JP5527550B2 - 車両用バッテリの固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリの車両への固定構造に関するものである。

近年、大容量のバッテリが搭載され、当該バッテリの電力で駆動されるモータを走行駆動源の１つとするハイブリッド車や電気自動車が広く開発されている。
このような電動車両に搭載されるバッテリは、容量及び出力電圧を確保するため、複数のバッテリをバッテリケース内に収納して構成されている。
バッテリケースは、例えば上部が開口した箱状に形成されバッテリが収納されるケース本体(載置台)と、ケース本体を覆う蓋状のカバーとから構成されている。

バッテリはケース本体に固定されている。バッテリをケース本体に固定する方法としては、例えばケース本体にあらかじめボルトやナットを溶接しておき、これらのボルトやナットによって、バッテリを保持する押圧片（固定手段）を固定する構造が提案されている（特許文献１）。

特許３２３３３２０号公報

しかしながら、電動車両に搭載されるバッテリケースは、軽量化を図るために、樹脂により形成される場合が一般的である。
したがって、樹脂製のケース本体に対して特許文献１のようにボルトやナットを溶接することは不可能である。そこで、ボルトやナットをケース本体に埋め込んで固定手段をケース本体に固定する方法が考えられるが、車両の振動等により固定手段に緩みが発生しないように強く締結する必要があり、ボルトやナットの締結時においてその捻り力によってケース本体に亀裂や破損が発生する虞がある。このようなバッテリケースの亀裂や破損は、例え一部分であっても密閉性を損ねる虞があり、好ましいことではない。

本発明は、上述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、バッテリ固定用のボルトやナットの締結時に、捻り力による載置台の破損を防止しつつ、バッテリを確実に載置台に固定できる車両用バッテリの固定構造を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、請求項１の車両用バッテリの固定構造は、車両に設けられた載置台上にバッテリを搭載し、当該バッテリの上面に掛け渡した固定手段によりバッテリを載置台に固定する車両用バッテリの固定構造であって、載置台を支持する支持部材に下端部が固定されて載置台上に立設したシャフトを備え、固定手段は、シャフトの上端部にボルトまたはナットによって締結され、シャフトは、支持部材との固定位置からオフセットした位置で支持部材に係止して支持部材に対するシャフトの回転を規制する規制部を有することを特徴とする。

また、請求項２の車両用バッテリの固定構造では、請求項１において、シャフトは、上端部に雄ねじまたは雌ねじを備えた円柱状に形成され、載置台に設けられた円形状の孔に挿入されて支持されるとともに、下端部にナットまたはボルトを締結して、支持部材に固定されることを特徴とする。

また、請求項３の車両用バッテリの固定構造では、請求項１または２において、車両はバッテリを走行駆動源とする電気自動車であることを特徴とする。

請求項１の車両用バッテリの固定構造によれば、バッテリの固定手段が載置台上に立設するシャフトの上端部にボルトまたはナットによって締結されるので、固定手段によりバッテリを載置台に固定することができる。
特に、固定手段とシャフトとを固定するボルトまたはナットの締結時に、載置台を支持する支持部材によってシャフトの回転が規制されるので、シャフトから載置台への捻り力の作用が規制され、載置台の破損を防止することができる。よって、載置台が例えば樹脂製であってもボルトまたはナットを強く締め付けて固定手段を載置台に固定することができ、バッテリを確実に載置台に固定することができる。
また、シャフトの下端部が、載置台を支える支持部材に固定されるので、載置台を支える支持部材を利用してシャフトを確実に固定することができる。

請求項２の車両用バッテリの固定構造によれば、シャフトが円柱状であり、載置台に設けられた円形状の孔に挿入されて支持されるので、シャフトを載置台に回転可能に支持することができる。よって、シャフトの上端部の雄ねじまたは雌ねじにナットまたはボルトを締結した際に、載置台への捻り力の作用を防止することができる。

請求項３の車両用バッテリの固定構造によれば、車両がバッテリを走行駆動源とする電気自動車であるので、電気自動車に搭載されているバッテリの載置台の破損を防止しつつバッテリを載置台に確実に固定することが可能となる。

