JP5405506B2 - バッテリ支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、自動車のエンジンルーム内においてバッテリを車体に対して支持するためのバッテリ支持構造に関する。

自動車の各種電装品に電力を供給するためのバッテリを、フロントサイドフレームに取り付けたブラケット上に載置したものが公知となっている（例えば、特許文献１）。特許文献１のバッテリ支持構造は、略矩形断面を有するフロントサイドフレームの上面上及び内側面上にブラケットとなる鋼板を取り付け、このブラケット上にバッテリを載置している。ブラケットは、脆弱部を有し、車両衝突時にフロントサイドフレームの変形を阻害することなく、フロントサイドフレームとともに変形可能となっている。これにより、バッテリ支持構造がフロントサイドフレームの衝撃吸収性能を低下させる虞を低減している。

特許第４６０１８３７号

しかしながら、特許文献１に記載のバッテリ支持装置は、ブラケットのバッテリを支持する部分が単一の部材から形成され、フロントサイドフレームとともに変形し得る構成となっているため、車両衝突後においてもバッテリを確実に保持できるとは言い難い。また、車両衝突によってフロントサイドフレームが折れ曲がる際には、ブラケットのフロントサイドフレームに対する追従や、それに伴う変形を予測することが困難であり、車両衝突後においてもバッテリを確実に保持できるとは言い難い。

本発明は、以上の問題を鑑みてなされたものであって、フロントサイドフレームの変形を阻害せず、かつ車両衝突によるフロントサイドフレームの変形後においてもバッテリを確実に支持することができるようにすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、バッテリ（５）を車体に支持するべく、車両の前後方向に延在するフロントサイドフレーム（３）と、前記フロントサイドフレームに取り付けられたバッテリブラケット（４）とを有するバッテリ支持構造（１）であって、前記フロントサイドフレームは、衝突時の荷重によって他の部分よりも変形し易い変形予定部（１３）と、前記変形予定部よりも前側に位置する第１部分（１１）と、前記変形予定部よりも後側に位置する第２部分（１２）とを有し、前記バッテリブラケットは、前記第１部分に取り付けられた前ブラケット（２５）と、前記第２部分に取り付けられ、前記前ブラケットよりも剛性が高い後ブラケット（２６）とを有し、前記前ブラケットと前記後ブラケットとが互いに接合されて前記変形予定部を前後方向に跨ぐように配置され、前記バッテリを上に載置する天板を更に有し、前記天板は前記後ブラケットに接合されていることを特徴とする。また、前記天板は、前記後ブラケットに溶接及びボルトによる締結によって接合されると共に、前記前ブラケットに溶接によって接合されることを特徴とする。

この構成によれば、車両衝突が発生してフロントサイドフレームが変形する際には、前ブラケットが変形し、或いは前ブラケットと後ブラケットとの接合部が破断して、後ブラケットに変形が発生し難くなっているため、車両衝突後においてもバッテリは後ブラケットに支持される。

本発明の他の側面は、前記前ブラケットと前記後ブラケットとの接合部（５２）は、前後方向において前記変形予定部と対応する部分に配置されている。

この構成によれば、接合部が変形予定部に近接しているために、車両衝突時の変形予定部の変形によって、接合部が破断、或いは変形し易くなる。

本発明の他の側面は、前記前ブラケット及び前記後ブラケットは、鋼板から形成され、前記前ブラケットは前記後ブラケットよりも板厚が薄いことを特徴とする。

この構成によれば、前ブラケットと後ブラケットとの剛性差を容易に形成することができる。

本発明の他の側面は、前記前ブラケットは、前記第１部分から車体内側へ延びるとともに、その先端が直角に折曲して後方へと延び、前記後ブラケットは、前記第２部分から車体内側へ延びるとともに、その先端が直角に折曲して前方へと延び、前端において前記前ブラケットの後端に接合され、前記前ブラケット及び前記後ブラケットは、協働してコ字状の水平断面形状を呈することを特徴とする。

この構成によれば、ブラケットは、バッテリを安定的に支持することができる。

本発明の他の側面は、前記前ブラケット及び前記後ブラケットは、それぞれ前記フロントサイドフレームに取り付けられた基端部から上方へと延出して基端延出部（６８、６９）を形成し、両基端延出部同士を連結する外ブラケット（２７）が更に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、外ブラケットによってブラケット全体の剛性を高めることができる。

