JP7154911B2 - バッテリーケース用ロアトレー - Google Patents

Description

本発明は、バッテリーケース用ロアトレーに関するものである。

特許文献１には、電池パックを収容するためのバッテリーケースが開示されている。このバッテリーケースは、電池パックを載せるためのロアトレー（電池パックトレー）と、電池パックを覆うアッパカバー（カバー装置）とを備え、アッパカバーとロアトレーとが固定されている。

ロアトレーは、電池パックを下面側から保護するトレー本体と、電池パックを固定して支持するための支持部材とを備えて構成されている。支持部材は、トレー本体の上面に並列配置した複数本のクロスメンバと、トレー本体の外側壁に沿って配置されてクロスメンバの端部同士を連結する一対の補強フレームとを備えて構成されている。

特開２０１４－０１９２０３号公報

上記のロアトレーは、トレー本体、クロスメンバ、補強フレームのいずれも金属製であるため、非常に重たいという問題がある。軽量化を図る手段としては、補強フレームを省略し、クロスメンバの端面をトレー本体の外側壁の内面に当接させることも考えられるが、その場合、トレー本体の外側壁のうちクロスメンバが当接していない部位に外力が作用したときに、トレー本体が大きく変形し、電池パックにダメージが及ぶことが懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、トレー本体の変形を防止しながら軽量化を図ることを目的とする。

本発明は、
バッテリーモジュールを下方から覆うトレー本体と、
金属材料からなり、前記トレー本体に沿って水平方向に並列配置された複数本のリインフォースと、
前記リインフォースの長さ方向における端部に形成され、前記リインフォースの長さ方向と略直交する受圧面を有する受圧部と、
前記リインフォースの並列方向と同方向に間隔を空けて直列状に配置され、隣り合う前記リインフォースの端部同士を連結する複数の補強部材とを備え、
前記複数の補強部材が、前記受圧面に対して接触可能に又は接触した状態で対向していることを特徴とする。

尚、本願発明における「略直交」は、９０°の角度をなす直交の形態と、９０°に対して僅かな角度（例えば、５～６°）で斜めをなす形態の両方を含む概念と定義される。

補強部材の外側面のうち隣り合うリインフォースの間の領域に対して、リインフォースの軸方向と平行な押圧力が作用すると、その押圧力は、補強部材を介すことにより複数本のリインフォースの受圧部に分散して伝わるので、１本のリインフォースに生じる応力が低減される。リインフォースは、軸剛性が高く、補強部材に付与された押圧力によって座屈変形を生じる虞がないので、トレー本体の変形を防止することができる。また、リインフォースの並列方向に間隔を空けて直列状に配置した複数の補強部材によって隣り合うリインフォースの端部同士を連結しているので、１本の長尺の補強部材によって全てのリインフォースの端部同士を連結する形態に比べると、補強部材の総重量が軽減される。本発明によれば、トレー本体の変形を防止しながら軽量化を図ることができる。

実施例１のバッテリーケースの斜視図 バッテリーケースの部分拡大正面図 バッテリーケースの部分拡大平面図 アッパカバーの斜視図 トレー本体の斜視図 支持部材の分解斜視図 図２のＸ－Ｘ線断面図 補強部材に押圧力が作用した状態をあらわすＸ－Ｘ線相当断面図 実施例２のＸ－Ｘ線相当断面図

本発明は、前記複数の補強部材の全てが、前記リインフォースの並列ピッチより短尺であってもよい。この構成によれば、補強部材の重量を最小にすることができる。

本発明は、前記補強部材が、水平な板状をなし、隣り合う前記リインフォースの端部同士を連結する機能を有する連結機能部と、前記リインフォースの長さ方向と略直角な平板状をなし、前記受圧部を押圧する機能を有する押圧機能部とを備えていてもよい。この構成によれば、連結機能部と押圧機能部とを別々の部位としたので、連結機能部と押圧機能部の設計に際して、それぞれの機能を優先した形状や寸法等を設定することができる。
尚、この構成における「略直角」は、９０°の角度をなす直角な形態と、９０°に対して僅かな角度（例えば、５～６°）で斜めをなす形態の両方を含む概念と定義される。

