KR20200104515A - 배터리팩 케이스용 받침부재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차체와 배터리팩 케이스 사이에 공간이 확보되도록 하여 방열성을 개선하고, 구성 간소화와 더불어 중량 감소와 생산성 향상을 통하여 제조원가 절감을 가능하게 함과 아울러 차체 경량화에도 일조할 수 있는 배터리팩 케이스용 받침부재를 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 차제와 하측이 고정되고, 상측으로 연결부재에 의해 이웃하는 부재와 연결되고 배터리팩 케이스가 안치상태로 고정되는 배터리팩 케이스용 받침부재에 있어서; 알루미늄 압출된 사각파이프를 소정 길이로 절단한 본체와; 상기 연결부재 및 배터리팩 케이스를 고정하기 위해 본체의 상부면에 형성한 복수의 나사구멍 및 나사구멍에 결합되는 볼트부재와; 상기 본체의 측면 하부 일측 또는 양측면에 형성한 복수의 나사구멍 및 나사구멍에 볼트부재로 고정되어 차체와 결합되는 브래킷을 포함하는 것이다.

Description

배터리팩 케이스용 받침부재{Support member for battery pack case}

본 발명은 전기자동차에 사용되는 배터리팩 케이스의 하부에 적용되는 배터리팩 케이스용 받침부재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차체와 배터리팩 케이스 사이에 공간이 확보되도록 하여 방열성을 개선하고, 구성 간소화와 더불어 중량 감소와 생산성 향상을 통하여 제조원가 절감을 가능하게 함과 아울러 차체 경량화에도 일조할 수 있는 배터리팩 케이스용 받침부재를 제공코자 하는 것이다.

전기자동차 및 하이브리드 자동차는 필수적인 부품으로서, 고전압 배터리, 구동모터, 인버터, LDC(Low DC-DCConverter), 배터리 관리를 위한 일종의 제어기인 BMS(Battery Managemenet System) 등을 포함하고, 이들 부품들이 모듈화된 배터리모듈이 차량의 트렁크 룸 또는 리어시트의 배면쪽과 트렁크 룸 사이공간 등에 탑재되고 있다.

대표적인 선행기술로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1896704호(2018.09.07.)의 배터리팩 마운팅 장치가 제안되고 있으며, 이의 구성은 전단 및 후단부에 각각 유입구 및 배출구가 형성되고, 유입구와 배출구 사이에 배터리 팩이 내설되는 배터리 팩 장착 공간이 형성된 냉각덕트와; 다수개의 사이드 멤버와 크로스 멤버가 교차되어 접합된 장착프레임과; 장착프레임의 저면에 일체로 장착되어 냉각덕트의 배터리 팩 장착 공간의 상부를 밀폐시키는 커버플레이트와; 상기 배터리 팩이 내설된 냉각덕트의 하단부를 커버하는 동시에 배터리 팩 장착 공간의 측부를 커버하며 밀폐시키는 하부케이스;를 포함하여 구성되고, 상기 사이드 멤버의 전단부를 차체의 리어플로어에 조립 고정시키고, 후단부를 하부케이스의 후벽면까지 자유단으로 연장시켜 후방 충돌시 충격 흡수 역할을 하도록 하되, 상기 배터리 팩 장착 공간내에 배치되는 배터리팩은 그 상단부가 사이드 멤버 및 크로스 멤버의 저면에 조립 고정되어, 배터리팩의 저면이 배터리 팩 장착공간의 바닥면으로부터 이격되어 공기 흐름을 위한 공간으로 형성되도록 함으로써, 상기 사이드 멤버는 배터리팩을 고정시키는 동시에 후방 충돌시 충격 흡수 역할을 함께 수행하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기한 선행기술에서 본 발명에 해당되는 사이드 멤버 및 크로스 멤버의 경우 프레스된 철제품으로 중량으로 구성되어 있는 제품이며, 첨부도면에 나타난 바와 같이 너트(팝너트)가 사이드 멤버 및 크로스 멤버에 별도 결합된 구성을 제공하고 있다.