本発明に係るバッテリユニットが載置された電気自動車の斜視図である。 バッテリユニットの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るバッテリモジュールの固定構造を示す上面図である。 本発明の第１の実施形態に係るバッテリモジュールの固定構造を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。 本発明の第１の参考形態に係るバッテリモジュールの固定構造を示す上面図である。 本発明の第１の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。 本発明の第１の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す上面図である。 本発明の第１の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。 シャフトの回転防止構造を示す斜視図である。 本発明の第２の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。 本発明の第３の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。 本発明の第４の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。 本発明の第５の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るバッテリが搭載された電気自動車用の斜視図である。
図１に示すように、電気自動車１は車体２の床下にバッテリユニット１０が載置されるとともに、図示しない外部からの充電経路とを備えており、当該充電経路から電力の供給を受けて充電を行う充電器１２が車体２の後部に配置され、バッテリユニット１０は充電器１２に接続されて蓄電するように構成されている。電気自動車は、バッテリユニット１０を動力源として図示しない電気モータを駆動することで、タイヤを回転駆動し走行可能となっている。

図２は、バッテリユニット１０の概略構成図である。
図２に示すように、バッテリユニット１０は、バッテリケース１５内に複数のバッテリモジュール１８が収納されて構成されている。バッテリケース１５は、上面が開口した箱形のケース本体２０(載置台)とケース本体２０の上面を覆うカバー２２とから構成されている。ケース本体２０及びカバー２２は電気絶縁性を有する樹脂により形成されている。

バッテリモジュール１８は、直方体の形状であって、ケース本体２０上に２列に車両前後方向に複数個並べて収納されている。ケース本体２０及びカバー２２の周縁部には、互いに重なりあうように夫々フランジ２３、２４が形成されている。フランジ２３、２４には、所定間隔毎にボルト孔が設けられており、当該ボルト孔に夫々ボルト２８を挿入し、ナット２９によって締め付けることで、ケース本体２０とカバー２２とが固定される構造となっている。

ケース本体２０は、車体２に設けられた井桁形状の支持部材３０に載せられ、当該支持部材３０にボルト３１によって固定されている。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るバッテリモジュール１８の固定構造を示す上面図である。
図４は、本発明の第１の実施形態に係るバッテリモジュール１８の固定構造を示す縦断面図である。

図３、４に示すように、バッテリモジュール１８は、バッテリ固定ブラケット３５（固定手段）によりケース本体２０に固定されている。本実施形態のバッテリ固定ブラケット３５は、ベルト状の板金部材を折り曲げて形成されており、バッテリモジュール１８毎に設けられている。
バッテリ固定ブラケット３５は、バッテリモジュール１８の上面に載せられ、バッテリモジュール１８の中央部を横断するように配置されている。バッテリ固定ブラケット３５の両端部は、バッテリモジュール１８の側面に沿って下方に曲げられており、更にその両端部でバッテリモジュール１８の上面と平行に幅方向外方に曲げられている。また、このバッテリ固定ブラケット３５の両端部の幅方向外方に曲げられた部位には、ボルト孔３７が設けられている。

ケース本体２０には、バッテリモジュール１８を区画する区画壁３８が設けられている。区画壁３８は、バッテリモジュール１８の両脇に上方にケース本体２０の底板から突出するように形成されている。更に、バッテリモジュール１８の両脇には、シャフト３９が設けられている。シャフト３９は、円柱状の本体部３９ａを有しており、区画壁３８に設けられた円形状の孔に軸線が上下方向となるように挿入され、区画壁３８に対して軸線回りに回転可能に支持されている。

シャフト３９の本体部３９ａの両端には、ねじ部（雄ねじ）３９ｂ、３９ｃが形成されている。シャフト３９の上端のねじ部３９ｂは、軸線が本体部３９ａの軸線と同一になるように形成されている。シャフト３９の下端のねじ部３９ｃは、軸線が本体部３９ａの軸線と平行にかつ互いにオフセットして２箇所（固定部、規制部）設けられている。シャフト３９の上端のねじ部３９ｂは、区画壁３８より上方に突出するように配置されている。シャフト３９の下端の２つのねじ部３９ｂは、ケース本体２０から下方に突出し、シャフト３９の下方に位置する支持部材３０に設けられたボルト孔４１に挿入され、ナット４２により支持部材３０に２箇所固定されている。