本発明は、前記補強部材が、前記連結機能部と前記押圧機能部とを略直角に繋げた単一部材であってもよい。この構成によれば、連結機能部と押圧機能部が、夫々、相手側の機能部を補強する機能を発揮するので、補強部材が座屈変形する虞はない。

本発明は、前記連結機能部と前記押圧機能部が弧状をなす曲げ加工部を介して繋がっており、前記連結機能部の下面と前記受圧部の上面との間に、ブラケットが介在していてもよい。弧状の曲げ加工部の曲率半径を小さくすることには限界があるので、曲げ加工部と受圧部が同じ高さに位置している場合は、補強部材に付与された押圧力が受圧部に伝わらない虞がある。しかし、曲げ加工部と同じ高さにブラケットを配置したことにより、押圧機能部を受圧部と同じ高さに配置できるので、押圧機能部から受圧部へ押圧力を付与することができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１～図８を参照して説明する。尚、以下の説明において、前後の方向については、図１，５における斜め右下方、図３における下方及び図７，８における左方を前方と定義する。上下の方向については、図１，２，４～８にあらわれる向きを、そのまま上方、下方と定義する。左右の方向については、図２，３にあらわれる向きを、そのまま左方、右方と定義する。

本実施例１のバッテリーケース１０は、バッテリーモジュールＭ（図５を参照）を下から支えるロアトレー１１と、ロアトレー１１に対しバッテリーモジュールＭを覆い隠すように取り付けられる金属製のアッパカバー１６とを備えて構成されている。ロアトレー１１は、金属製のトレー本体１２と、金属製の支持部材２０とを備えて構成されている。図５に示すように、トレー本体１２は、平面視形状が略方形をなす水平な底壁部１３と、底壁部１３の外周縁から立ち上がった下部周壁部１４と、下部周壁部１４の立ち上がり端縁から水平方向外方へ張り出した下部フランジ部１５とを有する単一部材である。

図４に示すように、アッパカバー１６は、平面視形状が略方形をなす水平な上壁部１７と、上壁部１７の外周縁から斜め下方へ張り出した上部周壁部１８と、上部周壁部１８の下端縁から水平方向外方へ張り出した上部フランジ部１９とを有する単一部材である。アッパカバー１６は、上部フランジ部１９を下部フランジ部１５に載置し、両フランジ部１５，１９同士をボルト締め等によって固定することで、トレー本体１２に取り付けられている。バッテリーモジュールＭは、トレー本体１２とアッパカバー１６とによって形成された収容空間（図示省略）内に収容される。

図６に示すように、支持部材２０は、４本（複数本）のリインフォース２１と、８つ（複数）のブラケット３０と、６本（複数本）の補強部材３７とを組み付けて構成されている。リインフォース２１とブラケット３０と補強部材３７は、金属材料（例えば、高張力鋼）からなり、圧延やプレス等により全体として前後方向に細長い板状に成形されたものである。

図２，６に示すように、リインフォース２１は、基部２２と左右対称な一対の受板部２６とから構成される単一部品である。基部２２は、前後方向に細長い水平な底板部２３と、底板部２３の左右両側縁から斜め上方へ延出した一対の支持板部２４とからなる。一対の受板部２６は、基部２２（両支持板部２４）の上端縁から左右方向外方へ水平に延出した形態である。底板部２３の長さ方向における前後両端部には、底板部２３の両端面における中央部を切り欠いた形態の切欠部２５が形成されている。リインフォース２１の長さ方向と直角に切断した断面形状は、切欠部２５の形成領域を除き、いずれの部位においても同一形状である。

リインフォース２１の長さ方向（軸方向）に見た形状は、基部２２においては底板部２３と支持板部２４が角度をなして連なり、基部２２の左右両端（支持板部２４の上端）に対して一対の受板部２６が角度をなして連なっている。したがって、リインフォース２１は、その軸線を屈曲させるように曲げ変形や座屈変形が生じ難い。つまり、リインフォース２１は、長さ方向（軸線方向）の外力を受けたときの軸剛性が高いものとなっている。

