JP4772828B2 - 車両用バッテリーの保護筐体 - Google Patents

Description

本発明は、車両用バッテリーのための保護筐体と、そのような保護筐体を備えた自動車に関する。

特許文献１により、バッテリー収納空間の側方の周縁部を協働して形成する二つの横方向壁面と二つの縦方向壁面とを備えた、自動車のバッテリーのための保護筐体が周知である。この保護筐体は、車両の設置空間内に取り付けた状態で車両の縦骨材と固定されている。この周知の保護筐体では、設置空間がエンジン室であり、そのエンジン室の中には、車両のエンジンが有る。衝突時にバッテリーが損傷する危険性を低減するために、保護筐体を上に配置するとともに、保護筐体を縦骨材と固定するためのプラットフォームには、保護筐体とその中に配置されたバッテリーを備えたプラットフォームを車両の側方の二つの防護体の方に案内するのに寄与する二つの設置台が設けられている。
欧州特許第１１８２０９３号明細書

本発明の課題は、特に、衝突に対する保護が改善されていることを特徴とする、冒頭に述べた形式の保護筐体に関する改善された実施構成を提示することである。

この課題は、本発明にもとづき、独立請求項に記載の対象物によって解決される。有利な実施構成は、従属請求項に記載の対象物である。

本発明は、保護筐体の周縁部を底部構造と蓋構造とによって補強するとの全般的な技術思想をベースとする。そうすることによって、クラッシュした際にも比較的僅かにしか変形しない、バッテリー収納空間のための安定したケージを実現することができ、そのため、そこに収納されたバッテリーが特に損傷することを防止する、或いは少なくとも軽減することができる。

この場合、縦骨材の間に保護筐体を収納するための設置空間を形成する車両の二つの縦骨材に対して、周縁部を固定又は支持することが特に有利である。そうすることによって、車両安定性を高めた形で保護筐体を車両と固定することができ、そのことは、クラッシュした際の力の吸収に有利に作用する。

改善された実施構成では、各構造を横骨材で支持するためのブレースを用いて、蓋構造及び／又は底部構造を補強することができる。それに追加して、或いはそれに代わって、各構造を更に補強するための縦方向支柱を配備することができる。

更に、車両内での周縁部の支持形態を改善するために、車両の両方の縦骨材を互いに連結する車両の横骨材で保護筐体を更に支持するものと規定することができる。

本発明の更に別の重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面及び以下における図面にもとづく図面の説明から明らかとなる。

前述した特徴及び以下で更に説明する特徴は、それぞれ提示された組合せだけでなく、本発明の範囲を逸脱すること無く、それ以外の組合せ又は単独でも使用することが可能であることを理解されたい。

本発明の有利な実施例を図面に図示して、以下の記述において詳しく説明し、同一の構成部分、同様な構成部分及び機能的に同じ構成部分には、同じ符号を付与している。

図１では、そこで部分的にしか図示してない自動車１内に、バッテリー４の保護筐体３を収納するための設置空間２を構成することができる。車両１は、有利には、車両１を駆動するために、燃焼エンジンに加えて、少なくとも一つの電気モーターを備えたハイブリッド車両とすることができる。設置空間２は、車両１の前方空間又は有利には、後方空間内に配置することができる。図１では、車両１の骨組構造５の後方側の終端部分が図示されている。バッテリー４は、特に、ハイブリッド車両１では、牽引力用バッテリーとして配備され、そのため比較的大きな寸法を持つことができる。

車両１又はその骨格構造５は、図示した領域内において、車両の縦方向に対してほぼ平行に延びる二つの縦骨材６を備えている。設置空間２は、車両の両方の縦骨材６の間に形成されている。この場合、保護筐体３は、有利には、車両の両方の縦骨材６の間のほぼ真中に配置される。更に、設置空間２は、ここでは車両の両方の縦骨材６を互いに連結する、即ち、縦骨材と固定された車両の横骨材７によって境界を画定されている。車両の横骨材７は、車両の縦方向と垂直な車両の横方向に対してほぼ平行に延びている。

