JP5770506B2 - 小型車両のフレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は，小型車両のフレーム構造に関する。より詳しくは，電動車両等に搭載されたバッテリの保護技術に関するものである。

従来，例えば特許文献１に見られるように，床下にバッテリ（４）を収容した小型車両が知られている。この小型車両は，平面視四角形状のフレーム（３）の内側にバッテリ（４）を収容している。バッテリ（４）は，フレーム（３）の下側に支持されるトレー（４０）の上面に設けられている。

特開平０９−２８６２４６号公報

バッテリは充放電を繰り返し行うことができるものであるから，バッテリを搭載する車体フレームの構造は，バッテリに対して衝撃等の外力が及びにくい構造であることが望まれている。
そのためには，フレームを大型化して強化することも考えられるが，そうすると，車両の重量増加を招くことになり，燃費（電費）やコスト上好ましくない。
そこで，本発明は，大幅な重量増加を招くことを抑制しつつ，バッテリに対して衝撃等による外力が及びにくくすることができる小型車両のフレーム構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の小型車両のフレーム構造は，車体フレームと，この車体フレームに設けられたシートに着座した運転者が足をおくことができる床と，この床の下側に設けられ，モータに電力を供給するバッテリとを備えた小型車両のフレーム構造において，
前記車体フレームは，バッテリの側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材と，この内側フレーム部材の外側でかつ前記バッテリから離間して位置する中空状のバッテリ保護部を有する左右一対の外側フレーム部材と、前記内側フレーム部材の下側に配置された下部フレーム部材とを備え、
前記外側フレーム部材のバッテリ保護部は，側面視で，上下方向に関し，前記内側フレーム部材と下部フレーム部材との間に配置され，
前記左右一対の外側フレーム部材のバッテリ保護部同士の間には，前記内側フレーム部材を横切って外側フレーム部材同士を連結する中空状のクロスフレーム部材が設けられていることを特徴とする。
この小型車両のフレーム構造によれば，バッテリの側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材のさらに外側に前記バッテリから離間する左右一対の外側フレーム部材におけるバッテリ保護部が設けられているので，側方からの外力は，外側フレーム部材のバッテリ保護部に作用する可能性が高い。
したがって，外側フレーム部材のバッテリ保護部は，外力によって内側に変形するおそれがあるが，その場合でも，外側フレーム部材のバッテリ保護部はバッテリの側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材のさらに外側にあってバッテリから離間しているので，バッテリ保護部の変形はバッテリに及びにくい。
また，外側フレーム部材のバッテリ保護部は中空状であるから重量増加を抑えることができる。
したがって，この小型車両のフレーム構造によれば，大幅な重量増加を招くことを抑制しつつ，バッテリに対して衝撃等による外力が及びにくくすることができる
しかも，外側フレーム部材のバッテリ保護部が中空であること，およびバッテリ保護部がバッテリから離間していることは，バッテリ保護部のいわばつぶれ代を増大させるので，その分，衝撃等によるエネルギーが吸収されやすくなり，バッテリに外力が一層及びにくくなり，バッテリを外力から保護しやすくなる。
前記左右一対の外側フレーム部材のバッテリ保護部同士の間には，前記内側フレーム部材を横切ってバッテリ保護部同士を連結する中空状のクロスフレーム部材を設けているので、車体フレームの剛性を向上させることができる。
前記車体フレームは，前記内側フレーム部材の下側に下部フレーム部材を備え，
前記外側フレーム部材のバッテリ保護部は，側面視で，上下方向に関し，前記内側フレーム部材と前記下部フレーム部材との間に設けた構成となっているので、外側フレーム部材のバッテリ保護部が外力を受けて変形した際に，連鎖して内側フレーム部材および下部フレーム部材が変形することを抑制でき，特に，下部フレーム部材がバッテリを載せるバッテリトレイを支持する場合には、下部フレーム部材への影響を著しく抑制できるので，バッテリが外力から保護されやすくなる。
さらに、バッテリ保護部を下部フレーム部材と離間させることによって、下部フレーム部材への影響を著しく抑制することができる。
前記一対の内側フレーム部材の前部は，前記バッテリの前方で内側に屈曲している構成とすることができる。
このように構成すると，前方からの外力に対しても，内側フレーム部材前部の変形によるエネルギー吸収で，バッテリが外力から保護されやすくなる。
本発明の小型車両のフレーム構造は，さらに，前記床の上方に設けられた運転シートと，この運転シートの後方において運転シートより高い位置に設けられた後部シートとを備え，
前記車体フレームは，前記左右の外側フレーム部材の後部から上方に立ち上がりかつ前記バッテリよりも後方へ伸びていて前記後部シートを支持するリアシートフレームを備えている構成とすることができる。
このように構成すると，後方からの外力に対しても，リアシートフレームの変形によるエネルギー吸収で，バッテリが外力から保護されやすくなる。
前記車体フレームには，前記運転者の上方でルーフの一部を構成し，前後方向に延びる上部フレームを設けるとともに，前記外側フレーム部材の前部を上方に向けて屈曲させ，当該外側フレーム部材の前部と，前記上部フレームの前部とを連結部材で連結し，前記運転者の後方で前記外側フレーム部材と上部フレームとを左右の縦部材で連結した構成とすることができる。
このように構成すると，上部フレームと外側フレーム部材とで乗車空間が形成されるので，乗車空間を広く構成しやすくなる。
前記外側フレーム部材には，その前部を上方に向けて屈曲させかつ水平方向へ延設した水平部を設け，該水平部で，前輪のクッションユニットの上部を支持する構成とすることができる。
このように構成すると，剛性の高い外側フレーム部材で，前輪のクッションユニットの上部を強固に支持することが可能となる。