그러나 팝너트를 결합하기 위해서 패널에 구멍을 천공해는 작업에 많은 시간이 소요되므로 생산성을 저하시키고 그로 인해 생산단가를 상승시키게 되는 등의 문제점이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

KR 101896704 B1 2018.09.07.

이에 본 발명자는 종래 배터리팩 케이스를 안전하게 보강 받쳐주는 기능성을 제공하면서도 경량화 및 제조원가 절감에 할 수 있는 배터리팩 케이스용 받침부재를 제공코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 알루미늄 압출된 사각파이프를 가공하여 제공하고, 팝너트 와 같은 별도의 부속품 결합 없이 볼트 조립이 가능하도록 맨드릴을 이용하여 나사구멍을 형성할 수 있게 함으로 해서 부품 간소화와 더불어 경량화 및 가공성 향상으로 생산능률 향상과 제조원가 절감 등의 기능성을 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 차제와 하측이 고정되고, 상측으로 연결부재에 의해 이웃하는 부재와 연결되고 배터리팩 케이스가 안치상태로 고정되는 배터리팩 케이스용 받침부재에 있어서; 알루미늄 압출된 사각파이프를 소정 길이로 절단한 본체와; 상기 연결부재 및 배터리팩 케이스를 고정하기 위해 본체의 상부면에 형성한 복수의 나사구멍 및 나사구멍에 결합되는 볼트부재와; 상기 본체의 측면 하부 일측 또는 양측면에 형성한 복수의 나사구멍 및 나사구멍에 볼트부재로 고정되어 차체와 결합되는 브래킷을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 본체의 하부 중앙으로 나사구멍이 형성된 지지부가 위치되도록 양측을 절단하여 통풍공간이 제공되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상부면 및 지지부의 양측면에 형성한 나사구멍은, 맨드릴로 형성한 구멍에 탭핑하여 구성한 것을 특징으로 한다.

또한 상부면 및 지지부의 양측면에는 나사구멍이 형성되는 위치에 보강돌부를 길이방향으로 형성하여 돌출부가 생성됨에 있어 충분한 높이를 제공할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재에 의하면 하기와 같은 효과가 있다.

-파이프 구성으로 내구성이 우수하다.

-본체에 맨드릴로 구멍을 천공하고, 천공된 구멍에 탭을 내입시켜 나사구멍을 형성하므로 다축머신을 활용할 경우 작업 효율성을 극대화 할 수 있다.

-종래와 같이 팝너트와 같은 부속품 결합이 없으므로 전체적인 중량을 줄일 수 있으며, 그로 인해 차량의 경량화에 일조할 수 있다.

-팝너트 결합을 위한 작업시간 보다 월등히 단축된 시간에 작업이 이루어질 수 있으므로 생산성 향상을 기대함과 아울러 제조비용 절감에도 일조할 수 있는 효과가 있다.

-본체의 하측으로 통풍공간이 형성되므로 배터리팩 케이스의 방열성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도
도 2는 도 1의 정면도
도 3은 도 1의 측면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재의 다른 실시례를 보인 사시도
도 5는 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재에 구비된 나사구멍의 가공상태를 보인 단면도
도 6은 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재를 연결부재로 상호 연결한 상태를 보인 사시도
도 7은 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재의 개략적인 사용례를 보인 단면도

이하 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재에 따른 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 정면도, 도 3은 도 1의 측면도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재의 다른 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재(1)는 경량화, 부품의 간소화, 생산성 향상, 제조원가 절감 등의 다대한 효과를 제공할 수 있는 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 알루미늄 소재를 압출한 사각파이프를 소정 길이로 절단 및 가공하는 방법으로 경량의 받침부재(1)를 제공한다.

상기 받침부재(1)는 본체(2)와, 본체(2)의 상부면(2a)에 형성한 복수의 나사구멍(4) 및 나사구멍(4)에 결합되어 배터리팩 케이스(100) 또는 연결부재(200)를 고정하는 볼트부재(5) 및 본체(2)의 측면 하부에 형성한 복수의 나사구멍(4) 및 나사구멍(4)에 결합되어 차체에 결합하는 브래킷(6)을 고정하는 볼트부재(5)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 본체(2)는 상기에서 언급한 바와 같이 알루미늄 소재의 사각파이프를 소정 길이로 절단하여 사용한다. 또한 본체(2)는 필요에 따라 하부 중앙의 지지부(3) 양측으로 통풍공간(7)을 형성할 수도 있다. 이때 통풍공간(7)은 본체(2)의 일부를 절단하는 방법으로 제공될 수 있다.

