JP7035802B2 - バッテリの保持構造 - Google Patents

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Description

本明細書は、略箱状のキャリアに収容した車載のバッテリを、クランプで固定するバッテリの保持構造を開示する。
車両に搭載されるバッテリを、箱状のキャリアに収容するとともに、当該バッテリをクランプで固定する保持構造が従来から提案されている。図7は、特許文献1に開示されている保持構造を示す図である。また、図8は、図7の要部拡大図である。図7、図8に示すように、バッテリの下部には、外側に張り出した鍔部18が設けられている。キャリアの一つの周壁には、バッテリ側に突出した返し部22が設けられており、鍔部18の上面は、返し部22により覆われている。また、対向する他の周壁は、バッテリ10から離間しており、当該他の周壁とバッテリ10との間には、クランプ14が介在している。
クランプ14は、締結ボルト50によりキャリア12のフランジ部24に螺合締結されている。また、クランプ14は、鍔部18に当接して、当該鍔部18を斜め上から押さえつける第一当接部30を有している。バッテリ10を一つの周壁側に押し付け、さらに、第一当接部30で鍔部18を押さえ付けた状態で、クランプ14をキャリア12に螺合締結することで、バッテリ10の動きが規制され、バッテリが保持される。
特開2016-168965号公報
しかし、特許文献1の構成では、バッテリ10の端部(鍔部18)が、振動や車両衝突時の慣性力により上方に浮き上がったとき、クランプ14による保持力が解除、または低下するおそれがあった。すなわち、バッテリ10の端部が、上方に浮き上がると、鍔部18を押さえていた第一当接部30には、垂直抗力がかかる。
この垂直抗力は、鍔部18と第一当接部30との当接点Pcを通るとともに鍔部18の上面に垂直な方向の力である。図8における基準法線Lnは、この垂直抗力の向きを示している。従来の保持構造の場合、この垂直抗力は、クランプ14の固定点Psよりも外側を通るような位置関係となっていた。かかる位置関係において、鍔部18から垂直抗力を受けると、クランプ14は、第一当接部30が、斜め下方向(図8における矢印D2方向)に進むように揺動または歪む。この第一当接部30の動きは、鍔部18と離れる方向の動きである。その結果、従来の保持構造では、バッテリ10の端部が浮き上がった際には、クランプ14と鍔部18との係合が解除されやすくなる。つまり、従来の保持構造では、バッテリの端部が浮き上がったときに、当該バッテリを適切に保持できなかった。
そこで、本明細書では、振動や衝突時の慣性力により、バッテリの端部が浮き上がった場合にも、当該バッテリを適切に保持し続けることができるバッテリの保持構造を開示する。
本明細書で開示するバッテリの保持構造は、車両に搭載されるバッテリであって、その下部に外側に張り出した鍔部を有するバッテリと、前記バッテリの少なくとも下部を収容する本体と、前記本体の上端から外側に延びるフランジ部と、を有するキャリアと、前記バッテリを前記キャリアに固定するクランプと、を備え、前記鍔部の上面は、外側に進むにつれて下方に進む傾斜面となっており、前記クランプは、前記バッテリの第一方向一端に位置する前記傾斜面に当接して、前記バッテリの底部を前記キャリアに押し付ける第一当接部と、前記第一当接部から立脚する第一立脚部と、前記フランジ部に重なるように前記第一立脚部から延びる締結部であって、前記バッテリよりも第一方向外側位置において前記フランジ部に締結される締結部と、を備え、前記第一当接部は、前記第一立脚部の下端から、前記傾斜面より水平に近い角度であって、前記本体の底面とほぼ平行な方向に延びており、前記傾斜面と前記第一当接部との当接点を通る前記傾斜面の法線は、前記締結部の前記フランジ部への固定点よりも前記バッテリ側を通る、ことを特徴とする。
傾斜面と第一当接部との当接点を通る傾斜面の法線が、締結部のフランジ部への固定点よりもバッテリ側を通ることで、クランプは、バッテリが浮き上がったとき、固定点を中心として、第一当接部が浮き上がる方向に揺動または歪む。その結果、第一当接部が、浮き上がった鍔部上面に追従でき、バッテリの更なる浮き上がりを防止できる。結果として、振動や衝突時の慣性力により、バッテリの端部が浮き上がった場合にも、当該バッテリを適切に保持し続けることができる。