本発明に係る小型車両のフレーム構造の一実施の形態を用いた小型車両の一例を示す平面図。 同じく側面図。 同じく底面図。 図２における部分省略ＩＶ−ＩＶ断面図。

以下，本発明に係る小型車両のフレーム構造の実施の形態について図面を参照して説明する。なお，各図において，同一部分ないし相当する部分には，同一の符号を付してある。
図１〜図３に示す小型車両１０は電動小型四輪車である。
この小型車両１０は，車体フレーム２０と，この車体フレーム２０に設けられたシート３１に着座した運転者Ｄが足をおくことができる床３０と，この床３０の下側に設けられ，車両を走行させる動力源となるモータＭに電力を供給するバッテリＢとを備えている。

車体フレーム２０の前部には，左右一対の前輪１１Ｆが，操舵装置１２を介して懸架され，車体フレーム２０の後部には，前記モータＭを含むパワーユニット１４を介して左右一対の駆動輪である後輪１１Ｒが設けられている。操舵装置１２は運転者Ｄによるハンドル１３の回動操作により操舵される。

主として図２〜図４に示すように，車体フレーム２０は，バッテリＢの側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材２１，２１と，この内側フレーム部材２１の外側でかつバッテリＢから離間して位置する中空状のバッテリ保護部２２ｐを有する左右一対の外側フレーム部材２２，２２とを備えている。バッテリＢと外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐとの離間距離を図４においてＳ１で示す。
この小型車両のフレーム構造によれば，バッテリＢの側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材２１のさらに外側に，バッテリＢから離間して位置するバッテリ保護部２２ｐを有する左右一対の外側フレーム部材２２が設けられているので，側方からの外力Ｆｓは，外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐに作用する可能性が高い。

したがって，外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐは，外力Ｆｓによって内側に変形するおそれがあるが，その場合でも，バッテリ保護部２２ｐはバッテリＢの側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材２１のさらに外側にあってバッテリＢから離間（Ｓ１）しているので，バッテリ保護部２２ｐの変形はバッテリＢに及びにくい。