保護筐体３は、バッテリー４を収納するための空間９の側方を取り囲む周縁部８を有する。周縁部８は、二つの横方向壁面１０，１１と二つの縦方向壁面１２，１３とから構成される。この場合、有利には、前記の壁面１０〜１３は、それぞれ別個の構造部材として構成されており、その結果周縁部８は、これらの個々の壁面構成部分１０〜１３を用いて組み上げられている。そのため、ここに図示した保護筐体３を車両１の後部に配置した構成では、横方向壁面１０，１１は、前方の横方向壁面１０又は前方壁面１０と後方の横方向壁面１１又は後方壁面１１とである。横方向壁面１０，１１は、車両の横方向に対して平行に延びている。それと異なり、縦方向壁面１２，１３は、車両の縦方向に対して平行に延びており、この場合周縁部８の側方壁面１２，１３を構成している。壁面１０〜１３は、曲げに強い形で構成されており、例えば、特に、アルミニウムから成る押出し成形部材として製造することができ、詳しくは、区画を持つ形又は区画を持たない形で製造することができる。保護筐体３の角領域内において、好適な手法で、個々の壁面１０，１３を互いに固定することができる。例えば、壁面１０，１３を互いに溶接する。押出し成形部材の区画内に組み込まれた（例えば、鋼鉄から成る）補強部材によって、この構造を比較的簡単に補強することができる。

周縁部８は、両方の縦骨材６と固定されている。ここで、周縁部８の縦骨材６との連結は、前方支持部材１４と後方支持部材１５とを用いて行われる。この場合、角部材１６を用いて、例えば、ねじ止め及び／又は溶接により、支持部材１４，１５を周縁部８と固定する。例えば、角部材１６を周縁部８と溶接して、支持部材１４，１５とねじ止めする。好適な手法で、例えば、ねじ止め又は溶接により、支持部材１４，１５を縦骨材６と固定する。好適な例では、周縁部８と両方の縦骨材６との連結は、両方の前方支持部材１４を介して、前方の横方向壁面１０を両方の縦骨材６と固定することと、更に、両方の後方支持部材１５を介して、後方の横方向壁面１１を両方の縦骨材６と固定することとによって行われる。

更に、ここで図示した実施構成では、保護筐体３を横骨材７で支持するものと規定する。その目的のために、図示した外見ではアーチ状の構造を有する支持骨材１７が配備されている。支持骨材１７は、例えば、角部材１６を介して、その端部１８を周縁部８と固定される。それらの端部１８の間において、支持骨材１７を横骨材７と接触させることができる。本発明の目的に適うこととして、横骨材７は、その設置空間２の方を向いた側に、窪んだ輪郭１９を有し、その輪郭に沿って、支持骨材１７と横骨材７の間の接触を行うことができる。任意選択として、例えば、スポット溶接又はねじ止めによって、支持骨材１７を横骨材７と固定することができる。

周縁部８又は保護筐体３を強固に補強するために、周縁部又は保護筐体は、上方の蓋構造２０と下方の底部構造２１とを備えている。蓋構造２０は、バッテリー収納空間９の上方の境界を画定する一方、底部構造２１は、バッテリー収納空間９の下方の境界を画定する。この場合、蓋構造２０と底部構造２１とは、それぞれ周縁部８と固定されており、それによって、保護筐体３は、バッテリー収納空間９の全ての側を取り囲むケージを構成し、そのケージは、比較的高い形状安定性を有し、その中に収納されたバッテリー４をクラッシュした際の損傷から効果的に保護する役割を果たすものである。

