JP2018165137A - 自動車車両 - Google Patents

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博 小澤
博之 勝山
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博之 勝山
佑哉 斎藤
Yuya Saito
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Abstract

【課題】フレーム部の左右外側にバッテリケースが配置される自動車車両において、側面衝突時等に、バッテリケース内のバッテリセルを的確に保護することのできる自動車車両を提供する。【解決手段】前後に延びるフレーム部35と、フレーム部の左右外側に配置されるバッテリケース20と、バッテリケース20が左右内側へ移動してフレーム部35と接触した際に、フレーム部35からバッテリケース20に対する下向きの力を生じさせる脱落機構70と、を備え、バッテリケース20を車体側から確実に脱落させるようにした。【選択図】図5

Description

本発明は、フレーム部の左右外側にバッテリケースが配置される自動車車両に関する。
車両の下側にバッテリを配置した自動車車両として、特許文献1に記載の燃料電池車両が知られている。この燃料電池車両では、バッテリケースは、車両のほぼ中心であって下部側に、車両の前後方向に延在するフレームや車両の幅方向に延在するクロスメンバーによって囲まれて配置されている。
また、車両外部の高い位置からの衝撃を考慮したバッテリケースの車載構造として、特許文献2に記載のものが知られている。このバッテリケースは後部座席よりも車両後側に配置され、支持部材の上側にビスによって固定される。バッテリケースのビス挿通穴は、ビスの頭部よりも小さくなるように形成された第1開口部と、ビスの頭部よりも大きくなるように形成された第2開口部と、第1開口部と第2開口部とを連通する連通部と、を含み、バッテリケースに車両後側から衝撃が加わったときに、ビスの位置が第1開口部から第2開口部に移行することにより、ビスが第2開口部から抜けることによりビスによる固定が解除されるようになっている。
国際公開第2010/137147号 特開2007−230329号公報
ところで、特許文献1に記載の車両では、バッテリケースの左右外側にメインフレームが配置され、左右中央のバッテリケースはメインフレームにより保護されている。しかしながら、これとは逆に、フレーム部の左右外側にバッテリケースが配置される場合、車両の側面衝突時等にバッテリケースに左右外側から直接的に負荷が加わるため、負荷を考慮したバッテリの保護構造を採用する必要がある。
また、特許文献2には、車体とバッテリケースが並んで配置された場合におけるバッテリの保護については開示されていない。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フレーム部の左右外側にバッテリケースが配置される自動車車両において、側面衝突時等に、バッテリケース内のバッテリセルを的確に保護することのできる自動車車両を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明によれば、前後に延びるフレーム部と、前記フレーム部の左右外側に配置されるバッテリケースと、前記バッテリケースが左右内側へ移動して前記フレーム部と接触した際に、前記フレーム部から前記バッテリケースに対する下向きの力を生じさせる脱落機構と、を備えた自動車車両が提供される。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリケースが左右内側へ移動してフレーム部と接触した際に、脱落機構により、フレーム部からバッテリケースに対して下向きの力が加えられる。これにより、バッテリケースは左右内側へ移動しつつ下方向へ移動して車体側から脱落する。
上記自動車車両において、前記脱落機構は、前記フレーム部の左右外壁の外面に形成され、左右内側へ向かって下方へ傾いた車体側案内面を有する。ここで、車体側案内面は、平面状であっても曲面状であってもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリケースが左右内側へ移動するとフレーム部の車体側案内面と接触する。このとき、バッテリケースにはフレーム部から車体側案内面と垂直な方向の反力が加えられる。この反力は、左右方向外向きの分力と、下向きの分力とからなるので、バッテリケースに下向きの力が加えられることとなる。
