JP2019111901A - 車両用フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ取付構造を簡易化し、バッテリ交換時のメンテナンス性およびバッテリの信頼性を担保し、バッテリ搭載性の低下を抑制する車両用フレームを提供する。【解決手段】車両の駆動用バッテリ５３を搭載する車両用フレーム１であって、車両の前輪車軸７ａと第１懸架装置８を介して連結する第１ラダーフレーム部１ａと、車両の後輪車軸９ａと第２懸架装置１０を介して連結する第２ラダーフレーム部１ｂと、車両前後方向において延在し、車幅方向中央領域に配置される連結部材２１により、第１ラダーフレーム部１ａと第２ラダーフレーム部１ｂとを連結する連結部２３とを含み、連結部２３は、駆動用バッテリ５３を支持するものとした。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用フレームに関する。

近年、環境負荷の低減の観点から、乗用車のみならず、トラック等を含めた商用車においても、電動トラックの開発および研究が進められてきている。
電動トラックでは駆動用バッテリを搭載する場合、多くは特許文献１に記載されているようにトラックのラダーフレームの車幅方向側部に設けることが考えられる。

特開２０１５−１２３９２３号公報

しかしながら、ラダーフレームの車幅方向側部に駆動用バッテリを搭載する場合、車両最外側までの距離が短いため、大容量の駆動用バッテリは車両最外側を超え、法規的に不適合となりやすい。しかも。衝突安全を考慮したガードを設けることができない場合があり、バッテリ搭載性の低下をもたらすおそれがある。

そこで、ラダーフレーム内に駆動用バッテリを搭載することも考えられる。
このような場合、駆動用バッテリは、ラダーフレームにブラケットを介して搭載するが、走行中、ラダーフレームに入力されるねじり応力が、駆動用バッテリに作用するために、駆動用バッテリに影響を与えやすい。このため、駆動用バッテリの信頼性が低下するおそれがある。しかも、駆動用バッテリの取付構造が複雑化しやすい難点もある。特にラダーフレームの組幅が狭い場合、大容量の駆動用バッテリの搭載ができず、バッテリ搭載性そのものに影響を与えてしまう。

そのうえ、ラダーフレーム内に駆動用バッテリを搭載する場合、バッテリ交換時などメンテナンスの際、ラダーフレームの各部がメンテナンス作業の障害となりやすく、メンテナンス性が悪くなる問題もある。

そこで、本発明の目的は、駆動用バッテリの取付構造を簡易化し、かつ駆動用バッテリ交換時のメンテナンス性および駆動用バッテリの信頼性を担保しつつ、バッテリ搭載性の低下を抑制することができる車両用フレームを提供することにある。

本発明は、以下の適用例として実現することができる。本適用例に係る車両用フレームは、車両の駆動用バッテリを搭載する車両用フレームであって、車両の前輪車軸と第１懸架装置を介して連結する第１ラダーフレーム部と、車両の後輪車軸と第２懸架装置を介して連結する第２ラダーフレーム部と、車両前後方向において延在し、車幅方向中央領域に配置される連結部材により、第１ラダーフレーム部と第２ラダーフレーム部とを連結する連結部と、を含み、連結部は、駆動用バッテリを支持するものとした。

すなわち、第１ラダーフレーム部と第２ラダーフレーム部との間は、車幅方向中央領域に連結部材が位置する連結部が配置されるだけなので、連結部の側方には、連結部から車両最外側までの距離が十分に担保される開放領域が確保される。

このため駆動用バッテリは、連結部材に支持して開放領域に配置するだけで、大容量の駆動用バッテリでも、車両最外側から超えずに搭載が可能となる。衝突安全のガードも設けられる。しかも、駆動用バッテリは、車幅方向中央域の連結部材に支持するだけなので、駆動用バッテリの取付けは簡易となる。そのうえ、駆動用バッテリの交換などメンテナンスは、連結部材の側方の開放した領域で行われるので、障害なく、メンテナンス作業が行える。

また車両の走行中、各ラダーフレーム部に入力されるねじり応力は、車幅方向中央域に位置する連結部材に入力されるだけで、駆動用バッテリには加わらないので、ねじり応力が駆動用バッテリに影響を与えることはない。

よって、駆動用バッテリの取付構造が簡易化できるうえ、駆動用バッテリの交換時のメンテナンス性および駆動用バッテリの信頼性が担保でき、バッテリ搭載性の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る態様となる車両のフレームを示す斜視図。 同フレームの連結部とラダーフレームとの連結構造を示す斜視図。 図１中の矢視Ａ‐Ａから見た連結部の側面図。 図３中の矢視Ｂ−Ｂ線に沿う連結部の断面図。