ここで、図２は、そのような蓋構造２０の有利な実施構成を図示している。蓋構造２０は、二つの蓋用横骨材２２，２３、即ち、ここに図示した構造形態では、前方の蓋用横骨材２２と後方の蓋用横骨材２３とを備えている。二つの蓋用横骨材２２，２３は、両方とも周縁部８と固定されている。例えば、蓋用横骨材２２，２３は、ここでは分からない角部材を介して、縦方向壁面１２，１３とねじ止めされている。更に、図２に図示されている蓋構造２０は、車両の縦方向及び車両の横方向に対して、例えば、約４５°傾斜して延びる二つの蓋用ブレース２４を備えている。そのため、蓋用ブレース２４が一方の蓋用横骨材２２及び他方の蓋用横骨材２３と固定されている固定箇所又は結合点２５間の間隔は互いに異なっている。図示した例では、蓋用ブレース２４と後方の蓋用横骨材２３との連結が行われている固定箇所２５は、蓋用ブレース２４と前方の蓋用横骨材２２との連結が行われている固定箇所２５よりも互いに狭い間隔で配置されている。このような構造形態によって、後部がクラッシュした際に後方の蓋用横骨材２３に作用する力を、蓋用ブレース２４を介して、前方の蓋用横骨材２２に伝達し、そこでその力の少なくとも一部を引張り力に変換して、その引張り力を前方の蓋用横骨材２２によって難なく吸収することができる。図２に図示された有利な例では、蓋用横骨材２２，２３と蓋用ブレース２４とは、断面がＵ字状の棒として構成されており、その形状によって、それらの曲げ剛性が高められている。

図３は、蓋構造２０を省いて、より良好に底部構造２１が分かるようにした平面図で保護筐体３を図示している。図３では、そこに図示された有利な実施構成による底部構造２１は、二つの底部用横骨材２６，２７、即ち、ここでの有利な構造形態における前方の底部用横骨材２６と後方の底部用横骨材２７とを有する。底部用横骨材２６，２７は、周縁部８と固定されている、詳しく言うと、有利には、縦方向壁面１２，１３と固定されている。例えば、底部用横骨材２６，２７は、そのために、直角に曲がった端部を備えることができ、そして、それらの端部は、直に、或いは相応の角部材を介して縦方向壁面１２，１３とねじ止め又は溶接される。

ここに図示した特別な実施構成では、底部構造２１は、更に、二つの底部用ブレース２８を備えている。これらのブレースは、それぞれ一方の側を後方の底部用横骨材２７と固定され、他方の側を前方の底部用横骨材２６と固定されている。底部用ブレース２８も、車両の縦方向及び車両の横方向に対して傾斜した方向に、詳しくは、同じく基本的に約４５°の方向に向けられている。この場合でも、底部用ブレース２８が底部用横骨材２６，２７と固定されている、前方の底部用横骨材２６と後方の底部用横骨材２７における固定箇所又は結合点２９は、互いに異なる間隔で配備されている。図示した有利な実施構成では、底部用ブレース２８が後方の底部用横骨材２７で支持されている固定箇所２９は、底部用ブレース２８が前方の底部用横骨材２６で固定されている固定箇所２９よりも互いに狭い間隔で配置されている。このような構造によっても、後部側で起こったクラッシュの力を、後方の底部用横骨材２７を介して、前方の底部用横骨材２６に伝達して、その力の一部を引張り力に変換することができる。底部構造２１を更に補強するために、この底部構造は、任意選択として、少なくとも一つの底部用縦方向支柱３０を備えることができる。図示した例では、そのような二つの底部用縦方向支柱３０が配備されている。底部用縦方向支柱３０の各々は、一方の側を一方の底部用横骨材２６で支持され、他方の側を他方の底部用横骨材２７で支持されている。この場合、有利には、底部用縦方向支柱３０は、底部用ブレース２８の間に配置される。底部用縦方向支柱３０によって、底部用横骨材２６，２７間における力の直接的な伝達を実現することができる。基本的に、蓋構造２０も少なくとも一つの蓋用縦方向支柱を備えることができることは明らかである。

