JP2014019260A - 電池パックの位置決めピンブラケット - Google Patents

Abstract

【課題】床下に電池パックと燃料タンクとを配置して、乗員の安全性を高めると共に、燃料タンクの飛び石による破損防止対策を重量、及びコストの抑制を図りつつ達成する電池パックの位置決めピンブラケットを提供する。
【解決手段】内燃機関と電動モータとを動力源とする前輪駆動車の前輪の後方に配設される電池パック１と、電池パック１の後方に近設される燃料タンク８と、電池パック１を車体サイドフレーム１２０に取付ける取付ブラケット６と、取付ブラケット６に取付けられ、電池パック１の車体サイドフレーム１２０への取付の位置決めを行う位置決めピンブラケット７とを備え、位置決めピンブラケット７は、車幅方向外方へ張出し、前輪による飛び石が燃料タンク８に衝突するのを防止する外壁面を有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、内燃機関機関、及び電動モータを動力源として備えるハイブリッド自動車に関し、電動モータの駆動電力を蓄える電池が収容された電池パックと、内燃機関の燃料を蓄える燃料タンクとを備え、該電池パックの位置決めピンブラケットに関する。

ハイブリッド自動車に搭載されている電動モータの駆動電力を蓄える電池パック、及び内燃機関の燃料タンクを配置する車両は、これら電池パック、及び燃料タンクの取付スペース、重量等が大きく、車両に搭載するために、種々の工夫がなされている。

電池パック、及び燃料タンクの配置についての先行技術として特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１によると、電池パックはフロアパネルの上方に設けられたリヤシートの下部に収納され、燃料タンクはリヤシートの後方でフロアパネルの下方に懸架装置と車両構造部材との間に搭載した技術開示が成されている。
また、電池パックと燃料タンクとを共にフロアパネルの下方に搭載する技術も開示されている。
そして、電池パックと燃料タンクとをこのような配置にすることで、車両室内の居住性を損なうことの無いようにしたものである。

特開２００９−２９１５９号公報

ところが、特許文献１によると、電池パックは車室内のシートとフロアパネルの間に配置したものである場合には、電池パック内の電池モジュール、及び配線装置のメンテナンスを行う場合、シートの取外し作業から始める必要があり、メンテナンス作業に必要以上の工数を要し、時間とメンテナンス経費が多くなる。
さらに、外部からの強い衝撃が加わった場合、電池パック、及び内部の電池モジュールが破損して乗員への被害が拡大する事が考えられる。
また、シート下方のフロアパネル凹所に、電池パックと燃料タンクとを配置した場合には、車輪からの飛び石対策としては良いが、シート下方の限られたスペースでは大型の電池パック、及び燃料タンクの搭載は困難であり、大型の電池パック、及び燃料タンクを搭載すると、フロア凹所内に納めることは困難であり、飛び石等の破損防止対策が必要となる。

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、床下に電池パックと燃料タンクとを配置して、乗員の安全性を高めると共に、燃料タンクの飛び石による破損防止対策を重量、及びコストの抑制を図りつつ達成する電池パックの位置決めピンブラケットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明によれば、内燃機関と電動モータとを動力源とする車両のフロアパネル下方であって駆動輪後方、前記駆動輪側に前記電動モータ用の電池モジュールを収納した電池パックと、該電池パックの車両前後方向後方に近接して前記内燃機関の燃料を貯溜する燃料タンクと、前記電池パックを車体に取付ける取付ブラケットと、前記取付ブラケットに取付けられ、前記電池パックの前記車体取付の位置決めを行う位置決めピンブラケットとを備え、
前記位置決めピンブラケットは、前記取付ブラケットから車幅方向外方へ張出する張出壁面を有していることを特徴とする。

本発明によれば、前記位置決めピンブラケットは、位置決めピンを該位置決めピンの軸線を上下方向に固定する頂面と、
前記頂面の車幅方向外側辺から垂下して前記取付ブラケットに固着される前記張出壁面とを有し、
前記張出壁面の前記燃料タンク側の端縁は、車両の平面視において少なくとも前記駆動輪のタイヤトレッド中心と、前記燃料タンクの車幅方向外側縁とを結んだ直線位置まで車幅方向外方へ張出していることを特徴とする。