以下、本発明を図１〜図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１は、車両、例えば電動トラックを示している。この電動トラックの主な構成を説明すると、図１中１はシャシフレーム、２はキャブ、５は架装物に相当する荷台、７は前輪、９は後輪である。ちなみにシャシフレーム１は、本願の車両用フレームに相当する。

シャシフレーム１は、車両前後方向前部に配置される前フレーム部１ａ、車両前後方向後部に配置される後フレーム部１ｂと、両フレーム部１ａ、１ｂ間を連結する中間フレーム部１ｃとから構成される。
このうち前フレーム部１ａおよび後フレーム部１ｂは、いずれも前後方向に延びる一対のサイドレール１１と、同サイドレール１１間に掛け渡した複数本のクロスメンバ１３（一部しか図示していない）とを有したラダーフレームから構成される。ちなみに前フレーム部１ａは、本願の第１ラダーフレーム部に相当し、後部フレーム部１ｂは本願の第２ラダーフレーム部に相当する。

前フレーム部１ａの車幅方向両側には、前輪７とつながる車軸７ａ（本願の前輪車軸に相当）が、フロントサスペンション８、具体的にはリーフスプリング８ａを有したフロントサスペンション８を介して連結される。後部フレーム１ｂの車幅方向両側には、後輪９とつながる車軸９ａ（本願の後輪車軸に相当）が、リヤサスペンション１０、具体的にはリーフスプリング１０ａを有したリヤサスペンション１０を介して連結される。

また中間フレーム部１ｃは、シャシフレーム１の車幅方向中央域に配置された連結部材２１から構成される。さらに述べれば連結部材２１は、車幅方向中央域に沿って車両前後方向に延在する柱状の部材から構成される。例えば連結部材２１は、前後方向に延びる一本の中空部材から構成される。ちなみに連結部材２１は、前フレーム部１ａと後部フレーム部１ｂとの間を連結する連結部２３をなす。

この中間フレーム部１ｃの各部の構造が、図２の斜視図や図３の側面図（図１の矢視Ａ−Ａ線）や図４の断面図（図３中の矢視Ｂ−Ｂ線）に示されている。

中間フレーム部１ｃの各部を説明すると、中間フレーム部１ｃは、例えば中空の本体部２７と、同本体部２７の両端部に取着（例えば溶接など）されたコーン形の継手部２９とを有している（図１〜図４）。

このうち本体部２７は、例えば図４に示されるように上下の縁部に一対のＬ形フランジ部３１ａが形成された半円形状断面の円弧片３１と、上下の縁部に一対のＬ形フランジ部３３ａが形成された半円形状断面の円弧片３３とを、互いに開口側が向き合うよう取着（例えば溶接など）して、中空の柱状に組み上げてなる。

コーン形の継手部２９は、例えば端に向かうにしたがい拡開する円錐状部材から構成される。この継手部２９の小径側の端部が本体部２７の一端部に取着され、大径側の端部が本体部２７の他端部に取着される。ちなみに継手部２９の開口縁には、フランジ部２９ａが形成されている。

このとき本体部２７の断面形状や継手部２９の断面形状は、シャシフレーム１に作用する各種入力に基づき定まる。本実施形態では、本体部２７の主な断面形状には、上下方向の径寸法が車幅方向の径寸法よりも長い長円形状が採用される。また本体部２７の上下端は、円弧片３１のＬ形フランジ部３１ａと円弧片３３のＬ形フランジ部３３ａとが合わさるよう取着されることでＴ形形状に形成される構造となっており、このＴ形形状の部分と本体部２７の長円の断面形状とが協同して、中間フレーム部１ｃに、各種入力（ねじり応力など）に耐え得る剛性を確保している（断面係数:大）。

また柱状の本体部２７の車幅方向両側部には、一対のブラケット３７が取着される。ちなみに本実施形態ではブラケット３７は、本体部２７の軸方向に沿って延びるチャンネル部材（断面Ｃ形状の部材）から構成される。なお、ブラケット３７の内面には固定用のナット３７ａが設けられている（図４）。

そして、図２および図３に示されるように中間フレーム部１ｃの前側に位置するフランジ部２９ａが、後フレーム部１ｂの前部端を形成するクロスメンバ１３の車幅方向中央に設けた連結座３９に、締結具、例えばボルト４１を用いて締結される。前側に位置するフランジ部２９ａも、同様に前フレーム部１ａの後部端を形成するクロスメンバ１３の中央に設けた連結座４３に、締結具、例えばボルト（図示しない）を用いて締結される。なお、図２には、中間フレーム部１ｃの後部端の締結構造しか図示していない。

つまり、シャシフレーム１は、柱状の中間フレーム部１ｃの前後に、ラダーフレームで形成される前フレーム部１ａ，後フレーム部１ｂを組み付けることによって構成される。

こうしたシャシフレーム１の前フレーム部１ａに、キャブ２やキャブ２に付帯するステアリング機器（図示しない）が搭載される。また中間フレーム部１ｃから後フレーム部１ｂに渡り、架装物である荷台５が搭載される。

