(57)【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。
【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
【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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