本発明によれば、車体側取付部（サイドフレーム）に、駆動輪側から電池パック、燃料タンクの順に装着され、燃料タンクの大部分の範囲は、駆動輪からの飛び石を電池パック、及び電池パックを車体に取付ける取付ブラケットによって保護されている。
さらに、位置決めピンブラケットの外壁面の燃料タンク側縁を、車両の平面視において少なくとも駆動輪のタイヤトレッド中心と燃料タンク車幅方向外側縁とを結んだ直線位置までとすることで、駆動輪の飛び石による燃料タンクの破損を防止することができる。
従って、電池パックの位置決めピンブラケットの形状を工夫するだけで、タイヤによる飛び石から燃料タンクを確実に保護することができるので、電気パック位置決めピンブラケットの材料費上昇を抑制でき、重量および、コスト上昇を抑制して簡単に燃料タンクの飛び石防止対策を行うことができる。

また、本発明において好ましくは、前記位置決めピンブラケットは、前記燃料タンクに最も近い前記取付ブラケットに固着されているとよい。

このような構成にすることにより、燃料タンクに最も近い取付ブラケットは、タイヤトレッド中心と燃料タンクの車幅方向外側縁とを結んだ直線に最も近い位置にあるので、位置決めピンブラケットに形成される張出壁面の形状を大きくせずに、飛び石防止対策が得られるので、重量軽減と材料費抑制によるコスト低減が可能となる。

また、本発明において好ましくは、前記位置決めピンブラケットを車幅方向中心線に対し左右対称位置に設けられるとよい。

このような構成にすることにより、位置決めピンブラケットに形成される張出壁面が車幅方向左右対称に設けられることにより、燃料タンクの車幅方向両端部は、車両の右折、又は左折時のどちらの場合においても、車輪からの飛び石による破損を防止できる。
また、位置決めピンブラケットを左右対称位置に設けることにより、電池パックの車両に対する車幅方向、及び車両前後方向の取付けが設定位置に確保し易くなり、車両の重量バランスが設定通りに確保でき、車両の走行安定性を容易に確保できる。

このような位置決めピンブラケットの構成にすることにより、大容量の電池パック、及び大型の燃料タンクを搭載しても、燃料タンクの飛び石による破損防止対策が可能となる。
さらに、電池パックの位置決めピンブラケットに張出壁面を形成するので、重量、及びコストの抑制をも図ることができる電池パックの位置決めピンブラケットが提供される。

本発明の実施形態が適用されたハイブリッド車の電池パックと燃料タンク装着状況図を示す。 本発明を採用した電池パック外観斜視図を示す。 本発明の位置決めピンブラケットの外観斜視図を示す。 図１のＡ―Ａ断面詳細図を示す。 図２のＡ−Ａ断面詳細図を示す。 図２のＢ−Ｂ断面詳細図を示す。 図６のＺ斜視図を示す。 車両平面視における駆動輪からの要飛び石保護範囲図を示す。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
また、前後左右、及び上下の方向性を示す場合には、運転席に着席した状態に基づいて記載する。

図１は本発明の実施形態が用いられた内燃機関（図示省略）と電動モータとを動力源とするハイブリッド車（以後、ハイブリッド車を特定する場合を除いて、「車両」と略称する）１００の外観側面図を示す。
車両１００は、車体１１０の駆動輪である前輪１１１と、後輪１１２との間に、前輪１１１の後方に複数の電池モジュール１１（図７参照）が収納された電池パック１と、該電池パック１の車両前後方向後側に近接して搭載される内燃機関の燃料を貯溜する燃料タンク８とを装着している。
尚、電池モジュール１１とは、電池セルを８個直列にまとめたものを１個の固体としたものを称している。

