JP2012126058A - Battery tray - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気自動車に装備されるバッテリトレイに関するものである。 The present invention relates to a battery tray installed in an electric vehicle.
電気自動車に使用されるバッテリユニットは、バッテリモジュールと、このバッテリモジュールを収納するバッテリケースなどから構成されている。バッテリケースの一例は、バッテリモジュールを支持するトレイ部材(バッテリトレイ)と、このトレイ部材の上部を覆うカバー部材などを有している。電気自動車は、走行距離をいかに長くするかが大きな課題である。そのために、可能な限り大形のバッテリを搭載することが望まれている。 A battery unit used in an electric vehicle includes a battery module and a battery case that houses the battery module. An example of the battery case includes a tray member (battery tray) that supports the battery module, a cover member that covers an upper portion of the tray member, and the like. For electric vehicles, how to increase the mileage is a major issue. Therefore, it is desired to mount a battery as large as possible.
一方、バッテリケースには、絶縁性が要求されるため、材料としては樹脂材が好適である。ただし、樹脂製のバッテリケースでは、大形のバッテリを支持するのに必要な剛性及び強度を確保し難いので、ガラス繊維等の非電導性繊維を樹脂重視内に含有させたガラス繊維強化樹脂(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)等の繊維強化樹脂(FRP:Fiber Reinforced Plastics)が用いられている。 On the other hand, since the battery case is required to have insulation, a resin material is suitable as the material. However, since it is difficult to secure the rigidity and strength necessary to support a large battery in a resin battery case, a glass fiber reinforced resin (non-conductive fiber such as glass fiber) is included in the resin emphasis ( Fiber reinforced plastics (FRP) such as GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics) are used.
また、特許文献1には、樹脂製のバッテリケースを補強するために、バッテリケースのトレイ部材の周壁の内面に沿って板金製のインサート部材を設ける技術の一例が開示されている。 Patent Document 1 discloses an example of a technique of providing a sheet metal insert member along the inner surface of the peripheral wall of the tray member of the battery case in order to reinforce the resin battery case.
ところで、バッテリケースに樹脂を用いる場合、トレイ部材及びカバー部材の量産性を考慮すると、それぞれ射出成形を用いてこれらのトレイ部材及びカバー部材を成形することが好適である。しかし、射出成形による樹脂成形品は、射出成形時に、型内での樹脂の流動によって、成形品において、ウェルドと呼ばれる欠陥部(以下、ウェルド部とも言う)が生じる。このウェルド部は、樹脂が金型内で異なる方向からある部分へ到達し、これらが衝突する部分において発生するが、樹脂成形品の強度を低下並びにばらつかせることとなり、可能な限り肉厚を抑えながら重量のあるバッテリを支持しようとするトレイ部材においては強度確保の上で大きな課題となっている。 By the way, when using resin for a battery case, when considering mass productivity of a tray member and a cover member, it is suitable to form these tray members and a cover member using injection molding, respectively. However, in a resin molded product by injection molding, a defective portion called a weld (hereinafter also referred to as a weld portion) is generated in the molded product due to the flow of resin in the mold during injection molding. This weld part occurs in the part where the resin reaches a certain direction from a different direction in the mold and collides with it, but this reduces the strength of the resin molded product and makes it as thick as possible. A tray member that tries to support a heavy battery while suppressing it is a big problem in securing strength.
また、バッテリケースに繊維強化樹脂を用いる場合にも、トレイ部材及びカバー部材の量産性を考慮すると、それぞれ射出成形を用いてこれらのトレイ部材及びカバー部材を成形することが好適である。この場合、樹脂には熱可塑性樹脂を、樹脂内に添加する繊維にはいわゆる短繊維を用いて、短繊維強化熱可塑性樹脂[SFRTP:short-fiber-reinforced thermoplastic)以下、SFRTPという]として構成することが一般的である。 Also, when fiber reinforced resin is used for the battery case, it is preferable to mold these tray members and cover members using injection molding in consideration of mass productivity of the tray members and cover members. In this case, a thermoplastic resin is used as the resin, and so-called short fibers are used as the fibers added to the resin, and the resin is configured as a short fiber-reinforced thermoplastic (hereinafter referred to as SFRTP). It is common.
