JP2014069686A - トラック形電動車両のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】トラック形電動車両に駆動用バッテリを搭載する場合の問題を解決できるフレーム構造を提供する。
【解決手段】サイドメンバ３１，３２上にサブフレームユニット４０が設けられている。サブフレームユニット４０は、サイドメンバ３１，３２上に配置されたサブフレーム８１，８２と、クロスメンバ８３とを含んでいる。サブフレーム８１，８２がサイドメンバ３１，３２に固定されている。第１のサイドメンバ３１とサブフレーム８１とによって第１のサイドフレーム構体１２１が構成されている。第２のサイドメンバ３２とサブフレーム８２とによって第２のサイドフレーム構体１２２が構成されている。これらサイドフレーム構体１２１，１２２間に駆動用バッテリ１７が配置されている。駆動用バッテリ１７の両側面１７ａ，１７ｂがサイドフレーム構体１２１，１２２と対向している。サイドフレーム構体１２１，１２２上に荷台１４が配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行用モータと駆動用バッテリとを備えたトラック形電動車両に適用されるフレーム構造に関する。

荷台を有するトラック形電動車両は、車体の骨格をなすフレームと、該フレーム上の前側に形成されたキャビンと、該キャビンの後側に搭載された荷台と、走行用モータと、駆動用バッテリなどを備えている。前記フレームは、車体の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバや、車体の幅方向に延びるクロスメンバ等を含んでいる。走行用モータの電源である駆動用バッテリは、所定の走行距離を確保するためにかなり大形でかつ重量も大きなものとなる。このような駆動用バッテリをトラック形電動車両に搭載する場合、例えば特許文献１の図４や特許文献２に記載されているように、車体フレームのサイドメンバに沿って駆動用バッテリを配置し、サイドメンバによって駆動用バッテリを支持することが考えられている。

特開２００１−９７０４８号公報 特開２００２−３１６５４０号公報

荷台を有するトラック形電動車両では、荷台を有しない乗用車タイプの車両とは異なり、荷台の下側に設けられたサイドメンバが車体側方に露出しているのが通例である。このため駆動用バッテリをサイドメンバに沿って配置した場合、車体外側から見て荷台とサイドメンバとの間の隙間などから駆動用バッテリが露出することにより、駆動用バッテリの電磁波発生源から放たれる電磁波がそのまま車両の周囲に漏れて電波障害の原因となることがある。また、駆動用バッテリに電気的に接続された高電圧ケーブルがサイドメンバの外側に露出する可能性もある。さらに雨天走行中や水溜り走行時等に駆動用バッテリが被水しやすく、被水によるバッテリ内部への浸水の可能性も否定できない。

これらの問題に対処するには駆動用バッテリを保護カバーで覆うなどの対策が必要であり、バッテリユニット全体の大型化をまねくとともに、コストも高くつく。また駆動用バッテリをフレーム（例えばサイドメンバ）によって支持する場合には、走行中等にフレームに生じる曲げやねじれ等の変形に対してフレームの剛性を高める必要があり、しかも衝突時等に駆動用バッテリが破損することを抑制するために何らかの補強構造を採用する必要もある。

従って本発明が解決しようとする課題は、駆動用バッテリをフレームに搭載する場合の問題点を解決できるトラック形電動車両のフレーム構造を提供することにある。

本発明は、走行用モータと該走行用モータへ電力を供給する駆動用バッテリとを有するトラック形電動車両に適用されるフレーム構造であって、車体の前後方向に延びる第１および第２のサイドメンバを含むフレームと、前記各サイドメンバ上にそれぞれ配置された第１および第２のサブフレームと、前記第１および第２のサブフレーム間に設けられ車体の幅方向に延びるクロスメンバと、前記第１のサイドメンバと前記第１のサブフレームとを含み前記駆動用バッテリの一方の側面と対向する第１のサイドフレーム構体と、前記第２のサイドメンバと前記第２のサブフレームとを含み前記駆動用バッテリの他方の側面と対向する第２のサイドフレーム構体とを具備し、前記第１のサイドフレーム構体と前記第２のサイドフレーム構体との間に前記駆動用バッテリを配置したものである。