図１に示すように、４本のリインフォース２１の前端部は、トレー本体１２の下部周壁部１４を構成する前壁部１４Ｆよりも前方へ突出し、４本のリインフォース２１の後端部は、トレー本体１２の下部周壁部１４を構成する後壁部１４Ｒよりも後方へ突出している。つまり、リインフォース２１の前後両端部は、平面視においてトレー本体１２の下部周壁部１４の外部に配されている。図６～８に示すように、リインフォース２１のうち受板部２６の前後両端部は、前後方向において補強部材３７と対向する受圧部２７となっている。受圧部２７のうち前方又は後方に臨む端面は、受板部２６（リインフォース２１）の長さ方向と直交する受圧面２８となっている。リインフォース２１のうち受板部２６以外の部位（底板部２３と支持板部２４）の両端部は、補強部材３７と対向しない非対向部２９となっている。

図１，２に示すように、４本のリインフォース２１は、左右方向に間隔を空けて並列するように配置されている。図２に示すように、並列配置した４本のリインフォース２１のうち受板部２６の上面には、トレー本体１２の底板部２３が載置され、溶着等により固着されている。これにより、トレー本体１２に収容したバッテリーモジュールＭの重量が、底板部２３（トレー本体１２）を介して４本のリインフォース２１によって下から支えられるようになっている。

図６に示すように、ブラケット３０は、本体部３１と背板部３６とから構成された単一部品である。本体部３１は、上下方向に貫通するボルト孔３３が形成された上板部３２と、上板部３２の左右両側縁から斜め下方へ延出した一対の側板部３４と、側板部３４の下端縁から左右方向外方へ水平に延出した左右一対の下板部３５とから構成されている。背板部３６は、本体部３１の前後方向における一方の端縁から上方へフランジ状に張り出した形態である。背板部３６は、トレー本体１２の周壁部の外側面に溶着等によって固着されている。

ブラケット３０の両下板部３５は、リインフォース２１の受板部２６における前後両端部（受圧部２７）の上面に載置するように重ねられ、溶接等により固着されている。これにより、１本のリインフォース２１に対し前後対称な一対のブラケット３０が一体化されている。ブラケット３０のボルト孔３３とリインフォース２１の切欠部２５は、上下に対応するように配置されている。

図７に示すように、リインフォース２１の前端部においては、受圧部２７の前端面（受圧面２８）と下板部３５の前端面２５Ｆとが、前後方向において同じ位置に配され、面一状の位置関係で上下に連なっている。リインフォース２１の後端部においても、受圧部２７の後端面（受圧面２８）と下板部３５の後端面（図示省略）とが、前後方向において同じ位置に配され、面一状の位置関係で上下に連なっている。

図６に示すように、補強部材３７は、左右方向（リインフォース２１の長さ方向と直交する方向）に長い形状である。補強部材３７の左右方向の長さ寸法は、左右に隣り合うリインフォース２１の並列ピッチの寸法より小さい。補強部材３７は、水平な平板状をなす連結機能部３８と、略四半円弧状に屈曲した曲げ加工部３９と、平板状をなす押圧機能部４０とを有する単一部品である。連結機能部３８の幅方向（前後方向）における一方の側縁部には、曲げ加工部３９の一方の側縁部が滑らかに連なっている。押圧機能部４０は、曲げ加工部３９の他方の側縁部から下向き（連結機能部３８と直角）に延出した形態である。

図１～３に示すように、補強部材３７は、トレー本体１２と接触することなくトレー本体１２の外部に配置されている。即ち、補強部材３７は、トレー本体１２の前壁部１４Ｆよりも前方の位置と、トレー本体１２の後壁部１４Ｒよりも後方の位置に配されている。補強部材３７は、左右に隣り合う２本のリインフォース２１の前端部同士の間、及び後端部同士の間に橋渡されるように配置されている。連結機能部３８の左右両端部は、左右に隣り合うブラケット３０の下板部３５の上面に載置され、溶接により固着されている。つまり、補強部は、ブラケット３０を介して、左右方向に隣り合うリインフォース２１の前端部同士又は後端部同士を連結している。