有利には、ここに図示した底部構造２１では、底部用横骨材２６，２７、底部用ブレース２８及び底部用縦方向支柱３０は、断面がＵ字状の棒として構成され、曲げ剛性が高められていることを特徴とする。

更に、図１による車両１は、設置空間２の下方の境界を画定する底板３１を備えることができる。そのため、この底板３１は、特に、底部構造２１の下にまで延びている。特に、板状の構造部材として構成することができる底板３１は、ここでは、側方に対して保護筐体３を超えて食み出すとともに、側方部材３２を介して車両の縦骨材６と連結されている。同様に、底板３１は、後方の縦方向部材３３により、後方に対して保護筐体３を超えて食み出すことができる。前方の縦方向部材３４は、底板３１を支持骨材１７又は車両の横骨材７と連結している。更に、保護筐体３は、底板３１と固く連結することができ、そのことは、設置空間２内における保護筐体３の固定を一層強化することとなる。

後部がクラッシュした際に、前方方向に向かう縦方向の力が車両１の後部領域に加わることとなる。この力は、後方壁面１１、後方の底部用横骨材２７及び後方の蓋用横骨材２３によって吸収するとともに、その一部を後方支持部材１５を介して車両の縦骨材６に伝達することができる。それ以外に、この縦方向の力は、縦方向壁面１２，１３、底部用ブレース２８及び蓋用ブレース２４を介して、前方壁面１０、前方の底部用横骨材２６及び前方の蓋用横骨材２２に伝達される。そこから、車両の縦方向の力は、その一部が前方支持部材１４を介して再び車両の縦骨材６に伝達され、それ以外が支持骨材１７を介して車両の横骨材７に伝達される。車両の横骨材７自体は、その力を再び車両の縦骨材６に伝達する。有利には、クラッシュした際に発生する縦方向の力が、バッテリー収納空間９内に入り込んで来たり、バッテリー４を損傷させることなく、バッテリー収納空間９の周りを迂回して案内されることとなる。

保護筐体の領域を部分的に図示する、大幅に簡略化した車両の基本平面図 保護筐体の蓋構造の模式的な平面図 保護筐体の底部構造の模式的な平面図

符号の説明

１ 自動車
２ 設置空間
３ 保護筐体
４ バッテリー
５ 骨組構造
６ 縦骨材
７ 横骨材
８ 周縁部
９ バッテリー収納空間
１０ 横方向壁面（前方壁面）
１１ 横方向壁面（後方壁面）
１２，１３ 縦方向壁面（側方壁面）
１４ 前方支持部材
１５ 後方支持部材
１６ 角部材
１７ 支持骨材
１８ 支持骨材１７の端部
１９ 窪んだ輪郭
２０ 蓋構造
２２ 前方の蓋用横骨材
２３ 後方の蓋用横骨材
２４ 蓋用ブレース
２５ 固定箇所（結合点）
２６ 前方の底部用横骨材
２７ 後方の底部用横骨材
２８ 底部用ブレース
２９ 固定箇所（結合点）
３０ 底部用縦方向支柱
３１ 底板
３２ 側方部材
３３ 後方の縦方向部材
３４ 前方の縦方向部材

Claims (10)