１つの実施形態では、前記各サイドメンバがそれぞれハット形断面、前記各サブフレームがそれぞれ逆ハット形断面であり、前記サイドメンバと前記サブフレームとの間にサイドメンバカバーが設けられ、前記サイドメンバのフランジと前記サブフレームのフランジと前記サイドメンバカバーとを結合することにより第１の閉断面と第２の閉断面とを有している。また前記クロスメンバの一方の端部が前記第１のサブフレームの孔に挿入されて該サブフレームに溶接され、前記クロスメンバの他方の端部が前記第２のサブフレームの孔に挿入されて該サブフレームに溶接されてもよい。さらに前記クロスメンバの長手方向中央部に上方に突出する曲げ部が形成され、この曲げ部に荷台を支持するブラケットが設けられてもよい。前記第１および第２のサイドメンバ上に、前記第１および第２のサブフレームの車体後側に配置されたサイドメンバエクステンション部材を有していてもよい。

本発明によれば、トラック形電動車両において駆動用バッテリの両側に強度の高いサイドフレーム構体を設けることができるため、衝突荷重等に対して駆動用バッテリを保護することができる。また、被水による駆動用バッテリ内への水の浸入を前記サイドフレーム構体によって防ぐことができるとともに、駆動用バッテリから放たれる電磁波が車体側部から外部に放出されることも抑制できる。しかも駆動用バッテリに接続される電気ケーブル等が車体外側に露出することを前記サイドフレーム構体によって回避できるなど、駆動用バッテリをフレームに搭載する場合の問題点を解決することができる。

１つの実施形態に係るトラック形電動車両の側面図。 図１に示されたトラック形電動車両の底面図。 図１に示されたトラック形電動車両の一部で荷台を外した状態の斜視図。 図１に示されたトラック形電動車両の一部の車体幅方向に沿う断面図。 図１に示されたトラック形電動車両のサイドメンバとサブフレームユニットの斜視図。 図１に示されたトラック形電動車両の一部を分解して示す斜視図。 図４に示されたサイドフレーム構体付近を拡大した断面図。

以下に本発明の１つの実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
図１はトラック形電動車両１０の一例を示す側面図、図２はトラック形電動車両１０の底面図である。このトラック形電動車両１０は、車体１１の骨格をなすフレーム（車体フレーム）１２と、フレーム１２上の前側に形成されたキャビン１３と、キャビン１３の後側に設けられた荷台１４と、走行用モータ１５と、トランスミッション１６と、走行用モータ１５の電源である駆動用バッテリ１７と、充電器２０と、充電コネクタボックス２１と、車載電装品の電源である１２ボルトバッテリ２２などを備えている。キャビン１３内には乗員が座るシート２５が配置されている。

図１と図２に示されるように、駆動用バッテリ１７は、キャビン１３内のシート２５の下に位置するフロアパネル２６の下側から荷台１４下の前半部にわたって、サイドメンバ３１，３２間に配置されている。

図３は車体１１の一部と荷台１４を示す斜視図、図４は車両１０の幅方向に沿う断面図である。図５はフレーム１２の斜視図である。車体１１の一部をなすフレーム１２は、車体１１の前後方向に延びる左右一対のサイドメンバ３１，３２と、サイドメンバ３１，３２上に設けられたサブフレームユニット４０と、サブフレームユニット４０の後方においてサイドメンバ３１，３２間に設けられたクロスメンバ４１，４２などを含んでいる。クロスメンバ４１，４２は車体１１の幅方向に延び、サイドメンバ３１，３２の所定位置に溶接によって固定されている。この明細書では説明の便宜上、一対のサイドメンバ３１，３２のうちの一方を第１のサイドメンバ３１、他方を第２のサイドメンバ３２と呼ぶことがある。サブフレームユニット４０は駆動用バッテリ１７の上方に配置されている。サブフレームユニット４０については後に詳しく説明する。