上記自動車車両において、前記脱落機構は、前記バッテリケースの左右内壁の外面に形成され、左右内側へ向かって下方へ傾いたバッテリ側案内面を有してもよい。ここで、バッテリ側案内面は、平面状であっても曲面状であってもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリケースが左右内側へ移動すると、バッテリケースのバッテリ側案内面がフレーム部と接触する。このとき、バッテリケースにはフレーム部からバッテリ側案内面と垂直な方向の反力が加えられる。この反力は、左右方向外向きの分力と、下向きの分力とからなるので、バッテリケースに下向きの力が加えられることとなる。
上記自動車車両において、前記バッテリケースの左右外側には、サイドシル部が配置されてもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリケースは、サイドシル部から押されることで左右内側へ移動する。
上記自動車車両において、前記バッテリケースが固定されるバッテリ支持板と、前記バッテリ支持板及び前記フレーム部を締結する締結部と、前記バッテリ支持板が左右内側へ移動した際に、前記バッテリ支持板及び前記フレーム部の締結を解除する解除機構と、を備えてもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリ支持板がバッテリケースとともに左右内側へ移動した際に、解除機構により、前記バッテリ支持板及び前記フレーム部の締結が解除される。これにより、バッテリ支持板はバッテリケースとともに車体側から脱落する。
上記自動車車両において、前記締結部は、前記バッテリ支持板に形成された第1孔と、前記フレーム部に形成された第2孔と、前記第1孔及び前記第2孔を挿通するボルトと、前記ボルトと螺合するナットと、を有し、前記第1孔は、所期の固定位置に対応し前記ボルト又は前記ナットの座面より小径の第1円形部と、当該第1円形部の左右外側と連続的に形成され前記ボルト又は前記ナットの座面より大径の第2円形部と、を有してもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリ支持板がバッテリケースとともに左右内側へ移動すると、ボルトの軸は第1孔内を第1円形部から第2円形部へ相対的に移動する。そして、ボルト又はナットの座面が第2円形部に到達すると、ボルト又はナットの座面が第2円形部を挿通可能な状態となり、ボルト及びナットによるバッテリ支持板の締結が解除される。
上記自動車車両において、前記締結部は、前記バッテリ支持板に形成された第1孔と、前記フレーム部に形成された第2孔と、前記第1孔及び前記第2孔を挿通するボルトと、前記ボルトと螺合するナットと、を有し、前記バッテリ支持板は、前記第1孔の左右外側近傍に形成され前記ボルト又はナットの座面より大きな開放部を有してもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリ支持板がバッテリケースとともに左右内側へ移動すると、ボルトの軸は第1孔内の左右外側の周縁部に接触する。ここで、バッテリ支持板における第1孔の左右外側近傍には開放部が形成されているので、第1孔の左右外側の周縁部は比較的脆弱である。これにより、ボルトの軸は、バッテリ支持板の第1孔の周縁部を変形させて開放部へ到達し、ボルト及びナットによるバッテリ支持板の締結が解除される。
上記自動車車両において、前記締結部は、前記バッテリ支持板に形成された第1孔と、前記フレーム部に形成された第2孔と、前記第1孔及び前記第2孔を挿通するボルトと、前記ボルトと螺合するナットと、を有し、前記バッテリ支持板における前記第1孔の形成部分は、前記第1孔の左右内側よりも左右外側が薄く形成されてもよい。
この自動車車両によれば、自動車車両の側面衝突時等に、バッテリ支持板がバッテリケースとともに左右内側へ移動すると、ボルトの軸は第1孔内の左右外側の周縁部に接触する。このとき、第1孔の左右外側の周縁部が薄肉であるため、バッテリ支持板は変形しやすく、また、ボルトには剪断方向の応力が集中する。これにより、バッテリ支持板を変形させて第1孔を拡げてボルト又はナットの座面が第1孔を挿通可能な状態とする、もしくは、ボルトの軸を切断することにより、ボルト及びナットによるバッテリ支持板の締結が解除される。