第一当接部の角度を、傾斜面より水平に近い角度とすることで、第一当接部は、その上端近傍に当接することができる。そして、当接点が上方・バッテリ寄りに位置することで、当接点を通る傾斜面の法線が、固定点よりもバッテリ側を通りやすくなる。
また、前記締結部は、締結ボルトが挿通される締結孔を有しており、前記固定点は、前記締結孔の周縁のうち、前記バッテリに最も近い点であってもよい。
当接部に上向きの力が加わった場合、クランプは、締結孔周縁のうちバッテリに近い点を中心として揺動または歪む。したがって、この点を「固定点」として、当接点と固定点との位置関係を設計することで、クランプの挙動を所望どおりにすることができる。
また、前記クランプは、さらに、第一方向と直交する第二方向一端に位置する前記傾斜面に当接して、前記バッテリの底部を前記キャリアに押し付ける第二当接部と、前記第二当接部から上方に延びるとともに、前記第一立脚部に略90度の角度を成して接続される第二立脚部と、を備え、前記クランプは、前記バッテリよりも第二方向外側においては、前記キャリアに締結されていなくてもよい。
第二当接部を設けることで、第一方向だけでなく、第二方向についてもバッテリの動きを規制できる。その一方で、第二方向外側においては、クランプをキャリアに締結させず、クランプを一点締結とすることで、固定点を中心としたクランプの揺動または歪みが許容される。その結果、バッテリの浮き上がる場合でも、適切にバッテリを保持できる。
また、前記フランジ部の前記第一方向の外側端部には、前記第一方向外側に近づくにつれて上方に進むように傾斜した載置部が設けられ、前記締結部の前記第一方向の外側端部には、前記第一方向外側に近づくにつれて上方に進むように傾斜する被載置部が設けられ、前記クランプは、前記被載置部が前記載置部に載置されるとともに、前記締結部が前記フランジ部から浮いた状態で、前記キャリアに締結されてもよい。
かかる構成とすることで、クランプのキャリアに対する位置、ひいては、第一当接部の傾斜面に対する位置を調整することができるため、バッテリやキャリアの寸法のバラつきを吸収できる。
本明細書に開示のバッテリの保持構造によれば、振動や衝突時の慣性力により、バッテリの端部が浮き上がった場合にも、当該バッテリを適切に保持し続けることができる。
バッテリの保持構造の斜視図である。 バッテリの保持構造のクランプ周辺での断面図である。 図2におけるA部拡大図である。 クランプの斜視図である。 バッテリの前方が浮き上がった様子を示す図である。 他のバッテリ保持構造の一例を示す図である。 従来のバッテリ保持構造の一例を示す図である。 図7の要部拡大図である。
以下、バッテリ10の保持構造について図面を参照して説明する。図1は、バッテリ10の保持構造の斜視図である。なお、図1では、バッテリ10がキャリア12から分離した状態でキャリア12にクランプ14が取り付けられているが、実際には、クランプ14がキャリア12に取り付けられるのは、キャリア12にバッテリ10を収容した後である。また、図2は、保持構造のクランプ周辺での断面図であり、図3は、図2のA部拡大図である。以下の図面において、「Fr」、「Up」、「R」は、それぞれ、車両の前方、上方、右側方を示している。ここで、車両の前後左右とは、運転手からみての前後左右を意味している。
このバッテリ10は、例えば、車両の電装系やセルモータ等に電力を供給する補記バッテリである。バッテリ10は、保持構造により保持された状態で、車両の客室空間以外の空間、例えば、トランクや、パワーユニット室(エンジンルームともいう)などに配される。バッテリ10は、キャリア12に載置された後、クランプ14によりキャリア12に固定される。また、キャリア12は、車両の他部材(例えば車体、骨格部材など)に締結される。
バッテリ10は、図1に示すように、略直方体形状であるが、その下部には、外側に張り出す鍔部18F,18L,18R,18Bが設けられている。この鍔部18F,18L,18R,18Bは、バッテリ10の4面全部に設けられている。以下では、バッテリ10の前面、後面、右側面、左側面から突出する鍔部をそれぞれ、「前方鍔部18F」、「後方鍔部18B」、「右側方鍔部18R」、「左側方鍔部18L」と呼ぶ。また、前後左右を区別しない場合には、単に「鍔部18」と呼ぶ。各鍔部18の上面は、いずれも、水平方向外側に向かうにつれて低くなるような傾斜面19となっている。