このSFRTP成形品は、射出成形時に、短繊維が樹脂の流動に沿った方向に配向してしまい、この短繊維の方向性が成形品の特性に影響する。特に、繊維強化樹脂の場合もウェルド部が生じ、このウェルド部では、十分な短繊維の強化効果が得られず、又、寸法精度も低下し、そりの発生原因になるなどの不具合を招く。このウェルド部では、例えば、薄肉の板状体ではその厚み方向に短繊維が配向するなどして、短繊維の配向が特異な繊維配向状態となっている場合が多く、このような配向は、成形品の強度の低下やばらつきを招くことになり、この場合、可能な限り肉厚を抑えながら重量のあるバッテリを支持するトレイ部材においては強度確保の上でより大きな課題となっている。 In this SFRTP molded product, short fibers are oriented in the direction along the flow of resin during injection molding, and the directionality of the short fibers affects the properties of the molded product. In particular, in the case of a fiber reinforced resin, a weld portion is generated. In this weld portion, a sufficient reinforcing effect of short fibers cannot be obtained, and the dimensional accuracy is lowered, causing problems such as warpage. In this weld part, for example, in a thin plate-like body, short fibers are oriented in the thickness direction, and the orientation of the short fibers is often in a unique fiber orientation state. In this case, a tray member that supports a heavy battery while suppressing the thickness as much as possible is a greater problem in securing the strength.
本発明は、樹脂を用いて射出成形により形成されるバッテリトレイであって、ウェルド部による成形品の強度低下等の影響を抑制することができるようにした、バッテリトレイを提供することを目的としている。 It is an object of the present invention to provide a battery tray which is a battery tray formed by injection molding using a resin, and which can suppress the influence such as a decrease in strength of a molded product due to a weld portion. Yes.
上記の目的を達成するために、本発明のバッテリトレイは、電気自動車に装備され、樹脂を用いた射出成形により形成され、駆動用のバッテリを搭載されるバッテリトレイであって、長方形状に形成された底面部と、前記底面部の外周に立設された周壁部と、前記底面部の長手方向中間部に短手方向に延在するように立設された横リブとを備え、射出成形の際に生じるウェルド部が、前記底面部及び前記周壁部及び前記横リブのうちの高応力部を除く箇所に形成されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the battery tray of the present invention is a battery tray mounted on an electric vehicle, formed by injection molding using a resin, and mounted with a driving battery, and is formed in a rectangular shape. An injection molding comprising: a bottom surface portion formed; a peripheral wall portion erected on an outer periphery of the bottom surface portion; and a lateral rib erected so as to extend in a short direction at a longitudinal intermediate portion of the bottom surface portion. In this case, a weld portion generated at the time is formed in a portion excluding a high stress portion among the bottom surface portion, the peripheral wall portion, and the lateral rib.
前記横リブは、前記底面部の長手方向中間部に少なくとも2本形成され、前記周壁部のうち前記短手方向に延在する各横方向周壁部と前記の各横リブとの間に、それぞれ前記長手方向に延在する縦リブが複数備えられ、前記周壁部と前記横リブと前記縦リブとにより区画された各領域に前記バッテリがそれぞれ搭載され、前記高応力部は、少なくとも前記横リブであることが好ましい。 At least two of the lateral ribs are formed in the middle portion in the longitudinal direction of the bottom surface portion, and each of the circumferential wall portions between the lateral circumferential wall portions extending in the short direction and the lateral ribs, respectively. A plurality of vertical ribs extending in the longitudinal direction are provided, and the battery is mounted in each region partitioned by the peripheral wall portion, the horizontal ribs, and the vertical ribs, and the high stress portion includes at least the horizontal ribs. It is preferable that
前記横リブは、前記底面部の長手方向中間部に少なくとも2本形成され、前記周壁部のうち前記短手方向に延在する各横方向周壁部と前記の各横リブとの間に、それぞれ前記長手方向に延在する縦リブが複数備えられ、前記周壁部と前記横リブと前記縦リブとにより区画された各領域に前記バッテリがそれぞれ搭載され、前記高応力部は、少なくとも前記横リブにおける延在方向中心部を除く箇所及び該箇所に近接する前記底面部及び前記周壁部の一部であることが好ましい。 At least two of the lateral ribs are formed in the middle portion in the longitudinal direction of the bottom surface portion, and each of the circumferential wall portions between the lateral circumferential wall portions extending in the short direction and the lateral ribs, respectively. A plurality of vertical ribs extending in the longitudinal direction are provided, and the battery is mounted in each region partitioned by the peripheral wall portion, the horizontal ribs, and the vertical ribs, and the high stress portion includes at least the horizontal ribs. It is preferable that it is a part except the center part in the extending direction in and a part of the bottom face part and the peripheral wall part close to the part.
前記複数の縦リブの相互間の前記底面部に対応する箇所に配置されたゲート位置から前記樹脂を用いた射出成形により形成されることが好ましい。
前記樹脂内には強化用短繊維が添加されていることが好ましい。
It is preferable to form by injection molding using the resin from a gate position arranged at a position corresponding to the bottom surface portion between the plurality of vertical ribs.
