JP5803644B2 - 車両用電池搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用電池搭載構造に関する。

車室に乗降するためのサイドステップを有する自動車は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１６８２２号公報

しかしながら、フロアパネルの車体下方側に電池を搭載する構造の自動車にサイドステップを設ける場合、電池を支持する電池フレームやロッカに対して、サイドステップの強度及び剛性が確保された取り付け方を考慮する必要がある。また、コストアップや質量増加を防ぐため、部品点数を増加させずに取り付けることも考慮する必要がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、部品点数の削減を図りつつ、強度及び剛性が確保されたサイドステップを備えた車両用電池搭載構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の車両用電池搭載構造は、フロアパネルの車体下方側に配置され、電池を支持するとともに、車幅方向外側にサイドフレームを備えた電池フレームと、前記サイドフレームの車幅方向外側に一体に形成されたサイドステップと、を有し、前記サイドフレームが、ロッカを構成するロッカインナパネルの下部に締結固定されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、電池フレームの車幅方向外側に備えられたサイドフレームに、サイドステップが一体に形成されている。したがって、サイドフレームとは別体でサイドステップが設けられる構成に比べて、部品点数の削減を図ることができるとともに、サイドステップの強度及び剛性を確保することができる。

また、サイドフレームが、ロッカを構成するロッカインナパネルの下部に締結固定されている。

したがって、ロッカインナパネルの車幅方向内側にサイドフレームが締結固定される構成に比べて、左右のロッカ間の空間を確保することができる。

また、請求項２に記載の車両用電池搭載構造は、請求項１に記載の車両用電池搭載構造であって、前記サイドフレーム及び前記サイドステップは、車体前後方向を向く各断面が一定の形状となるように構成されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、サイドフレーム及びサイドステップが、車体前後方向を向く各断面が一定の形状となるように構成されている。つまり、サイドフレーム及びサイドステップは、押し出し成形によって製造することができる。したがって、サイドフレーム及びサイドステップを簡単に一体化することができる。なお、本発明における「一定」には、完全な一定だけではなく、「略一定」も含まれる。

また、請求項３に記載の車両用電池搭載構造は、請求項２に記載の車両用電池搭載構造であって、前記サイドステップの前記断面内に、車幅方向を向く支持板部が架設されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、サイドステップの断面内に、車幅方向を向く支持板部が架設されているので、サイドステップの強度及び剛性をより一層確保することができる。

以上のように、本発明によれば、部品点数の削減を図りつつ、強度及び剛性が確保されたサイドステップを備えた車両用電池搭載構造を提供することができる。

本実施形態に係る車両用電池搭載構造を示す平面図である。 本実施形態に係る車両用電池搭載構造を示す側断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、以下の説明で、特記なく前後、上下、左右の方向を用いる場合は、車体前後方向の前後、車体上下方向の上下、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

電気自動車に適用される本実施形態に係る車両用電池搭載構造１０は、図１、図２で示すように、車体フロアを構成するフロアパネル１２の車体下方側に配置されるとともに、車幅方向両外側にサイドフレーム１６が一体に備えられた電池フレームとしてのバッテリフレーム１４と、サイドフレーム１６の車幅方向外側に一体に形成されたサイドステップ１８と、を有している。

バッテリフレーム１４は、電池としてのバッテリパック２０を支持及び保護するようになっており、バッテリパック２０を車体下方側から支持する支持フレーム２２と、バッテリパック２０を車体上方側から被覆して保護する保護フレーム２４と、支持フレーム２２の車幅方向外側端部と保護フレーム２４の車幅方向外側端部とを連結する左右一対のサイドフレーム１６と、を含んで構成されている。

詳細には、支持フレーム２２には、車体前後方向が長手方向とされた凹ビード部２２Ａが複数形成されており、支持フレーム２２の強度及び剛性が確保されるようになっている。そして、その支持フレーム２２の車幅方向外側端部２２Ｂが、サイドフレーム１６における下フランジ部３４Ａ（後述）の下面に溶接等によって接合されている。

