JP6227575B2

JP6227575B2 - 車載用バッテリフレーム

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Publication number: JP6227575B2
Application number: JP2015029466A
Authority: JP
Inventors: 理生鈴森
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
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Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2017-11-08
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Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリに対して用いられる車載用バッテリフレームに関する。

近年、環境への配慮の点から、ガソリン車の燃費向上を図るため電池を搭載したハイブリッド車の採用が進んでおり、更に電気自動車の開発が強力に推進されている。電気自動車やハイブリッド車は、バッテリを駆動用電源としてモータによって駆動される為、周知の通り、ガソリンや軽油を燃料とするエンジンによって駆動される一般の自動車に比べ、車体全体の容量や重量に対してバッテリが大きな割合を占める。

電気自動車やハイブリッド車における駆動用電源としてのバッテリを、車両に搭載する為の発明として、様々な発明がなされており、例えば、特許文献１記載の発明が知られている。特許文献１記載の発明においては、水密構造に構成された車載用バッテリトレイの内部に、駆動用電源であるバッテリを収納し、当該車載用バッテリの下部を、バッテリフレームとしての外枠フレームで支持することで、車体構造に固定されている。当該外枠フレームは、アルミニウム合金の中空押出形材からなる４つのフレームユニットの端部同士を、アルミニウム合金によってＬ字状に形成された角部材を介して接合すること構成されている。

特開２０１３−１３３０４４号公報

しかしながら、特許文献１記載の発明の場合、フレームユニットや角部材を、アルミニウム合金製の鋼板をプレス加工して形成しており、車載バッテリの支持構造としての構造が複雑となり、金型費や溶接費の増大を招いてしまう。又、アルミニウム合金は、軽量であるが、材料単価が高い。従って、当該特許文献１記載の発明の場合、車載バッテリの支持構造に関するコストが増大してしまっていた。

又、駆動用電源としてのバッテリを車両に搭載する場合、車両の衝突に伴い入力される衝突荷重から、バッテリを保護する必要がある。特に、車両法規上、車両に対する側面衝突によって入力される衝突荷重に対するバッテリの保護に対して、十分に考慮する必要がある。従って、車両に対する駆動用バッテリの搭載に際して、車載用バッテリフレームを用いる場合、側面衝突に伴う衝突荷重によって、車載用バッテリフレームの車幅方向への変形量を抑制する必要がある。

そして、衝突荷重の入力に伴う車載用バッテリフレームの変形は、衝突荷重の大きさや入力方向に応じて、様々な変形量及び方向で発生する。側面衝突が発生した場合、車載用バッテリフレームは、衝突荷重に伴って、車両の前後方向に広がるように変形する傾向にある。ここで、車載用バッテリの周辺には、電装部品などの周辺部品が配置されている為、側面衝突に伴う車載用バッテリフレームの変形によって周辺部品との接触が生じ、周辺部品の故障を発生させる虞があった。

本発明は、車両に搭載されるバッテリに対して用いられる車載用バッテリフレームに関し、側面衝突に伴う衝突荷重からバッテリを保護すると共に、バッテリの周辺部品に対する影響を抑制し得る車載用バッテリフレームを提供する。

本発明の一側面に係る車載用バッテリフレームは、車両に搭載されたバッテリに対して車両前方側及び車両後方側となる位置に夫々配置され、前記車両の車幅方向に伸びる一対の第１フレーム部材と、前記バッテリに対して車幅方向外側となる位置に夫々配置され、前記一対の第１フレーム部材の端部を連結する一対の第２フレーム部材と、を有する枠体として構成され、前記バッテリが当該枠体の内側に位置するように前記車体に支持される車載用バッテリフレームであって、前記第１フレーム部材は、前記第２フレーム部材以上の長さで形成され、前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向に位置するように、所定の第１角度で曲げた第１曲げ部を、車幅方向両端部に有することを特徴とする。

当該車載用バッテリフレームは、一対の第１フレーム部材と、一対の第２フレーム部材とを有する枠体として構成され、前記バッテリが当該枠体の内側に位置するように前記車体に支持される。従って、当該車載用バッテリフレームは、車両の側面衝突に伴う衝突荷重を受ける為、車載用バッテリフレームの内側に位置するバッテリを保護することができる。そして、当該車載用バッテリフレームにおいて、第１フレーム部材は、バッテリに対して車両前方側及び車両後方側となる位置に夫々配置され、前記第２フレーム部材以上の長さで形成されて前記車両の車幅方向に延びている。フレーム部材における車幅方向両端部は、第１曲げ部によって所定の第１角度で曲げられることで、前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向に位置する。当該車載用バッテリフレームによれば、第１フレーム部材に第１曲げ部を形成することによって、側面衝突に伴う衝突荷重が入力された場合に、第１フレーム部材の車幅方向中央部分に関する枠体外側方向（車両前側又は後側）への変形量を抑制し得る。これにより、当該車載用バッテリフレームは、バッテリ及び車載用バッテリフレームの周辺部品との接触を抑制し、周辺部品の損傷を防止し得る。又、当該車載用バッテリフレームによれば、各第１フレーム部材に対して第１曲げ部を形成するだけで、側面衝突に対するバッテリの保護と周辺部品の損傷防止を実現し得る為、コストの増大を招くことなく、好適に実現し得る。