本発明の他の側面は、前記外ブラケットは、上下方向に延在する屈曲部（６１）を少なくとも１つ以上有する。

この構成によれば、外ブラケットの剛性が高まるとともに、車両衝突時の荷重が加わった際には、外ブラケットは屈曲部を起点として変形し易くなる。

本発明の他の側面は、前記フロントサイドフレームは、前記第１部分、前記変形予定部及び前記第２部分を通過して前後方向に延在する稜線（１４）を挟んで、上方を向く上面（１５）と、車内側を向く内側面（１６）とを有し、前端部において矩形枠状に形成されたフロントバルクヘッド（６）の上下方向に延在する側柱部（１８）に接合され、前記前ブラケットは、前記第１部分の前記内側面と前記側柱部とに接合され、前記後ブラケットは、前記稜線を跨いで前記第２部分の前記上面及び前記内側面に取り付けられていることを特徴とする。

この構成によれば、前ブラケット及び後ブラケットがフロントサイドフレーム及びフロントバルクヘッドに確実に取り付けられ、バッテリの支持剛性が向上する。また、後ブラケットがフロントサイドフレームに２面以上で取り付けられたことによって、車両衝突後においても後ブラケットはバッテリを確実に支持することができる。

本発明の他の側面は、前記前ブラケットは、上下方向に延在する屈曲部（４１）を少なくとも１つ以上有することを特徴とする。

この構成によれば、前ブラケットの剛性が高まるとともに、車両衝突時の荷重が加わった際には、前ブラケットは屈曲部を起点として変形し易くなる。

以上の構成によれば、フロントサイドフレームの変形を阻害せず、かつ車両衝突によるフロントサイドフレームの変形後においてもバッテリを確実に支持することができる。

バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を示す側面図 バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を示す平面図 バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を示す斜視図 バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を示す底面図 バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を示す斜視図 バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を、天板を取り除いて示す斜視図 バッテリ支持構造を備えた車両前部構造の要部を、天板を取り除いて示す斜視図 図５のVIII−VIII断面図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の車体に適用した実施形態を詳細に説明する。以下の説明では、車両の進行方向を基準として前後左右方向を定め、鉛直方向を上下方向と定める。

図１及び２に示すように、バッテリ支持構造１は、車体前部構造２の一部をなす左右一対のフロントサイドフレームの左側フロントサイドフレーム３と、左側フロントサイドフレーム３に取り付けられたバッテリブラケット４とを含んで構成されている。バッテリ５は、公知の鉛蓄電池であり、直方体状のケーシングを有し、バッテリブラケット４上に載置される。

フロントサイドフレーム３は、車体前部構造２において前後方向に延在し、前端はフロントバルクヘッド６に接合され、後端はダッシュパネル７に接合されている。フロントサイドフレーム３は、板厚の異なる鋼板をテーラードブランク工法によって溶接、プレス成形したものである。フロントサイドフレーム３の前部１１は板厚が薄い第１の鋼板から形成されており、後部１２は第１の鋼板よりも板厚が厚い第２の鋼板から形成されている。第１の鋼板と第２の鋼板とは溶接によって接合され、前部１１と後部１２との接合部には境界線１３が形成されている。なお、前部１１及び後部１２は、それぞれ更に板厚が異なる複数の鋼板から形成されてもよい。フロントサイドフレーム３は、前部１１及び後部１２ともに、その横断面が略矩形状の閉断面に形成されており、前後方向に延びる稜線１４を介した上面１５と内側面１６とを有している。

フロントサイドフレーム３は、衝突により前側から荷重を受けた際には、前部１１と後部１２との境界線１３を起点として屈曲変形するとともに、前部１１が圧縮変形されて荷重を吸収する。本実施形態では、境界線１３は変形予定部として、衝突時に屈曲変形することを予定して設定されたものである。

フロントバルクヘッド６は、上下方向に延在する左右一対のフロントバルクヘッドサイドステー１８と、左右方向（車幅方向）に延在し、左右一対のフロントバルクヘッドサイドステー１８の上端間を連結するフロントバルクヘッドアッパ１９と、左右方向に延在し、左右一対のフロントバルクヘッドサイドステー１８の下端間を連結するフロントバルクヘッドロア２０とを備えて、略矩形枠状を呈する。フロントサイドフレーム３の前端は、フロントバルクヘッドサイドステー１８に接合されている。

また、フロントサイドフレーム３の前端部には、左右方向において車外側及び下方に延びるフロントサイドガセット２１が接合されている。フロントサイドガセット２１には、図示しないアッパメンバの前端が接合される。