1. 特に、自動車（１）の車両用バッテリー（４）のための保護筐体であって、
   バッテリー収納空間（９）の側方の周縁部（８）を協働して形成する二つの横方向壁面（１０，１１）及び二つの縦方向壁面（１２，１３）と、
   周縁部（８）と固定された少なくとも二つの底部用横骨材（２６，２７）を備えた、バッテリー収納空間（９）の下方の境界を画定する底部構造（２１）と、
   周縁部（８）と固定された少なくとも二つの蓋用横骨材（２２，２３）を備えた、バッテリー収納空間（９）の上方の境界を画定する蓋構造（２０）と、
   を有する保護筐体において、
   蓋構造（２０）が、一方の端部を一方の蓋用横骨材（２２）と固定され、他方の端部を他方の蓋用横骨材（２３）と固定された二つの蓋用ブレース（２４）を備えており、蓋用ブレース（２４）と各蓋用横骨材（２２，２３）間の固定箇所（２５）の互いの間隔は、一方の蓋用横骨材（２２）の方が他方の蓋用横骨材（２３）の方よりも大きいことと、
   底部構造（２１）が、一方の端部を一方の底部用横骨材（２６）と固定され、他方の端部を他方の底部用横骨材（２７）と固定された二つの底部用ブレース（２８）を備えており、底部用ブレース（２８）と各底部用横骨材（２６，２７）間の固定箇所（２９）の互いの間隔は、一方の底部用横骨材（２６）の方が他方の底部用横骨材（２７）の方よりも大きいことと、
   の両方又はいずれか一方を特徴とする前記保護筐体。
2. 蓋構造（２０）が、一方の端部を一方の蓋用横骨材（２２）と固定され、他方の端部を他方の蓋用横骨材（２３）と固定された少なくとも一つの蓋用縦方向支柱を備えていることと、
   底部構造（２１）が、一方の端部を一方の底部用横骨材（２６）と固定され、他方の端部を他方の底部用横骨材（２７）と固定された少なくとも一つの底部用縦方向支柱（３０）を備えていることと、
   の両方又はいずれか一方を特徴とする請求項１に記載の保護筐体。
3. 当該の少なくとも一つの蓋用縦方向支柱が、両方の蓋用ブレース（２４）の間に配置されていることと、
   当該の少なくとも一つの底部用縦方向支柱（３０）が、両方の底部用ブレース（２８）の間に配置されていることと、
   の両方又はいずれか一方を特徴とする請求項１又は２に記載の保護筐体。
4. 縦方向壁面（１２，１３）及び／又は少なくとも一方の横方向壁面（１０，１１）が、押出し成形部材として構成されていることと、
   蓋構造（２０）及び／又は底部構造（２１）の横骨材（２２，２３，２６，２７）が、断面がＵ字状の棒として構成されていることと、
   蓋構造（２０）及び／又は底部構造（２１）のブレース（２４，２８）が、断面がＵ字状の棒として構成されていることと、
   蓋構造（２０）及び／又は底部構造（２１）の少なくとも一つの縦骨材（３０）が、断面がＵ字状の棒として構成されていることと、
   のいずれか一つ以上を特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の保護筐体。
5. 両方の横方向壁面（１０，１１）と両方の縦方向壁面（１２，１３）とが、それぞれ別個の構造部材によって構成されるとともに、周縁部（８）として組み上げられていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の保護筐体。
6. 車両の二つの縦骨材（６）が配備されて、それらの間に、保護筐体（３）を中に配置するための設置空間（２）が形成されており、
   保護筐体（３）の周縁部（８）が、車両の両方の縦骨材（６）と固定されている、
   請求項１から５までのいずれか一つに記載の保護筐体（３）を備えた自動車。
7. 保護筐体（３）が、車両（１）の両方の縦骨材（６）と連結された横骨材（７）で支持されていることを特徴とする請求項６に記載の自動車。
8. 保護筐体（３）を車両の横骨材（７）で支持するために、端部（１８）を周縁部（８）と固定されたアーチ状の支持骨材（１７）が配備されていることを特徴とする請求項７に記載の自動車。
9. 二つの前方支持部材（１４）を介して、前方の横方向壁面（１０）を車両の両方の縦骨材（６）と固定するか、二つの後方支持部材（１５）を介して、後方の横方向壁面（１１）を車両の両方の縦骨材（６）と固定するか、或いはその両方によって、周縁部（８）が車両の縦骨材（６）と固定されていることを特徴とする請求項６から８までのいずれか一つに記載の自動車。
10. 設置空間（２）が車両（１）の後部内に有ることを特徴とする請求項６から９までのいずれか一つに記載の自動車。

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