又、本発明の他の側面に係る車載用バッテリフレームは、請求項１記載の車載用バッテリフレームであって、前記第１フレーム部材は、所定の第２角度で曲げた第２曲げ部を、前記第１曲げ部よりも車幅方向外側に有し、前記第２曲げ部は、前記第１曲げ部と前記第２曲げ部の間における前記第１フレーム部材の伸びる向きに対して、前記車幅方向外側へ向かうほど、前記枠体の内側となる向きに、前記第１フレーム部材を曲げて構成されていることを特徴とする。

当該車載用バッテリフレームにおいて、前記第１フレーム部材は、前記車幅方向両端部であって、前記第１曲げ部よりも前記車幅方向外側に、第２曲げ部を有している。従って、第１フレーム部材における車幅方向両端部は、第１曲げ部によって所定の第１角度で曲げられることで、前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向に位置するように伸びた後、第２曲げ部によって所定の第２角度で曲げられ、前記第１曲げ部と前記第２曲げ部の間における前記第１フレーム部材の伸びる向きに対して、前記車幅方向外側へ向かうほど、前記枠体の内側となる向きに伸びている。当該車載用バッテリフレームによれば、第１フレーム部材に第１曲げ部及び第２曲げ部を形成することによって、側面衝突に伴う衝突荷重が入力された場合に、第１フレーム部材の車幅方向中央部分に関する枠体外側方向（車両前側又は後側）への変形量を、より一層抑制し得る。これにより、当該車載用バッテリフレームは、バッテリ及び車載用バッテリフレームの周辺部品との接触を抑制し、周辺部品の損傷を防止し得る。又、当該車載用バッテリフレームは、第１フレーム部材の第１曲げ部及び第２曲げ部によって、衝突荷重による変形量を抑制している為、車載用バッテリフレームの搭載スペースへの影響を小さくすることができる。更に、当該車載用バッテリフレームによれば、各第１フレーム部材に対して第１曲げ部及び第２曲げ部を形成するだけで、側面衝突に対するバッテリの保護と周辺部品の損傷防止を、より効果的に実現し得る為、コストの増大を招くことなく実現し得る。

そして、本発明の他の側面に係る車載用バッテリフレームは、請求項１又は請求項２記載の車載用バッテリフレームであって、前記第１フレーム部材及び前記第２フレーム部材は、鋼管によって構成され、前記車載用バッテリフレームは、前記第１フレーム部材の端部と前記第２フレーム部材の端部同士を接合することによって構成されていることを特徴とする。

当該車載用バッテリフレームによれば、前記第１フレーム部材及び前記第２フレーム部材は、鋼管によって構成され、前記車載用バッテリフレームは、前記第１フレーム部材と前記第２フレーム部材の端部同士を接合することによって構成されている為、側面衝突に対するバッテリの保護と周辺部品の損傷防止を両立可能な車載用バッテリフレームを、シンプルかつ安価に製造し得る。

この車載用バッテリフレームは、一対の第１フレーム部材と、一対の第２フレーム部材を有する枠体として構成され、前記バッテリが当該枠体の内側に位置するように前記車体に支持される。第１フレーム部材の車幅方向両端部は、第１曲げ部によって所定の第１角度で曲げられることで、前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向に位置する。第１フレーム部材に第１曲げ部を形成することによって、側面衝突に伴う衝突荷重が入力された場合に、衝突荷重からバッテリを保護しつつ、第１フレーム部材の枠体外側方向（車両前側又は後側）への変形量を抑制する。

第１実施形態に係る車載用バッテリフレームの外観斜視図である。第１実施形態に係る車載用バッテリフレームの平面図である。第１実施形態に係る第１曲げ部の詳細を示す平面図である。第１実施形態に係る車載用バッテリフレームと従来例を示す説明図である。第１実施形態に係る車載量バッテリフレームと従来例について、側面衝突時における変形量の比較に関する説明図である。第２実施形態に係る車載用バッテリフレームの外観斜視図である。第２実施形態に係る車載用バッテリフレームの平面図である。第２実施形態に係る第１曲げ部及び第２曲げ部の詳細を示す平面図である。第２実施形態に係る車載用バッテリフレームと、従来例及び第１実施形態を示す説明図である。第２実施形態に係る車載用バッテリフレームと、従来例及び第１実施形態について、側面衝突時における変形量の比較に関する説明図である。

以下、本発明に係る車載用バッテリフレームを、車載用バッテリフレーム１に適用した実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態に係る車載用バッテリフレームの概略構成）
先ず、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１の概略構成について、図１〜図３を参照しつつ詳細に説明する。当該車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆと、バックフレーム部材１０Ｂと、一対のサイドフレーム部材２０によって枠体状に構成されており、電動機（モータ）を駆動源として走行可能な車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）に配設されている。