図１〜図８に示すように、バッテリブラケット４は、鋼板をプレス加工することによって形成された前ブラケット２５、後ブラケット２６、外ブラケット２７、連結ブラケット２９及び天板３０を組み合わせて形成されている。後ブラケット２６は、前ブラケット２５及び外ブラケット２７よりも、板厚が厚い鋼板から形成されている。

前ブラケット２５は、フロントサイドフレーム３の前部１１の内側面１６に当接可能な平板状の基部３３と、基部３３の一側縁から直角に折曲されて連続する第１側板部３４と、第１側板部３４の一側縁から直角に折曲されて連続する第２側板部３５とを有する。第１側板部３４は、直角三角形状に形成されており、その斜辺において第２側板部３５と連続している。このため、第２側板部３５は、基部３３に対して傾斜して配置されている。基部３３には、前ブラケット２５を前部１１の内側面１６に締結するボルト（図示しない）が挿通されるボルト孔３６が形成されている。

基部３３がボルトによってフロントサイドフレーム３の前部１１の内側面１６に締結された状態では、第１側板部３４は前部１１の内側面１６より車体内方側に突出するともに、上面１５よりも上方に突出するように配置され、第２側板部３５は主面が斜め下方を向くとともに、第１側板部３４の斜辺から後方へと突出するように配置される。また、第１側板部３４及び第２側板部３５の上縁部は、水平方向に折り曲げられてフランジ部３８、３９となっている。フランジ部３９も含めて第２側板部３５には、前後方向に直交する方向に延在する屈曲部４１が複数形成されている。屈曲部４１は鋼板を折り曲げることによって凸又は凹状に形成された段部であり、前ブラケット２５の剛性を高めるとともに、過度な荷重が加わった際に屈曲部４１に沿った変形を促進する。

後ブラケット２６は、略直角三角形状の第３側板部４３と、第３側板部４３の斜辺に沿って直角に折り曲げられた第４側板部４４とを有している。第３側板部４３の斜辺の一端側には、四角形状の切り欠きが形成されており、切り欠きの縁部には直角に切り起こされたフランジ部４６、４７が形成されている。各フランジ部４６、４７は、互いに直交する位置関係に配置され、フランジ部４６がフロントサイドフレーム３の後部１２の内側面１６に当接するとともに、フランジ部４７が後部１２の上面１５に当接可能となっている。各フランジ部４６、４７には、ボルト孔４８、４９が形成されている（ボルト５０を省略して示す図５、６を参照）。各フランジ部４６、４７は後部１２の上面１５及び内側面１６にボルト５０によって締結されている。

各フランジ部４６、４７は後部１２の上面１５及び内側面１６にボルト締結された状態で、第３側板部４３は後部１２の内側面１６より車体内方側に突出するともに、上面１５よりも上方に突出するように配置され、第４側板部４４は主面が斜め下方を向くとともに、第３側板部４３の斜辺から前方へと突出するように配置される。第３側板部４３の上縁部は、水平方向に折り曲げられてフランジ部５１となっている。フランジ部５１には、下面にウェルドナット５３が溶接されたボルト孔５４が２つ形成されている。

第４側板部４４の前縁は、第２側板部３５の後縁の車内側面に重なり合うように配置され、溶接によって互いに接合されている。この第２側板部３５と第４側板部４４との接合部分を接合部５２という。前ブラケット２５と後ブラケット２６とは、接合部５２を介して連結され、上方から見てコ字状を呈している。換言すると、前ブラケット２５の基部３３においてフロントサイドフレーム３の前部１１に取り付けられ、後ブラケット２６のフランジ部４６、４７において後部１２に取り付けられているため、前ブラケット２５及び後ブラケット２６は、フロントサイドフレーム３の境界線１３の車内側（図中の右側）を前後方向に跨ぐように配置されている。接合部５２は、前後方向においてフロントサイドフレーム３の境界線１３と対応する位置に配置されている。

外ブラケット２７は、上下方向かつ前後方向に延在するとともに、その上縁部５６、下縁部５７、前縁部５８及び後縁部５９が車外側（図示例では左側）に折り曲げられてフランジを形成している。外ブラケット２７は、前縁部５８において第１側板部３４に溶接され、後縁部５９において第３側板部４３に溶接されている。より詳細には、外ブラケット２７の前縁部５８は、第１側板部３４のフロントサイドフレーム３よりも上方に突出する部分であって、車外側に位置する側辺部（基端延出部）６８に沿って溶接され、後縁部５９は、第３側板部４３のフロントサイドフレーム３よりも上方に突出する部分であって、車外側に位置する側辺部（基端延出部）６９に沿って溶接されている（図７参照）。このように、外ブラケット２７で前ブラケット２５と後ブラケット２６とを連結することによって、バッテリブラケット４は水平断面において前ブラケット２５、後ブラケット２６及び外ブラケット２７による閉断面を形成している。