また後フレーム部１ｂには、モータや減速機やディファレンシャル（いずれも図示しない）を内蔵した電動駆動ユニット５１が搭載される。電動駆動ユニット５１は後輪９の車軸９ａを駆動するものである。前フレーム部１ａには、インバータやＤＣ‐ＤＣコンバータや充電器（いずれも図示しない）など各種付帯機器５２が搭載される。この場合、後輪９が駆動される構成となるが、反対に前フレーム部１ａに電動駆動ユニット５１を搭載し，後フレーム部１ｂに各種付帯機器５２を搭載して、前輪７が駆動される構成としてもよい。

こうした中間フレーム部１ｃの車幅方向両側に、ブラケット３７にステー部材（図示しない）を介して、大容量の高電圧バッテリで構成される駆動用バッテリ５３が支持される。また図４に示されるようにＬ形フランジ部３１ａ，３３ａには、前フレーム部１ａや後フレーム部１ｂから延びる各種ハーネス３２ａが固定される。固定は、例えばＬ形フランジ部３１ａ，３３ａに設けたナット３２ｂや、同Ｌ形フランジ部３１ａ，３３ａに組み付くバンド部材３２ｃや、同バンド部材３２ｃをナット３２ｂに締結するボルト（図示しない）などを用いた固定構造によって行われる（図４）。

こうした構造により、中間フレーム部１ｃの両側に形成される開放空間を活用して、これまで難しいとされていた大容量の駆動用バッテリ５３でも収められたり、衝突安全のガード５５が設けられたりする（図１）。

すなわち、本実施形態のシャシフレーム１は、前フレーム部１ａと後フレーム部１ｂは、駆動系やキャビン系を搭載するだけに特化したラダーフレームとし、前フレーム部１ａと後フレーム部１ｂ間は連結部材２１（連結部２３）だけが配置される構成される。

このため、連結部材２１の側方には、車幅中央域に有る連結部材２１から車両最外側となる荷台５の車幅方向端までの距離（図１，４：Ｃ距離）が十分に確保され、さらに車両前後方向の前・後フレーム部１ａ，１ｂ間でも十分な離間距離（図１，４：Ｌ距離）が確保されたスペース、すなわち前フレーム部１ａ、後フレーム部１ｂおよび中間フレーム部１ｃで囲まれた広い開放領域が確保される。

したがって、駆動用バッテリ５３は、連結部材２１に支持して開放領域に配置するだけで、大容量の駆動用バッテリ５３でも車両最外側から超えずに搭載ができる。しかも、衝突安全のガード５５も設けることができる。特に車幅方向中央に配置した連結部材２１に駆動用バッテリ５３を支持する構造は、車両の走行中、前・後輪７，９からの入力によって、前フレーム部１ａ、１ｂに生じたねじり応力は、シャシフレーム１の車幅方向中央域に有る連結部材２１へ入力されるだけで、駆動用バッテリ５３には加わらずにすみ、ねじり応力が駆動用バッテリ５３に影響を与える心配はない。

そのうえ、駆動用バッテリ５３は、シャシフレーム１の車幅方向中央域に位置する連結部材２１に支持するだけでよく、駆動用バッテリ５３の取付けは簡易ですむ。
加えて、駆動用バッテリ５３の交換などメンテナンスは、連結部材２１の側方の開放領域で行われるので、障害なく、メンテナンス作業を行うことができる。

それ故、本実施形態によれば、駆動用バッテリ５３の取付構造が簡易化できるだけでなく、駆動用バッテリ５３の交換時のメンテナンス性や駆動用バッテリ５３の信頼性が担保でき、駆動用バッテリ５３の搭載性の低下を抑制することができる。

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。

１シャシフレーム（車両用フレーム）
１ａ 前フレーム部（第１ラダ―フレーム部）
１ｂ 後フレーム部（第２ラダ―フレーム部）
１ｃ 中間フレーム部
７ａ 車軸（前輪車軸）
９ａ 車軸（後輪車軸）
８ フロントサスペンション（第１懸架装置）
１０ リヤサスペンション（第２懸架装置）
２１ 連結部材
２３ 連結部
５３ 駆動用バッテリ

Claims (1)

1. 車両の駆動用バッテリを搭載する車両用フレームであって、
   前記車両の前輪車軸と第１懸架装置を介して連結する第１ラダーフレーム部と、
   前記車両の後輪車軸と第２懸架装置を介して連結する第２ラダーフレーム部と、
   車両前後方向において延在し、車幅方向中央領域に配置される連結部材により、前記第１ラダーフレーム部と前記第２ラダーフレーム部とを連結する連結部と、を含み、
   前記連結部は、前記駆動用バッテリを支持することを特徴とする車両用フレーム。

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