It is preferable that reinforcing short fibers are added in the resin.
本発明のバッテリトレイによれば、射出成形の際に生じるウェルド部が、底面部,周壁部及び横リブのうちの高応力部を除く箇所に形成されるので、ウェルド部による剛性,強度の低下の影響が回避され、電気自動車に装備されるバッテリトレイの耐久性を確保することができる。
横リブが底面部の長手方向中間部に2本形成され、周壁部の各横方向周壁部と各横リブとの間に長手方向に延在する縦リブを複数備えることにより、トレイの剛性が向上し、周壁部と横リブと縦リブとにより区画された各領域にバッテリ(バッテリモジュール)をそれぞれ配置して搭載することにより、バッテリを安定して支持しやすくなる。そして、この場合、2本の横リブに大きな応力が加わり易いが、ウェルド部が、これらの横リブを除く箇所に形成されるので、ウェルド部による横リブの剛性,強度の低下が回避され、電気自動車に装備されるバッテリトレイの耐久性を確保することができる。
According to the battery tray of the present invention, since the weld portion generated during the injection molding is formed at a location excluding the high stress portion of the bottom surface portion, the peripheral wall portion, and the lateral rib, the rigidity and strength are reduced by the weld portion. Thus, the durability of the battery tray installed in the electric vehicle can be ensured.
Two horizontal ribs are formed in the middle portion in the longitudinal direction of the bottom surface portion, and a plurality of vertical ribs extending in the longitudinal direction are provided between each lateral circumferential wall portion and each lateral rib of the circumferential wall portion, whereby the rigidity of the tray is increased. It improves and it becomes easy to support a battery stably by arranging and mounting a battery (battery module) in each field divided by a peripheral wall part, a horizontal rib, and a vertical rib, respectively. And in this case, large stress is easily applied to the two lateral ribs, but since the weld portion is formed at a place other than these lateral ribs, a decrease in rigidity and strength of the lateral rib due to the weld portion is avoided, The durability of the battery tray installed in the electric vehicle can be ensured.
また、2本の横リブの中でも、各横リブの延在方向中心部を除く箇所に大きな応力が加わり易く且つこの箇所に近接する底面部及び周壁部の一部にも大きな応力が加わり易いが、ウェルド部が、これらの箇所を除く箇所に形成されるので、ウェルド部による剛性,強度の低下の影響が回避され、電気自動車に装備されるバッテリトレイの耐久性を確保することができる。 In addition, among the two horizontal ribs, a large stress is easily applied to a portion other than the central portion in the extending direction of each horizontal rib, and a large stress is also easily applied to a part of the bottom surface portion and the peripheral wall portion adjacent to this portion. Since the weld part is formed at a place other than these parts, the influence of the rigidity and strength due to the weld part is avoided, and the durability of the battery tray installed in the electric vehicle can be ensured.
複数の縦リブの相互間の底面部に対応する箇所に射出成形の際のゲート位置を配置することにより、ウェルド部を、横リブやこれに隣接する底面部及び周壁部の一部を除く箇所に形成することができる。
また、樹脂内に強化用短繊維を添加することにより、バッテリトレイの剛性,強度を向上させることができる。ウェルド部では、十分な繊維の強化効果が得られないが、ウェルド部が、剛性,強度を最も確保したい箇所を除いた箇所に形成されるので、ウェルド部による剛性,強度の低下の影響が回避され、電気自動車に装備されるバッテリトレイの耐久性を確保することができる。
By placing the gate position at the time of injection molding at a location corresponding to the bottom surface portion between the plurality of vertical ribs, the weld portion is excluded from the lateral rib, the bottom surface portion adjacent to this, and a part of the peripheral wall portion. Can be formed.
In addition, the rigidity and strength of the battery tray can be improved by adding reinforcing short fibers in the resin. In the weld part, sufficient fiber reinforcement effect cannot be obtained, but because the weld part is formed in a place other than the place where rigidity and strength are most desired to be secured, the influence of rigidity and strength reduction due to the weld part is avoided. Thus, the durability of the battery tray installed in the electric vehicle can be ensured.
以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
[バッテリケースの構成]
まず、本実施形態にかかるバッテリケースの構成について、図2,図3を用いて説明する。本バッテリケースは、ハイブリッド電気自動車を含む電気自動車に使用されるバッテリユニット、即ち、電気自動車の駆動用(走行用)モータに電力を供給するための駆動用バッテリを備えたバッテリユニットに適用される。なお、以下、電気自動車の進行方向を前方とし、前方を基準に左右を定め、重力の方向を下方とし、その逆を上方として説明する。また、バッテリケースの中心に向かう側を内側、その逆を外側として説明する。また、以下の説明では、バッテリケースを構成するバッテリトレイが下側、カバーが上側に位置する通常の使い方をした場合を説明するが、バッテリケースを逆さまで使用する場合は、上下が反対になる。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.
