説明

車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体

【課題】軽量で剛性に優れ車両衝突時に電池モジュールを保護する車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の提供を目的とする。
【解決手段】車両の前後方向に取り付ける左右一対のサイドフレームと、フロントフレームと、リアフレームで下枠体を形成し、フロントフレームとリアフレーム間に架設したベースフレームを有し、ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を載置するリア取付フレームを有し、左右一対の上枠サイドフレームと前後の上枠フロントフレーム及び上枠リアフレームとで上枠体を形成し、上枠体と下枠体を少なくとも4本のフロント及びリアコーナー縦フレームにて上下に連結し、少なくとも下枠体を構成する左右のサイドフレーム、フロントフレーム、リアフレームが中空断面形状のアルミ押出材である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車両に電池モジュールを搭載するためのフレーム構造体に関し、特に車両衝突時に電池モジュールを保護するのに効果的なフレーム構造に係る。
【背景技術】
【0002】
電気自動車やハイブリッド自動車の分野においては繰り返し充放電が可能なニッケル−カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池モジュールを搭載する必要がある。
特に電気自動車においては、走行距離を大きくするために、二次電池の搭載重量が大きくなる。
しかし、二次電池の搭載重量が大きくなれば車両が衝突事故を起こした際の衝撃力が強く二次電池モジュールを保護する必要がある。
特に、二次電池を車両の後部に搭載した場合に後突事故から保護する必要がある。
特許文献1には、トランクルーム内のサイドメンバー間に配置したフロアパネルに電池を載置する技術を開示するが電池モジュールを車両に搭載するためのフレーム構造体に関するものではない。
【0003】
【特許文献1】特開2008−226610号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、軽量で剛性に優れ車両衝突時に電池モジュールを保護する車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体は、車両の前後方向に取り付ける左右一対のサイドフレームと、左右のサイドフレームのフロント側を連結したフロントフレームと、リア側を連結したリアフレームで下枠体を形成し、フロントフレームとリアフレーム間に架設したベースフレームを有し、ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有し、左右一対の上枠サイドフレームと前後の上枠フロントフレーム及び上枠リアフレームとで上枠体を形成し、上枠体と下枠体を少なくとも4本のフロント及びリアコーナー縦フレームにて上下に連結し、少なくとも下枠体を構成する左右のサイドフレーム、フロントフレーム、リアフレームが中空断面形状のアルミ押出材であることを特徴とする。
本明細書においては、車両の前側をフロント側と称し、車両の幅方向を左右方向と表現する。
【0006】
ここで、サイドフレームは車両に固定する固定ブラケット部を押出加工にて一体的に形成すると車両に取り付けた際の取り付け強度が高い。
また、リアコーナー縦フレームを中空断面形状のアルミ押出材で形成するとともに前後一対の溶接ブラケットを一体的に形成し、リアフレームの端部を当該一対の溶接ブラケットにて挟み込み溶接連結してもよく、リアコーナー縦フレームに一体的に溶接ブラケットを形成し、サイドフレームのリア側端面をリアコーナー縦フレームに当接し、溶接ブラケットにて側面溶接してもよい。
【発明の効果】
【0007】
本発明に係るフレーム構造体にあっては、サイドフレーム、フロントフレーム及びリアフレームを中空断面形状からなるアルミ押出材を用いて製作したので、軽量で剛性が高く取付ブラケットや溶接ブラケット部をフレーム本体と押出加工にて一体的に形成することができ、溶接ブラケットを相手側フレームの側面にて溶接すると、安価であり、突き合せ溶接に比較して連結強度の信頼性が高い。
また、リアフレームの端部をリアコーナー縦フレームに形成した一対の溶接ブラケットにて挟み込み溶接連結し、サイドフレームのリア側端面をリアコーナー縦フレームに当接し、リアコーナー縦フレームの側部から一体的に突出させた溶接ブラケットにてサイドフレームと側面溶接すると、フレーム構造体に負荷される車両の後突時の衝撃がリアコーナー縦フレームを経由してサイドフレームに伝達され、さらにサイドフレームから車両に伝達され、電池モジュールを保護する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
本発明に係る車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体の例を以下図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係るフレーム構造体10の斜視図を示し、フロント側が車両に取り付けた際に前となる方向である。