保護フレーム２４は、車幅方向中央部が車幅方向外側端部よりも高位とされた断面「凸」形状とされており、支持フレーム２２の上面との間にバッテリパック２０を収容する空間Ｓが確保されるようになっている。そして、その保護フレーム２４の車幅方向外側端部２４Ａが、サイドフレーム１６における平坦壁３６Ａ（後述）の上面に溶接等によって接合されている。

サイドフレーム１６は、車体前後方向を向く各断面が略一定の形状となるように押し出し成形されて構成されている。すなわち、このサイドフレーム１６は、車体前後方向が長手方向とされた、平板状の第１上板部３２と、第１上板部３２よりも車幅方向内側に（車体上下方向から見て重ならない位置に）配置された平板状の下板部３４と、を有している。

更に、このサイドフレーム１６は、第１上板部３２の車幅方向外側端部と下板部３４の車幅方向外側端部とを一体に連結する外板部３８と、第１上板部３２の車幅方向内側端部から車幅方向内側へ向けて一体に延設された第２上板部３６と、を有している。

なお、この外板部３８及び第２上板部３６は、車幅方向外側が車幅方向内側よりも高位となるように傾斜されており、第２上板部３６の車幅方向内側における一部は、下板部３４と平行な平坦壁３６Ａとされている。そして、この平坦壁３６Ａの上面に、保護フレーム２４の車幅方向外側端部２４Ａが溶接等によって接合されている。

また、このサイドフレーム１６は、第２上板部３６（平坦壁３６Ａ）の車幅方向内側端部と下板部３４の車幅方向内側端部とを一体に連結する内板部２６と、第２上板部３６の中途部（平坦壁３６Ａの車幅方向外側端部）と下板部３４の中途部とを互いに（一体に）連結する中板部４０と、を有している。

内板部２６と中板部４０は、共に略鉛直に配置されている（車幅方向を向くように架設されている）。そして、この中板部４０により、サイドフレーム１６には、２つの閉断面構造が略車幅方向に並んで形成されるようになっている。

また、下板部３４の車幅方向内側端部には、内板部２６よりも車幅方向内側へ突出する下フランジ部３４Ａが一体に形成されており、この下フランジ部３４Ａの下面に、支持フレーム２２の車幅方向外側端部２２Ｂが溶接等によって接合されている。

また、第１上板部３２の上面には、後述するロッカ５２が締結固定されるようになっており、その締結固定される部位（以下「締結部」という）３２Ｂは、車体骨格部材であるロッカ５２を適切に支持できるように、他の部位よりも板厚が厚く形成されている。

また、図１で示すように、サイドフレーム１６の車幅方向外側には、車体前後方向が長手方向とされたサイドステップ１８が一体に形成（連設）されている。そして、図２で示すように、このサイドステップ１８は（サイドフレーム１６と共に）、車体前後方向を向く各断面が略一定の形状となるように押し出し成形されて構成されている。

詳細には、このサイドステップ１８は、サイドフレーム１６の外板部３８の車体上方側（第１上板部３２側）から車幅方向外側へ延設された上板部４２と、外板部３８の中途部から車幅方向外側へ延設された下板部４４と、上板部４２の車幅方向外側端部と下板部４４の車幅方向外側端部とを一体に連結する外板部４６と、上板部４２の中途部と下板部４４の中途部とを所定の間隔を隔てて互いに（一体に）連結する複数（図示のものは２枚）の支持板部としての中板部４８と、を含んで構成されている。

外板部４６は、車幅方向外側が車幅方向内側よりも高位となるように傾斜されており、各中板部４８は、サイドステップ１８の断面内に略鉛直に配置されている（車幅方向を向くように架設されている）。この中板部４８は、乗車又は降車する際など、サイドステップ１８が乗員に踏まれたときに、そのサイドステップ１８の強度及び剛性をより一層確保するべく設けられている。