キャリア12は、バッテリ10が載置される部材であり、バッテリ10の一部が収容される略箱状の本体20と、当該本体20の周縁から水平方向に張り出すフランジ部24と、を有している。このキャリア12は、樹脂等で構成されており、例えば、射出成形で成形される。キャリア12は、車体等に螺合などの手段により固定される。
本体20は、平面視で、前後方向に長尺な略長方形となっており、この本体20の平面寸法は、バッテリ10の平面寸法よりも十分に大きい。したがって、本体20の内部に、バッテリ10を載置した場合、バッテリ10の前後左右には、ある程度のスペースができ、クランプ14で固定される前の段階では、バッテリ10は、本体20内において、左右および前後方向にスライド移動できる。
本体20のうち、後端面および左端面には、水平方向内側に突出する返し部22が形成されている(図2参照)。返し部22の底面は、水平方向外側に向かうにつれて低くなる傾斜面であり、その傾斜角度および高さは、後方鍔部18Bおよび左側方鍔部18Lの上面(傾斜面19)の傾斜角度および高さとほぼ同じとなっている。したがって、バッテリ10の後端面および左端面が、本体20の後端面および左端面に当接するまで、バッテリ10をスライドさせると、返し部22が、後方鍔部18Bおよび左側方鍔部18Lの傾斜面19に覆い被さることになる。そして、これにより、バッテリ10の後方および左側方の浮き上がりが防止される。
フランジ部24は、本体20の前端および右端から外側に張り出している。このフランジ部24のうち、フランジ部24の右前部分には、後述するクランプ14の締結部38が重ねられる。フランジ部24のうち、締結部38との重複範囲には、垂直方向に貫通する締結孔26が形成されている。また、このフランジ部24の裏面には、雌ネジが形成されたナット29が締結孔26と同軸配置となるように固着されている。さらに、フランジ部24の前端(末端)は、前方に進むにつれ上方に進むように傾斜している。後述するように、この傾斜部分には、クランプ14の一部が載置されるため、以下では、この傾斜部分を「載置部28」と呼ぶ。
クランプ14は、バッテリ10の一隅、本例では、バッテリ10の右前の一隅を、キャリア12に押し付けて固定する部材である。このクランプ14について、図3、図4を参照して説明する。図4は、クランプ14の斜視図である。
このクランプ14は、平面視では、キャリア12のコーナーに沿うような略L字状となっている。より具体的に説明すると、クランプ14は、バッテリ10の前方に位置する第一立脚部32および第一当接部30と、バッテリ10の右側方に位置する第二立脚部36および第二当接部34と、フランジ部24の上に重なる締結部38と、を備えている。
第一立脚部32は、キャリア12の前端壁とバッテリ10の前端面との間において立脚する部位であり、下方に進むにつれバッテリ10に近づくように傾斜している。この第一立脚部32の下端は、外方向に折り返されて第一当接部30を構成する。第一当接部30は、前方鍔部18Fの傾斜面19に当接する部位である。この第一当接部30は、略水平方向に延びている。換言すれば、第一当接部30は、傾斜面19よりも水平に近い角度で延びている。かかる構成とするのは、第一当接部30と傾斜面19との当接点Pcを、第一当接部30の上端近くにし、ひいては、当接点Pcを、比較的、上方かつ内方(バッテリ10に近づく方向)に位置しやすくするためである。
第二立脚部36は、キャリア12の右端壁とバッテリ10の右端面との間において立脚する部位であり、下方に進むにつれバッテリ10に近づくように傾斜している。この第二立脚部36は、第一立脚部32と略90度の角度を成して繋がっている。また、第二立脚部36の下端は、外方向に折り返されて第二当接部34を構成する。第二当接部34も、第一当接部30と同様に、略水平方向に延びている。