[Battery case configuration]
First, the configuration of the battery case according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. This battery case is applied to a battery unit used for an electric vehicle including a hybrid electric vehicle, that is, a battery unit including a driving battery for supplying electric power to a driving (driving) motor of the electric vehicle. . In the following description, it is assumed that the traveling direction of the electric vehicle is the front, the left and right are determined with reference to the front, the direction of gravity is the lower side, and vice versa. Further, a description will be given assuming that the side toward the center of the battery case is the inside and the opposite is the outside. Further, in the following description, the case where the battery tray constituting the battery case is in the lower side and the cover is located in the upper side is explained. However, when the battery case is used upside down, the upper and lower sides are reversed. .
図3に示すように、電気自動車1は、車体2の後方に配置される走行用のモータ及び充電装置(いずれも図示略)と、車体2の床下に配置されるバッテリユニット6等とを備えている。また、バッテリユニット6の上方には、フロアパネル3が設けられ、フロアパネル3の上方、すなわち車室内には、フロントシート4F及びリヤシート4Rが配置されている。
As shown in FIG. 3, the electric vehicle 1 includes a travel motor and a charging device (both not shown) disposed behind the
フロアパネル3は、例えば板金により形成され、車体2の前後方向及び左右方向に延び、車体2の床部を構成する。フロアパネル3は、車体2を構成する図示しないサイドメンバを含むフレーム構体の所定位置に溶接等によって固定されている。バッテリユニット6は、このフロアパネル3の下方、すなわち、車体の外部である床下に、フロアパネル3から離隔して配置される。また、バッテリユニット6の下方には、アンダーカバー5が配置され、フレーム構体等に固定される。
The floor panel 3 is formed of, for example, a sheet metal, and extends in the front-rear direction and the left-right direction of the
図2に示すように、バッテリユニット6は、バッテリケース7の内部に、複数の駆動用バッテリ8(図2に一部のみ二点鎖線で収納状態を例示する)や電子部品(図示略)等を収容して構成されている。バッテリケース7は、バッテリ等を支持する樹脂製のトレイ部材(バッテリトレイ)10と、トレイ部材10の上に重ねられてトレイ部材10に結合,固定される樹脂製のカバー部材20と、トレイ部材10の下面に設けられ、トレイ部材10を下方から支持する支持部材30とを有して構成されている。
As shown in FIG. 2, the
トレイ部材10及びカバー部材20は、例えばガラス繊維等の繊維を補強材として混合されて強度,剛性を向上させると共に、電気絶縁性を有する繊維強化樹脂(FRP)により形成されている。また、支持部材30は、バッテリケース7全体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。また、バッテリケース7に収容されるバッテリ8は、例えば、リチウムイオン電池等の二次電池で構成されるバッテリセルを複数個直列に接続したものである。なお、ここでは、バッテリセルやバッテリセルを複数個接続してモジュール化(一体化)したバッテリモジュールを総称してバッテリ8という。
The