상기와 같이 지지부(3)의 양측으로 통풍공간(7)을 확보하는 경우 배터리팩 케이스(100)의 하측으로 공기 흐름이 개선되는 효과를 제공할 수 있다. 즉 일자형으로 본체(2)를 형성하는 경우 본체(2)의 길이방향으로만 공기의 흐름이 발생하게 되나, 지지부(3) 양측으로 통풍공간(7)을 형성하는 경우 본체(2) 아래쪽 공기 흐름이 사방으로 이루어지게 되어 배터리팩에서 발생하는 열이 배터리팩 케이스(100)로 전이되될 때 냉각 효율성을 높일 수 있는 효과를 기대할 수 있고, 제품의 경량화도 기대할 수 있는 것이다.

본체(2)의 상부면(2a)은 평면으로 연결부재(200)와 배터리팩 케이스(100)가 면접된 상태로 고정되는 바, 이를 위해 상부면(2a)에는 연결부재(200)와 배터리팩 케이스(100)를 고정할 수 있도록 복수의 나사구멍(4)을 형성하고, 이 나사구멍(4)에 볼트부재(5)를 결합한다.

그리고 상기 지지부(3)에는 자체에 고정하는 브래킷(6)이 결합되는바, 이를 위해 지지부(3)의 측면에는 브래킷(6)을 고정할 수 있도록 나사구멍(4)을 형성하고, 이 나사구멍(4)에 볼트부재(5)를 결합한다. 이때 브래킷(6)은 'ㄱ'형상으로 지지부(3)와 차체에 각각 면접되도록 구성된다.

한편 본 발명에서 제공하는 본체(2)는 도 1 내지 도 3과 같이 상부면(2a)에 일렬로 나사구멍(4)을 형성하여 볼트부재(5)를 결합하고, 지지부(3)의 일측면에 브래킷(6)을 고정할 수 있도록 구성하는 것은 물론이고, 도 4에 도시된 바와 같이 상부면(2a)에 2열로 나사구멍(4)을 형성하고, 지지부(3)의 양측으로 브래킷(6)을 결합하여 차체와 고정할 수 있도록 폭을 넓게 구성할 수도 있다.

상기와 같이 폭이 다른 2종류의 본체(2)의 바람직한 사용례로는 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이 중앙에 폭이 넓은 것을 배치하고, 좌우측에 폭이 좁은 것을 배치하여 연결부재(200)으로 상호 연결하여 사용토록 한다.

도 5는 본 발명에서 제공하는 배터리팩 케이스용 받침부재(1)에 구비된 나사구멍(4)의 가공상태를 보인 단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 받침부재(1)에 형성되는 나사구멍(4)의 경우 종래와 같이 드릴을 이용하여 구멍을 천공한 상태에서 팝너트를 결합하고, 이에 볼트부재(5)를 결합할 때 발생하는 문제점인 생산성 저하, 제품의 중량증가, 제조원가 상승 등을 일소할 수 있도록 하기 위한 기술이다.

즉, 본 발명에서는 본체(2)에 팝너트를 결합하지 않고 볼트부재(5)를 결합토록 한 것이다.

통상 볼트부재(5)를 결합하기 위한 나사구멍(4)의 높이는 볼트부재(5) 직경의 1~1.5배로 제공하여야 안전성을 보정할 수 있다.

볼트부재의 직경보다 얇은 패널에 상기한 안정성을 제공하기 위해 종래에는 팝너트를 사용하였으며, 종래 팝너트를 결합하기 위해서는 팝너트의 내경에 부합하도록 1차 드릴작업을 수행하고, 이어서 6각 코너 부분에 0.5mm 직경으로 6개의 홀을 2차로 드릴 작업 한 상태에서 엔드밀을 이용하여 가공하는 방법에 의해 육각 구멍을 천공하였으나, 이러한 방법은 MCT에서 작업이 이루어지나, 상당한 시간이 요구되는 작업이었다.