図2,図3は、車両の後部付近(トランクルーム)に本発明に係るフレーム構造体を取り付けた例を示す。
車両の幅方向両側であって、車両の前後方向に延在する車両サイドメンバー1,1にフレーム構造体10を取り付ける。
図2は、車両にフレーム構造体10を取り付けた際の車両リア側から見た斜視図で図3は逆にフロント側から見た斜視図を示す。
図4及び図5は説明のために、本発明に係るフレーム構造体10から上枠体及び上枠体に予め連結してあるフロント側の縦フレームを取り外した図を示す。
【0009】
フレーム構造体10は、車両のサイドメンバー1,1に取り付けるためのサイドフレーム11,11を有している。
サイドフレーム11は、車両前後方向のサイドメンバー1に沿って、前後方向に取り付けるための固定ブラケット11aを有し、この固定ブラケットに設けた取付孔11b等を介してサイドメンバー1に固定できるようになっている。
固定ブラケット11aはサイドフレーム11に押出加工により一体的に形成してある。
サイドフレーム11のフロント側端部には、左右のサイドフレーム間に橋渡しされるようにフロントフレーム13が架設されている。
一方、サイドフレーム11のリア側端部には、左右のサイドフレーム間に橋渡しされるようにリアフレーム12が架設されている。
この左右のサイドフレーム、フロントフレーム、リアフレームにて下枠体を構成する。
【0010】
サイドフレーム,フロントフレーム及びリアフレームは、中空断面からなるアルミ押出材で製作されている。
まず、サイドフレーム11とリアフレーム12との連結構造について説明する。
図4(b)A部拡大図に示すように、サイドフレーム11の内側には押出加工にて一体的に成形した載置ブラケット11cを有し、この載置ブラケット11cにリアフレーム12に一体的に形成した連結ブラケット12bを重ねるように載置して連結ブラケット12bを載置ブラケット11cに溶接する。
リアコーナー縦フレーム14とリアフレーム12とのコーナー部の連結は、リアコーナー縦フレーム14にフレーム側面から前側の溶接ブラケット14bと後側の溶接ブラケット14aを押出加工時に一体的に形成し、この前後の溶接ブラケット14b,l4aにてリアフレームの端部を挟み込み、この溶接ブラケットとリアフレームの側壁とを溶接する。
これにより車両の後突によりリアフレームに衝撃が加わると、溶接ブラケット14b,14cにてリアフレームを支えるので剛性が高い。
リアコーナー縦フレーム14とサイドフレーム11の連結は、リアコーナー縦フレーム14の側面から一体的に溶接ブラケット14cを形成し、サイドフレーム11の端面をリアコーナー縦フレーム14に当接させつつ、サイドフレーム11の外側の側面にて溶接ブラケット14cと溶接してある。
これにより、リアコーナー縦フレーム14が前に倒れ込むように変形する荷重はサイドフレームに伝達され、サイドフレーム11から車両のサイドメンバー1に伝達される。
これらの溶接ブラケットを形成する場合に、フレーム本体とブラケット部を一体的に押出して、その後に不要部分をプレス等にて切除すればよい。
サイドフレーム11とフロントフレーム13とのコーナー部も図6のフレーム構造体10の底部側から見た斜視図に示すようにサイドフレーム11の載置ブラケット11cにフロントフレーム13の内側に張り出したフロント架設ブラケット13cを載置し、ブラケット間を溶接連結してある。
【0011】
図4及び図6に示すように、リアフレーム12は内側に張り出したリア架設ブラケット12aを有し、図6に示すようにフロントフレーム13は内側に張り出したフロント架設ブラケット13cを有し、リア架設ブラケット12aとフロント架設ブラケット13cの間に橋渡しするように複数のベースフレーム18を前後方向に載置固定してある。
ベースフレーム18は、ハット型の凹凸断面形状になっていて、ベースフレーム18の端面がリアフレーム内壁面12c及びフロントフレーム13の内壁面に当接するように取り付けてあり、車両が衝突した際に電池モジュールが受けた衝撃をフロントフレーム13又はリアフレーム12にて受け、その力が車両サイドメンバー1に伝達されるようになっている。
【0012】
複数のベースフレーム18の上には、フロント側に車幅方向に延在するフロント取付フレーム32、ベースフレーム18のリア側に車幅方向に延在するリア取付フレーム31を固定してある。
なお、フロント取付フレーム32及びリア取付フレーム31の両端部はスペーサーを介してサイドフレーム11の載置ブラケット11cに固定してもよい。
図4(a)にはスペーサー31bを用いている。
リアフレーム12には必要に応じて補強縦フレーム15を立設してある。
図4に示した状態で図示を省略した電池モジュールを固定ピン31a,32aにて載置固定する。
その上に上枠体を取り付けて、電池モジュールを車両に搭載する。
上枠体は、左右の上枠サイドフレーム21のフロント側を上枠フロントフレーム23で連結し、リア側を上枠リアフレーム22で連結した枠体にしてあり、必要に応じて補強フレーム24,25を前後方向,車幅方向に連結し、その上に冷却ユニット等を配置する。