そして、当該車両において、バッテリＢが後部座席の下方に配設されており、当該バッテリＢには、当該車両の駆動源である電動機へ供給する電力が蓄電されている。当該車載用バッテリフレーム１は、車両の後部座席の下方において、平面視でバッテリＢを囲むように配設される（図１、図２参照）。

又、車両の後部座席の下方には、周辺部品ＰがバッテリＢの周囲に配設されている。当該周辺部品Ｐは、バッテリＢから電動機へ電力供給する為の電装部品等を含んでいる。そして、当該車載用バッテリフレーム１は、上述したように、フロントフレーム部材１０Ｆと、バックフレーム部材１０Ｂと、一対のサイドフレーム部材２０によって枠体状に構成されているが、車両の構造及び周辺部品Ｐの配置の関係上、平面視で台形状を為す。

図１〜図３に示すように、フロントフレーム部材１０Ｆは、車載用バッテリフレーム１を構成するフレーム部材の一つであり、バッテリＢに対して車両前方側に配置される。当該フロントフレーム部材１０Ｆは、断面長方形状を為す角型鋼管により構成されており、本発明に係る第１フレーム部材の一例である。図２に示すように、フロントフレーム部材１０Ｆは、バックフレーム部材１０Ｂ及びサイドフレーム部材２０よりも長く形成されており、長手方向両端部に、第１曲げ部１１を夫々有している。第１曲げ部１１の詳細については後述する。尚、本発明における長手方向両端部とは、第１フレーム部材（フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ）の全長の約１／３よりも車幅方向の両外側となる部分のことである。

バックフレーム部材１０Ｂは、車載用バッテリフレーム１を構成するフレーム部材の一つであり、バッテリＢに対して車両後方側に配置されている。当該バックフレーム部材１０Ｂは、フロントフレーム部材１０Ｆと同様に、断面長方形状を為す角型鋼管により構成されており、本発明に係る第１フレーム部材の一例である。そして、バックフレーム部材１０Ｂは、サイドフレーム部材２０よりも長く、且つ、フロントフレーム部材１０Ｆよりもやや短く形成されており、フロントフレーム部材１０Ｆと同様に、長手方向両端部に、第１曲げ部１１を夫々有している。

サイドフレーム部材２０は、車載用バッテリフレーム１を構成するフレーム部材の一つであり、バッテリＢに対して車両の右側及び左側（即ち、車幅方向外側）に夫々配置されている。各サイドフレーム部材２０は、断面長方形状を為す角型鋼管により構成されており、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端部を連結している。各サイドフレーム部材２０は、断面長方形状を為す角型鋼管によって、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂよりも短く形成されている。

当該車載用バッテリフレーム１においては、フロントフレーム部材１０Ｆの各端面は、夫々、サイドフレーム部材２０の一側面（枠体の内側となる側面）に接触させた状態で溶接することによって接合される。同様に、バックフレーム部材１０Ｂの各端面は、サイドフレーム部材２０の一側面（枠体の内側となる側面）に接触させた状態で溶接することによって接合される。これにより、各サイドフレーム部材２０は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端部を連結する。そして、バッテリＢを囲む平面視台形状の枠体としての車載用バッテリフレーム１が形成される。

ここで、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１においては、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂは、車幅方向両端部に夫々第１曲げ部１１を有している。フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの各第１曲げ部１１は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端部から、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの全長の約１／４となる部分に夫々形成されている。

フロントフレーム部材１０Ｆにおける第１曲げ部１１は、フロントフレーム部材１０Ｆにおける車幅方向中央部分に対して、第１曲げ部１１よりも車幅方向外側部分を車両前方側へ変位させることで形成され、所定の第１角度αとなるように曲げられる。第１角度αは、フロントフレーム部材１０Ｆにおける車幅方向中央部分と、第１曲げ部１１よりも車幅方向外側部分が為す所定角度（例えば、１７５°〜１７９°）である。これにより、当該フロントフレーム部材１０Ｆの端部は、前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向（車両前方側）に位置するように伸びる（図３参照）。

そして、バックフレーム部材１０Ｂにおける第１曲げ部１１は、バックフレーム部材１０Ｂにおける車幅方向中央部分に対して、第１曲げ部１１よりも車幅方向外側部分を車両後方側へ変位させることで形成され、所定の第１角度αとなるように曲げられる。第１角度αは、バックフレーム部材１０Ｂにおける車幅方向中央部分と、第１曲げ部１１よりも車幅方向外側部分が為す所定角度（例えば、１７５°〜１７９°）である。図３に示すように、当該バックフレーム部材１０Ｂの端部は、前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向（車両後方側）に位置するように伸びる。

尚、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂの第１曲げ部１１による第１角度αは、車両の側面衝突に伴う衝突荷重Ｆが作用した場合のサイドフレーム部材２０の変位量によって定められる。そして、フロントフレーム部材１０Ｆにおける第１角度αは、バックフレーム部材１０Ｂにおける第１角度αと同じ値としてもよく、異なる値としてもよい。

