(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体のフロア部の下面に配置され複数のバッテリーを収容するバッテリートレーにおいて、前記バッテリーを収容する底面フロア部と壁部と前記車体のフロアの下面に固定される一対のフランジ部とを備え、前記底面フロア部はバルサ材の上下に強化繊維を配置し樹脂により複合成形し、前記フランジ部と壁部とは、前記上下の強化繊維を重なり合わせ、樹脂により複合成形したバッテリートレー。
【請求項２】
前記底面フロア部は、金属ネットの上に、上側の強化繊維、バルサ材及び下側の強化繊維を配置し、前記強化繊維と前記金属ネットとに樹脂を浸透させてプレス成形により複合成形した請求項１に記載のバッテリートレー。
【請求項３】
前記フランジ部に補強部材を取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のバッテリートレー。
【請求項４】
前記底面フロア部に前記バッテリーの間でフロアの車幅方向に角パイプを固定し、該角パイプに前記バッテリーの上面に配設される押さえを固定したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のバッテリートレー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車の駆動用バッテリーを支えるためのバッテリートレーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気自動車では、駆動用バッテリーを、車室内に取り付けたり、あるいは、床下に取り付けたりしている。
しかし、車室内に取り付けた場合は、車室の居住空間が減少して好ましくない。
また、床下に配置する場合において、鉄材を用いてバッテリートレーを作成したときには、強度を保つためにバッテリートレーの床板厚がかなり必要となり、最低地上高に影響を及ぼす。また、このような鉄材は、バッテリートレーを組み付ける時に治具が必要となるので、コストが高くついてしまう。さらに、溶接ケ所も多いので、ゆがみ等が出て、寸法誤差が生じる可能性が大きい。そして、完成したバッテリートレーもかなりの重量になりがちである。
【０００３】
一方、Ａｌハニカムを用いて、床下に配置するためのバッテリートレーを作成する場合、重量は軽く、床板厚は薄くできる。しかし、Ａｌハニカムは、鉄のフレームに取り付けたときには、電蝕を起こす可能性がある。また、Ａｌハニカムは、衝撃に弱いため、石の良く当たる車の下側には向かない。さらに、Ａｌハニカム自体のコストも高く、加工費も高い。ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）を用いて床下に配置するためのバッテリートレーを作成する場合は、バッテリートレーの重量を支えるために、かなりの重量となる。これに対する対策として重量を減らすためには、かなり複雑な構造を取らざるを得ないために、コストが高くなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、トータルコストが安く、強度を十分に得ることができるようにしたバッテリートレーを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるバッテリートレーは、バルサ材と強化繊維とを樹脂で複合成形したＦＲＰ複合材により構成することとした。
本発明にかかるバッテリートレーは、好適には、底面フロア部と壁部と一対のフランジ部より構成され、底面フロア部にバルサ材を配設する。すなわち、フロア部は、バルサ材を繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で挟持したサンドイッチ構造としている。
フロア部以外の部分であるフランジ部は、好適には、ＦＲＰのみであるが、バルサ材の上側のＦＲＰ層と下側のＦＲＰ層とが重なり合って形成されている。
本発明にかかるバッテリートレーは、好適には、凸型と凹型とにより、一体成形される。好適には、まず、凹型の上にバルサ材の下側の強化繊維層をセットする。次いで、バルサ材をセットする。そして、バルサ材の上側の強化繊維層をセットする。その上から必要量の合成樹脂を流し込んで、一定圧力で一定温度、一定時間でプレスする。そうすると、合成樹脂が強化繊維層に含浸する。これによって、バッテリートレーができる。好適な実施の形態においては、さらに金属ネットを含める。
【０００６】
強化繊維層は、一方向にそろったものであるとか、様々な方向に織ったものがあるが、成形するときに、必要な場所へその要求される仕様に適合する強化繊維層を適宜セットすることにより、部分強化するといったことができる。
好適には、本発明にかかるバッテリートレーは、車両のフロア部下面の左右に配置されたサイドフレームに上記各フランジ部を介して装着される。好適には、バッテリートレーは、船型をしており、船底部分にあたるフロアにバッテリーを載置する。上記フランジ部は、好適には船型のふちに連続して設けられる。
本発明において、用いられる上記強化繊維は、ポリエステル特にポリアリレート繊維、ポリアミドことにアラミド繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリオレフィン特に高重合度ポリエチレンと呼ばれる繊維等の合成繊維、綿、麻等の天然繊維、ガラスファイバー、炭素繊維、アルミナ繊維、炭化硅素繊維等の無機繊維及びこれらの混合物が挙げられる。
また、上記合成樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであることもできるが、多くの場合、未硬化の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、硬化性シクロオレフィン樹脂等を挙げることができる。
【０００７】