また、外ブラケット２７は、上縁部５６及び下縁部５７を含めて、上下方向及び左右方向（すなわち、前後方向と直交する方向）に延在する屈曲部６１が複数形成されている。屈曲部６１は鋼板を折り曲げることによって凸又は凹状に形成された段部であり、外ブラケット２７の剛性を高めるとともに、過度な荷重が加わった際に屈曲部６１に沿った変形を促進する。外ブラケット２７の適所には、外ブラケットの剛性を調整する目的で、貫通孔６２が形成されている。また、上縁部５６の後端部には、下面にウェルドナット（図示しない）が溶接されたボルト孔６３が形成されている。

連結ブラケット２９は、略Ｌ字形に折曲された鋼板であり、後部が前後方向に延在して前ブラケット２５のフランジ部３８の上面と後述する天板３０の下面とに溶接される一方、前部が上方へと延出し、前端に形成されたボルト孔６４にボルト（図示しない）が挿入されてフロントバルクヘッドサイドステー１８にボルト締結されている。連結ブラケット２９は、剛性を高める目的で、縁部が曲げ起こされるとともに、面上に複数の凹部及び凸部が形成されている。

天板３０は、略四角形状の鋼板であって、下面が、前ブラケット２５のフランジ部３８、３９の上面、連結ブラケット２９の後部の上面、後ブラケット２６のフランジ部５１の上面及び外ブラケット２７の上縁部５６の上面に溶接され、略水平に支持されている。天板３０と前ブラケット２５のフランジ部３８及び連結ブラケット２９の後部との溶接部は、天板３０とフランジ部３８との間に連結ブラケット２９を挟み込む形で、重ねて溶接されている。また、天板３０は、後ブラケット２６のフランジ部５１のボルト孔５４、５４及び外ブラケット２７の上縁部５６のボルト孔６３に対応する部位にボルト孔６６を備え、ボルト６７によって、フランジ部５１及び上縁部５６に締結されている。

天板３０は、剛性を高める目的で、車外側の縁部が曲げ起こされるとともに、面上に車幅方向に延在する凹部及び凸部、すなわち折曲部が複数形成されている。バッテリ５は、天板３０上に載置される。バッテリ５は、締結バンドによって天板３０に締結されてもよいし、Ｕ字ボルト状の締結器具を用いて天板３０に締結されてもよい。

以上のように構成したバッテリ支持構造１は、前ブラケット２５、後ブラケット２６、外ブラケット２７及び天板３０の大きさを変更することで、小形から大形までの各種バッテリ５を支持することができる。特に、バッテリ支持構造１は、前ブラケット２５、後ブラケット２６及び外ブラケット２７が閉環状を形成するともに、連結ブラケット２９を介してフロントバルクヘッドサイドステー１８に連結されているため、バッテリ５を支持するために十分な支持剛性を確保することができる。

衝突により前方からフロントサイドフレーム３に荷重が加わる際には、フロントサイドフレーム３の境界線１３を起点とした屈曲変形及び前部１１の圧縮変形に伴って、前ブラケット２５及び外ブラケット２７の圧縮変形や、前ブラケット２５と後ブラケット２６との接合部５２の破断、前ブラケット２５、外ブラケット２７、連結ブラケット２９及び天板３０の溶接部の破断が発生し、バッテリブラケット４がフロントサイドフレーム３の変形を阻害しないようになっている。一方、後ブラケット２６は、前ブラケット２５に比較して板厚が厚いため、剛性が高く、前ブラケット２５等が変形する際にも自身の形状を維持するようになっている。そして、後ブラケット２６と天板３０とはボルト締結されているため、結合状態を維持し易く、衝突後においても天板３０は後ブラケット２６に支持された状態となる。そのため、天板３０は、衝突後においても水平状態を維持し易くなっており、バッテリ５を脱落しないように支持し得るようになっている。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、連結ブラケット２９及び外ブラケット２７は、剛性等を考慮して適宜省略することができる。また、天板３０を後ブラケット２６と一体に形成してもよい。