トレイ部材10は、前壁11aと、後壁11bと、左右一対の側壁11c,11dと、底壁(底面部)11eとを有し、上面側が開放した箱型に成形されている。なお、前壁11aは車体2の前方に、後壁11bは車体2の後方にそれぞれ位置し、トレイ部材10の長手方向両端部においてトレイ部材10の幅方向(短手方向)に延びている。これらの前壁11a及び後壁11bを、横方向周壁部ともいう。また、両側壁11c,11dは前後方向に延びており、これら前壁11aと後壁11bと両側壁11c,11dとによって、トレイ部材10の周壁(周壁部)11が構成されている。なお、ここでは、前後方向がトレイ部材10(或いは底壁11e)の長手方向であり、左右方向がトレイ部材10(或いは底壁11e)の幅方向(短手方向)である。
The
また、トレイ部材10には、トレイ部材10の長手方向中間部に、トレイ部材10上を区画する複数の隔壁(横リブ)13F,13C,13Rが立設されている。これらの隔壁13F,13C,13Rは、何れもトレイ部材10の幅方向に延設されており、トレイ部材10上を仕切るとともに、トレイ部材10の剛性を高めている。車体の前方に位置する隔壁は前隔壁13Fであり、車体の後方に位置する隔壁は後隔壁13Rであり、これら前隔壁13F及び後隔壁13Rの間に位置する隔壁は中隔壁13Cである。これらの隔壁13F,13C,13Rによって、トレイ部材10の長手方向が4つの区画に仕切られている。なお、これら前隔壁13F,中隔壁13C及び後隔壁13Rを特に区別しないときは、隔壁13という。
In addition, the
また、トレイ部材10には、前壁11aと前隔壁13Fとの間に設けられた複数の前側リブ(縦リブ)11fと、後隔壁13Rと後壁11bとの間に設けられた複数の後側リブ(縦リブ)11gとが形成されている。前側リブ11f及び後側リブ11gは、トレイ部材10上を複数の区画に仕切る仕切壁であるとともに、トレイ部材10の剛性を高め必要とする剛性を確保するものであり、車体2の前後方向に延設されている。
The
トレイ部材10の周壁11の上端の周縁部には、トレイ側フランジ部12が周壁11の上端から水平方向に沿って外側に向けて突設されている。このトレイ側フランジ部12はトレイ部材10の全周にわたって連続して設けられており、後述するカバー側フランジ部22と接合されることにより、トレイ部材10とカバー部材20とが密閉される。
このような形状をしたトレイ部材10は、インジェクション成形(射出成形)により各部が一体に成形されている。なお、インジェクション成形とは、最も一般的な樹脂成形方法であり、キャビティ(凹型)とコア(凸型)とからなる製品形状に対応した金型を用意して、成形機内で加熱されて溶融した樹脂原料を金型内に高圧で注入して成形する方法である。ここでは、樹脂原料に短繊維のガラス繊維を添加して形成し、トレイ部材10の剛性,強度を向上させている。
A tray-
Each part of the
支持部材30は、トレイ部材10の幅方向に延びる複数(ここでは、4本)の幅方向支持部31と、幅方向支持部31に直交する方向(すなわち、トレイ部材10の長手方向)に延設され、これら幅方向支持部31を接続する複数(ここでは、2本)の長手方向支持部32とを有し、幅方向支持部31と長手方向支持部32とによりいわゆる井桁の形状に構成されている。幅方向支持部31には、トレイ部材10と支持部材30とを結合したときに、トレイ部材10にそれぞれ設けられる後述する複数の締結部14と重なる位置に、幅方向支持部31を貫通する複数の貫通孔36が形成されている。複数の幅方向支持部31の両端部及び長手方向支持部32の前端部は、トレイ部材10の周壁よりも外側へ突出しており、この突出した両端部及び前端部には、それぞれフレーム構体と固定される固定部33が設けられている。
The
カバー部材20は、前隆起部21a,後隆起部21b及び中隆起部21cからなるカバー本体21と、カバー本体21の周縁部に設けられたカバー側フランジ部22とから構成されており、トレイ部材10と同様、インジェクション成形により一体成形されている。
The
これらトレイ部材10とカバー部材20とは、トレイ側フランジ部12とカバー側フランジ部22との間に図示しないガスケットを介装して、このガスケットを圧縮変形させながら、図示しない複数のボルト及びナットを有する接合部材により、トレイ側フランジ部12及びカバー側フランジ部22を接合させてバッテリケース7が密閉される。すなわち、バッテリケース7は、接合部材及びガスケットによりその周縁部のシール性が確保されている。
なお、トレイ部材10の前壁11a,後壁11b及び隔壁13には、トレイ部材10の幅方向に複数の締結部14が設けられている。この締結部14には、バッテリケース7内に収容されるバッテリ8を固定するための締結部材(例えば、ボルト及びナット)が締結される。
The
A plurality of
[バッテリトレイのウェルド部]
次に、トレイ部材(バッテリトレイ)10のウェルド部の位置設定について説明する。
[The battery tray weld]
Next, the position setting of the weld part of the tray member (battery tray) 10 will be described.