図２に示すように、電池パック１は平面視が車両前後方向に長い略矩形状をなしている。電池パック１は、電動モータの駆動電源となる電池モジュール１１と、該電池モジュール１１が載置される電池パックトレー２（図７参照）と、該電池パックトレー２内に雨水、及び塵埃等が浸入しないように防護するカバー装置９と、電池パックトレー２内の各電池を結線する結線回路装置（図示省略）とで構成されている。
図７において、電池パックトレー２は、中央部が凹状になっている底部の外周縁が上方に延在した壁面３２を有したバッテリパン３と、該バッテリパン３の車幅方向両側面の壁面３２に固着される補強フレーム５と、電池パック１を車体１１０の下面に配設されているサイドフレーム１２０に取付ける複数の取付ブラケット６とで構成されている。
そして、燃料タンク８に最も近い電池パック１の両側に取付けられた夫々の取付ブラケット６には図３に外観斜視図を示すような、位置決めピンブラケット７が電池パック１の車幅方向中心線を中心にして左右対称に固着されている。
位置決めピンブラケット７は、燃料タンク８側の取付ブラケット６の先端部（車幅方向外側）に図２、図６（Ｂ）に示す状態で固着されている。詳細は後述する。

図４は図２のＡ−Ａ断面を示し、電池パックトレー２は車体１１０側のサイドフレーム１２０に取付ブラケット６によって取付けられた断面構造を示す。
電池パックトレー２のバッテリパン３は該バッテリパン３の壁面３２に補強フレーム５を配設して強度と剛性を維持している。
補強フレーム５は、バッテリパン３の壁面３２の内周面に接合して配設されるインナフレーム５２と、壁面３２の外周面に、壁面３２を挟んで且つ、インナフレーム５２と対向した位置に配設されるアウタフレーム５１とで構成され、壁面３２、インナフレーム５２、及びアウタフレーム５１は一体的に固着されている。

インナフレーム５２は、上部が壁面３２の上部に固着するＡフランジ５２１と、Ａフランジ５２１の下端から壁面３２に対して離間する方向に屈曲したＡ屈曲壁５２２と、Ａ屈曲壁５２２から壁面３２との離間を維持しながら底面３１まで延在するＡ縦壁５２３と、Ａ縦壁５２３から底面３１に沿ってバッテリパン３の中央側へ屈曲し、底面３１に固着するＢフランジ５２４とを備えている。
そして、第１閉断面Ｓ１を形成している。

アウタフレーム５１は、壁面３２を挟んでＡフランジ５２１と対向した位置に、壁面３２に固着されるＣフランジ５１１と、Ｃフランジ５１１の下端から壁面３２に対して離間する方向に屈曲したＢ屈曲壁５１２と、Ｂ屈曲壁５１２から壁面３２との離間を維持しながら底面３１の外側面まで延在するＢ縦壁５１３と、Ｂ縦壁５１３下端から壁面３２側に屈曲してＢフランジ５２４と対向する位置まで延在させて、底面３１の外側面に固着したＤフランジ５１４とを備えている。
そして、第２閉断面Ｓ２を形成している。
従って、補強フレーム５は壁面３２とインナフレーム５２とで第１閉断面Ｓ１、壁面３２とアウタフレーム５１とで第２閉断面Ｓ２を形成している。

取付ブラケット６は、基端がアウタフレーム５１のＢ縦壁５１３に取付けられ、他端が車体１１０側に取付ける取付孔６１６を備えたアッパブラケット６１と、
一方をアウタフレーム５１のＤフランジ５1４に固着させ、他方をアッパブラ
ケット６１の突出方向中間部から基端側部分の下面に固着して、アッパブラケット６１とで第３閉断面Ｓ３を形成するロアブラケット６２とで構成されている。

アッパブラケット６１は車両前後方向の断面形状が下方を開口させ、開口端縁から前側、及び後側に向けて延在したＨフランジ部６１１，６１１を有したハット型を成している。
そして、アッパブラケット６１の基端側はアウタフレーム５１のＢ縦壁５１３に沿って上方へ屈曲している。アッパブラケット６１は該屈曲した部分のＨフランジ部６１１，６１１に設けた取付孔を介してＢ縦壁５１３の第２閉断面Ｓ２側に固着さウェルドナット５１５に固定ボルト６１５にて固定される。