また，外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐは中空状であるから重量増加を抑えることができる。なお，この実施の形態の外側フレーム部材２２はバッテリ保護部２２ｐに限らず全体が中空状である。
したがって，この小型車両１０のフレーム構造によれば，大幅な重量増加を招くことを抑制しつつ，バッテリＢに対して衝撃等による外力が及びにくくすることができる
しかも，外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐが中空であること，および外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐがバッテリＢから離間していることは，バッテリ保護部２２ｐのいわばつぶれ代を増大させるので，その分，衝撃等によるエネルギーが吸収されやすくなり，バッテリＢに外力が一層及びにくくなり，バッテリＢを外力から保護しやすくなる。

左右一対の外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐ同士の間には，内側フレーム部材２１を横切ってバッテリ保護部２２ｐ同士を連結する中空状のクロスフレーム部材２３が設けられている。
このように構成すると，車体フレーム２０の剛性を向上させることができる。
外側フレーム部材２２とクロスフレーム部材２３との連結構造は適宜の構造を用いることができる。例えば溶接で連結することができる。

車体フレーム２０は，内側フレーム部材２１の下側に，バッテリＢを載せるバッテリトレイ２４を支持する下部フレーム部材２５を備えており，外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐは，側面視で，上下方向に関し，内側フレーム部材２１と下部フレーム部材２５との間に配置され，かつ下部フレーム部材２５と離間させた構成となっている。バッテリ保護部２２ｐと下部フレーム部材２５との離間距離を図４においてＳ２で示す。

このように構成すると，外側フレーム部材２２のバッテリ保護部２２ｐが外力を受けて変形した際に，連鎖して内側フレーム部材２１および下部フレーム部材２５が変形することを抑制できる。特に，バッテリＢを載せるバッテリトレイ２４を支持する下部フレーム部材２５への影響を著しく抑制できるので，バッテリＢが外力から保護されやすくなる。クロスフレーム部材２３と２５とは，接合してもしなくてもよいが，上記の点を考慮すると，クロスフレーム部材２３と下部フレーム部材２５とは溶接等で接合（固着）しない方が望ましい。

内側フレーム部材２１，２１は，下部フレーム部材２５の先端部上方においてクロスメンバ２１ｃ２で連結されており，このクロスメンバ２１ｃ２と下部フレーム部材２５の先端部とが，前面プレート２５ｆで連結されている。
内側フレーム部材２１，２１は，下部フレーム部材２５の後端部上方においてクロスメンバ２１ｃ３で連結されており，このクロスメンバ２１ｃ３と下部フレーム部材２５の後端部とが，後面プレート２５ｒで連結されている。

下部フレーム部材２５，２５はその底部同士が複数（図示のものは２つ）の底フレーム部材２５ｃで連結されている。底フレーム部材２５ｃは，車幅方向に伸びる一対の横フレーム２５ｄ，２５ｄと，これら横フレーム２５ｄ，２５ｄを連結する，前後方向に伸びる複数（図示のものは３つ）の連結部材２５ｇとで平面視すのこ状に構成されている。底フレーム部材２５ｃの上部にバッテリトレイ２４が載置される。底フレーム部材２５ｃは，横フレーム２５ｄの両端部分を下部フレーム部材２５にボルト２５ｈ（図３参照）で固定することによって下部フレーム部材２５に対して着脱可能に取り付けられている。

一対の内側フレーム部材２１の前部２１ｆは，バッテリＢの前方で内側に屈曲している。
このように構成すると，前方からの外力Ｆｆに対しても，内側フレーム部材２１前部２１ｆの変形によるエネルギー吸収で，バッテリＢが外力から保護されやすくなる。

一対の内側フレーム部材２１の前部２１ｆは，内側に屈曲している結果として，底面視ハの字形となっており，その先端部分は，クロスメンバ２１ｃ１で一体的に連結されている。クロスメンバ２１ｃ１の前部には，左右一対の中空円錐状のショック吸収部材２１ｄ，２１ｄが一体に設けられ，これらショック吸収材２１ｄ，２１の先端に，フロントバンパ２１ｂが設けられている。
したがって，前方からの外力Ｆｆに対しては，バンパ２１ｂ，ショック吸収材２１ｄ，２１ｄに加え，内側フレーム部材２１前部２１ｆの変形によるエネルギー吸収で，バッテリＢが外力から一層保護されやすくなる。