このように構成された第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及び一対のサイドフレーム部材２０によって構成される枠体状に形成され、バッテリＢを囲むように配設される。従って、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、車両の側面衝突によって衝突荷重Ｆが入力された場合、当該衝突荷重Ｆによって変形することで、車載用バッテリフレーム１の内側に位置するバッテリＢを保護することができる。

（第１実施形態に係る車載用バッテリフレームと、従来例の比較）
次に、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１と、従来例について、車両の側面衝突に伴う衝突荷重による変形量を、図４、図５を参照しつつ比較する。
尚、以下の説明においては、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１を、第１例１Ａとし、従来の車載用バッテリフレームを、従来例１Ｐとして説明する。

先ず、従来例１Ｐに相当する車載用バッテリフレームの構成について説明する。従来例１Ｐを構成する車載用バッテリフレームは、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１と同様に、角型鋼管からなるフロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及び一対のサイドフレーム部材２０により、平面視台形状の枠体として構成される。

第１例１Ａ（第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１）と、従来例１Ｐとの相違点は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂにおける第１曲げ部１１の有無にある。即ち、従来例１Ｐを構成するフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂは、第１曲げ部１１を有しておらず、直線状に伸びる角型鋼管によって構成される。

尚、従来例１Ｐにおいて、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂは、第１例１Ａにおけるフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの車幅方向中央部分と同じ位置になるように配設される。従来例１Ｐにおいて、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂは、直線状に形成されている為、従来例１Ｐにおける各サイドフレーム部材２０の側面に対し、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端部が接合される位置は、上述した第１例１Ａにおける各サイドフレーム部材２０に対するフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの接合位置よりも、枠体の内側方向に位置する（図４参照）。

続いて、このように構成された車載用バッテリフレーム１（従来例１Ｐ及び第１例１Ａ）に対して車両の側面衝突に伴って衝突荷重Ｆが作用した場合の各フレーム部材の変形態様について説明する。尚、以下の説明においては、車両の左側面に対する側面衝突によって、車両の左側から衝突荷重Ｆが入力された場合を例として挙げて説明する。

車両左側から衝突荷重Ｆが入力された場合、車両左側のサイドフレーム部材２０は、衝突荷重Ｆに伴って撓み、車載用バッテリフレーム１に係る枠体の内側方向へ変位する。車両左側のサイドフレーム部材２０が枠体の内側方向に変位することによって、当該車載用バッテリフレーム１のフロントフレーム部材１０Ｆは、両側のサイドフレーム部材２０の間で、衝突荷重Ｆによって圧縮される。これにより、車載用バッテリフレーム１のフロントフレーム部材１０Ｆは、衝突荷重Ｆによって変形し、車幅方向中央部分が車両前方側へ変位する。

同様に、車両左側のサイドフレーム部材２０が枠体の内側方向に変位することで、当該車載用バッテリフレーム１のバックフレーム部材１０Ｂは、両側のサイドフレーム部材２０の間で、衝突荷重Ｆによって圧縮される。これにより、車載用バッテリフレーム１のバックフレーム部材１０Ｂは、衝突荷重Ｆによって変形し、車幅方向中央部分が車両後方側へ変位する。

続いて、車両左側からの側面衝突によって、所定の大きさの衝突荷重Ｆが作用した場合の従来例１Ｐにおける各フレーム部材の変形量と、第１例１Ａ（第１実施形態）における各フレーム部材の変形量との比較について、図５を参照しつつ説明する。尚、以下の説明においては、従来例１Ｐに係る各フレーム部材の変形量を１００％として、第１例１Ａにおける各フレーム部材の変形量との比較を行う。

図５に示すように、第１例１Ａにおける車載用バッテリフレーム１に対して、車両左側から所定の大きさの衝突荷重Ｆが入力された場合、第１例１Ａにおけるサイドフレーム部材２０の変形量は、従来例１Ｐを１００％とした場合に１０７％を示し、従来例１Ｐと比較して７％増大している。この点、第１例１Ａにおけるサイドフレーム部材２０の変形量の増大が７％程度であれば、車載用バッテリフレーム１内側に位置するバッテリＢに、当該サイドフレーム部材２０が接触することはなく、車載用バッテリフレーム１によってバッテリＢを保護し得る。

そして、車載用バッテリフレーム１に対して、車両左側から所定の大きさの衝突荷重Ｆが入力された場合、第１例１Ａにおけるフロントフレーム部材１０Ｆの変形量は、従来例１Ｐを１００％とした場合に５０％を示し、従来例１Ｐと比較して５０％低減される。この点、第１例１Ａにおけるフロントフレーム部材１０Ｆの変形量が５０％に低減される為、第１例１Ａ（第１実施形態）に係る車載用バッテリフレーム１によれば、側面衝突によって、フロントフレーム部材１０Ｆが車両前方側に向かって変形し周辺部品Ｐと接触する可能性を低減することができ、もって、周辺部品Ｐの破損を防止することができる。