好適な実施の形態において、バッテリーは、その押さえ又はホルダーベースをボルト類により、フロアに固定することによってフロアに固定される。
ナットは、フロアに、孔を空け、そこにＴ型ナットを装着し、このナットによってボルトの下端を固定することによって固定される。ナットは、別の実施の形態として、フロアの車幅方向に固定したＦＲＰ製の角パイプの上面に孔を空けて、そこにリベットナットを取り付けるようにしたものとすることができる。この角パイプは、バッテリートレーの車幅方向の強度メンバーにもなり、バッテリー間の車体の前後方向のスペーサも兼ねることができる。ナットは、ＦＲＰ製の角パイプに代えて、鉄製の角パイプを固定し、その角パイプにタップ孔を設けて構成したものとすることができる。
【０００８】
ＦＲＰのみのフランジ部で、ボルトの締め付け等に対する強度が不足する場合は、鉄板等の補強材を接着剤等によりフランジ部に取り付けることにより、強度の増加を図ることができる。
好適には、各バッテリーの車幅方向の間隙には、スペーサを介在させ、車幅方向のガタ付きを防ぐこともできる。前記した角パイプが装着された実施の形態では、車体の前後方向においても、バッテリーの位置決めがなされる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１―３は、本発明にかかるバッテリートレーの一実施の形態について全体の概略を示す。この実施の形態にかかるバッテリートレー１は、船型をしており、船底部分にあたるフロア３にバッテリーを載置し、ふちのフランジ部５で車体に固定する。
上記バッテリートレーは、図４に示すように、フロア部分３を、図示のように、バルサ材７を繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であるファイバーグラス９で挟持したサンドイッチ構造としている。
フロア以外の部分であるフランジ部５は、ＦＲＰのみであるが、含まれている繊維は、図５に示すように、バルサ材７の上側のＦＲＰ層９と下側のＦＲＰ層９とが重なり合って形成されている。
【００１０】
次に本実施の形態にかかるバッテリートレーの製造方法を説明する。
図６に示すように、凸型１１と凹型１３とにより、一体成形される。まず、凹型１３の上にバルサ材７の下側の強化繊維層１５をセットする。次いで、バルサ材７をセットする。そして、バルサ材７の上側の強化繊維層１７をセットする。その上から必要量の合成樹脂１９を流し込んで、一定圧力で一定温度、一定時間でプレスする。そうすると、合成樹脂１９が強化繊維層１５，１７に含浸する。これによって、図１―３のような構成を備えたバッテリートレーができる。
このように、型で一体に成形するので、バッテリートレーの固体差はなく、製造方法も簡単で、製造時間も短縮でき、製造コストも削減できる。
強化繊維層は、一方向にそろったものであるとか、様々な方向に織ったものがあるが、成形するときに、必要な場所へその要求される仕様に適合する強化繊維層を適宜セットすることにより、部分強化するといったことを簡単に実施できる。
【００１１】
図７に示すように、例えば、バッテリー２１を配置する時の位置決めとなるような小さなリブ２３を作成する場合でも、型を若干修正するのみで行うことができる。成形工数、成形時間には全く影響しない。また、車体に取り付けるフランジ部も、車体側に合うように変更するには、同様に型の変更のみで行うことができる。
図８に示すように、バッテリー２１をフロアに固定するためには、例えば、バッテリー２１の押さえ２５をボルト類２７により、フロア２９に固定しなければならない。このために、フロア３にナット３１が必要となる。
フロア３にナット３１を取り付ける方法の一つを図９に示す。これはフロア３に、孔３３を空け、そこにＴ型ナット３１を装着し、このナット３１によってボルト２７の下端を固定する方法である。
【００１２】
図１０は、ナット３１を装着するための別の実施の形態を示す。これは、フロア３の車幅方向にＦＲＰ製の角パイプ３５を接着剤で固定し、このパイプ３５の上面に孔３７を空けて、リベットナット３１を取り付けるようにしたものである。この角パイプ３５は、バッテリートレーの車幅方向の強度メンバーにもなるし、バッテリー２１間の車体の前後方向のスペーサも兼ねることができる。
さらに、図１１に、ナット３１を装着するための別の実施の形態を示す。図１０のＦＲＰ製の角パイプ３５に代えて、鉄製の角パイプ３９を固定し、その角パイプ３９に孔４１を空けて、タッピング加工をするようにしたものである。
さらに、ＦＲＰとバルサ材の複合材のみでは必要な強度を得ることができない場合は、図１２に示すように、型１１、１３でプレスするときに、金属ネット４３を入れることにより、フロア３の板厚を上げることなく、強度を上げることができる。
【００１３】
図１２に示す方法では、まず、凹型１３の上に金属ネット４３をセットし、しかる後にバルサ材７の下側の強化繊維層１５をセットする。次いで、バルサ材７をセットする。そして、バルサ材７の上側の強化繊維層１７をセットする。その上から必要量の合成樹脂１９を流し込んで、一定圧力で一定温度、一定時間でプレスする。そうすると、合成樹脂１９が強化繊維層１５，１７及び金属ネット４３に含浸する。    これによってバッテリートレーを成形することができる。
図５に示したＦＲＰのみのフランジ部で、ボルトの締め付け等に対する強度が不足する場合は、図１３に示すように、鉄板４５等を接着剤等により取り付けることにより、強度の増加を図ることができる。
【００１４】
図１４は、本発明のバッテリートレーを応用して２３個のバッテリー２１を収納固定した状態を示している。点線で示したものは、板状のホルダーベース４９である。この実施の形態では、前後方向に４列にバッテリー２１を配設し、最前列では５つのバッテリー２１を割り当てたホルダーベース４９を使用し、後の３列では、各々６つのバッテリー２１を割り当てたホルダーベース４９を使用している。各バッテリー２１は、一点鎖線で示すように接続される。そして、車幅方向に隣接するバッテリー２１同士は、コネクタ５１によって接続し、車体前後に隣接するバッテリー２１同士は、ケーブル５３を介して接続する。各バッテリーの車幅方向の間隙には、図では現れていないスペーサが介在し、車幅方向のガタ付きを防ぐ。また、前記した角パイプ３５（又は３９）が装着されているので、車体の前後方向においても、バッテリー２１の位置決めがなされる。