ロアブラケット６２の他方は、車両前後方向の断面形状が上方を開口させ開口端縁から前側、及び後側に向けてＪフランジ部６２１，６２１を有したハット型を成している。
そして、Ｈフランジ部６１１，６１１とＪフランジ部６２１，６２１とを固着することにより第３閉断面Ｓ３を形成している。
従って、取付ブラケット６をこのような構造にすることにより、電池パックトレー２に電池の重量が作用すると、アッパブラケット６１にはＹ方向の曲げ力が作用する。するとロアブラケット６２にはＸ方向の引張り力が作用する。
しかし、アウタフレーム５１のアッパブラケット６１の取付部近傍は第３閉断面Ｓ３が形成されているので、取付ブラケット６の上方への変形が抑制され、剛性、及び強度が確保される。

取付ブラケット６の上面６１２はサイドフレーム１２０の底面部１２１に取付けられる。
サイドフレーム１２０は、電池パック１の車幅方向外側に車両前後方向へ延在して左右一対が配設されている。
サイドフレーム１２０の車幅方向断面形状は、上側が開口したハット型を成し、開口の両端縁から車幅方向に延在したＫフランジ部１２３，１２３が形成されている。
Ｋフランジ部１２３，１２３はフロアパネル１１８の下面に固着され、サイドフレーム１２０とフロアパネル１１８とによって第４閉断面Ｓ４を形成している。
取付ブラケット６は、サイドフレーム１２０の底面部１２１の第４閉断面Ｓ４側に固着されたウェルドナット６２０に締結ボルト６１７にてサイドフレーム１２０に締結される。
フロアパネル１１８は、サイドフレーム１２０とフロアパネル１１８とで第４閉断面Ｓ４を形成することにより、フロアパネル１１８、及び車体１１０の強度、及び剛性を高めるようにしている。
このように、強度と剛性が大きい部分に電池パック１は確実に固定される。

電池パック１の燃料タンクに最も近い位置に設けられている取付ブラケット６の車幅方向先端部分には本発明の、位置決めピンブラケット７が固着されている。
図３は、位置決めピンブラケット７の外観斜視図を示し、電池パック１の左右に装着される位置決めピンブラケット７の左側（ＬＨ）を示している。
位置決めピンブラケット７は、車幅方向の断面が下方を開口した略ハット型を成している。
位置決めピンブラケット７は、サイドフレーム１２０に設けられた位置決め孔１２２（図５参照）に嵌入する位置決めピン７１と、該位置決めピン７１を位置決めピン７１の軸線が上下方向に固定し、平面視が略台形状をしたハット型の頂面７２と、頂面７２の車幅方向外側端縁から下方へ延在した車幅方向外側の張出壁面である外壁面７３と、頂面７２の車幅方向内側端縁から下方へ延在した内壁面７４と、外壁面７３の下端縁から車幅方向外側に屈曲して取付ブラケット６のＨフランジ部６１１に固着する外側フランジ７５と、内壁面７４の下端縁から車幅方向内側に屈曲して取付ブラケット６に固着する内側フランジ７６とを備えている。
尚、右側（ＲＨ）装着用は図３に対し対称形状となるので説明は省略する。

図５は図２のＢ−Ｂ断面詳細図、及び図６（Ａ）は図５のＺ矢視図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＲ矢視図を示し、夫々に基づいて電池パック１の位置決め構造について説明する。
電池パック１の車幅方向外側配設されたサイドフレーム１２０には、位置決めピン７１に対向した位置に上下方向に開口した筒状の位置決め孔１２２を有した位置決め部材１２４が左右のサイドフレーム１２０に夫々配設されている。
位置決め孔１２２に位置決めピン７１を嵌入することで、電池パック１の車幅方向、及び前後方向位置が規定される。
また、位置決め部材１２４の下端部（位置決めピン７１が嵌入してくる側）には、下方の径が大きくなったテーパ状のガイド部１２５が形成されており、位置決めピン７１の嵌入を容易化している。
図６（Ａ）は図５Ｚ矢視を示し、取付ブラケット６の燃料タンク８側（車両後側）のＨフランジ部６１１に位置決めピンブラケットが固着されている。
そして、位置決めピンブラケット７は図６（Ｂ）に示すように、位置決めピンブラケット７の外壁面７３の張出端縁７３ａが車幅方向外方へ張出した状態でＨフランジ部６１１に固着されている。

