に関わらず、バッテリボックスの位置決めと車両衝突時のバッテリボックスの脱落防止との双方を十分に発揮させることができる。

請求項２の発明によれば、車体フレームと台座上のバッテリボックスとの間に配置される支持部を用いて台座が車体フレームに支持される構造にし、同支持部に突起部が嵌る凹部を形成することにより、凹部は、台座を支持する構造を活用して、十分な強度が確保される。そのため、車体フレーム側は、簡単な構造ですむ。
請求項３の発明によれば、断面コ字形の構造部材の開口部がそのまま凹部として活用されるので、凹部も簡単な構造ですむ。

本発明の一実施形態の要部となる車体フレームに横付けされたバッテリボックスを示す斜視図。 図１中の矢視IIから見たバッテリボックスの背面側の主要部分を示す斜視図。 同バッテリボックスの搭載構造を説明するための分解斜視図。 同バッテリボックスの位置決め、同バッテリボックスの脱落防止を説明するための図。

以下、本発明を図１ないし図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、例えばハイブリッド電気トラック（車両）の電力供給系を示していて、図１中１は同トラックの車体フレームを示している。

車体フレーム１は、車両前後方向に延びる一対のサイドフレーム２（片側しか図示せず）の間に複数のクロスメンバ３（一部だけ図示）を掛け渡したラダー状に構成されている。この車体フレーム１のフロント側に、エンジン、トランスミッション、駆動モータ、キャブ、一対の操舵輪（いずれも図示しない）が設けられる。リヤ側に、エンジンや駆動モータからの動力を受けるデファレンシャル、同デファレンシャルから分配された駆動力で駆動される一対の駆動輪（いずれも図示しない）が設けられる。また車体フレーム１の上部には、図示はしないが荷台、冷凍庫、冷蔵庫などの架装物が搭載される。

この車体フレーム１の車幅方向片側の側部、具体的には片側のサイドフレーム２の前後輪間となるサイドフレーム部分には、駆動モータなどに電力を供給する電力供給系５が設けられている。電力供給系５は、サイドフレーム部分２ａの車幅方向外側の側部に、バッテリ支持部材７を介して、バッテリボックス１０およびインバータ２０を据え付けた構造が用いられている。

具体的にはバッテリ支持部材７は、図１中の矢視II方向から見た図２や図３に示されるようにサイドフレーム２ａに沿って並んだ上下方向に延びる複数本の支持脚８と、これら並んだ支持脚８の下端部に渡り取着された車両前後方向に延びる水平なバッテリ据付プレート９とを組み合わせたＬ形の構造物から構成される。各支持脚の上部は、サイドフレーム２の外側部（車幅方向外側の側部）に支持され、バッテリボックス１０を載せる台座となるバッテリ据付プレート９や同台座の支持部となる支持脚８を、車体フレーム１の外側部に組み付けている。特に支持脚８には、溝形開口８ｃを車幅方向外側に配置して、サイドフレーム２の外側部に支持、例えばボルトナット６で固定（図４）させた断面コ字形の構造部材、例えばチャンネル部材８ｂが用いてある。この支持脚８の上部には、バッテリ締結部材であるところの締付けベルト８ａが組み付けてある。またバッテリ据付プレート９には、車両前方側を後方側よりも高い位置に段差させた階段状のプレート部材が用いてある。

バッテリボックス１０は、上部が開口したボックス形の本体部１１ａを有している。具体的には本体部１１ａは、例えば薄肉のプレート部材で形成された上部が開口した箱形の収容ケース１２内に、バッテリ１３、バッテリ冷却用のブロア１４、コンタクタなどのヒューズ類１５（いずれも図１だけに図示）などを収めた構造で構成される。この収容ケース１２に、上部の開口部を塞ぐように、蓋部である上カバー１１ｂが組み付く。詳しくは本体部１１ａと上カバー１１ｂとは、収容ケース１２の開口縁部の全周に設けたフランジ１７ａと、同フランジ１７ａと対（一対）となる上カバー１１ｂの開口縁部の全周に設けたフランジ１７ｂとを締結具、例えばボルトナット（図示しない）で連結するというフランジ構造によって締結されている。こうして締結された本体部１１ａ，上カバー１１ｂにより、バッテリボックス１０全体を構成している。なお、収容ケース１２の底面は、バッテリ据付プレート９の形状に合わせて階段状にしてある。