第一立脚部32の上端からは、締結部38が、車両前方(外方)に延びている。この締結部38は、フランジ部24の上に重なっており、その中央には、締結孔42が設けられている。締結ボルト50は、この締結孔42およびフランジ部24の締結孔26に挿通され、ナット29に螺合される。そして、これにより、クランプ14が、キャリア12に固定される。なお、締結孔42は、図3に示すように、車両前後方向(第一方向)に長尺な長孔となっており、クランプ14のキャリア12に対する車両前後方向位置が、調整できるようになっている。
締結部38の前端(末端)は、前方に進むにつれ上方に進むように傾斜している。この傾斜部分は、フランジ部24の載置部28に載置される「被載置部40」となる。被載置部40の傾斜角度は、載置部28の傾斜角度とほぼ同じである。したがって、被載置部40は、載置部28に沿って車両前後方向にスライド移動でき、このスライド移動にともない第一当接部30が、前後方向に移動するとともに上下方向にも移動する。そして、これにより、バッテリ10等の寸法のバラつきを吸収できるが、これについては、後述する。
ここで、第一当接部30に上向きの力を加えると、クランプ14は、この力を避ける方向に、揺動または歪む。特に本例では、傾斜した載置部28に、被載置部40を載置する関係上、締結部38と、フランジ部24との間に、若干の間隙が形成されており、締結部38の一部が宙に浮いた状態となっている。そのため、クランプ14の揺動または歪みが生じやすくなっている。
この揺動または歪みは、締結孔42のバッテリ側端点Psを中心として生じる。クランプ14のうち、この締結孔42のバッテリ側端点Psよりも外側部分は、殆ど歪むことなく、キャリア12に固定されるため、このバッテリ側端点Psは、クランプ14がキャリア12に固定される固定点Psとして機能する。本例では、第一当接部30と傾斜面19との当接点Pcを通り、かつ、傾斜面19に垂直な法線(以下「基準法線Ln」と呼ぶ)が、この固定点Psよりもバッテリ10側を通るように各部の寸法を設定している。かかる寸法に設定する理由等については、後述する。
次に、こうしたバッテリ10の保持構造におけるバッテリ10の組み付け手順について説明する。バッテリ10を、車両に組み付ける際には、まず、キャリア12を、車両に締結する。続いて、キャリア12の本体20の内部にバッテリ10を載置する。このとき、バッテリ10の後端および左端が、キャリア12の返し部22に干渉しないように、バッテリ10は、本体20の後端面および左端面からやや離間した位置に置かれる。
キャリア12の本体20にバッテリ10を載置すれば、続いて、当該バッテリ10を後方かつ左側方に押して、バッテリ10の後端面を本体20の後端面に、バッテリ10の左端面を本体20の左端面に当接させる。これにより、キャリア12の返し部22が、バッテリ10の後方鍔部18Bおよび左側方鍔部18Lに覆い被さるため、バッテリ10の後部および左側部の浮き上がりが防止される。
続いて、バッテリ10の右前の一隅を、クランプ14で押さえて固定する。具体的には、バッテリ10の前方鍔部18Fの上面をクランプ14の第一当接部30が、バッテリ10の右側方鍔部18Rの上面をクランプ14の第二当接部34が押圧するように、クランプ14を配置する。
ここで、バッテリ10やキャリア12等の各部材は、通常、製造公差によって寸法にばらつきが生じる。そのため、バッテリ10の前端からキャリア12の前端までの距離にもバラつきが生じる。かかる場合において、キャリア12に対するクランプ14の取り付け位置が一定であると、前方鍔部18Fと第一当接部30との相対位置関係にもバラつきが生じる。例えば、キャリア12に対するクランプ14の取り付け位置が一定の場合に、製造公差によってバッテリ10の寸法が小さくなると、前方鍔部18Fから第一当接部30が離れてしまい、クランプ14がバッテリ10を押し付ける力が弱まる。
本例では、かかる製造公差を吸収するために、キャリア12の載置部28およびクランプ14の被載置部40を傾斜させ、キャリア12に対するクランプ14の取り付け位置を調整できるようにしている。例えば、バッテリ10の寸法が小さい場合には、被載置部40を、載置部28に沿って、後方(バッテリ10に近づく方向)かつ下方に摺動させることで、第一当接部30を前方鍔部18Fに近づけることができる。そして、これにより、クランプ14でバッテリ10を適切に押さえることができる。また、バッテリ10の寸法が大きい場合には、当然ながら、被載置部40を、載置部28に沿って、前方(バッテリ10から離れる方向)かつ上方に摺動させればよい。いずれにしても、載置部28および被載置部40を傾斜させることで、バッテリ10やキャリア12の製造公差を吸収でき、第一当接部30を、前方鍔部18Fの上面を押さえる位置に確実に配置できる。