図７に示すように、リインフォース２１の前端部同士を連結する補強部材３７の左右両端部においては、押圧機能部４０の後面上端部が、受圧面２８に対し僅かな間隔を空けて前方から対向するように配置されている。リインフォース２１の後端部同士を連結する補強部材３７の左右両端部においても、同様に、押圧機能部４０の前面上端部が、受圧面２８に対して僅かな間隔を空けて後方から対向するように配置されている。受圧面２８と押圧機能部４０の前後方向の対向間隔は、曲げ加工部３９の曲率半径に相当する寸法である。また、上下方向においては、曲げ加工部３９とブラケット３０の下板部３５が、ほぼ同じ高さで前後方向に間隔を空けて対向するような位置関係となっている。

前側の押圧機能部４０は前側の受圧部２７を前方から覆っている。後側の押圧機能部４０は後側の受圧部２７を後方から覆っている。リインフォース２１の前端部及び後端部のうち受圧部２７以外の非対向部２９（基部２２）は、押圧機能部４０で覆われず、前方又は後方に露出した状態となっている。

次に、本実施例１の作用を説明する。４本のリインフォース２１と８つのブラケット３０と６本の補強部材３７を固着して一体化することにより、平面視が略方形の枠状をなす支持部材２０が構成される。支持部材２０の上面には、バッテリーモジュールＭを収容したトレー本体１２とアッパカバー１６が載置された状態で取り付けられ、バッテリーケース１０が構成される。

バッテリーケース１０は、ブラケット３０のボルト孔３３に挿通したボルト（図示省略）を利用して車体（図示省略）に固定される。尚、ブラケット３０はリインフォース２１に載置されているが、リインフォース２１には切欠部２５が形成されているので、ボルトがリインフォース２１と干渉することはない。

車体に取り付けたバッテリーケース１０に対し、リインフォース２１の長さ方向に沿って前方又は後方から押圧力Ｐ（衝撃力）が作用しても、リインフォース２１によってトレー本体１２の変形が防止されている。リインフォース２１のうち補強部材３７で覆われていない基部２２の非対向部２９（底板部２３と支持板部２４）に対して、直接、押圧力Ｐが作用した場合、その押圧力Ｐはリインフォース２１の高い軸剛性によって受け止められる。したがって、リインフォース２１が曲げ変形や座屈変形を来す虞はない。これにより、トレー本体１２の変形を防止し、ひいては、バッテリーモジュールＭに押圧力Ｐの影響が及ぶことを防止できる。

また、前方又は後方からの押圧力Ｐ（衝撃力）が、リインフォース２１ではなく補強部材３７（押圧機能部４０）に作用した場合、その押圧力Ｐにより、押圧機能部４０が、曲げ加工部３９を略支点としてトレー本体１２側へ接近するように変位する。そして、図８に示すように、押圧機能部４０の左右方向における端部が、受圧部２７（受圧面２８）に対し前方又は後方から当接する。補強部材３７における押圧機能部４０の作用部位が、左右方向において受圧部２７と対応する領域と、受圧部２７から左右方向に外れた領域（つまり、隣り合うリインフォース２１の間の領域）のいずれであっても、押圧機能部４０が変形して受圧部２７に当接する。

押圧機能部４０が受圧部２７に当接すると、リインフォース２１の長さ方向（軸方向）に沿った押圧力Ｐは、押圧機能部４０を介してリインフォース２１の受圧部２７に作用し、リインフォース２１の高い軸剛性によって受け止められる。したがって、リインフォース２１が曲げ変形や座屈変形を来す虞はない。このように、押圧力Ｐが左右方向に隣り合うリインフォース２１の間の領域に作用した場合でも、補強部材３７によってトレー本体１２の変形を防止し、ひいては、バッテリーモジュールＭに押圧力Ｐの影響が及ぶことを防止できる。

本実施例のバッテリーケース１０用のロアトレー１１は、バッテリーモジュールＭを下方から覆うトレー本体１２と、金属材料からなる複数本のリインフォース２１と、複数の補強部材３７とを備えている。複数本のリインフォース２１は、トレー本体１２に沿って水平方向に並列配置されている。リインフォース２１の長さ方向における端部には、リインフォース２１の長さ方向と略直交する受圧面２８を有する受圧部２７が形成されている。