一方、車両左側から所定の大きさの衝突荷重Ｆが入力された場合、第１例１Ａにおけるバックフレーム部材１０Ｂの変形量は、従来例１Ｐを１００％とした場合に約５５．５％を示し、従来例１Ｐと比較して約４４．５％低減される。つまり、第１例１Ａにおけるバックフレーム部材１０Ｂの変形量が約５５．５％に低減される為、第１例１Ａ（第１実施形態）に係る車載用バッテリフレーム１によれば、側面衝突によって、バックフレーム部材１０Ｂが車両後方側に向かって変形し周辺部品Ｐと接触する可能性を低減することができ、もって、周辺部品Ｐの破損を防止することができる。

以上説明したように、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆと、バックフレーム部材１０Ｂと、一対のサイドフレーム部材２０とを有する平面視台形状を為す枠体として構成され、バッテリＢが当該枠体の内側に位置するように配設される（図２参照）。従って、当該車載用バッテリフレーム１によれば、図５に示すように、当該車載用バッテリフレーム１が、車両の側面衝突に伴う衝突荷重Ｆを受けることで、枠体内部に配置されたバッテリＢを、衝突荷重Ｆから保護することができる。

そして、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１において、フロントフレーム部材１０Ｆは、第１曲げ部１１を有しており、当該フロントフレーム部材１０Ｆの車幅方向両端部は、第１曲げ部１１によって第１角度αで曲げられることで、車幅方向外側へ向かう程、車両前方側に位置する。又、バックフレーム部材１０Ｂも、第１曲げ部１１を有しており、当該バックフレーム部材１０Ｂの車幅方向両端部は、第１曲げ部１１によって第１角度αで曲げられることで、車幅方向外側へ向かう程、車両後方側に位置する。

図５に示すように、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１によれば、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの車幅方向両端部に、第１曲げ部１１を形成することによって、車両の側面衝突に係る衝突荷重Ｆが入力された場合のフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの変形量を、従来例１Ｐの約５０％に抑制することができる。これにより、当該車載用バッテリフレーム１は、バッテリＢ及び周辺部品Ｐに対する車載用バッテリフレーム１の接触を抑制し、周辺部品Ｐの損傷を防止し得る。又、当該車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂに、第１曲げ部１１を夫々形成するだけで、周辺部品Ｐの損傷防止性能を高めることができ、コストの増大を招くことなく、より高性能な車載用バッテリフレーム１を提供し得る。

図１に示すように、第１実施形態において、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及び一対のサイドフレーム部材２０は、角型鋼管によって構成され、車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端面を、サイドフレーム部材２０の側面に突き合せて溶接接合することによって構成されている為、側面衝突に対するバッテリＢの保護と、周辺部品Ｐの損傷防止とを両立可能な車載用バッテリフレーム１を、シンプルな構成で安価に製造し得る。

（第２実施形態）
次に、側面衝突に伴うフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの変形量をより効果的に抑制する為になされた上述した第１実施形態と異なる実施形態（第２実施形態）について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第２実施形態に係る車載用バッテリフレームの概略構成）
先ず、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１の概略構成について、図６〜図８を参照しつつ詳細に説明する。尚、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂの構成を除き、上述した第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１と同様の基本的構成を有している。従って、以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成についての説明を省略し、相違する構成について詳細に説明する。

図６〜図８に示すように、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、第１実施形態と同様に、フロントフレーム部材１０Ｆと、バックフレーム部材１０Ｂと、一対のサイドフレーム部材２０によって枠体状に構成されており、電動機（モータ）を駆動源として走行可能な車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）に配設されている。そして、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１において、一対のサイドフレーム部材２０は、断面長方形状を為す角型鋼管によって、第１実施形態に係るサイドフレーム部材２０と同様に構成されている。

ここで、第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆは、第１実施形態と同様に、断面長方形状を為す角型鋼管によって構成され、バッテリＢに対して車両前方側に配置される。そして、第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆは、第１実施形態と同様の位置に、第１角度αで曲げた第１曲げ部１１を有している。第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆの第１角度αも、第１実施形態と同様に、車両の側面衝突に伴う衝突荷重Ｆが作用した場合のサイドフレーム部材２０の変位量によって定められ、例えば、１７５°〜１７９°といった値をとる。

第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆは、第１実施形態と異なり、当該第１曲げ部１１よりも車幅方向外側に、第２曲げ部１２を夫々有している。第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆにおいて、第２曲げ部１２は、フロントフレーム部材１０Ｆの端部から、フロントフレーム部材１０Ｆの全長の約１／１２となる部分に夫々形成されている。

第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆにおいて、第２曲げ部１２は、当該フロントフレーム部材１０Ｆにおける第１曲げ部１１と第２曲げ部１２の間となる部分に対して、第２曲げ部１２よりも車幅方向外側部分を車両後方側へ変位させることで形成され、所定の第２角度βとなるように曲げられる。第２角度βは、第１曲げ部１１と第２曲げ部１２の間となる部分と、第２曲げ部１２よりも車幅方向外側部分が為す角度である。第２角度βの大きさは、第１曲げ部１１における第１角度αと同程度（例えば、１７５°〜１７９°）であり、同一の値が望ましい。これにより、当該フロントフレーム部材１０Ｆの端部は、前記第１曲げ部１１と前記第２曲げ部１２の間における前記フロントフレーム部材１０Ｆの伸びる向きに対して、第２曲げ部１２よりも前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の内側（車両後方側）方向に伸びている（図８参照）。