トレイ部材10は射出成形によって成形されるため、射出成形時の型内での樹脂の流動によって、成形されたトレイ部材10には、ウェルド部が生じる。このウェルド部は、樹脂が金型内で異なる方向からある部分へ到達し、これらが衝突する部分において発生するため、金型の形状及び金型内に樹脂を充填する際の充填口であるゲートの配置によってもウェルド部の発生する箇所を操作することができる。
Since the
ウェルド部は、樹脂成形品の強度を低下させると共に強度のばらつきを生じさせるので、トレイ部材10の中でも応力の集中する箇所にはウェルド部が発生しないようにすることが、可能な限り肉厚を抑えながら重量のあるバッテリを支持しようとするトレイ部材10においては重要である。
そこで、トレイ部材10の特定部位にウェルド部を設定してCAE(Computer Aided Engineering)による解析を行ない、ウェルドの発生部位がトレイ部材10の荷重変位特性に与える影響を確認した。
The weld portion reduces the strength of the resin molded product and causes variations in strength. Therefore, it is possible to prevent the weld portion from being generated in a portion of the
Therefore, a weld portion was set at a specific portion of the
具体的には、ウェルド部に通常部の15%のひずみで破断する特性を与えた負荷CAE解析を実施し、図4(a)〜(d)に示すそれぞれの部位にウェルド部を設定してバッテリトレイの荷重変位特性を比較した。
図4(a)はウェルド部のない基準モデルであり、図4(b)はウェルド部が周壁(外枠)11全体にある第1比較モデルであり、図4(c)はウェルド部が周壁(外枠)11全体と前隔壁13Fの両端部分との双方にある第2比較モデルであり、図4(d)はウェルド部が周壁(外枠)11全体と前隔壁13Fの両端部分の下方の底壁11eの一部との双方にある第3比較モデルである。また、負荷は、図4(a)に矢印Lで示すように、前隔壁13F付近に対して右側方から加えるものとする。
Specifically, a load CAE analysis was performed in which the weld portion was given the property of breaking at a strain of 15% of the normal portion, and the weld portion was set at each site shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d). The load displacement characteristics of battery trays were compared.
4A is a reference model without a weld portion, FIG. 4B is a first comparative model in which the weld portion is on the entire peripheral wall (outer frame) 11, and FIG. 4C is a reference model with the weld portion on the peripheral wall. (Outer frame) 11 is a second comparative model in both the entire
図5は、負荷Lを与えた場合のCAE解析の結果を示すもので、負荷Lを与えることにより各モデルに生じる歪みと応力との関係を、歪みに対応するシリンダ変位と、応力に対応するロードセル荷重とにより示している。シリンダ変位の増加に伴いロードセル荷重が急減少している箇所が降伏点であり、各モデルの耐荷重をこの降伏点で比較する。
図5に示すように、ウェルド部のない基準モデル(太実線)と比較すると、ウェルド部が周壁11全体にある第1比較モデル(細実線)は耐荷重が約20パーセント低下する。ウェルド部が周壁11全体と前隔壁13Fの両端部分との双方にある第2比較モデル(破線)は耐荷重が約33パーセント低下する。ウェルド部が周壁11全体と前隔壁13Fの両端部分の下方の底壁11eの一部との双方にある第3比較モデル(一点鎖線)は耐荷重が約25パーセント低下する。
FIG. 5 shows the result of CAE analysis when a load L is applied. The relationship between the strain and stress generated in each model by applying the load L corresponds to the cylinder displacement corresponding to the strain and the stress. It is indicated by the load cell load. The yield point is where the load cell load suddenly decreases as the cylinder displacement increases, and the load resistance of each model is compared at this yield point.
As shown in FIG. 5, when compared with a reference model without a weld part (thick solid line), the first comparative model (thin solid line) with the weld part on the entire
この結果から、耐荷重の低下に前隔壁13Fの両端部分のウェルド部の影響が大きいことが推定できる。
図6はコンピュータ解析による上下20G負荷(衝撃入力相当)時のミーゼス応力を示すもので、図中には、特に応力の高い箇所をマーキングして示している。なお、この上下20G負荷は、バッテリ車載搭載状態で車輪から負荷を与えた場合を想定して加えている。
From this result, it can be presumed that the influence of the welds at both end portions of the
FIG. 6 shows Mises stress at the time of 20G load (equivalent to impact input) by computer analysis. In the figure, particularly high stress portions are marked and shown. The upper and lower 20G loads are added assuming a case where a load is applied from a wheel in a battery mounted state.