クランプ14を適切な位置に配置できれば、締結孔42,26に締結ボルト50を挿通し、クランプ14をキャリア12に締結固定する。そして、この状態になれば、バッテリ10の組み付けが完了となる。
ここで、組み付けられたバッテリ10には、振動や慣性力が加わることがある。例えば、車両走行中には、車両に搭載されたバッテリ10には、連続的に振動が加わる。また、車両が急停止した際や、後方から衝突された際には、バッテリ10に慣性力が働き、バッテリ10の前方が、浮き上がろうとすることがある。
本例の保持構造では、このように振動や慣性力によりバッテリ10の前方が浮き上がった場合でも、バッテリ10を保持できるように、第一当接部30と傾斜面19との当接点Pcを通り、かつ、傾斜面19に垂直な基準法線Lnが、クランプ14の固定点Psよりもバッテリ10側を通るようにしている。すなわち、バッテリ10の前方鍔部18Fが浮き上がったとき、当然ながら、当該前方鍔部18Fを下方に押さえているクランプ14は、前方鍔部18Fから垂直抗力を受ける。この垂直抗力の方向は、基準法線Lnと同じ方向である。かかる垂直抗力を受けた場合、クランプ14は、当該垂直抗力を避けるように、揺動または歪む。この揺動または歪みは、固定点Ps(締結孔の周縁のうちバッテリ側端点)を中心として発生する。
図8に示すように、垂直抗力(基準法線Ln)が、この固定点Psより外側を通る場合、クランプ14は、第一当接部30が、斜め下方向(図8における矢印D2方向)に移動するように、揺動または歪む。換言すれば、この場合、第一当接部30は、上方に浮き上がった前方鍔部18Fから離れる方向に揺動または歪む。したがって、垂直抗力(基準法線Ln)が、固定点Psより外側を通る寸法設定の場合、振動や慣性力によりバッテリ10の前方が浮き上がると、バッテリ10を適切に保持できないという問題があった。
一方、本例のように、垂直抗力(基準法線Ln)が、固定点Psよりバッテリ10側を通る寸法設定の場合、図5に示すように、クランプ14は、第一当接部30が斜め上方向(図5における矢印D1方向)に移動するように、揺動または歪む。この方向は、浮き上がった前方鍔部18Fの移動方向とほぼ同じである。そのため、垂直抗力(基準法線Ln)が、固定点Psよりバッテリ10側を通る寸法設定とすることで、振動や慣性力によりバッテリ10の前方が浮き上がった場合でも、第一当接部30で傾斜面19を押さえ続けることができ、バッテリ10をクランプ14で適切に保持できる。
ここで、基準法線Lnを、固定点Psよりバッテリ10側を通らせるためには、当接点Pcが出来るだけ上方、かつ、バッテリ10寄りに位置することが望ましい。本例では、上述したように、第一当接部30の角度を、傾斜面19の傾斜角度よりも水平に近づけているため、当接点Pcが、第一当接部30の上端近傍、ひいては、上方側に位置しやすくなる。そして、結果として、基準法線Lnが、固定点Psよりバッテリ10側を通りやすくなる。
ただし、基準法線Lnが、固定点Psよりもバッテリ10側を通るのであれば、図6に示すように、傾斜面19の傾斜角度を、第一当接部30の角度よりも水平に近づけてもよい。この場合、傾斜面19とクランプ14との当接点Pcは、傾斜面19の下端に位置しやすくなるが、固定点Psの位置を図3、図5の場合に比べて、下方または外方向に設定すること、基準法線Lnは、固定点Psよりもバッテリ10側を通ることができる。そして、かかる構成とすれば、図3、図5の場合と同様に、クランプ14は、第一当接部30が斜め上方向(図6における矢印D1方向)に移動するように揺動または歪むため、バッテリ10をクランプ14で適切に保持できる。