そして、バッテリモジュール１８をケース本体２０上に並べ、バッテリ固定ブラケット３５を、バッテリモジュール１８毎に上面に載せ、両端のボルト孔３７にシャフト３９を挿入し、ナット４０により締め付けることで、バッテリモジュール１８をケース本体２０に固定する構造となっている。
以上のような構成により、本実施形態では、シャフト３９は支持部材３０に２箇所で固定されるので、軸線周りの回転が規制される。したがって、バッテリ固定ブラケット３５をケース本体２０に固定する際に、ナット４０を締め付けたときに、シャフト３９の回転が支持部材３０によって規制される。更に、シャフト３９が区画壁３８に回転可能に支持されているので、樹脂製の区画壁３８に対するシャフト３９からの捻り力の作用が抑えられ、区画壁３８の破損や亀裂を防止することができる。また、ナット４０を強く締め付けることができるので、走行振動等によるバッテリ固定ブラケット３５の緩みを抑え、バッテリモジュール１８を確実に固定することができる。

図５は、本発明の第２の実施形態に係るシャフト５０の固定構造を示す縦断面図である。
図５に示すように、本発明の第２の実施形態では、区画壁３８に挿入されるシャフト５０の下端部の形状が第１の実施形態のシャフト３９と異なっている。
本発明の第２の実施形態では、シャフト５０の下端部に、１つのねじ部５０ｃ（固定部）と１つのピン５０ｄ（規制部）が備えられている。

シャフト５０の下端部のねじ部５０ｃは、軸線が本体部５０ａの軸線と同一になるように形成されている。ピン５０ｄは、本体部５０ａの下端部から側方に突出したプレート５０ｅに設けられている。ピン５０ｄは、ねじ部５０ｃに対してオフセットして配置され、本体部５０ａの軸線と平行に下方に延びている。シャフト５０の下端部のねじ部５０ｃ及びピン５０ｄは、夫々の位置及び大きさに対応して支持部材３０に設けられた孔５１、５２に挿入される。ねじ部５０ｃにはナット５３が締結され、シャフト５０の下端が支持部材３０に固定されている。

したがって、本実施形態では、ピン５０ｄによりシャフト５０の回転が規制され、ナット４０の締結時に、第１の実施形態と同様にシャフト５０の回転を支持部材３０によって抑えることができ、区画壁３８の破損や亀裂を防止しつつ、バッテリ固定ブラケット３５の締結を確実に行うことができる。
図６は本発明の第１の参考形態に係るバッテリモジュール１８の固定構造を示す上面図である。図７は、本発明の第１の参考形態に係るシャフト６０の固定構造を示す縦断面図である。図８は、本発明の第１の参考形態に係るシャフト６０の固定構造を示す上面図である。図９は、本発明の第１の参考形態に係るシャフト６０の固定構造を示す縦断面図である。図１０は、シャフト６０の回転防止構造を示す斜視図である。

本発明の第１の参考形態では、図６〜１０に示すように、区画壁３８に挿入されるシャフト６０の上方に載せるように板金部材により形成されたブラケット６１（強度部材）が設けられている。ブラケット６１は、支持部材３０やその他の車体２に固定された強度部材に固定されている。ブラケット６１には、シャフト６０の位置に合わせて、長方形に形成されたシャフト支持孔６２が設けられている。シャフト支持孔６２の一辺(短辺)はシャフト６０の本体部６０ａの直径より短く設定されている。

シャフト６０は、円柱状の本体部６０ａの両端にねじ部６０ｂ、６０ｃが形成されている。シャフト３９の両端のねじ部６０ｂ、６０ｃは、軸線が本体部６０ａの軸線と同一になるように形成されている。シャフト６０の本体部６０ａの上部は、シャフト支持孔６２の短辺に略隙間無く挿入されるように側面２箇所が削られた構造（規制部）になっている。

したがって、本参考形態では、シャフト６０の本体部６０ａの上部がシャフト支持孔６２に挿入されることで、シャフト６０の回転をブラケット６１により規制される構造となっている。よって、ナット４０の締結時において区画壁３８に対する捻り力の作用を抑え、区画壁３８の破損や亀裂を防止することができる。
図１１は、本発明の第２の参考形態に係るシャフト７０の固定構造を示す縦断面図である。

本発明の第２の参考形態では、第１の参考形態におけるブラケット６１と同様の形状のシャフト支持孔６２を備え、板金部材により形成されたがブラケット７１(強度部材)が、ケース本体２０と支持部材３０との間に設けられている。
区画壁３８に挿入されるシャフト７０は、本体部７０ａの下部の側面が、シャフト支持孔６２の短辺に略隙間無く挿入されるように削られた構造（規制部）になっている。

