JP2019156282A

JP2019156282A - 蓄電装置の保持構造

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Publication number: JP2019156282A
Application number: JP2018048103A
Authority: JP
Inventors: 宗男赤塩; Muneo Akashio
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: JP6935776B2

Abstract

【課題】車両後突時における蓄電装置のキャリアからの離脱を防止できる蓄電装置の保持構造を提供する。【解決手段】バッテリ保持構造は、バッテリ１０と、バッテリ１０の下部が収容される収容凹部２０を有したキャリア１２と、バッテリ１０をキャリア１２に固定するクランプ１４と、を備え、バッテリ１０は、その前面下部に前方に突出する前方突出部１８ｆが、その左側面下部に左側方外側に突出する左側方突出部１８ｌが、それぞれ、設けられており、クランプ１４は、前方突出部１８ｆの上面に当接する前方当接部３６と、左側方突出部１８ｌの上面に当接する側方当接部３４と、バッテリ１０の前端面に近接または当接するべく、前方当接部３６の後端から立ち上がる前方立壁部４０と、前方立壁部４０よりも左側方外側位置にある締結位置において、キャリア１２に締結される締結部３８と、を備え、クランプ１４は、締結位置を中心に水平面で回動可能である。【選択図】図２

Description

本明細書は、車両に搭載される蓄電装置を、キャリアに収容した状態で固定し、保持する蓄電装置の保持構造を開示する。

車両に搭載される蓄電装置の保持構造として、蓄電装置を、キャリアと呼ばれる部材に載置し、さらに、蓄電装置を、キャリアに締結されたクランプで、キャリアに押し付けて固定する、構造が知られている。

例えば、特許文献１には、下端部に鍔を有するバッテリ（蓄電装置）が載置されるキャリアと、キャリアに締結されるキャリア当接部および鍔に当接するバッテリ当接部とを有したクランプと、を備えたバッテリホルダが開示されている。このバッテリホルダにおいて、クランプは、さらに、上方に突出して延びる突出部を有している。この突出部は、エンジンルームが変形するような衝突が生じた際に、バッテリに隣接配置された他の部品が当たると、バッテリ当接部が鍔（バッテリ）をキャリアに押し付ける力が増大するような形状および位置に設けられている。

かかるバッテリホルダを用いることで、エンジンルームが変形するような衝突、具体的には、前突時あるいは側突時においても、蓄電装置のキャリアからの離脱を効果的に防止できる。

特開２０１６−１３７８５３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、エンジンルームが変形するような衝突、すなわち、車両前突時、あるいは、車両側突時には、蓄電装置のキャリアからの離脱を防止できるが、車両後突時には、こうした離脱を防止できなかった。すなわち、従来の保持構造では、車両後突時に、蓄電装置の前端が上方に浮き上がると、蓄電装置とクランプとの当接関係が解除され、ひいては、蓄電装置がキャリアから離脱することがあった。

そこで、本明細書では、車両後突時における蓄電装置のキャリアからの離脱を防止できる蓄電装置の保持構造を開示する。

本明細書で開示する蓄電装置の保持構造は、車両に搭載される蓄電装置であって、その前面が車幅方向と略平行になるように車両に搭載される蓄電装置と、前記蓄電装置の少なくとも下部が収容される収容凹部を有したキャリアと、前記蓄電装置を前記キャリアに固定するクランプと、を備え、前記蓄電装置は、その前面下部に前方に突出する前方突出部が、その一側面下部に一側方外側に突出する側方突出部が、それぞれ、設けられており、前記クランプは、前記前方突出部の上面に当接する前方当接部と、前記側方突出部の上面に当接する側方当接部と、前記蓄電装置の前端面に近接または当接するべく、前記前方当接部の後端から立ち上がる前方立壁部と、前記前方立壁部よりも一側方外側位置にある締結位置において、前記キャリアに締結される締結部と、を備え、前記クランプは、前記締結位置を中心に水平面で回動可能である、ことを特徴とする。