本発明によれば、車両の側面衝突時等に、バッテリケースを車体側から確実に脱落させることができ、この結果、バッテリケース内のバッテリセルを的確に保護することができる。また、側面衝突時等にバッテリケースを移動させるスペースを確保することができ、バッテリケースの搭載スペースを大きくすることができる。
本発明の一実施形態を示す自動車車両の概略外観図である。 図1のA−A断面図である。 図2のB−B断面図である。 図3の一部拡大図である。 図2の状態からバッテリケースが左右一方へ移動した状態を示す説明図である。 図3の状態からバッテリケースが左右一方へ移動した状態を示す説明図である。 変形例を示すバッテリ支持板の一部底面図である。 変形例を示すバッテリ支持板の一部底面図である。 変形例を示すバッテリ支持板の一部拡大図であり、(a)は側面衝突前の状態、(b)は側面衝突時の状態を示す。 変形例を示すバッテリ支持板の一部底面図である。 変形例を示す図10のC−C断面図である。 変形例を示す図10のC−C断面図である。
図1から図6は本発明の一実施形態を示すものであり、図1は自動車車両の概略外観図、図2は図1のA−A断面図、図3は図2のB−B断面図、図4は図3の一部拡大図、図5は図2の状態からバッテリケースが左右一方へ移動した状態を示す説明図、図6は図3の状態からバッテリケースが左右一方へ移動した状態を示す説明図である。
図1に示すように、この自動車車両10は車輪の駆動源としてモータを有し、図2に示すように、モータに電力を供給する複数のバッテリセルBTが搭載されている。各バッテリセルBTは、箱状のバッテリケース20に整列された状態で収納される。バッテリケース20の材質は任意であるが、例えば、金属、強化プラスチック等の比較的剛性の高い材料から構成される。
自動車車両10は、例えば鋼板をプレス成型したパネル状の部材を集成し、スポット溶接等で接合した車体を有している。車体は、左右一対に配置され正面視にて袋状の断面を有するサイドシル部30と、左右中央に配置され正面視にて袋状の断面を有するフレーム部35と、車室下部をなし各サイドシル部30に接続されるフロアパネル40と、を有している。サイドシル部30の具体的な構成は任意であるが、例えば、左右方向外側に配置されるアウタパネルと、左右方向内側に配置されアウタパネルとともに袋状の断面を形成するインナパネルと、を有する。
フレーム部35の具体的構成は任意であるが、例えば、左右方向一方に配置される第1パネルと、左右方向他方に配置され第1パネルとともに袋状の断面を形成する第2パネルと、から構成することができる。また、例えば、フレーム部35を、断面が略逆ハット状のパネルとすることもでき、この場合はフロアパネル40とともに袋状の断面を形成することが好ましい。また、フレーム部35は、他のバッテリセルその他の補器類を搭載するためのサブフレームであってもよい。
また、自動車車両10は、フロアパネル40の下側に配置され各サイドシル部30及びフロアパネル40に接続されるバッテリ支持板50を有する。本実施形態においては、バッテリケース20は、各サイドシル部30と、フロアパネル40と、フレーム部35と、バッテリ支持板50とにより画成された左右一対の空間にそれぞれ配置される。バッテリケース20は、バッテリ支持板50に固定される。バッテリ支持板50の材質は任意であるが、例えば、金属、強化プラスチック等の比較的剛性の高い材料から構成される。本実施形態においては、フロアパネル40が各サイドシル部30及びフレーム部35の上側に、バッテリ支持板50が各サイドシル部30及びフレーム部35の下側に接続される。この結果、各サイドシル部30と、バッテリケース20と、フレーム部35とは、ほぼ同じ高さで左右に並んでいる。尚、フロアパネル40とバッテリ支持板50は、上下方向に離隔してバッテリケース20を収容可能な空間を画成していれば、各サイドシル部30及びフレーム部35に接続される位置は任意に変更可能である。フロアパネル40と各サイドシル部30及びフレーム部35とは例えば溶接により接続され、バッテリ支持板50と各サイドシル部30は第1締結部60により接続され、バッテリ支持板50とフレーム部35は第2締結部65により接続される。本実施形態においては、サイドシル部30及びフレーム部35の下面は水平かつ平坦に形成されている。そして、平板状のバッテリ支持板50の左右外端側がサイドシル部30の下面に重ねられた状態で締結され、バッテリ支持板50の左右内端側がフレーム35の下面に重ねられた状態で締結される。