また、上板部４２の上面には、弾性体でできた足掛部５０が車体前後方向に並んで（前席及び後席に対応して）設けられている。これにより、乗員の足部がサイドステップ１８に掛けられたときに滑り難いようになっている。

また、サイドフレーム１６の第１上板部３２の上面における締結部３２Ｂには、ロッカ５２が締結固定されるようになっている。詳細には、ロッカ５２は、断面略ハット形状とされた、ロッカインナパネル５４と、ロッカアウタパネル５６と、ロッカインナパネル５４とロッカアウタパネル５６との間に設けられたロッカリインフォースメント５８と、で構成されている。

つまり、ロッカインナパネル５４の上フランジ部５４Ａにロッカリインフォースメント５８の上フランジ部５８Ａが接合され、その上フランジ部５８Ａにロッカアウタパネル５６の上フランジ部５６Ａが接合されている。そして、ロッカインナパネル５４の下フランジ部５４Ｂにロッカリインフォースメント５８の下フランジ部５８Ｂが接合され、その下フランジ部５８Ｂにロッカアウタパネル５６の下フランジ部５６Ｂが接合されている。

これにより、このロッカ５２は、ロッカインナパネル５４とロッカリインフォースメント５８、及びロッカリインフォースメント５８とロッカアウタパネル５６とで、それぞれ閉断面構造が形成されるようになっている。そして、そのロッカインナパネル５４の車体下方側を向く下壁部（下部）５４Ｃが、サイドフレーム１６の締結部３２Ｂにボルト３０及びウエルドナット２８によって締結固定されるようになっている。

すなわち、図１で示すように、第１上板部３２の締結部３２Ｂには、車体前後方向に所定の間隔を隔てて複数の貫通孔３２Ａが形成されている。そして、ロッカインナパネル５４の下壁部５４Ｃにも、車体前後方向に所定の間隔を隔てて（各貫通孔３２Ａに対応して）複数の貫通孔が形成されている。

したがって、各貫通孔３２Ａに車体下方側から円筒状のカラー部材６０をそれぞれ挿通し、各カラー部材６０と、各カラー部材６０と連通する下壁部５４Ｃにおける各貫通孔に、それぞれ車体下方側からボルト３０を挿通する。そして、各ボルト３０を、下壁部５４Ｃの上面の各貫通孔周りに同軸的に設けられている各ウエルドナット２８に螺合する。これにより、サイドフレーム１６にロッカ５２が締結固定される。

なお、図２で示すように、サイドステップ１８の下板部４４及びサイドフレーム１６の外板部３８には、それぞれボルト３０を挿通させ、かつ、そのボルト３０を図示しない締結具で螺合できるようにするための操作孔４４Ａ、３８Ａが形成されている。また、フロアパネル１２の車幅方向外側端部は、ロッカインナパネル５４の上壁部５４Ｄと車幅方向内側を向く内壁部５４Ｅとに跨って、溶接等によって接合（固定）されている。

以上のような構成の車両用電池搭載構造１０において、次にその作用について説明する。

フロアパネル１２の下方にバッテリパック２０を搭載し、かつ、そのフロアパネル１２が地面から離れている電気自動車には、乗員が乗降する際に、その足部を掛けるサイドステップ１８が設けられる。したがって、このサイドステップ１８には、車体上方側から乗員の体重による荷重が入力される。

ここで、このサイドステップ１８は、強度及び剛性の高いバッテリフレーム１４の一部であるサイドフレーム１６に一体に形成（連設）され、かつサイドフレーム１６とサイドステップ１８は、車体前後方向を向く各断面が略一定の形状となるように押し出し成形されて構成されている。

すなわち、サイドフレーム１６は、第１上板部３２と下板部３４と第２上板部３６と外板部３８と内板部２６と中板部４０とで構成されており、サイドステップ１８は、上板部４２と下板部４４と外板部４６と各中板部４８とで構成されている。そして、このサイドステップ１８は、強度及び剛性の高いバッテリフレーム１４（サイドフレーム１６）に支持されている。