運転シート３１の後方には，運転シート３１より高い位置に後部シート３２が設けられている。
車体フレーム２０は，左右の外側フレーム部材２２の後部２２ｒから上方に一体的に立ち上がりかつ前記バッテリＢよりも後方へ伸びていて前記後部シート３２を支持するリアシートフレーム２６を備えている。
このように構成すると，後方からの外力Ｆｒに対しても，リアシートフレーム２６の変形によるエネルギー吸収で，バッテリＢが外力から保護されやすくなる。

この実施の形態におけるリアシートフレーム２６は，左右の外側フレーム部材２２の後部２２ｒから後方上方に向かって一体的に立ち上がる立ち上がり部材２６ｃと，この一対の立ち上がり部材２６ｃの上端同士を一体に連結している中空板状の横架部材２６ｂと，この横架部材２６ｂに固定されたＵ字状部材２６ｄとを備えている。Ｕ字状部材２６ｄは，その両端２６ｅが横架部材２６ｂの下面に固定され，そのアーチ部が後方に突出して，後部バンパーとしての役割も果たしている。
なお，図１に示すように，運転シート３１は車体フレーム２０の中心２０ｃから進行方向左側にオフセットしており，後部座席３２は車体フレーム２０の中心２０ｃから進行方向右側にオフセットしている。これにより，車両の前後方向長さを短くすることが可能となる。

この実施の形態における車体フレーム２０等についてさらに説明する。車体フレーム２０を構成する各部材は，基本的に全て中空部材である。
左右の内側フレーム部材２１，２１の間には，少なくとも，上記バッテリＢの上方を覆い，かつ運転者Ｄおよび同乗者の少なくとも足を載せるスペースに，床３０を構成する床部材（３０）が設けられている（図４参照）。床部材３０は，内側フレーム部材２１に対して適宜の手段で固定することができる。

外側フレーム部材２２，２２は，そのバッテリ保護部２２ｐの前方において，前部２２ｆが，内側フレーム部材２１の外側面に沿って斜め前方に立ち上がるように屈曲（湾曲）した後，前方に向かい屈曲（湾曲）し，水平方向へ延設した水平部２２ｈを形成している。外側フレーム部材２２の先端を２２ｔで示す。外側フレーム部材２２の湾曲部には，連結部材２７が設けられており，この連結部材２７を介して外側フレーム部材２２の上部に，側面視アーチ状で，前後方向に延びる，平面視Ｕ字状の上部フレーム２８が設けられている。連結部材２７同士はクロスメンバ２７ｃで連結されている。

図１に示すように，上部フレーム２８は，複数（図示のものは３つ）のクロスメンバ２８ｃで補強されている。図１，図２に示すように，上部フレーム２８は，その先端部分が上記連結部材２７に連結され，中程前部が第１縦部材２８ｂ１で外側フレーム部材２２に連結され，中程後部が第２縦部材２８ｂ２で外側フレーム部材２２に連結され，後部が第３縦部材２８ｂ３でリアシートフレーム２６のＵ字状部材２６ｄに連結されている。
以上の説明からも分かるように，車体フレーム２０には，運転者Ｄの上方でルーフ１０Ｒの一部を構成し，前後方向に延びる上部フレーム２８が設けられているとともに，外側フレーム部材２２の前部２２ｆは上方に向けて屈曲し，当該外側フレーム部材２２の前部２２ｆと，上部フレーム２８の前部２８ｆとが連結部材２７で連結され，運転者Ｄの後方で外側フレーム部材２２と上部フレーム２８とが左右の縦部材２８ｂ２で連結されている。
このように構成すると，上部フレーム２８と外側フレーム部材２２とで乗車空間が形成されるので，乗車空間を広く構成しやすくなる。