そして、第２実施形態に係るバックフレーム部材１０Ｂは、断面長方形状を為す角型鋼管によって構成され、バッテリＢに対して車両後方側に配置される。そして、第２実施形態に係るバックフレーム部材１０Ｂは、第１実施形態と同様の位置に、第１角度αで曲げた第１曲げ部１１を有している。第２実施形態に係るバックフレーム部材１０Ｂの第１角度αも、第１実施形態と同様に、車両の側面衝突に伴う衝突荷重Ｆが作用した場合のサイドフレーム部材２０の変位量によって定められ、例えば、１７５°〜１７９°といった値をとる。

第２実施形態に係るバックフレーム部材１０Ｂは、フロントフレーム部材１０Ｆと同様に、当該第１曲げ部１１よりも車幅方向外側に、第２曲げ部１２を夫々有している。第２実施形態に係るバックフレーム部材１０Ｂにおいて、各第２曲げ部１２は、バックフレーム部材１０Ｂの端部から、バックフレーム部材１０Ｂの全長の約１／１２となる部分に夫々形成されている。

そして、第２実施形態に係るバックフレーム部材１０Ｂにおいて、第２曲げ部１２は、当該バックフレーム部材１０Ｂにおける第１曲げ部１１と第２曲げ部１２の間となる部分に対して、第２曲げ部１２よりも車幅方向外側部分を車両前方側へ変位させることで形成され、所定の第２角度βとなるように曲げられる。第２角度βは、第１曲げ部１１と第２曲げ部１２の間となる部分と、第２曲げ部１２よりも車幅方向外側部分が為す角度を示している。第２角度βの大きさは、第１曲げ部１１における第１角度αと同程度（例えば、１７５°〜１７９°）であり、同一の値が望ましい。図８に示すように、当該バックフレーム部材１０Ｂの端部は、前記第１曲げ部１１と前記第２曲げ部１２の間における前記バックフレーム部材１０Ｂの伸びる向きに対して、第２曲げ部１２よりも前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の内側（車両前方側）となる方向に伸びている。

図６〜図８に示すように、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及び一対のサイドフレーム部材２０によって構成される枠体状に形成され、バッテリＢを囲むように配設される。従って、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、第１実施形態と同様に、車両の側面衝突によって衝突荷重Ｆが入力された場合、当該衝突荷重Ｆによって変形することで、車載用バッテリフレーム１の内側に位置するバッテリＢを保護することができる。

（第２実施形態に係る車載用バッテリフレームと、従来例及び第１実施形態との比較）
続いて、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１と、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１及び従来例について、車両の側面衝突に伴う衝突荷重Ｆによる変形量を、図９、図１０を参照しつつ比較する。
尚、以下の説明においては、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１を、第２例１Ｂとして説明する。そして、第１実施形態と同様に、第１実施形態に係る車載用バッテリフレーム１を、第１例１Ａとし、従来の車載用バッテリフレームを、従来例１Ｐとして説明する。

図９に示すように、第２例１Ｂ（第２実施形態）において、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂは、その車幅方向中央部分が従来例１Ｐ及び第１例１Ａに係るフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの車幅中央部分と同じ位置になるように配設される。そして、第２例１Ｂにおけるフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端部は、第１例１Ａにおけるフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂと同じ位置関係で、各サイドフレーム部材２０に接合されている。

続いて、このように構成された車載用バッテリフレーム１（従来例１Ｐ、第１例１Ａ及び第２例１Ｂ）に対して、車両左側からの側面衝突によって衝突荷重Ｆが作用した場合の各フレーム部材の変形量との比較について、図１０を参照しつつ説明する。尚、以下の説明においては、第１実施形態と同様に、従来例１Ｐに係る各フレーム部材の変形量を１００％として、第１例１Ａ及び第２例１Ｂにおける各フレーム部材の変形量の比較を行う。

図１０に示すように、第２例１Ｂに係る車載用バッテリフレーム１に対して、車両左側から衝突荷重Ｆが入力された場合、サイドフレーム部材２０は、衝突荷重Ｆによって枠体内側へ向かって変位する。この場合、第２例１Ｂに係るサイドフレーム部材２０の変形量は、従来例１Ｐを１００％とした場合に１０８％を示し、従来例１Ｐと比較して８％増大している。第１例１Ａにおけるサイドフレーム部材２０の変形量は１０７％である為、第２例１Ｂにおけるサイドフレーム部材２０の変形量は、第１例１Ａと大きな差はない。

第２例１Ｂにおけるサイドフレーム部材２０の変形量の増大が８％程度であれば、第１例１Ａと同様に、車載用バッテリフレーム１内側に位置するバッテリＢに、当該サイドフレーム部材２０が接触することはなく、車載用バッテリフレーム１によってバッテリＢを保護し得る。