複数の補強部材３７は、リインフォース２１の並列方向と同方向に間隔を空けて直列状に配置され、隣り合うリインフォース２１の端部同士を連結するとともに、受圧部２７に対して接触可能に対向するように配置されている。尚、「略直交」は、９０°の角度をなす直交の形態と、９０°に対して僅かな角度（例えば、５～６°）で斜めをなす形態の両方を含む概念と定義される。

補強部材３７の外側面のうち隣り合うリインフォース２１の間の領域に対して、リインフォース２１の軸方向と平行な押圧力Ｐが作用すると、その押圧力Ｐは、補強部材３７を介すことにより複数本のリインフォース２１の受圧部２７に分散して伝わるので、１本のリインフォース２１に生じる応力が低減される。リインフォース２１は、軸剛性が高く、補強部材３７に付与された押圧力Ｐによって座屈変形を生じる虞がないので、トレー本体１２の変形を防止することができる。

また、リインフォース２１の並列方向に間隔を空けて直列状に配置した複数の補強部材３７によって隣り合うリインフォース２１の端部同士を連結しているので、１本の長尺の補強部材３７によって全てのリインフォース２１の端部同士を連結する形態に比べると、補強部材３７の総重量が軽減される。本発明によれば、軽量化を図りながらトレー本体１２の変形を防止することができる。

また、複数の補強部材３７の全てがリインフォース２１の並列ピッチより短尺であり、全てのリインフォース２１の端部が、補強部材３７と対向しない非対向部２９（受圧部２７以外の領域）を有している。この構成によれば、補強部材３７の重量を最小にすることができる。

また、補強部材３７は、水平な板状をなし、隣り合うリインフォース２１の端部同士を連結する機能を有する連結機能部３８と、リインフォース２１の長さ方向と略直角をなし、受圧部２７を押圧する機能を有する押圧機能部４０とを備えている。この構成によれば、連結機能部３８と押圧機能部４０とを別々の部位としたので、連結機能部３８と押圧機能部４０の設計に際して、それぞれの機能を優先した形状や寸法等を設定することができる。

また、補強部材３７は、連結機能部３８と押圧機能部４０とを略直角に繋げた単一部材である。この構成によれば、連結機能部３８と押圧機能部４０が、夫々、相手側の機能部を補強する機能を発揮する。これにより、補強部材３７の剛性が高められているので、補強部材３７が座屈変形する虞はない。

また、連結機能部３８と前記押圧機能部４０が弧状をなす曲げ加工部３９を介して繋がっており、連結機能部３８の下面と受圧部２７の上面との間に、ブラケット３０の下板部３５が介在している。弧状の曲げ加工部３９の曲率半径を小さくすることには限界があるので、曲げ加工部３９と受圧部２７が同じ高さに位置している場合は、押圧機能部４０が受圧部２７より下方に位置することになるので、補強部材３７に付与された押圧力Ｐが受圧部２７に伝わらない虞がある。しかし、本実施例１では、曲げ加工部３９と同じ高さにブラケット３０の下板部３５を配置したことにより、押圧機能部４０の上端部を受圧部２７と同じ高さに配置できたので、押圧機能部４０から受圧部２７へ押圧力Ｐを付与することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図９を参照して説明する。本実施例２のロアトレー４１は、リインフォース２１に対するブラケット３０と補強部材３７の前後方向における位置関係を、上記実施例１とは異なる構成としたものである。その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

リインフォース２１の前端部においては、ブラケット３０の下板部３５の前端面３５Ｆが、リインフォース２１の受圧部２７（受圧面２８）より後方へ退避するように位置ずれするように配置されている。リインフォース２１の後端部においても、前端部と同様、ブラケット３０の下板部３５の後端面（図示省略）が、リインフォース２１の受圧部２７（受圧面２８）より後方へ退避するように位置ずれするように配置されている。

この前後方向における位置ずれ配置により、リインフォース２１の前端部においては、補強部材３７の曲げ加工部３９を受圧面２８より後方に配置して、押圧機能部４０の後面を、受圧面２８に対し、ほぼ面当たり状態で当接させた状態としている。リインフォース２１の後端部においても、前端部と同様、補強部材３７の曲げ加工部３９を受圧面２８より前方に配置して、押圧機能部４０の前面を、受圧面２８に対し、ほぼ面当たり状態で当接させた状態としている。