このバッテリボックス１０が、階段形状が合うよう、図１〜図３に示されるようにバッテリ据付プレート９の上面に載置され、車体フレーム１の外側部にバッテリボックス１０全体を横付けさせてある。このバッテリボックス１０は、支持脚８の上部から延びている締付けベルト８ａの巻き付け、さらには締付けベルト８ａ端のバッテリ据付プレート９への固定（例えばボルトナット１８による）によって、バッテリ据付プレート９に締結され、バッテリボックス１０を車体フレーム１の外側部に搭載させている。なお、収容ケース１２の各部、上カバー１１ｂの各部には、巻き付く締付けベルト８ａを位置決めしたりガイドしたりするベルトガイド１９が設けてある。

なお、インバータ２０は、バッテリ据付プレート９の下部の段差で形成される車両前部側の空間を利用して、バッテリボックス１０の直下に据え付けてある。
こうしたバッテリボックス１０の搭載構造には、バッテリボックス１０をバッテリ据付プレート９の所定位置に位置決めるための位置決め構造が設けられている。同位置決め構造は、車両衝突時、バッテリボックス１０の脱落を防ぐ機能を合わせもつ。

この位置決め構造には、強度を左右する溶接を用いず、バッテリボックス１０が薄肉部材で形成されたときでも、十分にバッテリボックス１０の位置決めや車両衝突時におけるバッテリボックス１０の脱落防止が果たせる構造が用いられている。この位置決め構造が図２〜図４に渡り詳しく示されている。

すなわち、位置決め構造は、フランジ１７ａ，１７ｂに突起部２１を形成し、上記突起部２１と嵌り合う凹部２２を車体フレーム1側、具体的には車体フレーム１とバッテリボックス１０との間に配置した支持脚８に形成する構造が用いられている。詳しくは突起部２１は、例えば本体部１１ａに付いているフランジ１７ａのうち、車体フレーム１側のフランジ部分の支持脚８と対応した各地点（３個所）の部位を外方、ここでは支持脚８へ向かい水平に突き出せて形成してある。つまり、各突起部２１は、フランジ１７ａと一体な板片で形成される。

凹部２２は、支持脚８をなすチャンネル部材８ｂの溝形開口部２２をそのまま用いて形成してある。具体的には、凹部２２は、上下方向に延びる溝形開口部２２のうち、突起部２１と対応した高さ位置に有る溝形開口部分をそのまま流用する。
そして、各突起部２１が各凹部２２と嵌り合い、バッテリボックス１０を所定位置に位置決めたり、車両衝突時におけるバッテリボックス１０の脱落が防げる構造としている。

すなわち、図１〜図３に示されるようにバッテリ据付プレート９の所定位置に載せられると、各板片状の突起部２１が、車体フレーム１側の溝形の凹部２２と嵌り合い、バッテリボックス１０の車両前後方向を位置決めする。
この位置決めをなす突起部２１と凹部２２との嵌め合いが、車両衝突時には、図４（ａ）中の矢印のようなバッテリボックス１０の車両前後方向の動きを規制するストッパー構造をなし、バッテリボックス１０がバッテリ据付プレート９から脱落するのを防ぐ。

このとき突起部２１には、フランジ１７ａから一体に突出された構造が採用されているから、常にバッテリボックス１０側は脱落に耐え得る強度が約束され、確実なるバッテリボックス１０の脱落防止が果たせる。
すなわち、バッテリボックス１９の脱落を防ぐためには、突起部２１には、バッテリボックス１０の脱落に耐え得る強度の確保が求められる。
この強度の確保について説明すると、突起部の強度は、「背景技術」の項で述べているような別途部材を本体部に溶接する構造だと、溶接品質のばらつきにより、車両衝突時の衝撃力に耐える強度を安定して確保するのは難しい。特に同強度は、バッテリボックス１０の収容ケース１２の厚み寸法が薄くなるにしたがい確保しにくい。