特に応力の高い箇所には、前隔壁13Fと後隔壁13Rの各締結部14のうち、幅方向中央部分を除いた両サイド部分P1〜P8が含まれ、中でも、前隔壁13Fの両サイド部分P1,P4の応力値が最も高く、次に、前隔壁13Fのやや中よりサイド部分P2,P3の応力値が高く、次に、後隔壁13Rの両サイド部分P5〜P8が高くなっている。つまり、前隔壁13Fと後隔壁13Rとは衝撃入力時に大きな応力が加わるので、これらの箇所は、特に応力値が高い箇所ほどウェルド部を避けることが有効であると考えられる。
Particularly high stress portions include both side portions P1 to P8 of the
このような各解析結果を踏まえて、本実施形態では、図1に示すように、前隔壁13Fと後隔壁13Rの各締結部14のうち、幅方向中央部分を除いた両サイド部分40a〜40dの領域(高応力部)を除いた箇所にウェルド部を形成するように、ゲート41a〜41eを配置している。
やや中よりの両サイド部分40aの領域は前隔壁13Fが対象となり、やや中よりの両サイド部分40bの領域は後隔壁13Rが対象となる。また、外よりの両サイド部分40cの領域は前隔壁13F,側壁11c,11d及び底壁11eが対象となり、外よりの両サイド部分40dの領域は後隔壁13R,側壁11c,11d及び底壁11eが対象となる。
Based on such analysis results, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, both
The middle part of both
ウェルド部がこれらの箇所を除いて形成されるように、ゲート41a〜41eを配置している。ゲート41a,41bは前壁11aと前隔壁13Fとの間で前側リブ11fの各相互間であり、ゲート41c,41dは後壁11bと後隔壁13Rとの間で後側リブ11gの各相互間であり、ゲート41eは前隔壁13Fと後隔壁13Rとの間の幅方向中間部あり、底壁11eの形成部位に沿って設けられている。
ここでは、ゲート41a及びゲート41bは、図1に示すように、バッテリトレイ10の幅方向の中央線に対して左右対称となる位置に配置されている。同様に、ゲート41c及びゲート41dの位置も左右対称である。また、ゲート41a及びゲート41bに対して、ゲート41c及びゲート41dは、バッテリトレイ10の前後方向の中央線に対して略対象となる位置に設けられている。さらに、ゲート41eは、バッテリトレイ10のほぼ中心位置に配置されている。
このように、ゲート41a〜41eを配置することにより、ウェルドを形成する箇所を、両サイド部分40a〜40dの領域から外すことができる。
Here, as shown in FIG. 1, the
As described above, by arranging the
つまり、ウェルド部は各ゲートから流動してきた樹脂の衝突部で形成されるが、この衝突部の位置は、射出タイミング,射出速度,流量,ゲート位置によって決まる。これらをシミュレーションすることで、ウェルド部を両サイド部分40a〜40dの領域から外すことのできる最適なゲート位置を定めることができる。ここでは、試行結果から、最適なゲート位置としてゲート41a〜41eを配置している。
That is, the weld part is formed by the collision part of the resin flowing from each gate, and the position of the collision part is determined by the injection timing, the injection speed, the flow rate, and the gate position. By simulating these, it is possible to determine an optimum gate position at which the weld portion can be removed from the regions of both
[効果]
本発明の一実施形態のかかるバッテリトレイは、上述のように構成され、射出成形の際に生じるウェルド部が、底壁11e,周壁11及び隔壁13F,13Rのうちの高応力部を除く箇所に形成されるので、ウェルド部による剛性,強度の低下の影響が回避され、電気自動車に装備されるバッテリトレイ10の耐久性を確保することができる。
[effect]
The battery tray according to an embodiment of the present invention is configured as described above, and a weld portion generated at the time of injection molding is located at a portion excluding a high stress portion among the
また、樹脂内に強化用短繊維を添加することにより、バッテリトレイ10の剛性,強度を向上させることができるが、この場合、ウェルド部では、十分な繊維の強化効果が得られない。この点、ウェルド部が、剛性,強度を最も確保したい底壁11e,周壁11及び隔壁13F,13Rの特定箇所を除いた箇所に形成されるので、ウェルド部による剛性,強度の低下の影響が回避され、電気自動車に装備されるバッテリトレイの耐久性を確保することができる。
In addition, by adding reinforcing short fibers in the resin, the rigidity and strength of the
また、ゲート位置の設定によってウェルド部の位置を操作することにより、射出成形にかかる樹脂の射出タイミング,射出速度,流量等については生産性を考慮した最適値に設定し、良好な生産性を確保しながら、ウェルド部による剛性,強度の低下の影響を回避することができる。 In addition, by manipulating the position of the weld part by setting the gate position, the injection timing, injection speed, flow rate, etc. of the resin for injection molding are set to optimum values that take productivity into consideration, ensuring good productivity. However, it is possible to avoid the influence of a decrease in rigidity and strength due to the weld portion.