上枠フロントフレーム21には予め、フロントコーナー縦フレーム16,補強縦フレーム17を連結してあり、上枠リアフレーム22をリアコーナー縦フレーム14,補強フレーム15の上部にボルト締結し、上枠フロントフレーム23から下方向に連結したフロントコーナー縦フレーム16,補強縦フレーム17の下端をフロントフレーム13の連結ブラケット13aに取付孔13bを用いてボルト等で固定する。
【0013】
上枠フロントフレーム23と上枠サイドフレーム21の連結方法例を図6(b)B部拡大図に示す。
上枠フロントフレーム23は、中空断面形状のアルミ押出材で製作してあり、上枠フロントフレーム23に一体的に形成した上下の溶接ブラケット23bの間に上枠サイドフレーム21の端部を呑み込ませるようして溶接してある。
同様に上枠フロントフレーム23とフロントコーナー縦フレーム16との連結も上枠フロントフレーム23に設けた左右の溶接ブラケット23aの間にフロントコーナー縦フレーム16の端部を呑み込ませるようにして溶接連結してある。
これにより、コーナー連結部の連結強度が向上する。
また、図6(a)に示すように上枠リアフレーム22にも溶接ブラケット22aを上下に設け、この間に上枠サイドフレーム21の端部を呑み込ませて溶接連結してある。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】フレーム構造体の斜視図を示す。
【図2】本発明に係るフレーム構造体を車両のサイドメンバーに固定した状態のリア側から見た斜視図を示す。
【図3】本発明に係るフレーム構造体を車両のサイドメンバーに固定した状態のフロント側から見た斜視図を示す。
【図4】フレーム構造体から上枠を取り外した状態を示す。
【図5】下枠のリア側から見た斜視図を示す。
【図6】フレーム構造体を下から見た斜視図を示す。
【符号の説明】
【0015】
1 車両サイドメンバー
10 フレーム構造体
11 サイドフレーム
11a 固定ブラケット
11c 載置ブラケット
12 リアフレーム
12a リア架設ブラケット
12c リアフレーム内壁面
13 フロントフレーム
13c フロント架設ブラケット
14 リアコーナー縦フレーム
14c 溶接ブラケット
16 フロントコーナー縦フレーム
18 ベースフレーム
18a ベースフレーム端面
21 上枠サイドフレーム
22 上枠リアフレーム
23 上枠フロントフレーム
31 リア取付フレーム
32 フロント取付フレーム

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の前後方向に取り付ける左右一対のサイドフレームと、
左右のサイドフレームのフロント側を連結したフロントフレームと、リア側を連結したリアフレームで下枠体を形成し、
フロントフレームとリアフレーム間に架設したベースフレームを有し、
ベースフレームのフロント側に電池モジュールのフロント側を固定載置するフロント取付フレームと、リア側に電池モジュールのリア側を載置するリア取付フレームをそれぞれ車両の幅方向に有し、
左右一対の上枠サイドフレームと前後の上枠フロントフレーム及び上枠リアフレームとで上枠体を形成し、上枠体と下枠体を少なくとも4本のフロント及びリアコーナー縦フレームにて上下に連結し、少なくとも下枠体を構成する左右のサイドフレーム、フロントフレーム、リアフレームが中空断面形状のアルミ押出材であることを特徴とする車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
【請求項2】
サイドフレームは車両に固定する固定ブラケット部を押出加工にて一体的に形成したことを特徴とする請求項1記載の車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
【請求項3】
リアコーナー縦フレームを中空断面形状のアルミ押出材で形成するとともに前後一対の溶接ブラケットを一体的に形成し、リアフレームの端部を当該一対の溶接ブラケットにて挟み込み溶接連結したことを特徴とする請求項1又は2記載の車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。
【請求項4】
リアコーナー縦フレームに一体的に溶接ブラケットを形成し、サイドフレームのリア側端面をリアコーナー縦フレームに当接し、溶接ブラケットにて側面溶接したことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両用電池モジュールの車両搭載用フレーム構造体。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2011−9178(P2011−9178A)
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−154431(P2009−154431)
【出願日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【出願人】(000100791)アイシン軽金属株式会社 (137)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】