第1締結部60は、バッテリ支持板50に形成された第1孔51と、サイドシル部30に形成された第2孔32と、第1孔51及び第2孔32を挿通するボルト61と、ボルト61と螺合するナット62と、を有する。本実施形態においては、ナット62がサイドシル部30の内部に配置され、ボルト61の頭がバッテリ支持板50と接触する。
第2締結部65は、バッテリ支持板50に形成された第1孔52と、フレーム部35に形成された第2孔37と、第1孔52及び第2孔37を挿通するボルト66と、ボルト66と螺合するナット67と、を有する。本実施形態においては、ナット66がフレーム部35の内部に配置され、ボルト66の頭がバッテリ支持板50と接触する。
自動車車両10は、バッテリケース20が左右内側へ移動してフレーム部35と接触した際に、フレーム部35からバッテリケース20に対する下向きの力を生じさせる脱落機構70を有する。本実施形態においては、脱落機構70は、フレーム部35の左右外壁36の外面に形成され、左右内側へ向かって下方へ傾いた車体側案内面71と、バッテリケース20の左右内壁21の外面に形成され、左右内側へ向かって下方へ傾いたバッテリ側案内面72と、を有する。車体側案内面71及びバッテリ側案内面72はそれぞれ平面状に形成され、鉛直方向に対するなす角は上下にわたって一定である。本実施形態においては、車体側案内面71及びバッテリ側案内面72は、鉛直方向に対して互いに同じ角度で傾斜し、左右方向についての互いの距離は上下にわたって同じである。尚、車体側案内面71及びバッテリ側案内面72の鉛直方向に対するなす角は45°以下とすることが好ましく、さらに好ましくは15°以上30°以下である。
自動車車両10は、バッテリ支持板50が左右内側へ移動した際に、バッテリ支持板50及びフレーム部35の締結を解除する解除機構を有する。本実施形態においては、バッテリ支持板50の第1孔52が特殊な形状に形成され、解除機構をなしている。
すなわち、図3に示すように、バッテリ支持板50の第1孔52は、所期の固定位置に対応しボルト66の座面より小径の第1円形部53と、第1円形部53の左右内側と連続的に形成されボルト61の座面より大径の第2円形部54と、を有している。本実施形態においては、図4に示すように、第1円形部53と第2円形部54は一部が重なるよう形成され、第1孔52は全体として平面視にてだるま形状を呈している。また、第1孔52における第1円形部53と第2円形部54の接続部分の前後方向寸法は、ボルト66の軸の径寸法より小さく設定されている。尚、フレーム部35の第2孔37は、平面視にて円形を呈している。
以上のように構成された自動車車両10では、側面衝突時等に、一方のサイドシル部30が衝突物等に押されて左右方向内側へ移動し、一方のバッテリケース20と接触する。この後、図5に示すように、一方のバッテリケース20はサイドシル部30に押され左右内側へ移動する。
そして、バッテリケース20が左右内側へ移動してフレーム部35と接触した際に、脱落機構70により、フレーム部35からバッテリケース20に対して下向きの力が加えられる。具体的には、バッテリケース20が左右内側へ移動すると、バッテリケース20のバッテリ側案内面72とフレーム部35の車体側案内面71が接触する。このとき、バッテリケース20にはフレーム部35から車体側案内面71及びバッテリ側案内面72と垂直な方向の反力が加えられる。この反力は、左右方向内向きの分力と、下向きの分力とからなるので、バッテリケース20に下向きの力が加えられることとなる。これにより、バッテリケース20の左右内端側は左右内側へ移動しつつ下方向へ移動して車体側から脱落する。ここで、脱落するのはバッテリケース20の左右内端側のみであり、左右外端側は車体側から脱落しない。