したがって、本参考形態では、シャフト７０の本体部７０ａの下部がシャフト支持孔６２に挿入されることで、第１の参考形態と同様に、シャフト７０の回転をブラケット７１により規制して、区画壁３８の保護を図ることができる。
以上の第１、第２の実施形態及び第１、第２の参考形態では、シャフト３９、５０、６０、７０の上端が雄ねじであるねじ部３９ｂ、５０ｂ、６０ｂ、７０ｂとなっており、当該ねじ部３９ｂ、５０ｂ、６０ｂ、７０ｂにナット４０を締め付けてバッテリ固定ブラケット３５を締結する構造となっているが、以下の第３〜第５の参考形態のように、シャフト３９、５０、６０、７０の上端に、雌ねじであるねじ孔８０ｂ、９０ｂ、１００ｂを設け、ボルト８１を用いてバッテリ固定ブラケット３５を締結する構造でも、本願発明を適用することができる。

図１２は、本発明の第３の参考形態に係るシャフト８０の固定構造を示す縦断面図である。
本参考形態では、区画壁３８に挿入されるシャフト８０の上端にねじ孔８０ｂが設けられており、当該ねじ孔８０ｂにボルト８１を締め付けてバッテリ固定ブラケット３５を締結する構造となっている。その他の構造は上記第１の参考形態と同様であり、このような構造においても、ボルト８１の締結時におけるシャフト８０の回転をブラケット６１により規制して、区画壁３８の保護を図ることが可能となる。

図１３は、本発明の第４の参考形態に係るシャフトの固定構造を示す縦断面図である。
本参考形態では、区画壁３８に挿入されるシャフト９０の上端にねじ孔９０ｂが設けられており、当該ねじ孔９０ｂにボルト８１を締め付けてバッテリ固定ブラケット３５を締結する構造となっている。その他の構造は上記第２の参考形態と同様であり、ボルト８１の締結時におけるシャフト９０の回転をブラケット７１により規制して、区画壁３８の保護を図ることが可能となる。

図１４は、本発明の第５の参考形態に係るシャフト１００の固定構造を示す縦断面図である。
本参考形態では、シャフト１００の上部の構造は上記第４の参考形態と同様であり、シャフト１００の上端に設けられたねじ孔１００ｂにボルト８１を締め付けてバッテリ固定ブラケット３５を締結する。シャフト１００の下端には、ねじ部９０ｃの代わりにねじ孔１００ｃが設けられている。ねじ孔１００ｃにボルト１０１を締め付けて、シャフト１００を支持部材３０に締結している。第４の参考形態と同様に、シャフト支持孔６２が設けられたブラケット７１が、支持部材３０とケース本体２０との間に設けられている。シャフト１００の本体部１００ａの下部は、側面が削られた構造になっており、ブラケット７１のシャフト支持孔６２に挿入されて、シャフト１００の回転が規制され、区画壁３８の保護を図ることが可能となる。

なお、バッテリ固定ブラケット３５が上記実施形態以外の形状のものでも、本発明を適用することができる。例えば、１つのバッテリ固定ブラケット３５で複数のバッテリモジュール１８を合わせて固定するものでも、本発明を適用可能である。
また、本実施形態では、電気自動車１のバッテリに本願の固定構造を適用しているが、ハイブリッド車やエンジン駆動の車両においても、車両に並べて搭載された複数個のバッテリの固定構造に適用することが可能である。

１ 電気自動車
１８ バッテリモジュール
２０ ケース本体
３０ 支持部材
３５ バッテリ固定ブラケット
３９、５０、６０、７０、８０、９０、１００ シャフト
４０ ナット
６１、７１ ブラケット
８１ ボルト

Claims (3)

1. 車両に設けられた載置台上にバッテリを搭載し、当該バッテリの上面に掛け渡した固定手段により前記バッテリを前記載置台に固定する車両用バッテリの固定構造であって、
   前記載置台を支持する支持部材に下端部が固定されて前記載置台上に立設したシャフトを備え、
   前記固定手段は、前記シャフトの上端部にボルトまたはナットによって締結され、
   前記シャフトは、前記支持部材との固定位置からオフセットした位置で前記支持部材に係止して前記支持部材に対する前記シャフトの回転を規制する規制部を有することを特徴とする車両用バッテリの固定構造。
2. 前記シャフトは、前記上端部に雄ねじまたは雌ねじを備えた円柱状に形成され、前記載置台に設けられた円形状の孔に挿入されて支持されるとともに、前記下端部にナットまたはボルトを締結して、前記支持部材に固定されることを特徴とする請求項１に記載の車両用バッテリの固定構造。
3. 前記車両は前記バッテリを走行駆動源とする電気自動車であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用バッテリの固定構造。

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