この場合、車両後突に伴い、蓄電装置の前端下端が前方当接部の上端より上方まで浮き上がったとき、蓄電装置の前下端は、前方立壁部に当接し、当該前方立壁部を前方に押す。その結果、クランプは、キャリアとの締結位置を中心として、前方立壁部が前方に向かう方向、ひいては、側方当接部が蓄電装置に近づく方向に水平面内で回転する。そして、これにより、側方当接部と側方突出部との当接関係が維持され、蓄電装置のキャリアからの離脱を効果的に防止できる。

この場合、前記側方突出部の上面および側方当接部は、いずれも、一側方外側に進むにつれて低くなるように傾斜していてもよい。

かかる構成とすることで、クランプの回動に伴い、側方当接部が蓄電装置に近づく方向に移動したとき、側方当接部が、側方突出部を車幅方向に押す力の一部は、下向きの力に変換される。そして、この下向きの力により、蓄電装置の浮き上がりが抑制され、蓄電装置のキャリアからの離脱をより効果的に防止できる。

また、前記前方立壁部は、前記バッテリの前方かつ一側方側のコーナー部よりも、他側方側に離間した位置に設けられてもよい。

かかる構成とすることで、クランプとキャリアとの締結位置の設置可能範囲が広がるため、設計の自由度が向上する。

本明細書に開示の蓄電装置の保持構造によれば、車両後突時におけるバッテリのキャリアからの離脱をより効果的に防止できる。

バッテリの保持構造の平面図である。バッテリの保持構造の正面図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図１のＢ−Ｂ断面図である。車両後突時におけるＢ−Ｂ断面図である。車両後突時における左側方突出部と側方当接部との状態を示すイメージ図である。従来技術における車両後突時の様子を示す断面図である。

以下、バッテリ１０の保持構造について図面を参照して説明する。図１は、バッテリ１０の保持構造の平面図であり、図２は、正面図である。また、図３、図４は、それぞれ、図１におけるＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。なお、図２では、バッテリ１０およびクランプ１４の正面が見えるように、キャリア１２を一部破断して図示している。また、以下の図面において、「Ｆｒ」、「Ｕｐ」、「Ｒｈ」は、それぞれ、車両の前方、上方、右側方を示している。ここで、車両の前後左右とは、運転手からみての前後左右を意味している。

このバッテリ１０の保持構造は、走行動力源の一つとして、電力で駆動するモータを搭載した電動車両（例えば、ハイブリッド車両や電気自動車など）に搭載される。バッテリ１０の保持構造は、通常、車両の客室空間以外の空間、例えば、パワーユニット室（エンジンルームともいう）や、座席の下側などに配される。バッテリ１０は、キャリア１２に載置された後、クランプ１４によりキャリア１２に固定される。また、キャリア１２は、車両の他部材（例えば車体、骨格部材など）に締結される。

バッテリ１０は、走行用モータに供給する電力を蓄電する蓄電装置である。このバッテリ１０は、比較的、高電圧であり、放電と充電とが可能な二次バッテリである。バッテリ１０は、車幅方向に長尺な略直方体形状となっている。バッテリ１０は、その前面（長尺方向）が、車幅方向と略平行になるような姿勢で、キャリア１２に固定される。

バッテリ１０の下部には、外側に張り出す突出部１８ｆ，１８ｌ，１８ｒ，１８ｂが設けられている。この突出部１８ｆ，１８ｌ，１８ｒ，１８ｂは、バッテリ１０の４面全部に設けられている。以下では、バッテリ１０の前面から突出する突出部を「前方突出部１８ｆ」、後面から突出する突出部を「後方突出部１８ｂ」、右側面から突出する突出部を「右側方突出部１８ｒ」、左側面から突出する突出部を「左側方突出部１８ｌ」と呼ぶ。また、前後左右を区別しない場合には、単に「突出部１８」と呼ぶ。各突出部１８の上面は、いずれも、水平方向外側に向かうにつれて低くなるような傾斜面となっている。