車載用バッテリフレーム１に対して、車両左側から衝突荷重Ｆが入力された場合、当該車載用バッテリフレーム１のフロントフレーム部材１０Ｆは、両側のサイドフレーム部材２０の間で、衝突荷重Ｆによって圧縮される。第２例１Ｂにおけるフロントフレーム部材１０Ｆには、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２が形成されているので、衝突荷重Ｆは、フロントフレーム部材１０Ｆを車両前方側へ変形させるよりも、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２における曲げを促進するように作用し、車両前方側への変形量を抑制する。

図１０に示す解析結果からもわかるように、第２例１Ｂに係るフロントフレーム部材１０Ｆの変形量は、従来例１Ｐを１００％とした場合に３７．５％を示し、従来例１Ｐと比較して６２．５％低減される。第１例１Ａにおけるフロントフレーム部材１０Ｆの変形量は５０％である為、第２例１Ｂにおけるフロントフレーム部材１０Ｆの変形量は、第１例１Ａと比較しても低減されている。

即ち、車載用バッテリフレーム１を構成するフロントフレーム部材１０Ｆに対して、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２を形成することによって、側面衝突による衝突荷重Ｆが作用した場合のフロントフレーム部材１０Ｆの変形量を低減し得る。これにより、第２例１Ｂ（第２実施形態）に係る車載用バッテリフレーム１によれば、側面衝突によってフロントフレーム部材１０Ｆが車両前方側に向かって変形し、周辺部品Ｐと接触する可能性を低減することができ、もって、周辺部品Ｐの破損を防止することができる。

一方、車両左側から衝突荷重Ｆが入力された場合、当該車載用バッテリフレーム１のバックフレーム部材１０Ｂは、両側のサイドフレーム部材２０の間で、衝突荷重Ｆによって圧縮される。第２例１Ｂにおけるバックフレーム部材１０Ｂにおいても、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２が形成されているので、衝突荷重Ｆは、バックフレーム部材１０Ｂを車両後方側へ変形させるよりも、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２における曲げを促進するように作用し、車両後方側への変形量を抑制する。

第２例１Ｂにおけるバックフレーム部材１０Ｂの変形量は、従来例１Ｐを１００％とした場合に約４２．７％を示し、従来例１Ｐと比較して約５７．３％低減される（図１０参照）。そして、第１例１Ａにおけるバックフレーム部材１０Ｂの変形量は約５５．５％である為、第２例１Ｂにおけるバックフレーム部材１０Ｂの変形量は、第１例１Ａと比較しても低減されている。

上述したフロントフレーム部材１０Ｆと同様に、車載用バッテリフレーム１を構成するバックフレーム部材１０Ｂに対して、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２を形成することによって、側面衝突による衝突荷重Ｆが作用した場合のバックフレーム部材１０Ｂの変形量を低減し得る。これにより、第２例１Ｂ（第２実施形態）に係る車載用バッテリフレーム１によれば、側面衝突によってバックフレーム部材１０Ｂが車両後方側に向かって変形し、周辺部品Ｐと接触する可能性を低減することができ、もって、周辺部品Ｐの破損を防止することができる。

以上説明したように、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１は、第１実施形態と同様に、フロントフレーム部材１０Ｆと、バックフレーム部材１０Ｂと、一対のサイドフレーム部材２０とを有する平面視台形状を為す枠体として構成され、バッテリＢが当該枠体の内側に位置するように配設される（図７参照）。従って、当該車載用バッテリフレーム１によれば、図１０に示すように、当該車載用バッテリフレーム１が、車両の側面衝突に伴う衝突荷重Ｆを受けることで、枠体内部に配置されたバッテリＢを、衝突荷重Ｆから保護することができる。

第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１において、フロントフレーム部材１０Ｆは、第１実施形態と同様に、第１曲げ部１１を有しており、第１曲げ部１１によって第１角度αで曲げられることで、車幅方向外側へ向かう程、車両前方側に位置する。又、バックフレーム部材１０Ｂも、第１実施形態と同様に、第１曲げ部１１を有しており、第１曲げ部１１によって第１角度αで曲げられることで、車幅方向外側へ向かう程、車両後方側に位置する。

更に、第２実施形態に係るフロントフレーム部材１０Ｆは、第１曲げ部１１よりも車幅方向外側に、第２曲げ部１２を夫々有しており、第２曲げ部１２によって第２角度βで曲げられることで、前記第１曲げ部１１と前記第２曲げ部１２の間における前記フロントフレーム部材１０Ｆの伸びる向きに対して、第２曲げ部１２よりも前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の内側方向（車両後方側）に位置する。又、バックフレーム部材１０Ｂも、第１曲げ部１１よりも車幅方向外側に、第２曲げ部１２を夫々有しており、第２曲げ部１２によって第２角度βで曲げられることで、前記第１曲げ部１１と前記第２曲げ部１２の間における前記バックフレーム部材１０Ｂの伸びる向きに対して、第２曲げ部１２よりも前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の内側方向（車両前方側）に位置する。