左右一対の中空円錐状のショック吸収部材２１ｄ，２１ｄは，それらの基部同士がクロスメンバ２１ｊで連結されており，このクロスメンバ２１ｊの上部と前述したフロントバンパ２１ｂの上部とが左右一対の逆Ｕ字形の連結パイプ２１ｋで連結されている。
また，図２，図３に示すように，クロスメンバ２１ｊの下部と，前述したクロスメンバ２１ｃ２の下部との間には，ベースプレート２１ｍが一体に設けられている。

このベースプレート２１ｍ等に対して，前述した操舵装置１２が組み付けられている。
具体的には，ベースプレート２１ｍに対して，左右のアーム１２ａが，ピボット軸１２ｐで，かつダンパ１２ｄを介して回動可能に取り付けられている。一方，外側フレーム部材２２における連結部材２７が設けられている部位の近くの水平部２２ｈと，前述した連結部材２７同士を連結しているクロスメンバ２７ｃとに亘って，クッション受け部２２ｃが一体に設けられている。このクッション受け部２２ｃに，クッションユニット１２ｃの上部が連結され，そのクッションユニット１２ｃの下部と前記アーム１２ａの先端との間に，前輪１１Ｆの軸受け部材１２ｂが左右方向へ回動可能に取り付けられている。左右一対の軸受け部材１２ｂには，前方の伸びるレバー部１２ｆが一体に設けられており，それらレバー部１２ｆ同士を連結しているロッド１２ｒが連動機構（図示せず）で前述したハンドル１３と連動している。これにより，ハンドル１３を左右に回動操作すると，ロッド１２ｒが左右に移動し，軸受け部材１２ｂが左右方向へ回動して前輪１１Ｆが左右に回動する。
上記のように，外側フレーム部材２２の水平部２２ｈに設けたクッション受け部２２ｃでクッションユニット１２ｃの上部を支持することにより，比較的剛性の高い（車体フレーム２０を構成するフレーム部材の中で最も剛性の高い）外側フレーム部材２２で，前輪のクッションユニット１２ｃの上部を強固に支持することが可能となる。

前述したクロスメンバ２１ｃ３と下部フレーム部材２５の後端部とを連結している後面プレート２５ｒの車幅方向中央部には，パワーユニット１４を上下揺動可能に支持する支持ブラケット２５ｂが設けられている。この支持ブラケット２５ｂに，ピボット軸２５ｐで，ダンパ１５ｄ（図２）を介しリアスイングフレーム１５が上下揺動可能に支持されている。
リアスイングフレーム１５は，底面視Ｕ字形のパイプフレーム１５Ｕと，それを補強する補強パイプ１５ｃとを有し，パイプフレーム１５Ｕの前部に設けた連結部１５ｊがダンパ１５ｄ（図２）を介し支持ブラケット２５ｂにピボット軸２５ｐで連結されている。

パワーユニット１４は，モータＭが内蔵されたユニット本体１４Ｕと，このユニット本体１４Ｕから左右に伸び，後輪１１Ｒを駆動する車軸１４ａと，この車軸１４ａをガイドしかつ保護する左右の筒状のガイド１４ｇとを有し，本体１４Ｕ下部をパイプフレーム１５Ｕの前部と補強パイプ１５ｃとにそれぞれ固定用ブラケット１４ｂで固定し，左右のガイド１４ｇをパイプフレーム１５Ｕの後端部分にそれぞれ連結部材１４ｊで連結することで，リアスイングフレーム１５上に搭載されている。

外側フレーム部材２２の後部２２ｒは，内側後方へ延設されており，その延設部２２ｒ１の後端と，パワーユニット１４の左右のガイド１４ｇとがリンク１４ｒで連結されているとともに，左右のガイド１４ｇと前述した横架部材２６ｂとがリアクッションユニット１４ｃで連結されている。したがって，後輪１１Ｒは上下方向へ揺動可能である。

以上，本発明の実施の形態について説明したが，本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく，本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。