図３に示すように荷台１４は、荷物を乗せるフロア部材５０と、フロア部材５０の両側部と後部に設けられた煽り板５１，５２，５３と、フロア部材５０の下面に設けられたクロスシル部材５４（図４と図６に示す）などを含んでいる。クロスシル部材５４は車体１１の幅方向に延びている。鋼板からなるフロア部材５０には、剛性を高めるために複数のビード状の補強部５５が車体１１の前後方向等に沿って形成されている。またこのフロア部材５０には、点検窓として利用できる開口５６が形成されている。開口５６は、着脱可能な蓋５７によって覆われる。

図４に示すように駆動用バッテリ１７は、バッテリケース６０と、バッテリケース６０内に配置されたバッテリモジュール６１を含んでいる。バッテリモジュール６１の一例は、リチウムイオン電池からなる複数個のセルを直列に接続したものである。バッテリケース６０の上面側に冷却風が通るダクト部６２が形成されている。駆動用バッテリ１７の下面側に電磁シールド部材６３が配置されている。電磁シールド部材６３の下側にアンダカバー６４が設けられている。図４に示す電磁シールド部材６３はアンダカバー６４とは別体に形成されているが、アンダカバー６４の内部あるいはアンダカバー６４の上面に金属メッシュ等からなる電磁シールド部材をアンダカバー６４と一体に設けるようにしてもよい。

前記バッテリケース６０の下面側に複数の桁部材７１，７２，７３（図２に示す）が設けられている。桁部材７１，７２，７３は、駆動用バッテリ１７の重量を支えるに足る強度を有する金属材料（例えば鋼材）によって構成されている。駆動用バッテリ１７は、これら桁部材７１，７２，７３によってサイドメンバ３１，３２等のフレーム１２側に支持されている。

サイドメンバ３１，３２上にサブフレームユニット４０が設けられている。このサブフレームユニット４０は、駆動用バッテリ１７の上方に配置されている。サブフレームユニット４０は、第１のサイドメンバ３１上に配置される第１のサブフレーム８１と、第２のサイドメンバ３２上に配置される第２のサブフレーム８２と、これらサブフレーム８１，８２間に設けられたクロスメンバ８３，８４などを含んでいる。

クロスメンバ８３，８４は、径方向の断面が円形のいわゆる丸パイプからなる。それぞれのクロスメンバ８３，８４の長さ方向の中央部には、上に凸の形状の曲げ部８３ａ，８４ａが形成されている。これら曲げ部８３ａ，８４ａには、荷台１４を支持することができる高さにブラケット８５，８６が設けられている。ブラケット８５，８６に、荷台１４の一部が固定される
図６はフレーム１２の一部と荷台１４の一部を分解して示す斜視図、図７は図４の一部で第１のサイドメンバ３１と第１のサブフレーム８１付近を拡大した断面図である。なお、第２のサイドメンバ３２側も同様に構成されているため、以下に第１のサイドメンバ３１側を代表して説明する。

図６に示すように、サイドメンバ３１上に、サイドメンバカバー９０，９１と、マウントブラケット９２と、サイドメンバエクステンション部材９３などが設けられている。図７に示すようにサイドメンバ３１の一例はハット形断面を有する金属材料（例えば鋼板）からなり、上端にフランジ１００を有している。一方、サブフレーム８１の一例は、逆ハット形断面を有する金属材料（例えば鋼板）からなり、下端にフランジ１０１を有している。これらサイドメンバ３１のフランジ１００と、サブフレーム８１のフランジ１０１との間にサイドメンバカバー９０を挟み、スポット溶接することにより、サイドメンバ３１と、サブフレーム８１と、サイドメンバカバー９０とが互いに固定されている。

このように溶組されたサイドメンバ３１とサイドメンバカバー９０とによって、第１の閉断面Ｓ１（図７に示す）が形成されている。またサブフレーム８１とサイドメンバカバー９０とによって、第２の閉断面Ｓ２が形成されている。これら閉断面Ｓ１，Ｓ２をなすサイドメンバ３１とサブフレーム８１とサイドメンバカバー９０とによって、剛性の高い二階建て構造のサイドフレーム構体１２１が構成されている。