キャリア１２は、バッテリ１０が載置される部材であり、バッテリ１０の一部が収容される収容凹部２０と、当該収容凹部２０の周縁から水平方向に張り出すフランジ２８と、を有した略皿状部材である。このキャリア１２は、樹脂等で構成されており、例えば、射出成形で成形される。キャリア１２は、車体等に螺合などの手段により固定される。図１において、丸で囲ったバツ印は、キャリア１２と車体等との締結位置３０を示している。図１から明らかなとおり、本例では、キャリア１２は、収容凹部２０の底面の２箇所、フランジ２８の１箇所、合計３箇所が、車体等に締結されている。

収容凹部２０は、平面視で、車幅方向に長尺な略長方形となっており、この収容凹部２０の平面寸法は、バッテリ１０の平面寸法よりも十分に大きい。したがって、収容凹部２０の内部に、バッテリ１０を載置した場合、バッテリ１０の左右前後には、ある程度のスペースができ、クランプ１４で固定される前の段階では、バッテリ１０は、収容凹部２０内において、左右および前後方向にスライド移動できる。

図３、図４から明らかなとおり、収容凹部２０のうち、後端面および右端面には、水平方向内側に突出する返し部２２が形成されている。返し部２２の底面は、水平方向外側に向かうにつれて低くなる傾斜面であり、その傾斜角度および高さは、後方突出部１８ｂおよび右側方突出部１８ｒの上面の傾斜角度および高さとほぼ同じとなっている。したがって、バッテリ１０の後端面および右端面が、収容凹部２０の後端面および右端面に当接するまで、バッテリ１０をスライドさせると、返し部２２が、後方突出部１８ｂおよび右側方突出部１８ｒの上面に覆い被さることになる。そして、これにより、バッテリ１０の後方および右側方の浮き上がりが防止される。

クランプ１４は、バッテリ１０の一隅、本例では、バッテリ１０の左前の一隅を、キャリア１２の底面２６に押し付けて固定する部材である。このクランプ１４は、平面視では、図１に示すように、バッテリ１０のコーナーに沿うような略Ｌ字状となっている。

より具体的に説明すると、クランプ１４は、前方当接部３６と、側方当接部３４、締結部３８と、前方立壁部４０と、脚部４２と、に大別される。前方当接部３６は、図４に示す通り、前方突出部１８ｆの上面に上側から当接する部位である。この前方当接部３６は、前方に向かうにつれ低くなるように傾斜しており、その傾斜角度および高さは、前方突出部１８ｆの上面の傾斜角度および高さとほぼ同じである。この前方当接部３６の前端からは、脚部４２が下方に伸びている。また前方当接部３６の後端（上端）からは、前方立壁部４０が上方に延びている。さらに、前方当接部３６の左端には、側方当接部３４が、略９０度の角度を成して連結されている。

側方当接部３４は、図３に示す通り、左側方突出部１８ｌの上面に上側から当接する部位である。この側方当接部３４は、左側方に向かうにつれ低くなるように傾斜しており、その傾斜角度および高さは、左側方突出部１８ｌの上面の傾斜角度および高さとほぼ同じである。この側方当接部３４の左端からは、締結部３８が延びている。

締結部３８は、キャリア１２の底面２６と平行な方向、すなわち、水平方向に延びる部位である。締結部３８の左端部からは、脚部４２が下方に延びている。また、締結部３８には、締結ボルト４４が挿通される締結孔３２（図１参照）が一つ形成されている。締結部３８およびキャリア１２の底面２６が、この締結ボルト４４および当該締結ボルト４４に螺合するナットで、共締めされることで、締結部３８、ひいては、クランプ１４が、キャリア１２に固定される。