図１０に示すように、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１によれば、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの車幅方向両端部に、第１曲げ部１１及び第２曲げ部１２を形成することによって、車両の側面衝突に係る衝突荷重Ｆが入力された場合のフロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの変形量を、従来例１Ｐの約４０％程度に抑制することができる。これにより、当該車載用バッテリフレーム１は、バッテリＢ及び周辺部品Ｐに対する車載用バッテリフレーム１の接触を抑制し、周辺部品Ｐの損傷を防止し得る。又、当該車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂに、第１曲げ部１１に加えて、第２曲げ部１２を夫々形成するだけで、周辺部品Ｐの損傷防止性能を更に高めることができ、コストの増大を招くことなく、より高性能な車載用バッテリフレーム１を提供し得る。

図６に示すように、第２実施形態においても、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及び一対のサイドフレーム部材２０は、角型鋼管によって構成され、車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端面を、サイドフレーム部材２０の側面に突き合せて溶接接合することによって構成されている。従って、第２実施形態に係る車載用バッテリフレーム１によれば、側面衝突に対するバッテリＢの保護と、周辺部品Ｐの損傷防止との両立を、更に高度に実現可能な車載用バッテリフレーム１を、シンプルな構成で且つ安価に製造し得る。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、上述した実施形態においては、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及びサイドフレーム部材２０を、角型鋼管により構成していたが、この態様に限定されるものではない。フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及びサイドフレーム部材２０を、他の断面形状を有する鋼管（例えば、丸型鋼管）によって構成することも可能であり、リップ溝形鋼やチャンネル鋼等の鋼材によって構成することも可能である。

又、上述した実施形態においては、車載用バッテリフレーム１は、周辺部品Ｐ等との関係上、平面視、台形状となるように構成されていたが、この態様に限定されるものではない。車載用バッテリフレーム１は、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ及び一対のサイドフレーム部材２０により枠体として構成されていればよく、平面視で長方形状を為すように接合されていてもよい。

そして、上述した実施形態においては、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂは、サイドフレーム部材２０よりも十分に長く形成されていたが、この態様に限定されるものではない。例えば、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂが、サイドフレーム部材２０と同じ若しくはやや長く形成されていてもよい。又、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ、サイドフレーム部材２０の長さが何れも同程度である場合には、本発明は、サイドフレーム部材２０をやや長く形成しても効果を発揮し得る。

又、フロントフレーム部材１０Ｆの第１曲げ部１１における第１角度αは、バックフレーム部材１０Ｂの第１曲げ部１１における第１角度αと同じであってもよいし、相違する構成であってもよい。そして、或る第１フレーム部材（フロントフレーム部材１０Ｆ又はバックフレーム部材１０Ｂ）において、第１曲げ部１１の第１角度αは、第２曲げ部１２の第２角度βと同じ角度であってもよいし、第１角度αと第２角度βが相違していてもよい。

そして、上述した実施形態においては、車載用バッテリフレーム１を構成する際に、フロントフレーム部材１０Ｆ及びバックフレーム部材１０Ｂの端面を、各サイドフレーム部材２０の側面に接触させた状態で溶接することによって接合したが、この態様に限定されるものではない。フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ、サイドフレーム部材２０の各端部を斜めに切り落とした端面同士を接触させて溶接することも可能である。又、各フレーム部材の接合方法も、溶接に限定されるものではなく、フロントフレーム部材１０Ｆ、バックフレーム部材１０Ｂ、サイドフレーム部材２０を、所定以上の強度で接合することができれば、種々の態様を採用し得る。

１車載用バッテリフレーム
１０Ｆフロントフレーム部材
１０Ｂバックフレーム部材
１１第１曲げ部
１２第２曲げ部
２０サイドフレーム部材
Ｂバッテリ
Ｐ周辺部品
Ｆ衝突荷重
α 第１角度
β 第２角度

Claims

車両に搭載されたバッテリに対して車両前方側及び車両後方側となる位置に夫々配置され、前記車両の車幅方向に伸びる一対の第１フレーム部材と、
前記バッテリに対して車幅方向外側となる位置に夫々配置され、前記一対の第１フレーム部材の端部を連結する一対の第２フレーム部材と、を有する枠体として構成され、前記バッテリが当該枠体の内側に位置するように前記車体に支持される車載用バッテリフレームであって、
前記第１フレーム部材は、
前記第２フレーム部材以上の長さで形成され、
前記車幅方向外側へ向かう程、前記枠体の外側方向に位置するように、所定の第１角度で曲げた第１曲げ部を、車幅方向両端部に有する
ことを特徴とする車載用バッテリフレーム。
前記第１フレーム部材は、
所定の第２角度で曲げた第２曲げ部を、前記第１曲げ部よりも車幅方向外側に有し、
前記第２曲げ部は、
前記第１曲げ部と前記第２曲げ部の間における前記第１フレーム部材の伸びる向きに対して、前記車幅方向外側へ向かうほど、前記枠体の内側となる向きに、前記第１フレーム部材を曲げて構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の車載用バッテリフレーム。
前記第１フレーム部材及び前記第２フレーム部材は、鋼管によって構成され、
前記車載用バッテリフレームは、前記第１フレーム部材の端部と前記第２フレーム部材の端部同士を接合することによって構成されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車載用バッテリフレーム。