図７は図１のＡ―Ａ断面詳細図を示し、電池パック１がフロアパネル１１８の下面に装着された状態を示す。
フロアパネル１１８の車幅方向中央には、フロアパネル１１８の強度、剛性を高めるために、車両前後方向で且つ、車室内側に突出したＡ突出部１１８ａが設けられている。
本実施形態では、車両１００の走破性を向上させるため、電池パック１の下面の地上高を大きくする必要がある。
従って、電池パック１のカバー装置９のＢ突出部９１をフロアパネル１１８のＡ突出部１１８ａの内部空間に納まるようにして、その分電池パック１の底部の地上高さを大きくすることができる。

電池パック１がフロアパネル１１８の下面に装着される際、電池パック１によってＡ突出部１１８ａの内部空間が目視できない。
そのために、位置決めピンブラケット７は、電池パック１のカバー装置９の上方へのＢ突出部９１が、Ａ突出部１１８ａの内部空間の設定位置に納まるようにするものである。
Ａ突出部１１８ａの内側には、車両１００走行に必要な配管、電気配線等を保護するため、これらが多数配索されている。

また、位置決めピン７１の長さＬ１をカバー装置９のＢ突出部９１の高さＬ２より長くしてある。
このようにすること、電池パック１をフロアパネル１１８の裏面に装着する際に、Ｂ突出部９１がＡ突出部１１８ａの内部に入り込む前に位置決めピン７１が位置決め孔１２２に嵌入するので、電池パック１が設定位置に取付られる取付姿勢になるので、カバー装置９のＢ突出部９１による配管、電気配線等の損傷を防止できる。

ハイブリッド車１００の場合、搭載内燃機関の燃料を貯溜する燃料タンク８を搭載している。
燃料タンク８は、燃料タンクの容量を可能な限り大きくしたい一方で、燃料タンクの底部の地上高を高くして走破性をよくするために、燃料タンクの車幅方向を広くして、一部が電池パックより、車幅方向に張出した形状になっている。

図８は、車両平面視における駆動輪からの要飛び石保護範囲図を示す。
フロアパネル１１８の下方に配設された駆動輪である前輪１１１と後輪１１２の間に、駆動輪側から電池パック１、該電池パック１に近接して燃料タンク８が配設されている。
既述の通り、フロアパネル１１８の下面に固着されたサイドフレーム１２０の間に電池パック１が取付ブラケット６を介して取付けられている。

図８において、前輪１１１を左折に操作した場合、前輪１１１によって引起こされる飛び石の軌跡は、前輪１１１のトレッド中心Ｐを中心にして基準直線ＬＨ０の位置から車幅方向内側へ移動する。
第１直線ＬＨ１の位置で燃料タンク８の車幅方向外側部に接する。
即ち、第１直線ＬＨ１の位置より車幅方向内側において、前輪１１１からの飛び石は燃料タンク８に衝突することになる。
ところが、第２直線ＬＨ２の位置、即ち、燃料タンク８に最も近い取付ブラケット６の先端部とサイドフレーム１２０の下面との接触部Ｑ〔図４、図６（Ｂ）参照〕とトレッド中心Ｐとを結ぶ直線より車幅方向内側の範囲は、燃料タンク８に前輪１１１からの飛び石があたらないようになる。

これは、図５、及び図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、電池パック１の両側にフロアパネル１１８から垂下した車両前後方向に連続するサイドフレーム１２０と、電池パック１の両側からサイドフレーム１２０に固定される取付ブラケット６が複数突出している。
そして、取付ブラケット６は車両前後方向に幅を有するとともに、第３閉断面部Ｓ３を形成する上下方向の高さを有している。
従って、前輪１１１からの飛び石は、燃料タンク８に対し第２直線ＬＨ２より車幅方向内側の範囲において、電池パック１、取付ブラケット６、及びサイドフレーム１２０によって遮蔽されることになる。
また、車両１００の上下方向の飛び石に関しては、図１に示すように、前輪１１１の接地部と電池パック１の後端の下縁とを結ぶ直線ＳＬに対し、燃料タンク８の下面は上方に位置しているので、前輪１１１からの飛び石に対する問題は発生しない。