また、本例では、前方鍔部18Fを押さえる第一当接部30および第一立脚部32だけでなく、右側方鍔部18Rを押さえる第二当接部34および第二立脚部36も設けている。その結果、バッテリ10の浮き上がりを、前方および右側方の二方向から押さえることができるため、バッテリ10の過度な浮きをより確実に防止できる。その一方で、本例では、バッテリ10の右側方においては、クランプ14をキャリア12に締結させておらず、クランプ14を一点締結としている。その結果、一つの固定点Psを中心としたクランプ14の揺動または歪みが許容され、バッテリ10が浮き上がる場合でも、適切にバッテリ10を保持できる。
なお、これまでの説明は、一例であり、傾斜面19と第一当接部30との当接点Pcを通る傾斜面19の法線(基準法線Ln)が、締結部38のフランジ部24への固定点Psよりもバッテリ10側を通るのであれば、その他の構成は、適宜、変更されてもよい。例えば、上述の説明では、クランプ14は、第二当接部34、第二立脚部36を有していたが、これらは、無くてもよい。また、バッテリ10およびキャリア12の寸法のバラつきを吸収するために、十分な寸法精度を保てるのであれば、載置部28および被載置部40は、省略されてもよい。
10 バッテリ、12 キャリア、14 クランプ、18 鍔部、19 傾斜面、20 本体、22 返し部、24 フランジ部、26,42 締結孔、28 載置部、29 ナット、30 第一当接部、32 第一立脚部、34 第二当接部、36 第二立脚部、38 締結部、40 被載置部、50 締結ボルト。

Claims (4)

  1. 車両に搭載されるバッテリであって、その下部に外側に張り出した鍔部を有するバッテリと、
    前記バッテリの少なくとも下部を収容する本体と、前記本体の上端から外側に延びるフランジ部と、を有するキャリアと、
    前記バッテリを前記キャリアに固定するクランプと、
    を備え、
    前記鍔部の上面は、外側に進むにつれて下方に進む傾斜面となっており、
    前記クランプは、
    前記バッテリの第一方向一端に位置する前記傾斜面に当接して、前記バッテリの底部を前記キャリアに押し付ける第一当接部と、
    前記第一当接部から立脚する第一立脚部と、
    前記フランジ部に重なるように前記第一立脚部から延びる締結部であって、前記バッテリよりも第一方向外側位置において前記フランジ部に締結される締結部と、
    を備え、
    前記第一当接部は、前記第一立脚部の下端から、前記傾斜面より水平に近い角度であって、前記本体の底面とほぼ平行な方向に延びており、
    前記傾斜面と前記第一当接部との当接点を通る前記傾斜面の法線は、前記締結部の前記フランジ部への固定点よりも前記バッテリ側を通る、
    ことを特徴とするバッテリの保持構造。
  2. 請求項に記載のバッテリの保持構造であって、
    前記締結部は、締結ボルトが挿通される締結孔を有しており、
    前記固定点は、前記締結孔の周縁のうち、前記バッテリに最も近い点である、
    ことを特徴とするバッテリの保持構造。
  3. 請求項1または2に記載のバッテリの保持構造であって、
    前記クランプは、さらに、
    第一方向と直交する第二方向一端に位置する前記傾斜面に当接して、前記バッテリの底部を前記キャリアに押し付ける第二当接部と、
    前記第二当接部から上方に延びるとともに、前記第一立脚部に略90度の角度を成して接続される第二立脚部と、
    を備え、
    前記クランプは、前記バッテリよりも第二方向外側においては、前記キャリアに締結されていない、
    ことを特徴とするバッテリの保持構造。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載のバッテリの保持構造であって、
    前記フランジ部の前記第一方向の外側端部には、前記第一方向外側に近づくにつれて上方に進むように傾斜した載置部が設けられ、
    前記締結部の前記第一方向の外側端部には、前記第一方向外側に近づくにつれて上方に進むように傾斜する被載置部が設けられ、
    前記クランプは、前記被載置部が前記載置部に載置されるとともに、前記締結部が前記フランジ部から浮いた状態で、前記キャリアに締結される、
    ことを特徴とするバッテリの保持構造。
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