図１５、１６は、本発明にかかるバッテリートレーを配設した電気自動車の一実施の形態を概念的に示したものである。この実施の形態では、電気自動車４７の下部にバッテリートレー１を装着している。
バッテリートレー１は、図１７に示すように、フランジ部５において、車体５９の下部においてサイドフレーム５５にボルト５７によって固定される。
【００１５】
【発明の効果】
上記したところから明かなように、本発明によれば、バッテリートレーを床下に配置することで、居住空間が犠牲にならない。加えて、強化材とバルサとの複合材を使用することにより、バッテリーの重量を支えるにあたって、フロア板厚は薄く、平面のタワミも少なく、重量も軽くできるので、走行性能が安定向上する。また、材料費も安くて済む。さらに、金型を使わないので、試作及び量産の型費が安く、製造費を安くできる。そして、治具を使わず、型で一体成形するので、安くて製作時間が短く、寸法誤差もない。本発明のバッテリートレーを構成する材料は、導電性がないので好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを説明する平面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを説明する正面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを説明する側面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを説明する図１のＩＶ−ＩＶ  線による断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを説明する図１のＩＶ−ＩＶ  線による一部拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーの一製造方法を概念的に説明する模式図である。
【図７】図７は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーにバッテリーを置いた状態を示す側面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーにバッテリーを固定する状態を説明する斜視図である。
【図９】図９は、バッテリー固定用ボルトの下端を固定するためのナットの装着方法について、一実施の形態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、バッテリー固定用ボルトの下端を固定するためのナットの装着方法について、他の実施の形態を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、バッテリー固定用ボルトの下端を固定するためのナットの装着方法について、さらに他の実施の形態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーの他の製造方法を概念的に説明する模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施の形態にかかるバッテリートレーを説明する図１のＩＶ−ＩＶ  線による一部拡大断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーにバッテリーを固定した状態を説明する平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを装着した自動車を示す模式図である。
【図１６】図１６は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを装着した自動車を示す模式的平面図である。
【図１７】図１７は、本発明の一実施の形態にかかるバッテリートレーを装着した自動車を示す図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ  線による断面図である。
【符号の説明】
１    バッテリートレー
３    フロア
５    フランジ部
７    バルサ材
９    ファイバーグラス
１５    強化繊維層
１７    強化繊維層
１９    合成樹脂
２１    バッテリー
２５    押さえ
２７    ボルト類
３１    ナット
３５、３９    角パイプ
４３    金属ネット
４５    鉄板
４９    ホルダーベース
５１    コネクタ
５３    ケーブル
５５    サイドフレーム
【図１】
0003606415.tif 000002
【図２】
0003606415.tif 000003
【図３】
0003606415.tif 000004
【図４】
0003606415.tif 000005
【図５】
0003606415.tif 000006
【図６】
0003606415.tif 000007
【図７】
0003606415.tif 000008
【図８】
0003606415.tif 000009
【図９】
0003606415.tif 000010
【図１０】
0003606415.tif 000011
【図１１】
0003606415.tif 000012
【図１２】
0003606415.tif 000013
【図１３】
0003606415.tif 000014
【図１４】
0003606415.tif 000015
【図１５】
0003606415.tif 000016
【図１６】
0003606415.tif 000017
【図１７】
0003606415.tif 000018