したがって、サイドステップ１８の上記荷重に対する強度及び剛性（耐荷重性能）を確保することができる。しかも、サイドステップ１８の中板部４８は、図２で示すように、略鉛直に配置されている（車幅方向を向くように架設されている）ので、サイドステップ１８の上記荷重に対する強度及び剛性（耐荷重性能）をより一層確保することができる。

また、例えばロッカ５２にサイドステップ１８を支持させた場合、上記荷重により、その支持させた部位を中心とする回転モーメントが発生する。そのため、ロッカ５２には、その回転モーメントを回避（キャンセル）するための回避部材が別途必要になる。

しかしながら、本実施形態では、バッテリフレーム１４（サイドフレーム１６）にサイドステップ１８を支持させているので、上記した回転モーメントは発生せず、ロッカ５２に対して別途回避部材を設ける必要がなくなる。

つまり、本実施形態によれば、サイドフレーム１６とは別体でサイドステップ１８が設けられる構成に比べて、部品点数を削減でき、コストアップや質量増加を防ぐことができる。しかも、サイドフレーム１６とサイドステップ１８は、車体前後方向を向く各断面が略一定の形状となるように押し出し成形されて構成されているので、両者を簡単に一体化することができる。

また、このバッテリフレーム１４の車体前方側及び車体後方側には、別のバッテリフレーム（図示省略）を取り付けることが可能になっている。そのため、上記荷重を、その別のバッテリフレームに分散させることもできる。これにより、更にロッカ５２に対して別途回避部材を設ける必要がなくなり、部品点数の削減を図ることができる。

また、このサイドフレーム１６の外板部３８は、車幅方向外側端部が、車幅方向内側端部よりも高位となるように傾斜されている。そして、サイドステップ１８の下板部４４は、そのサイドフレーム１６の外板部３８の中途部から車幅方向外側へ向けて延設されている。

したがって、電気自動車の走行時において、バッテリフレーム１４の車体下方側におけるエア（風）を、バッテリフレーム１４を構成する支持フレーム２２の下面からサイドフレーム１６の下板部３４及び外板部３８、更にはサイドステップ１８の下板部４４でガイドして、車幅方向外側へスムーズに押し流すことができる。

つまり、本実施形態に係る車両用電池搭載構造１０を構成する、サイドフレーム１６を備えたバッテリフレーム１４及びサイドステップ１８によれば、電気自動車の走行中における空力特性（空力性能）を向上させることができる。

また、ロッカ５２は、そのロッカインナパネル５４の下壁部５４Ｃが、サイドフレーム１６の第１上板部３２（上面）における締結部３２Ｂに締結固定されている。したがって、ロッカインナパネル５４の内壁部５４Ｅが、サイドフレーム１６の適宜箇所に締結固定される構成に比べて、左右のロッカ５２間における空間を広く確保することができる。

以上、本実施形態に係る車両用電池搭載構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両用電池搭載構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、サイドステップ１８に設けられる中板部４８の数量は、図示の２枚に限定されるものではない。

１０ 車両用電池搭載構造
１２ フロアパネル
１４ バッテリフレーム（電池フレーム）
１６ サイドフレーム
１８ サイドステップ
２０ バッテリパック（電池）

Claims (3)

1. フロアパネルの車体下方側に配置され、電池を支持するとともに、車幅方向外側にサイドフレームを備えた電池フレームと、
   前記サイドフレームの車幅方向外側に一体に形成されたサイドステップと、
   を有し、
   前記サイドフレームが、ロッカを構成するロッカインナパネルの下部に締結固定されていることを特徴とする車両用電池搭載構造。
2. 前記サイドフレーム及び前記サイドステップは、車体前後方向を向く各断面が一定の形状となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用電池搭載構造。
3. 前記サイドステップの前記断面内に、車幅方向を向く支持板部が架設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用電池搭載構造。