１０：小型車両，１０Ｒ：ルーフ，１２ｃ：クッションユニット，２０：車体フレーム，２６：リアシートフレーム，２１：内側フレーム部材，２１ｆ：前部，２２：外側フレーム部材，２２ｆ：前部，２２ｈ：水平部，２２ｐ：バッテリ保護部，２３：クロスフレーム部材，２４：バッテリトレイ，２５：下部フレーム部材，３０：床，３１：シート，３２：後部シート，Ｍ：モータ，Ｂ：バッテリ。

Claims (7)

1. 車体フレーム（２０）と，この車体フレーム（２０）に設けられたシート（３１）に着座した運転者が足をおくことができる床（３０）と，この床（３０）の下側に設けられ，モータ（M）に電力を供給するバッテリ（Ｂ）とを備えた小型車両のフレーム構造において，
   前記車体フレーム（２０）は，バッテリ（Ｂ）の側方に設けられた左右一対の内側フレーム部材（２１）と，この内側フレーム部材（２１）の外側でかつ前記バッテリ（Ｂ）から離間して位置する中空状のバッテリ保護部（２２ｐ）を有する左右一対の外側フレーム部材（２２）と、前記内側フレーム部材２１の下側に配置された下部フレーム部材（２５）とを備え、
   前記外側フレーム部材（２２）のバッテリ保護部（２２ｐ）は，側面視で，上下方向に関し，前記内側フレーム部材（２１）と下部フレーム部材（２５）との間に配置され，
   前記左右一対の外側フレーム部材（２２）のバッテリ保護部（２２ｐ）同士の間には，前記内側フレーム部材（２１）を横切って外側フレーム部材（２２）同士を連結する中空状のクロスフレーム部材（２３）が設けられていることを特徴とする小型車両のフレーム構造。
2. 請求項１において，
   前記クロスフレーム部材（２３）は前記シート（３１）の直下に設けられていることを特徴とする請求項１記載の小型車両のフレーム構造。
3. 請求項１または２において，
   前記下部フレーム部材（２５）は，前記バッテリ（Ｂ）を載せるバッテリトレイ（２４）を支持する部材であり、
   前記外側フレーム部材（２２）のバッテリ保護部（２２ｐ）は，下側フレーム部材（２５）と離間させたことを特徴とする小型車両のフレーム構造。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項において，
   前記一対の内側フレーム部材（２１）の前部（２１ｆ）は，前記バッテリ（Ｂ）の前方で内側に屈曲していることを特徴とする小型車両のフレーム構造。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項において，
   前記床（３０）の上方に設けられた運転シート（３１）と，この運転シート（３１）の後方において運転シート（３１）より高い位置に設けられた後部シート（３２）とを備え，
   前記車体フレーム（２０）は，前記左右の外側フレーム部材（２２）の後部から上方に立ち上がりかつ前記バッテリ（Ｂ）よりも後方へ伸びていて前記後部シート（３２）を支持するリアシートフレーム（２６）を備えていることを特徴とする小型車両のフレーム構造。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項において，
   前記車体フレーム（２０）には，前記運転者の上方でルーフ（１０Ｒ）の一部を構成し，前後方向に延びる上部フレーム（２８）を設けるとともに，前記外側フレーム部材（２２）の前部（２２ｆ）を上方に向けて屈曲させ，当該外側フレーム部材（２２）の前部（２２ｆ）と，前記上部フレーム（２８）の前部（２８ｆ）とを連結部材（２７）で連結し，前記運転者の後方で前記外側フレーム部材（２２）と上部フレーム（２８）とを左右の縦部材（２８ｂ２）で連結したことを特徴とする小型車両のフレーム構造。
7. 請求項１〜６のうちいずれか一項において，
   前記外側フレーム部材（２２）には，その前部（２２ｆ）を上方に向けて屈曲させかつ水平方向へ延設した水平部（２２ｈ）を設け，該水平部（２２ｈ）で，前輪のクッションユニット（１２ｃ）の上部を支持したことを特徴とする小型車両のフレーム構造。

Images