さらにサイドメンバ３１上で前記サブフレーム８１の車体後側に、サイドメンバエクステンション部材９３（図１，図３，図６に示す）が配置されている。例えばサイドメンバエクステンション部材９３の下部９４をサイドメンバ３１内に挿入し、挿入された下部９４を溶接等の固定手段によってサイドメンバ３１に固定している。なお、第２のサイドメンバ３２側も前記第１のサイドメンバ３１側と同様に構成されているため、両者に共通の符号を付して説明を省略する。

図６と図７に示すように、車体前側に位置する一方のクロスメンバ８３の端部８３ｂがサブフレーム８１の孔１１０，１１１に挿入され、端部８３ｂがサブフレーム８１に溶接されている。車体後側に位置する他方のクロスメンバ８４の端部８４ｂもサブフレーム８１の孔１１２，１１３に挿入され、端部８４ｂがサブフレーム８１に溶接されている。これらクロスメンバ８３，８４の端部８３ｂ，８４ｂには、それぞれ補強板１１５が設けられている。補強板１１５もサブフレーム８１に溶接されている。図７に示すＷ１，Ｗ２，Ｗ３は溶接部の一例である。このように溶組されたサブフレーム８１，８２とクロスメンバ８３，８４とによって、図５に示すようにサブアセンブリされたサブフレームユニット４０が構成されている。

サブフレーム８１，８２の上面に荷台１４を支持する支持部８１ａ，８２ａが形成されている。マウントブラケット９２の上面と、サイドメンバエクステンション部材９３の上面にも、それぞれ荷台１４を支持する支持部９２ａ，９３ａが形成されている。キャビン１３の後部には、荷台１４の前端を支持する支持部１２０（図３に示す）が形成されている。荷台１４は、これらの支持部８１ａ，９２ａ，９３ａ，１２０に載置され、ボルトあるいは溶接等の固定手段によってフレーム１２の所定位置に固定されている。

本実施形態の前記フレーム構造によれば、第１のサイドメンバ３１と第１のサブフレーム８１と第１のサイドメンバカバー９０によって、剛性の高い二階建て構造の第１のサイドフレーム構体１２１が構成されている。荷台１４と第１のサイドメンバ３１との間の隙間は第１のサブフレーム８１によってほぼ塞がれている。

また第２のサイドメンバ３２と第２のサブフレーム８２と第２のサイドメンバカバー９０によって、剛性の高い二階建て構造の第２のサイドフレーム構体１２２が構成されている。荷台１４と第２のサイドメンバ３２との間の隙間は第２のサブフレーム８２によってほぼ塞がれている。駆動用バッテリ１７の両側面１７ａ，１７ｂ（図４に示す）は、これらサイドフレーム構体１２１，１２２と対向している。

このようなサイドフレーム構体１２１，１２２が電磁シールドとして機能するため、駆動用バッテリ１７の電磁波発生源から車体側方に向けて放たれる電磁波が車両１０の周囲に放出されることを抑制できる。また駆動用バッテリ１７の上方に荷台１４の鋼製フロア部材５０が配置され、駆動用バッテリ１７の下方には電磁シールド部材６３が配置されているため、駆動用バッテリ１７の上方と下方に電磁波が放出されることも回避できる。駆動用バッテリ１７の前側には、金属製のフロアパネル２６が配置されているため、駆動用バッテリ１７の前方に電磁波が放出されることを回避できる。駆動用バッテリ１７の後方には、走行用モータ１５やトランスミッション１６、クロスメンバ４１，４２等の金属部材が配置されているため、駆動用バッテリ１７の後方に電磁波が放出されることも回避できる。

また駆動用バッテリ１７の両側部に沿って剛性の高い前記サイドフレーム構体１２１，１２２が配置されているため、車体１１の側方からの衝突あるいは後方からの衝突荷重に対して、これらサイドフレーム構体１２１，１２２が大きな強度を発揮することができ、駆動用バッテリ１７が破損することを抑制できるものである。

また、雨天走行中や水溜り走行時に駆動用バッテリ１７が被水することをサイドフレーム構体１２１，１２２によって防ぐことができるため、被水による駆動用バッテリ１７内への浸水を抑制できる。しかも駆動用バッテリ１７に接続される高電圧ケーブル（例えば図２に示すケーブル１３０）をサイドフレーム構体１２１，１２２の内側に配置することが可能となるため、高電圧ケーブルが車体外側に露出してしまうことを回避できる。