また、本実施形態の自動車車両10によれば、側面衝突時等に、図6に示すように、一方のバッテリ支持板50がバッテリケース20とともに左右内側へ移動した際に、解除機構により、バッテリ支持板50及びフレーム部35の締結が解除される。具体的には、バッテリ支持板50がバッテリケース20とともに左右内側へ移動すると、ボルト66の軸は第1孔52内を第1円形部53から第2円形部54へ相対的に移動する。このとき、ボルト66の軸は第1円形部53の左右外側の周縁部に接触するもの、第1円形部53の左右外側は比較的脆弱であるため、バッテリ支持板50は変形しやすい。これにより、バッテリ支持板50を変形させて第1孔52を拡げることにより、ボルト66の軸をスムースに第2円形部54へ移動させることができる。そして、ボルト66の座面が第2円形部54に到達すると、ボルト66の座面が第2円形部54を挿通可能な状態となり、ボルト66及びナット67によるバッテリ支持板50の締結が解除される。ここで、締結が解除されるのはバッテリ支持板50の左右内端側のみであり、左右外端側の締結は解除されない。
このように、本実施形態の自動車車両10によれば、側面衝突時等に、バッテリケース20を車体側から確実に脱落させることができ、この結果、バッテリケース20内のバッテリセルBTを的確に保護することができる。また、側面衝突時等にバッテリケース20を移動させるスペースを確保することができ、バッテリケース20の搭載スペースを大きくすることができる。特に本実施形態においては、バッテリケース20の左右内端側を脱落させてバッテリセルBTの保護を図りつつ、左右外端側は車体とともに側面衝突時等における荷重を受けることができ、実用に際して極めて有利である。
尚、前記実施形態においては、脱落機構70として、車体側案内面71とバッテリ側案内面72の両方を有するものを示したが、いずれか一方の案内面であってもよい。また、これらの案内面は、平面状であっても曲面状であってもよい。さらに、これらの案内面は、バッテリケース及び/又はフレーム部の壁部に全面的に形成されている必要はなく、少なくとも、バッテリケースが左右内側へ移動した際におけるフレーム部とバッテリケースの接触部分に形成されていればよい。さらにまた、例えば、車体側案内面及び/又はバッテリ側案内面の接触部分を、凸部を形成する、材質を変更する等により、他の部分より強度を向上させてもよい。
また、前記実施形態においては、バッテリ支持板50の第2締結部65の第1孔52が全体として平面視にてだるま形状を呈するものを示したが、例えば図7に示すように、第1円形部53と第2円形部54は一部が重ならずに、両者を接続する通路55を介して離隔して形成されていてもよい。さらに、例えば図8に示すように、第1円形部53及び第2円形部54を比較的近接させた状態で独立して形成し、第1円形部53の左右外側の周縁部を比較的脆弱として、側面衝突時等にボルト61の軸の左右外側への移動が許容されるようにしてもよい。この場合、第1円形部53が第1孔の本体をなし、第2円形部54が第1孔の本体の左右外側近傍に形成されボルト又はナットの座面より大きな開放部ということができる。
さらにまた、例えば図9(a)に示すように、第1孔152を円形の孔とし、第1孔152をバッテリ支持板150の端部、切欠部等の開放部153と比較的近接させてもよい。バッテリ支持板150における第1孔152の左右外側近傍には開放部153が形成されているので、第1孔152の左右外側の周縁部は比較的脆弱となる。この構成としても、図9(b)に示すように、バッテリ支持板150がバッテリケース20とともに左右内側へ移動すると、ボルト61の軸はバッテリ支持板150の第1孔152の周縁部を変形させて開放部153へ到達し、ボルト61によるバッテリ支持板150の締結が解除される。
さらに、例えば、図10に示すように、第2締結部65の第1孔252を円形の孔とし、バッテリ支持板250における第1孔252の形成部分を、第1孔252の左右内側よりも左右外側が薄く形成されるようにしてもよい。この場合、自動車車両10の側面衝突時等に、バッテリ支持板250を変形させて第1孔252を拡げてボルト66の座面が第1孔252を挿通可能な状態とする、もしくは、ボルト66の軸を切断することにより、ボルト66及びナット67によるバッテリ支持板250の締結が解除される。ここで、第1孔252の形成部分の断面形状は任意に変更することができ、例えば図11に示すように、第1孔252の左右外側の周縁が、左右外側方向について上方へ向かって一定角度で傾斜するようにすることができる。また、例えば図12に示すように、第1孔252の左右外側の周縁が、下側については上下方向へ延び、上側については上方へ向かって左右外側へ傾斜するようにしてもよい。図12の例では、第1孔252の左右外側の周縁の上側は、上方へ凹の湾曲面をなしている。尚、バッテリ支持板及びサイドシル部の締結を解除する解除機構を設けることが好ましいが、脱落機構によりバッテリケース20に生じる下向きの力で締結が解除されるならば、必ずしも解除機構を設ける必要はない。