본 발명에서는 상기와 같은 팝너트 사용에 따른 제반 문제점을 해결하기 위해 연구 개발한 것으로, 맨드릴(300)로 구성을 형성하여 파이프 구성으로 이루어진 본체(2) 내측으로 볼트부재(5)의 직경의 1~1.5배가 되는 높이로 돌출부(8)가 형성되도록 구멍을 형성하고, 이 구멍으로 탭(400)을 내입시켜 나사구멍(4)을 형성토록 한 것이다. 이때 상부면(2a) 또는 지지부(3)에 복수의 나사구멍(4)을 형성하게 되는데, 다축 구성의 전용기를 이용하여 맨드릴(300)로 1차 구멍을 천공하고, 탭핑하여 신속한 작업이 이루어지도록 하면 된다.

이와 같이 맨드릴(300)을 이용하여 가공하는 방법의 경우 종래 팝너트를 결합하는 방법에 비해 작업시간을 적어도 1/3 이상 단축할 수 있는 것은 물론이고, 별도 부품인 팝너트를 조립하는 번거로움도 해결할 수 있는 것이다.

한편 나사구멍(4)이 형성되는 위치의 본체(2) 두께를 고려할 때 본체(2)의 상부 및 양측벽에 보강돌부(2b)를 길이방향으로 형성하여 돌출부(8)가 생성됨에 있어 충분한 높이를 제공할 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 배터리팩 케이스용 받침부재(1)는 도 6, 도 7과 같이 연결부재(200)를 이용하여 이웃하는 본체(2)와 상호 연결한 상태에서 상부면(2a) 위쪽으로 배터리팩이 내장되어 있는 배터리팩 케이스(100)를 고정하고, 지지부(3)에 구비되어 있는 브래킷(6)을 이용하여 자체에 고정하는 방법으로 사용되는 것으로, 본 발명을 사용할 경우 상기에서 살펴본 바와 같이 제품 제조단가를 절감할 수 있으며, 특히 경량화가 가능하므로 차량의 경량화에 일조할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:(배터리팩 케이스용) 받침부재
2:본체 2a:상부면
2b:보강돌부 3:지지부
4:나사구멍 5:볼트부재
6:브래킷 7:통풍공간
8:돌출부 100:배터리팩 케이스
200:연결부재 300:맨드릴

Claims (4)

1. 차제와 하측이 고정되고, 상측으로 연결부재(200)에 의해 이웃하는 부재와 연결되고 배터리팩 케이스(100)가 안치상태로 고정되는 배터리팩 케이스용 받침부재(1)에 있어서;
   알루미늄 압출된 사각파이프를 소정 길이로 절단한 본체(2)와;
   상기 연결부재(200) 및 배터리팩 케이스(100)를 고정하기 위해 본체(2)의 상부면(2a)에 형성한 복수의 나사구멍(4) 및 나사구멍(4)에 결합되는 볼트부재(5)와;
   상기 본체(2)의 측면 하부 일측 또는 양측면에 형성한 복수의 나사구멍(4) 및 나사구멍(4)에 볼트부재(5)로 고정되어 차체와 결합되는 브래킷(6)을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리팩 케이스용 받침부재.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 본체(2)의 하부 중앙으로 나사구멍(4)이 형성된 지지부(3)가 위치되도록 양측을 절단하여 통풍공간(7)이 제공되도록 한 것을 특징으로 하는 배터리팩 케이스용 받침부재.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 상부면(2a) 및 지지부(3)의 양측면에 형성한 나사구멍(4)은, 맨드릴(300)로 형성한 구멍에 탭핑하여 구성한 것을 특징으로 하는 배터리팩 케이스용 받침부재.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 상부면(2a) 및 지지부(3)의 양측면에는 나사구멍(4)이 형성되는 위치에 보강돌부(2b)를 길이방향으로 형성하여 돌출부(8)가 생성됨에 있어 충분한 높이를 제공할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 배터리팩 케이스용 받침부재.

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