ここで、図１から明らかなとおり、本例において、締結孔３２は、１つだけである。したがって、締結ボルト４４の頭部と、締結部３８上面との間の摩擦力を超える水平方向の力が付加されると、クランプ１４は、当該締結孔３２（キャリア１２との締結位置）を中心として水平面内で回動し得る。ただし、バッテリ１０の浮き上がりがない通常状態においては、クランプ１４は、バッテリ１０の前面および左側面との当接関係により、その回動が規制されている。

前方立壁部４０は、図２、図４に示すように、前方当接部３６の上端（後端）から上方に延びる部位で、バッテリ１０の前端面に近接または当接する部位である。この前方当接部３６には、車両後突時に浮き上がったバッテリ１０の前端下端が当接する。

ここで、上述した締結孔３２は、バッテリ１０よりも、左側方となる位置に設けられている。かかる位置に設けることで、クランプ１４が締結孔３２（キャリア１２との締結位置）を中心として回動すると、前方立壁部４０および側方当接部３４の一方がバッテリ１０から離れ、他方がバッテリ１０に近づくという挙動が成立する。すなわち、クランプ１４が、締結孔３２を中心として、時計回り方向（図１のＲｃ方向）に回動すると、側方当接部３４は、バッテリ１０から離れ、前方当接部３６および前方立壁部４０は、バッテリ１０に近づくことになる。また、逆に、クランプ１４が、締結孔３２を中心として、反時計回り方向（図１のＲａ方向）に回動すると、側方当接部３４は、バッテリ１０に近づき、前方当接部３６および前方立壁部４０は、バッテリ１０から離れることになる。これにより、車両後突時におけるバッテリ１０の浮き上がりを抑制できるが、これについては、後述する。

なお、締結孔３２は、クランプ１４の回動時に、前方立壁部４０および側方当接部３４のバッテリ１０への接近／乖離の向きが反転する位置であれば、他の位置に設けられていてもよい。具体的には、締結孔３２は、前方立壁部４０よりも、左側方位置に設けられていればよく、バッテリ１０の左前コーナーよりも右側方に位置していてもよい。なお、本例では、前方立壁部４０は、バッテリ１０の左端から少し右側に離れた位置に設けられている。かかる構成とすることで、前方立壁部４０を、バッテリ１０の左端まで伸ばす構成に比べて、締結孔３２の設置可能範囲を広げることができ、設計の自由度を向上できる。

次に、こうしたバッテリ１０の保持構造におけるバッテリ１０の組み付け手順について説明する。バッテリ１０を、車両に組み付ける際には、まず、キャリア１２を、車両に締結する。すなわち、キャリア１２の三箇所の締結位置３０を、車両の車体等に螺合締結する。続いて、キャリア１２の収容凹部２０の内部にバッテリ１０を載置する。このとき、バッテリ１０の後端および右端が、キャリア１２の返し部２２に干渉しないように、バッテリ１０は、収容凹部２０の後端面および右端面からやや離間した位置に置かれる。

キャリア１２の収容凹部２０にバッテリ１０を載置すれば、続いて、当該バッテリ１０を後方かつ右側方に押して、バッテリ１０の後端面を収容凹部２０の後端面に、バッテリ１０の右端面を収容凹部２０の右端面に当接させる。これにより、キャリア１２の返し部２２が、バッテリ１０の後方突出部１８ｂおよび右側方突出部１８ｒに覆い被さるため、バッテリ１０の後部および右側部の浮き上がりが防止される。

続いて、バッテリ１０の左前の一隅を、クランプ１４で押さえて固定する。具体的には、バッテリ１０の前方突出部１８ｆの上にクランプ１４の前方当接部３６が、バッテリ１０の左側方突出部１８ｌの上にクランプ１４の側方当接部３４が位置するように、クランプ１４を配置し、当該クランプ１４を、締結ボルト４４で、キャリア１２に締結する。これにより、バッテリ１０の前部および左側部の浮き上がりが防止される。また、クランプ１４により、バッテリ１０のスライド移動も規制されるため、バッテリ１０が、収容凹部２０内の定位置に固定される。そして、この状態になれば、バッテリ１０の組み付けが完了となる。