[その他]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
[Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記の実施形態では、ウェルド部を形成する箇所を、前隔壁13F,後隔壁13R,側壁11c,11d及び底壁11eに着目した両サイド部分40a〜40dの領域から外すように設定しているが、前隔壁13F,後隔壁13Rのみに着目して、或いは、前隔壁13Fのみに着目して、この部分を避けてウェルド部を形成するようにゲートを配置しても良い。
For example, in the above embodiment, the place where the weld portion is formed is set so as to be excluded from the regions of the
また、ウェルド部の位置の操作は、ゲート位置の設定によるだけでなく、樹脂の射出タイミング,射出速度,流量等の何れかを用いてもよく、或いは、ゲート位置,射出タイミング,射出速度,流量等を適宜組み合わせて設定し、ウェルド部の位置を操作してもよい。
また、強化用短繊維を添加しない樹脂を用いたバッテリトレイへの適用も考えられる。
In addition, the operation of the position of the weld portion is not limited to the setting of the gate position, but any of resin injection timing, injection speed, flow rate, etc. may be used, or the gate position, injection timing, injection speed, flow rate may be used. The position of the weld portion may be manipulated by appropriately combining the above.
Further, application to a battery tray using a resin to which no reinforcing short fiber is added is also conceivable.
1 電気自動車
7 バッテリケース
8 バッテリ
9 バッテリブラケット(部材)
10 トレイ部材(バッテリトレイ)
11 周壁(周壁部)
11e 底壁(底面部)
13,13F,13R,13C 隔壁(横リブ)
40a〜40d 両サイド部分(高応力部)
41a〜41e ゲート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric vehicle 7 Battery case 8 Battery 9 Battery bracket (member)
10 Tray member (battery tray)
11 Perimeter wall (peripheral wall)
11e Bottom wall (bottom surface)
13, 13F, 13R, 13C Bulkhead (lateral rib)
40a-40d Both side parts (high stress part)
41a-41e gate
Claims (5)
長方形状に形成された底面部と、前記底面部の外周に立設された周壁部と、前記底面部の長手方向中間部に短手方向に延在するように立設された横リブとを備え、
射出成形の際に生じるウェルド部が、前記底面部及び前記周壁部及び前記横リブのうちの高応力部を除く箇所に形成される
ことを特徴とする、バッテリトレイ。 A battery tray mounted on an electric vehicle, formed by injection molding using resin, and mounted with a battery for driving,
A bottom surface portion formed in a rectangular shape, a peripheral wall portion erected on the outer periphery of the bottom surface portion, and a lateral rib erected so as to extend in the short-side direction at a middle portion in the longitudinal direction of the bottom surface portion. Prepared,
The battery tray, wherein a weld portion generated during injection molding is formed at a location excluding a high stress portion among the bottom surface portion, the peripheral wall portion, and the lateral rib.
前記周壁部のうち前記短手方向に延在する各横方向周壁部と前記の各横リブとの間に、それぞれ前記長手方向に延在する縦リブが複数備えられ、
前記周壁部と前記横リブと前記縦リブとにより区画された各領域に前記バッテリがそれぞれ搭載され、
前記高応力部は、少なくとも前記横リブである
ことを特徴とする、請求項1記載のバッテリトレイ。 At least two of the lateral ribs are formed in the longitudinal intermediate portion of the bottom surface,
A plurality of longitudinal ribs each extending in the longitudinal direction are provided between each lateral circumferential wall portion extending in the lateral direction of the circumferential wall portion and each lateral rib.
The battery is mounted in each region partitioned by the peripheral wall portion, the horizontal rib, and the vertical rib,
The battery tray according to claim 1, wherein the high stress portion is at least the lateral rib.
前記周壁部のうち前記短手方向に延在する各横方向周壁部と前記の各横リブとの間に、それぞれ前記長手方向に延在する縦リブが複数備えられ、
前記周壁部と前記横リブと前記縦リブとにより区画された各領域に前記バッテリがそれぞれ搭載され、
前記高応力部は、少なくとも前記横リブにおける延在方向中心部を除く箇所及び該箇所に近接する前記底面部及び前記周壁部の一部である
ことを特徴とする、請求項1記載のバッテリトレイ。 At least two of the lateral ribs are formed in the longitudinal intermediate portion of the bottom surface,
A plurality of longitudinal ribs each extending in the longitudinal direction are provided between each lateral circumferential wall portion extending in the lateral direction of the circumferential wall portion and each lateral rib.
The battery is mounted in each region partitioned by the peripheral wall portion, the horizontal rib, and the vertical rib,
2. The battery tray according to claim 1, wherein the high-stress portion is at least a portion excluding a central portion in the extending direction of the lateral rib and a part of the bottom surface portion and the peripheral wall portion adjacent to the portion. .
ことを特徴とする、請求項2又は3記載のバッテリトレイ。 4. The battery tray according to claim 2, wherein the battery tray is formed by injection molding using the resin from a gate position disposed at a position corresponding to the bottom surface portion between the plurality of vertical ribs. 5.
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載のバッテリトレイ。 The battery tray according to any one of claims 1 to 4, wherein a reinforcing short fiber is added in the resin.
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