１…バッテリ支持構造、２…車体前部構造、３…左側フロントサイドフレーム、４…バッテリブラケット、５…バッテリ、６…フロントバルクヘッド、７…ダッシュパネル、１１…前部（第１部分）、１２…後部（第２部分）、１３…境界線（変形予定部）、１４…稜線、１５…上面、１６…内側面、１８…フロントバルクヘッドサイドステー、２５…前ブラケット、２６…後ブラケット、２７…外ブラケット、２９…連結ブラケット、３０…天板、３３…基部、３４…第１側板部、３５…第２側板部、３８、３９…フランジ部、４１…屈曲部、４３…第３側板部、４４…第４側板部、４６、４７…フランジ部、５１…フランジ部、５２…接合部、５３…ウェルドナット、６１…屈曲部、６８、６９…側辺部

Claims (6)

1. バッテリを車体に支持するべく、車両の前後方向に延在するフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームに取り付けられたバッテリブラケットとを有するバッテリ支持構造であって、
   前記フロントサイドフレームは、衝突時の荷重によって他の部分よりも変形し易い変形予定部と、前記変形予定部よりも前側に位置する第１部分と、前記変形予定部よりも後側に位置する第２部分とを有し、
   前記バッテリブラケットは、前記第１部分に取り付けられた前ブラケットと、前記第２部分に取り付けられ、前記前ブラケットよりも剛性が高い後ブラケットとを有し、前記前ブラケットと前記後ブラケットとが互いに接合されて前記変形予定部を前後方向に跨ぐように配置され、
   前記バッテリを上に載置する天板を更に有し、前記天板は前記後ブラケットに接合されていることを特徴とするバッテリ支持構造。
2. 前記天板は、前記後ブラケットに溶接及びボルトによる締結によって接合されると共に、前記前ブラケットに溶接によって接合されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリ支持構造。
3. バッテリを車体に支持するべく、車両の前後方向に延在するフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームに取り付けられたバッテリブラケットとを有するバッテリ支持構造であって、
   前記フロントサイドフレームは、衝突時の荷重によって他の部分よりも変形し易い変形予定部と、前記変形予定部よりも前側に位置する第１部分と、前記変形予定部よりも後側に位置する第２部分とを有し、
   前記バッテリブラケットは、前記第１部分に取り付けられた前ブラケットと、前記第２部分に取り付けられ、前記前ブラケットよりも剛性が高い後ブラケットとを有し、前記前ブラケットと前記後ブラケットとが互いに接合されて前記変形予定部を前後方向に跨ぐように配置され、
   前記前ブラケットは、前記第１部分から車体内側へ延びるとともに、その先端が直角に折曲して後方へと延び、
   前記後ブラケットは、前記第２部分から車体内側へ延びるとともに、その先端が直角に折曲して前方へと延び、前端において前記前ブラケットの後端に接合され、
   前記前ブラケット及び前記後ブラケットは、協働してコ字状の水平断面形状を呈することを特徴とするバッテリ支持構造。
4. 前記前ブラケット及び前記後ブラケットは、それぞれ前記フロントサイドフレームに取り付けられた基端部から上方へと延出して基端延出部を形成し、
   両基端延出部同士を連結する外ブラケットが更に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のバッテリ支持構造。
5. 前記外ブラケットは、上下方向に延在する屈曲部を少なくとも１つ以上有することを特徴とする請求項４に記載のバッテリ支持構造。
6. バッテリを車体に支持するべく、車両の前後方向に延在するフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームに取り付けられたバッテリブラケットとを有するバッテリ支持構造であって、
   前記フロントサイドフレームは、衝突時の荷重によって他の部分よりも変形し易い変形予定部と、前記変形予定部よりも前側に位置する第１部分と、前記変形予定部よりも後側に位置する第２部分とを有し、
   前記バッテリブラケットは、前記第１部分に取り付けられた前ブラケットと、前記第２部分に取り付けられ、前記前ブラケットよりも剛性が高い後ブラケットとを有し、前記前ブラケットと前記後ブラケットとが互いに接合されて前記変形予定部を前後方向に跨ぐように配置され、
   前記フロントサイドフレームは、前記第１部分、前記変形予定部及び前記第２部分を通過して前後方向に延在する稜線を挟んで、上方を向く上面と、車内側を向く内側面とを有し、前端部において矩形枠状に形成されたフロントバルクヘッドの上下方向に延在する側柱部に接合され、
   前記前ブラケットは、前記第１部分の前記内側面と前記側柱部とに接合され、
   前記後ブラケットは、前記稜線を跨いで前記第２部分の前記上面及び前記内側面に取り付けられていることを特徴とするバッテリ支持構造。

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