従って、燃料タンク８に最も近い電池パック１の取付ブラケット６の先端部に位置決めピンブラケット７を取付る。
そして、位置決めピンブラケット７の車幅方向外側の張出壁面である外壁面７３は、車両前後方向に延在する面の燃料タンク８側の張出端縁７３ａを少なくとも第１直線ＬＨ１の線上位置まで張出させた形状になっている。
これにより、第１直線ＬＨ１と第２直線ＬＨ２の範囲に飛来してくる飛び石は外壁面７３によって遮蔽され、燃料タンク８の損傷は防止できる。
尚、上述では前輪１１１を左折操舵した場合を説明したが、前輪１１１を右折操舵した場合は左折操舵と状況は同じなので説明を省略する。

このような構造にすることによって、駆動輪である前輪１１１からの飛び石が燃料タンク８に衝突するのを電池パック１で遮蔽し、電池パック１で補いきれない部分を、位置決めピンブラケット７を利用して設けられた張出壁面である外壁面７３を外方へ張出す構造にすることで、床下に電池パックと燃料タンクとを配置して、乗員の安全性を高めると共に、燃料タンク８の飛び石による破損防止対策を重量、及びコストの抑制を図ることができる。
また、燃料タンクに最も近い取付ブラケットは、タイヤトレッド中心と燃料タンクの車幅方向外側縁とを結んだ直線に最も近い位置にあるので、位置決めピンブラケットに形成される張出壁面の形状を大きくせずに、飛び石防止対策が得られるので、重量軽減と材料費抑制によるコスト低減が可能となる。

バッテリと燃料タンクとを搭載するハイブリッド自動車に最適に利用できる。

１ 電池パック
２ 電池パックトレー
３ バッテリパン
５ 補強フレーム
６ 取付ブラケット
７ 位置決めピンブラケット
８ 燃料タンク
９ カバー装置
３１ 底面
３２ 壁面
５１ アウタフレーム
５２ インナフレーム
６１ アッパブラケット
６２ ロアブラケット
７１ 位置決めピン
７２ 頂面
７３ 外壁面（張出壁面）
７３ａ 張出端縁（端縁）
１００ 車両（ハイブリッド車）
１１０ 車体
１１１ 前輪（駆動輪）
Ｓ１ 第１閉断面
Ｓ２ 第２閉断面
Ｓ３ 第３閉断面
Ｓ４ 第４閉断面

Claims (4)

1. 内燃機関と電動モータとを動力源とする車両のフロアパネル下方であって駆動輪後方、前記駆動輪側に前記電動モータ用の電池モジュールを収納した電池パックと、該電池パックの車両前後方向後方に近接して前記内燃機関の燃料を貯溜する燃料タンクと、前記電池パックを車体に取付ける取付ブラケットと、前記取付ブラケットに取付けられ、前記電池パックの前記車体取付の位置決めを行う位置決めピンブラケットとを備え、
   前記位置決めピンブラケットは、前記取付ブラケットから車幅方向外方へ張出す張出壁面を有していることを特徴とする電池パックの位置決めピンブラケット。
2. 前記位置決めピンブラケットは、位置決めピンを該位置決めピンの軸線を上下方向に固定する頂面と、
   前記頂面の車幅方向外側辺から垂下して前記取付ブラケットに固着される前記張出壁面とを有し、
   前記張出壁面の前記燃料タンク側の端縁は、車両の平面視において少なくとも前記駆動輪のタイヤトレッド中心と、前記燃料タンクの車幅方向外側縁とを結んだ直線上位置まで車幅方向外方へ張出していることを特徴とする電池パックの位置決めピンブラケット。
3. 前記位置決めピンブラケットは、前記燃料タンクに最も近い前記取付ブラケットに固着されていることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の電池パックの位置決めピンブラケット。
4. 前記位置決めピンブラケットを車幅方向中心線に対し左右対称位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電池パックの位置決めピンブラケット。

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