また、前記実施形態においては、左右一対の2つのバッテリケース20が、左右中央の1つのフレーム部35の左右外側に配置されるものを示したが、バッテリケース20及びフレーム部35の個数及び配置状態は、自動車車両10のプラットフォームに応じて適宜変更可能であることはいうまでもない。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、脱落機構は案内面に限定されず任意に変更することができ、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
10 自動車車両
20 バッテリケース
21 左右内壁
30 サイドシル部
32 第2孔
50 バッテリ支持板
52 第1孔
53 第1円形部
54 第2円形部
65 第2締結部
66 ボルト
67 ナット
70 脱落機構
71 車体側案内面
72 バッテリ側案内面
150 バッテリ支持板
152 第1孔
153 開放部
250 バッテリ支持板
252 第1孔

Claims (8)

  1. 前後に延びるフレーム部と、
    前記フレーム部の左右外側に配置されるバッテリケースと、
    前記バッテリケースが左右内側へ移動して前記フレーム部と接触した際に、前記フレーム部から前記バッテリケースに対する下向きの力を生じさせる脱落機構と、を備えた自動車車両。
  2. 前記脱落機構は、前記フレーム部の左右外壁の外面に形成され、左右内側へ向かって下方へ傾いた車体側案内面を有する請求項1に記載の自動車車両。
  3. 前記脱落機構は、前記バッテリケースの左右内壁の外面に形成され、左右内側へ向かって下方へ傾いたバッテリ側案内面を有する請求項1または2に記載の自動車車両。
  4. 前記バッテリケースの左右外側には、サイドシル部が配置される請求項1から3のいずれか1項に記載の自動車車両。
  5. 前記バッテリケースが固定されるバッテリ支持板と、
    前記バッテリ支持板及び前記フレーム部を締結する締結部と、
    前記バッテリ支持板が左右内側へ移動した際に、前記バッテリ支持板及び前記フレーム部の締結を解除する解除機構と、を備えた請求項1から4のいずれか1項に記載の自動車車両。
  6. 前記締結部は、前記バッテリ支持板に形成された第1孔と、前記フレーム部に形成された第2孔と、前記第1孔及び前記第2孔を挿通するボルトと、前記ボルトと螺合するナットと、を有し、
    前記第1孔は、所期の固定位置に対応し前記ボルト又は前記ナットの座面より小径の第1円形部と、当該第1円形部の左右外側と連続的に形成され前記ボルト又は前記ナットの座面より大径の第2円形部と、を有する請求項5に記載の自動車車両。
  7. 前記締結部は、前記バッテリ支持板に形成された第1孔と、前記フレーム部に形成された第2孔と、前記第1孔及び前記第2孔を挿通するボルトと、前記ボルトと螺合するナットと、を有し、
    前記バッテリ支持板は、前記第1孔の左右外側近傍に形成され前記ボルト又はナットの座面より大きな開放部を有する請求項5に記載の自動車車両。
  8. 前記締結部は、前記バッテリ支持板に形成された第1孔と、前記フレーム部に形成された第2孔と、前記第1孔及び前記第2孔を挿通するボルトと、前記ボルトと螺合するナットと、を有し、
    前記バッテリ支持板における前記第1孔の形成部分は、前記第1孔の左右内側よりも左右外側が薄く形成される請求項5に記載の自動車車両。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113794021A (zh) * 2021-10-13 2021-12-14 淮北银丰铝业有限公司 一种新能源汽车防爆电池箱体

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