またサブフレームユニット４０のクロスメンバ８３，８４に、上方に突出する曲げ部８３ａ，８４ａを形成したことにより、クロスメンバ８３，８４が駆動用バッテリ１７の上面（例えばダクト部６２）と干渉することを回避できるとともに、クロスメンバ８３，８４に設けられたブラケット８５，８６によって荷台１４の一部を支持することができるため、荷台１４の剛性を高めることができるものである。

本実施形態のフレーム構造によれば、例えば既存のガソリン車に使用されていた車体フレームをトラック形電動車両用に改造したい場合などに、既存の車体フレームのサイドメンバ上に本実施形態のサブフレームユニット４０やサイドメンバエクステンション部材９３を載せる等の対策により、駆動用バッテリ１７を搭載可能なトラック形電動車両用のフレーム構造を比較的簡易に得ることが可能である。

なお本発明を実施するに当たって、サイドメンバ、サブフレーム、クロスメンバをはじめとして、サイドフレーム構体を構成する要素の構造及び配置等を適宜に変更して実施できることは言うまでもない。荷台や駆動用バッテリ等の態様も前記実施形態に制約されることはなく、種々の態様で実施することができる。また本発明のフレーム構造は、電動モータのみで走行する電気自動車以外に、たとえば走行用の電動モータとエンジンとを有するハイブリッド車に適用することもできる。

１０…トラック形電動車両、１１…車体、１２…フレーム、１４…荷台、１５…走行用モータ、１７…駆動用バッテリ、３１…第１のサイドメンバ、３２…第２のサイドメンバ、４０…サブフレームユニット、４１，４２…クロスメンバ、５０…フロア部材、８１…第１のサブフレーム、８２…第２のサブフレーム、８３，８４…曲げ部、９０…サイドメンバカバー、９３…サイドメンバエクステンション部材、１２１…第１のサイドフレーム構体、１２２…第２のサイドフレーム構体。

Claims (5)

1. 走行用モータと該走行用モータへ電力を供給する駆動用バッテリとを有するトラック形電動車両、のフレーム構造であって、
   車体の前後方向に延びる第１および第２のサイドメンバを含むフレームと、
   前記各サイドメンバ上にそれぞれ配置された第１および第２のサブフレームと、
   前記第１および第２のサブフレーム間に設けられ、車体の幅方向に延びるクロスメンバと、
   前記第１のサイドメンバと前記第１のサブフレームとを含み前記駆動用バッテリの一方の側面と対向する第１のサイドフレーム構体と、
   前記第２のサイドメンバと前記第２のサブフレームとを含み前記駆動用バッテリの他方の側面と対向する第２のサイドフレーム構体とを具備し、
   前記第１のサイドフレーム構体と前記第２のサイドフレーム構体との間に前記駆動用バッテリを配置したことを特徴とするトラック形電動車両のフレーム構造。
2. 前記各サイドメンバがそれぞれハット形断面、前記各サブフレームがそれぞれ逆ハット形断面であり、前記サイドメンバと前記サブフレームとの間にサイドメンバカバーが設けられ、前記サイドメンバのフランジと前記サブフレームのフランジと前記サイドメンバカバーとを結合することにより第１の閉断面と第２の閉断面とを有したことを特徴とする請求項１に記載のトラック形電動車両のフレーム構造。
3. 前記クロスメンバの一方の端部が前記第１のサブフレームの孔に挿入されて該サブフレームに溶接され、前記クロスメンバの他方の端部が前記第２のサブフレームの孔に挿入されて該サブフレームに溶接されたことを特徴とする請求項１または２に記載のトラック形電動車両のフレーム構造。
4. 前記クロスメンバの長手方向中央部に上方に突出する曲げ部が形成され、この曲げ部に荷台の一部を支持するブラケットが設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のトラック形電動車両のフレーム構造。
5. 前記第１および第２のサブフレームの車体後側で前記第１および第２のサイドメンバ上に、それぞれサイドメンバエクステンション部材が設けられたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトラック形電動車両のフレーム構造。

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