ここで、これまでの説明で明らかなとおり、本来、バッテリ１０の浮き上がりは、返し部２２およびクランプ１４の当接部３４，３６で防止される。しかし、キャリア１２およびバッテリ１０に、車両前向きの大きな力が加わった場合、例えば、車両の後部に衝突体が衝突する車両後突時等には、バッテリ１０の前部が、浮き上がることがある。従来技術では、この浮き上がりに伴い、クランプ１４によるバッテリ１０の固定が解除され、バッテリ１０が、キャリア１２から離脱することがあった。本例では、こうしたバッテリ１０の前部の浮き上がりに伴う、バッテリ１０の離脱を防止するために、クランプ１４に前方立壁部４０を設けている。この前方立壁部４０の作用を、従来技術と比較して説明する。

図５は、車両後突時におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図７は、従来技術における車両後突時の様子を示す断面図である。図７に示す従来のクランプ１４では、前方立壁部４０がなく、前方当接部３６の上端が、クランプ１４の前部の上端であった。換言すれば、従来のクランプ１４では、その前部の上端Ｆｔの高さが比較的、低かった。

図７に示す従来の構造で、車両後突が生じた場合の挙動について説明する。車両後突時には、バッテリ１０の後端に、キャリア１２を介して、車両前向きの大きな衝突荷重が入力される。この衝突荷重を受けて、バッテリ１０は、その前端が浮き上がるように垂直面内で揺動することがある。すなわち、車両後突時、バッテリ１０は、図７における矢印Ｘ方向に揺動することがある。

バッテリ１０の前部が浮き上がった場合のクランプ１４の挙動は、バッテリ１０の前下端Ｆｂの高さが、前方当接部３６の上端Ｆｔの高さ未満になる場合と、上端Ｆｔの高さを越える場合とで大きく異なる。バッテリ１０の前部が、前方当接部３６の上端Ｆｔの高さを超えない範囲で浮き上がると、前方当接部３６は、当該バッテリ１０から上向きの力を受ける。そして、前方当接部３６は、傾斜面であるため、この上向きの力の一部は、前向きの力に変換される。すなわち、バッテリ１０の前部が浮き上がることで、前方当接部３６は、前向きに押圧される。同様に、側方当接部３４も、バッテリ１０から上向きの力を受け、さらに、この上向きの力は、左向きの力に変換される。結果として、側方当接部３４は、バッテリ１０から左向きの力を受ける。

この前方当接部３６が受ける前向きの力と、側方当接部３４が受ける左向きの力が、ほぼ同じであれば、クランプ１４は、回動することなく静止する。一方、前方当接部３６が受ける前向きの力と、側方当接部３４が受ける左向きの力に差がある場合には、クランプ１４は、締結孔３２を中心として回動しようとするが、時計回り方向Ｒｃおよび反時計回り方向Ｒａのいずれの方向に回動したとしても、前方当接部３６および側方当接部３４のいずれかが、バッテリ１０に当接するため、一定以上の回動は規制される。つまり、バッテリの前下端Ｆｂが前方当接部３６の上端Ｆｔよりも低い場合、前方当接部３６および側方当接部３４と、バッテリ１０との当接関係が維持され続けるため、バッテリ１０のキャリア１２からの離脱は防止される。

一方、バッテリ１０の浮き上がり量が大きくなり、バッテリ１０の前下端Ｆｂが、前方当接部３６の上端Ｆｔより高くなると、クランプ１４の回動が生じやすくなる。すなわち、バッテリ１０の前下端Ｆｂが、前方当接部３６の上端Ｆｔより高くなると、前方当接部３６と前方突出部１８ｆとの当接関係が解除され、前方当接部３６は、バッテリ１０から前向きの力を受けなくなる。