補強部材３７に対して前方又は後方から押圧力Ｐ（衝撃力）が作用すると、曲げ加工部３９が殆ど変形せず、押圧機能部４０が前後方向へ変位することなく、押圧力Ｐが押圧機能部４０を介して受圧部２７（受圧面２８）に作用する。受圧部２７に作用した押圧力は、リインフォース２１の高い軸剛性によって受け止められるので、リインフォース２１が曲げ変形や座屈変形を来す虞はない。これにより、補強部材３７とリインフォース２１によってトレー本体１２の変形を防止し、バッテリーモジュールＭに押圧力Ｐの影響が及ぶことを防止できる。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、全てのリインフォースの端部が、補強部材と対向しない非対向部（受圧部以外の領域）を有しているが、一部のリインフォースについては、その端面の全領域が受圧部となっていてもよい。
（２）上記実施例では、複数の補強部材の全てが、リインフォースの並列ピッチより短尺であるが、一部の補強部材はリインフォースの並列ピッチより長尺であってもよい。
（３）上記実施例では、連結機能部と押圧機能部を別々の部位として形成したが、連結機能部と押圧機能部を兼用させた形態としてもよい。
（４）上記実施例では、連結機能部と押圧機能部とを略直角（略Ｌ字形）に繋げた形態であるが、連結機能部と押圧機能部は略Ｔ字形に繋げた形態であってもよい。
（５）上記実施例では、補強部材が連結機能部と押圧機能部とを一体化した単一部材であるが、補強部材は、互いに別部品として成形した連結機能部と押圧機能部を固着した形態であってもよい。
（６）上記実施例では、トレー本体が金属製であるが、本発明は、トレー本体が合成樹脂製である場合にも適用できる。
（７）上記実施例では、リインフォースの両端部と補強部材が平面視においてトレー本体の外部に配されているが、リインフォースの両端部と補強部材は平面視においてトレー本体の内部に配されていてもよい。この場合、補強部材をトレー本体の下部周壁部（前壁部と後壁部）の内側面に当接させておけば、トレー本体の変形を防止することが可能である。

Ｍ…バッテリーモジュール
１０…バッテリーケース
１１，４１…ロアトレー
１２…トレー本体
２１…リインフォース
２７…受圧部
３０…ブラケット
３７…補強部材
３８…連結機能部
３９…曲げ加工部
４０…押圧機能部

Claims (5)

1. バッテリーモジュールを下方から覆うトレー本体と、
   金属材料からなり、前記トレー本体に沿って水平方向に並列配置された複数本のリインフォースと、
   前記リインフォースの長さ方向における端部に形成され、前記リインフォースの長さ方向と略直交する受圧面を有する受圧部と、
   前記リインフォースの並列方向と同方向に間隔を空けて直列状に配置され、隣り合う前記リインフォースの端部同士を連結する複数の補強部材とを備え、
   前記複数の補強部材が、前記受圧面に対して接触可能に又は接触した状態で対向していることを特徴とするバッテリーケース用ロアトレー。
2. 前記複数の補強部材の全てが、前記リインフォースの並列ピッチより短尺であることを特徴とする請求項１記載のバッテリーケース用ロアトレー。
3. 前記補強部材が、
   水平な板状をなし、隣り合う前記リインフォースの端部同士を連結する機能を有する連結機能部と、
   前記リインフォースの長さ方向と略直角な平板状をなし、前記受圧部を押圧する機能を有する押圧機能部とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバッテリーケース用ロアトレー。
4. 前記補強部材が、前記連結機能部と前記押圧機能部とを略直角に繋げた単一部材であることを特徴とする請求項３記載のバッテリーケース用ロアトレー。
5. 前記連結機能部と前記押圧機能部が弧状をなす曲げ加工部を介して繋がっており、
   前記連結機能部の下面と前記受圧部の上面との間に、ブラケットが介在していることを特徴とする請求項４記載のバッテリーケース用ロアトレー。

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