これに対し突起部１２が形成されるフランジ１７ａは、締結を目的として用いる部品なので、常に十分に剛性強度が確保された厚み寸法をもつ部材が用いられる。このため、バッテリボックス１０の外殻を構成する収容ケース１２とは異なり、剛性強度が極端に低下する心配はない。しかも、突起部１２は、このフランジ１７ａの一部を突出させるという、フランジ１７ａと一体な部分で形成されるため、補強部材を必要せずに、常に十分な剛性強度、支持強度が確保されることとなる。特にフランジ１７ａは、収容ケース１２の開口縁部を取り巻くる枠形の構造物なので、かなりの強度が期待できる。

それ故、フランジ１７ａから一体に突き出す突起部１２は、強度を左右する溶接を用いないので、安定した剛性強度や支持強度が約束されるうえ、たとえ本体部１１ａや上カバー１１ｂ（蓋部）の厚み寸法が薄くなることがあっても、十分にバッテリボックス１０の脱落に耐える各強度が約束される。これにより、突起部１２は、バッテリボックス１０の脱落を防ぐストッパーとしての役割りを十分に果たせ、凹部１２の壁面（車両前後方向側）との当接により、バッテリボックス１０がバッテリ据付プレート９から脱落するのを確実に防ぐことができる。

したがって、突起部２１を用いた位置決め構造により、部品点数の増加を抑えた簡単な構造で、バッテリボックス１０の薄肉化に関わらず、バッテリボックス１０の位置決めと車両衝突時のバッテリボックス１０の脱落防止との双方を十分に果たすことができる。
特にバッテリ据付プレート９は、車体フレーム１とバッテリボックス１０との間に配置される支持脚８を採用し、同支持脚８に凹部２２を形成することとしたから、凹部２２の強度は同支持脚８にて十分に確保され、車体フレーム１側は簡単な構造ですむ。加えて支持脚８に、溝形開口８ｃがバッテリボックス1０側に開口するチャンネル部材８ｂを用いると、凹部２２も支持脚８そのものを活用して形成されるので、凹部２２は最も簡単な構造ですむ。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、本体部のフランジだけに突起部を形成する構造を挙げたが、これに限らず、蓋部のフランジだけに突起部を形成しても、本体部と蓋部の双方のフランジに突起部を形成しても、上述した一実施形態と同様の効果を奏する。また一実施形態ではハイブリッド電気トラック（車両）に本発明を適用したが、これに限らず、それ以外の車両においてバッテリボックスを車体フレームの外側部に横付けする構造であれば、十分に適用できることはいうまでもない。

１ 車体フレーム
８ 支持脚（支持部）
８ａ 締結ベルト（締結部材）
９ バッテリ据付プレート（台座）
１０ バッテリボックス
１１ａ 本体部
１１ｂ 上カバー（蓋部）
１７ａ，１７ｂ フランジ
２１ 突起部
２２ 凹部

Claims (3)

1. 上部が開口した箱形の本体部と、同本体部の開口を塞ぐ蓋部とを、それぞれ開口縁部に設けた一対のフランジで締結したバッテリボックスを有し、
   車体フレームの車幅方向外側の側部に台座を有し、
   前記台座に前記バッテリボックスを載置して、前記車体フレームの側部に前記バッテリボックスを横付けさせてなる車両のバッテリ搭載構造であって、
   前記バッテリボックスの一対のフランジのうち、前記車体フレーム側に配置される少なくとも片側のフランジは、同フランジの一部を外方へ突き出せてなる突起部を有し、
   前記車体フレーム側は、前記突起部が嵌る凹部を有し、
   前記台座の所定位置に前記バッテリボックスが載置されると、前記突起部と前記凹部とが嵌り合うようにした
   ことを特徴とする車両のバッテリ搭載構造。
2. 前記台座は、当該台座から前記車体フレームと前記バッテリボックスとの間に沿って上側へ延びて前記車体フレームに支持される支持部を有し、
   前記突起部は、前記フランジから前記支持部へ向かって突き出るように形成され、
   前記凹部は、前記支持部に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のバッテリ搭載構造。
3. 前記支持部は、バッテリボックス側に開口を配置した断面コ字形の構造部材で構成され、
   前記凹部は、前記構造部材の開口部で形成される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両のバッテリ搭載構造。

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