一方、バッテリ１０の下端高さは、後方に近づくにつれ低くなるため、側方当接部３４のうち後方寄り部分は、バッテリ１０の左側方突出部１８ｌとの当接関係が維持される。この場合、側方当接部３４は、バッテリ１０から左向き（バッテリ１０から離れる向き）の力を受け続けることになる。この左向きの力を受けて、クランプ１４は、締結孔３２を中心として、側方当接部３４がバッテリ１０から離れる方向、すなわち、時計回り方向Ｒｃに回動する。このとき、前方突出部１８ｆは、バッテリ１０に近づく方向に移動することになるが、前方突出部１８ｆは、バッテリ１０に当接していないため、クランプ１４の回動は規制されない。結果として、従来のクランプ１４では、前方突出部１８ｆと前方当接部３６との当接関係が解除されると、左側方突出部１８ｌと側方当接部３４との当接関係も容易に解除されてしまう。そして、これにより、バッテリ１０が、キャリア１２から離脱するおそれがあった。

本明細書で開示するバッテリ１０の保持構造では、上述したとおり、また、図５に示す通り、前方突出部１８ｆの上端に、前方立壁部４０が接続されている。図５に示す通り、バッテリ１０の前下端Ｆｂが、前方当接部３６の上端Ｆｔより上方に浮き上がった後、この前方立壁部４０には、バッテリ１０の前方突出部１８ｆが当接する。このとき、前方立壁部４０は、バッテリ１０から前向きに押されることになる。その結果、クランプ１４は、締結孔３２を中心として、反時計回り方向Ｒａに回動しようとし、側方当接部３４が、バッテリ１０に近づく方向に移動する。そして、側方当接部３４が、バッテリ１０に近づく方向に移動する。図６は、このときの左側方突出部１８ｌと側方当接部３４との状態を示すイメージ図である。図６に示すように、左側方突出部１８ｌと側方当接部３４との当接関係が維持されている箇所では、左側方突出部１８ｌがバッテリ１０に近づくと、傾斜した側方当接部３４により、バッテリ１０が下方向に押されることになる。そして、これにより、バッテリ１０の更なる浮き上がりが抑制され、ひいては、バッテリ１０のキャリア１２からの離脱が効果的に防止される。

以上の説明から明らかなとおり、本明細書で開示するバッテリ１０の保持構造では、クランプ１４に、前方当接部３６の上端から上方に延びる前方立壁部４０を設けたため、車両後突により、バッテリ１０の前部が浮き上がった場合であっても、当該バッテリ１０のキャリア１２からの離脱を効果的に防止できる。なお、本例では、バッテリ１０の前端および左端をクランプ１４で押さえる構成としているが、この構成は、左右反転されてもよい。すなわち、バッテリ１０の前端および右端をクランプ１４で押さえて固定する構造としてもよい。

１０バッテリ、１２キャリア、１４クランプ、１８ｂ後方突出部、１８ｆ前方突出部、１８ｌ左側方突出部、１８ｒ右側方突出部、２０収容凹部、２２返し部、２６底面、３０締結位置、３２締結孔、３４側方当接部、３６前方当接部、３８締結部、４０前方立壁部、４２脚部、４４締結ボルト。

Claims

車両に搭載される蓄電装置であって、その前面が車幅方向と略平行になるように車両に搭載される蓄電装置と、
前記蓄電装置の少なくとも下部が収容される収容凹部を有したキャリアと、
前記蓄電装置を前記キャリアに固定するクランプと、
を備え、
前記蓄電装置は、その前面下部に前方に突出する前方突出部が、その一側面下部に一側方外側に突出する側方突出部が、それぞれ、設けられており、
前記クランプは、
前記前方突出部の上面に当接する前方当接部と、
前記側方突出部の上面に当接する側方当接部と、
前記蓄電装置の前端面に近接または当接するべく、前記前方当接部の後端から立ち上がる前方立壁部と、
前記前方立壁部よりも一側方外側位置にある締結位置において、前記キャリアに締結される締結部と、
を備え、前記クランプは、前記締結位置を中心に水平面で回動可能である、
ことを特徴とする蓄電装置の保持構造。